entretien et fabrication des chaudieres a vapeur Classe 3

Construction de la chaudière

• Le document porte sur les aspects importants de la construction des chaudières, notamment le support, l'isolation, la fabrication des tubes et des ballons et l'assemblage sur site.
• Ce document fournit des informations sur le code ASME pour la construction des chaudières modernes.

Support des chaudières

• Les grandes unités de production de vapeur nécessitent des colonnes en acier reposant sur des piliers de fondation massifs.
• Une structure métallique soutient les composants de la chaudière, permettant la dilatation vers le bas.
• Le ballon de vapeur principal est installé en premier, servant de point d'ancrage.
• Dans les chaudières soutenues par le bas, le ballon inférieur et les collecteurs s'appuient sur des fondations en acier.
• Les tubes soutiennent le ballon supérieur, avec des supports latéraux pour les parois du foyer.
• Il faut intégrer les tolérances pour la dilatation thermique des différents composants.
• Des supports à ressort et des joints de dilatation sont utilisés pour les tuyaux et les conduits.

Isolation et matériaux réfractaires

• L'isolation des chaudières a pour but de protéger le personnel et de réduire les pertes de chaleur.
• Les types d'isolants couramment utilisés comprennent :
• Matelas de laine minérale utilisés jusqu'à 650°C.
• Blocs de laine minérale utilisés jusqu'à 1000°C.
• Blocs de silicate de calcium utilisés jusqu'à 650°C.
• Plastique haute température utilisé jusqu'à 1050°C.
• Fibre de céramique utilisée au-delà de 1650°C.
• Le matériau réfractaire, semblable à du ciment, est utilisé dans les zones de haute température comme le col de mélange du brûleur.
• Le matériau réfractaire protège l'isolation de la chaleur directe du foyer.
• L'enveloppe extérieure en acier galvanisé ou en aluminium protège l'isolation des intempéries.

Fabrication des tubes de chaudière

• Les tubes de chaudière peuvent être soudés ou fabriqués sans soudure.
• Les tubes soudés sont fabriqués à partir de bandes d'acier laminées et soudées selon une résistance électrique.
• Les tubes sans soudure sont fabriqués en perçant à chaud une billette d'acier, suivie d'un laminage et d'un étirage.
• Il est possible de produire des tubes sans soudure par extrusion en comprimant une billette creuse chaude entre une matrice et un mandrin à l'aide d'un piston.
• Tous les tubes sont soumis à des essais hydrostatiques ou non destructifs conformément au Code ASME.
• Les matériaux et les dimensions doivent être conformes au Code ASME.

Fabrication des ballons de chaudière

• Les corps de chaudières sont fabriqués à partir de plaques d'acier épaisses laminées en forme cylindrique.
• Les demi-cylindres sont soudés longitudinalement pour les grands ballons.
• Les fonds sont formés par pressage à chaud de plaques plates.
• Les soudures longitudinales et circonférentielles reçoivent un soudage automatique à l'arc submergé.
• Un préchauffage et un traitement thermique post-soudage sont appliqués pour éviter des contraintes inutiles.
• Les trous pour les tubes et les tubulures sont percés dans le ballon, et les tubulures sont forgées à chaud et soudées au ballon.

Inspection et essais des ballons

• Examen par radiographie des soudures longitudinales et circonférentielles.
• Essai hydrostatique à 1,5 fois la pression de calcul.
• Inspection visuelle interne et externe.
• Vérification des dimensions et de l'alignement.
• Ces contrôles suivent les exigences du Code ASME et de la norme CSA B51.
• Les contrôles garantissent qu'il y a une intégrité et une sécurité avant l'installation.

Fixation des tubes aux ballons et collecteurs

• Deux approches sont utilisées pour fixer les tubes :
• Dilatation, où les extrémités des tubes sont dilatées dans les trous à l'aide d'un mandrin spécial, ce qui est courant pour les tubes de production de vapeur.
• Soudage, où les tubes sont soudés à des manchons qui ont été préalablement soudés aux collecteurs ou au ballon.
• Le soudage de tubes est souvent utilisé pour les tubes de surchauffeur.
• La méthode choisie dépend de la pression de service et de l'emplacement de la chaudière.
• Pour les hautes pressions, on peut utiliser une combinaison de dilatation et de soudage.

Fixation des tubulures aux ballons et collecteurs

• Les tubulures sont des raccords forgés à chaud qui assurent le raccordement du ballon à la tuyauterie externe.
• Elles sont soudées au ballon par soudage manuel à l'arc métallique.
• Le ballon subit ensuite un traitement thermique de détente de tension pour relâcher les contraintes de soudage.
• Les exigences spécifiques à ce traitement thermique sont décrites au paragraphe PW-39 de la Section I du Code ASME, précisant les températures et les durées de maintien en fonction du matériau utilisé.

Trous d'homme et trous de poing

• Les trous d'homme et les trous de poing sont des ouvertures d'accès dans les ballons et les collecteurs.
• Ces ouvertures facilitent l'inspection, le nettoyage et les réparations.
• Le code ASME spécifie des dimensions minimales pour ces ouvertures :
• Les trous d'homme elliptiques doivent être de 280 mm x 380 mm ou de 250 mm x 410 mm.
• Les trous d'homme circulaires doivent avoir un diamètre minimal de 380 mm.
• Les trous de poing doivent mesurer 70 mm x 89 mm minimum.
• Ces ouvertures nécessitent un renforcement (comme une bride ou un bâti soudé) pour compenser l'affaiblissement de la structure.

Installation des trous d'homme

• Les couvercles des trous d'homme sont installés à l'intérieur du ballon et sont maintenus par des boulons et des étriers.
• La pression interne de la chaudière maintient le couvercle contre la bride.
• Pour l'installation, ces étapes doivent être suivies :
• Insérer le couvercle par l'ouverture (pour les trous elliptiques).
• Centrer avec précision.
• Installer les étriers et serrer les boulons selon les spécifications des fabricants.
• Utiliser des garnitures pour assurer l'étanchéité (type comprimé pour les basses pressions et métallique pour les hautes pressions).
• Après un essai hydrostatique, remplacer les garnitures car elles peuvent avoir été comprimées au-delà de leur épaisseur normale.

Trous de poing et leur installation

• Ces trous sont utilisés au besoin de petites ouvertures pour faciliter l'inspection et le nettoyage.
• Il existe deux principaux types de trous de poing :
• Pour les pressions jusqu'à 8370 kPa et pour les températures atteignant 454°C, un couvercle ovale est inséré par l'ouverture et serré contre l'intérieur avec un étrier et un boulon.
• Soudés, pour les pressions et températures plus élevées, le couvercle circulaire est inséré par une ouverture plus grande et soudé en place.
• Pour les trous boulonnés, appliquer un couple de serrage d'environ 400 N·m.
• Pour les trous soudés, un épaulement usiné assure la résistance mécanique, tandis qu'une soudure assure l'étanchéité.

Préparation du site et fondations

• L'assemblage d'une grande chaudière commence par la préparation des fondations.
• Intégrer les étapes suivantes :
  • Couler de grandes quantités de béton pour supporter le poids de la chaudière et des équipements auxiliaires.
  • Intégrer certaines parties de la chaudière (par exemple, un cendrier) dans la fondation.
  • Vérifier la solidité et le nivellement des fondations.
• Une fois les fondations prêtes, la structure en acier peut être érigée intégrante ou indépendante du bâtiment.

Installation des composantes sous pression

• L'installation des composantes sous pression suit cet ordre :
• Positionner et niveler le ballon de vapeur.
• Installer les collecteurs (surchauffeur, économiseur, etc.).
• Assembler les modules de surchauffeur, de réchauffeur et d'économiseur.
• Installer les panneaux de tubes de parois du foyer.
• Raccorder les tubes aux ballons et aux collecteurs par soudage ou dilatation.
• Faire un essai hydrostatique à 1,5 fois la pression de calcul pour vérifier l'étanchéité de tous les raccords.

Assemblage de l'équipement auxiliaire

• Réchauffeurs d'air
• Équipement de combustion
• Ventilateurs
• Conduits
• Enveloppes de chaudière
• La disposition est importante, les réchauffeurs d'air doivent être en place avant l'installation des grands conduits d'air, et les pulvérisateurs de charbon doivent être installés tôt pour permettre la mise en place de la tuyauterie à charbon.

Finition : matériau réfractaire, isolation et revêtement

• Les étapes finales de l'assemblage comprennent :
  • Appliquer le matériau réfractaire dans des zones comme les pénétrations de parois, les joints de portes et les joints de boîte de paroi.
• Installation de l'enveloppe intérieure avec des plaques d'acier soudées pour empêcher les fuites d'air et servir de base à l'isolation.
• Appliquer l'isolation en blocs ou en matelas à l'extérieur des parois de la membrane et sur tous les conduits et les tuyaux chauds.
• Installer le revêtement avec une couche métallique de faible épaisseur par-dessus l'isolation.
• Ces étapes permettent d'assurer l'efficacité thermique et la sécurité de la chaudière.
• L'étanchéité et la protection contre les dommages physiques et les intempéries sont très importantes.

Ce questionnaire porte sur les pratiques d'entretien des trous d'homme et des trous de poing dans le contexte des chaudières. Il aborde des aspects tels que l'installation, les remplacements et les considérations de sécurité.