Magnetisch onderzoek aan stoomketels.

Stoomgemaal de Tuut

In het dorpje Appeltern aan de Maas staat al sinds 1918 het stoomgemaal de Tuut. Het gemaal is in 1967 uit bedrijf genomen en is daarna geleidelijk aan door een groot team vrijwilligers gerestaureerd en is tegenwoordig weer maalvaardig. De twee stoommachines worden van stoom voorzien door drie ketels waarvan er inmiddels nog twee in gebruik zijn. Het zijn allebei volledig ingemetselde en geklonken ketels.

Stoomketels zijn zeer gevaarlijke apparaten, door de hitte van een kolenvuur wordt het water in e ketel omgezet in stoom en bij die omzetting wordt het volume 1700 keer zo groot. 1 liter water wordt 1700 liter stoom. De druk in de ketels wordt daardoor zeer hoog en bij eventueel bezwijken van de ketel zou deze volumevergroting tot enorme schade leiden. In het begin van de stoomperiode zijn hier nare ervaringen mee opgedaan en daarom is er in de meeste landen vanuit de overheid een controle-instelling opgezet die tot taak heeft ketelexplosies te voorkomen. In Nederland is dat het zgn. “Stoomwezen”. Het Stoomwezen is al enige tijd geleden geprivatiseerd en overgenomen door een aantal gecertificeerde bedrijven. Voor ons is dat Lloyd’s. Deze gecertificeerde instellingen hanteren voor ouderwetse ketels nog steeds de regels zoals die door het Stoomwezen zijn opgezet.

Voorfront

Een magnetisch onderzoek vindt plaats door in de gaten van verwijderde klinknagels elektroden te zetten en daar een sterke stroom doorheen te sturen. Door deze stroom ontstaat een magnetisch veld en in dit veld kunnen onregelmatigheden zichtbaar gemaakt worden met behulp van ijzervijlsel.Het Stoomwezen heeft als taak om bouwregels op te stellen en om ketels die in bedrijf zijn regelmatig te controleren. Deze controle bestaat uit een tweejaarlijkse visuele controle en een veertigjarig magnetisch onderzoek. Dit 40-jarig onderzoek is bedoeld om eventuele haarscheurtjes in de beplating van de ketel op te sporen. Tot ons grote verdriet zijn wij inmiddels aangewezen voor deze veertigjarige controle en moeten we een groots project ondernemen.

 

Doorsnede over de 2 ketels

In de tekening van de doorsnede is de grote hoeveelheid dik metselwerk goed te zien. Op de ketel zelf ligt een enkele laag als afdekking met daaronder slakkendeken als isolatie en daarboven los zand. Zo goed als alle nagels die verwijderd moeten worden liggen in het bovenste deel van de ketel.Klein probleem, in de gaten zitten nog klinknagels en de ketels zijn volledig ingemetseld. Aan ons dus de taak om vooraf aan het onderzoek het metselwerk op door het Stoomwezen aangewezen plaatsen te verwijderen en de klinknagels te verwijderen. Als het onderzoek heeft plaatsgevonden en de ketels zijn goedgekeurd moet er opnieuw geklonken worden en moet het metselwerk weer aangeheeld worden. Een groot en zeer kostbaar project.

 

Zie hier een filmje van de werkzamheden: https://www.youtube.com/watch?v=m-WAa1kZAaA

Sloopwerk

Geselecteerde nagels

Vanuit het Stoomwezen zijn regels opgezet hoeveel nagels verwijderd moeten worden en op welke plek. In overleg met Lloyd’s hebben we een plan opgezet waaruit bleek dat er in totaal 70 nagels verwijderd moesten worden. We hebben deze nagels uiteraard zo gekozen dat er zo min mogelijk gesloopt hoeft te worden.  In de foto zijn de naden van de ketel zichtbaar, uit de langsnaden en uit de rondnaden moeten nagels verwijderd worden, ze zijn hier wit gemarkeerd.

Klinknagels

Ten tijde van de bouw van de ketels was lassen nog niet echt een veelgebruikte techniek. De platen van de romp van de ketels werden aan elkaar bevestigd door middel van klinknagels. In de beplating wordt een gat geboord dat iets groter is dan de te plaatsen nagel. De heet gestookte nagel wordt dan in het gat gestoken en met behulp van een hamer wordt dan aan de andere kant een kop op de doorgestoken steel geslagen. Vooraf moet de steel op exact de juiste lengte worden afgezaagd. Die lengte wordt bepaald door de dikte van de platen en de hoeveelheid materiaal die nodig is om de kop te vormen.

Klinknagel

 

Nadat de nagel is afgekoeld is de steel gekrompen en door deze krimp worden de platen strak op elkaar getrokken. De sterkte van de verbinding hangt voornamelijk af van de wrijving die ontstaat door de tegen elkaar getrokken platen. De verbinding is niet stoomdicht, de dichting kan iets verbeterd worden door het zgn. koken, waarmee met behulp van een koudbeitel de naad wordt aangeslagen. Verdere dichting ontstaat door dichtroesten tijdens gebruik.

 

Nagels verwijderen

Lapnaad

Bij het verwijderen van de nagel mag de wand van het gat niet beschadigd worden, want dan zou het gat niet meer geschikt zijn voor het onderzoek en moet er een extra nagel verwijderd worden.Het verwijderen van de nagels bleek nog wel een opgave. Ook na overleg met diverse stoom-collega’s werden we niet echt wijzer over hoe je dat nou het beste kan aanpakken. Uiteindelijk hebben we de kop van een nagel afgeslepen, in de steel van die nagel een gat geboord tot ongeveer twee-derde van de lengte van de steel en de nagel er daarna met een zware pneumatische hamer uitgeslagen. Dit alles gebeurde vanaf de buitenkant, aan de binnenkant is niet voldoende ruimte beschikbaar.

Magnetisch onderzoek

magnetische test

Zou er ergens een gat afgekeurd zijn dan zou de gehele ketel vervangen moeten worden. Reparatie wordt niet toegestaan omdat er bij constatering van haarscheurtjes in een gat wordt aangenomen dat ook op andere plekken haarscheurtjes aanwezig zullen zijn. Een vervanging zou een ongelofelijke grote hoeveelheid geld hebben gekost, vervanging zou dan ook onwaarschijnlijk zijn geweest. Maar gelukkig, dat speelde hier dus niet.Nadat de laatste nagel verwijderd was heeft Lloyd’s het onderzoek uitgevoerd. In twee naast elkaar gelegen gaten werden elektroden geplaatst waarna er 500 A door de plaat gestuurd werd en er tegelijkertijd ijzervijlsel in de gaten werd gespoten. De stroom veroorzaakt een magnetisch veld tussen de gaten en afwijkingen in dit veld kunnen zichtbaar gemaakt worden met ijzervijlsel.

Haarscheurtjes

 

Vooraf waren de gaten met wat grondverf wit gespoten zodat de haarscheurtjes zich duidelijk konden aftekenen door de concentratie van het ijzervijlsel ter plekke. Gelukkig zijn er geen haarscheurtjes aangetroffen. Op de foto hiernaast staat een ander nagelgat van een ander project waarin wèl haarscheurtjes zijn aangetroffen. Duidelijk zichtbaar zijn de kleine zwarte lijntjes aan de binnenkant van het gat. Dat is dus wel foute boel.

Klinken

Omdat alles dus goedgekeurd was konden de klinknagels weer terug geplaatst worden.

Nagels doorgeven binnen ketel

Voor het klinken wordt een nagel roodgloeiend gestookt, zo snel mogelijk van binnenuit in een gat gestoken, afgestempeld en dan van buitenaf met een zware luchthamer geklonken. Aangezien een ketel van binnen wat moeilijk toegankelijk is en alle nagels via het mangat ingebracht moeten worden was het snel vervoeren van de nagel nog wel een hele klus. Op het keteldek werd de nagel heet gestookt en dan met behulp van tangen door een rijtje vrijwilligers naar het gat getransporteerd. Voor het tegenhouden van de nagel had de firma Lehmann een speciale constructie gemaakt die afstempelde op de vuurgangen. Tussen deze constructie en de nagel werd dan een klein vijzeltje geplaatst waarna de nagel van buitenaf geklonken kon worden.Het klinken is een zeldzaam vak geworden.

Tegenhouder

Wij hebben het klinken laten doen door de firma Lehmann Scheepsrestauratie uit Rotterdam. Zij doen veel klinkwerk aan bruggen en zijn ervaren in dit werk, maar klinken in een ketel is toch wel wat anders dan klinken van een brug. Zij hebben het werk met groot enthousiasme opgepakt en samen met een flink aantal van onze vrijwilligers hebben we in twee dagen tijd de nagels weer teruggezet.

 

Drukproef

Nadat alle nagels geplaatst waren moest de ketel een drukproef ondergaan. Volgens de stoomwet moet de ketel op 1,3 maal de werkdruk gebracht worden. In ons geval is de werkdruk 12,4 kg/cm2 (let wel, ouderwetse eenheden voor een ouderwetse ketel!) en dat maal 1,3 is ongeveer 16 kg/cm2. Het op druk brengen gebeurt door de ketel geheel met water te vullen en dan met een handpompje de ketel op te pompen tot de benodigde druk. Daartoe moeten dus vooraf alle openingen afgeblind worden wat nog een project op zich is. Aangezien water niet samendrukbaar is wordt de benodigde druk redelijk snel behaald. Explosiegevaar is er hierbij niet, want zou er ergens een opening ontstaan dan zou er een klein beetje water weglopen en zou de druk ogenblikkelijk wegvallen.

Ook deze proef hebben de ketels met glans doorstaan.

Metselwerk

Ook het metselwerk is inmiddels voltooid zodat we alle leidingen en applicaties weer opnieuw kunnen plaatsen. Als eerste gaan we nu de oververhitter van ketel 1 vervangen. De nieuwe oververhitter ligt al jaren klaar en het is nu het moment om die te plaatsen.

Deel vrijwllligersploeg

We verwachten ergens deze zomer dan weer te kunnen draaien.