Е. А. Богданов Основы технической
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| Рис. 13.14. Рекомендуемая схема мест замера контроля запорной арматуры: t - толщинометрия, d - дефектоскопия
13.3. Диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением Требования к техническому состоянию сосудов и аппаратов установлены ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Диагностика сосудов и аппаратов на объектах добычи нефти и газа осуществляется в соответствии с требованиями РД 26.260.16-2002 «Экспертное техническое диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением на объектах добычи и переработки газа, конденсата и нефти в северных районах Российской Федерации, и подземных газохранилищ» Технические требования и рекомендации применительно к сосудам и аппаратам, эксплуатируемым в химической, нефтехимической нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности приведены в РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». Перечисленные руководящие документы аккумулируют в себе последние достижения металловедения и механики разрушения. Распространяются на сосуды и аппараты, изготовленные из углеродистых, низколегированных и аустенитных сталей. РД 03-421-01, кроме того распространяются на сосуды, аппараты и их элементы, работающие со средами, содержащими сероводород, вызывающими межкристаллитную коррозию металла, и на сосуды из двухслойной стали. Диагностирование технического состояния осуществляется по программе, разрабатываемой на основе типовой программы (см. 1.5) на каждый сосуд или группу сосудов одной конструкции, работающих в одинаковых условиях (на одной «площадке» в одном цехе и т.п.) с учетом конструктивных особенностей и условий эксплуатации возможностей применения конкретного вида неразрушающего контроля. В ней приводится перечень потенциально опасных зон, объем и виды неразрушающего контроля. Зоны контроля изображаются на карте контроля с привязкой их месторасположения к ближайшим сварным швам или элементам сосуда с указанием размеров, обеспечивающих выполнение применяемых методов контроля (рис. 13.15). Предприятие, эксплуатирующее сосуд в соответствии с программой обследования, обеспечивает подготовку сосуда к обследованию и безопасное проведение работ, а именно: отключение сосуда от всех коммуникаций, установку заглушек с хвостовиками, вскрытие сосуда и очистку его от отложений; удаление (снятие) частично или полностью наружной изоляции, препятствующей проведению контроля, зачистку зон контроля в соответствии с картой контроля; обеспечение освещением для проведения визуального осмотра внутри сосуда от источника тока не более 12 В и, при необходимости, электропитанием приборов и технических средств контроля е соответствии с действующими на объекте правилами техники безопасности; • проведение анализа воздуха внутри сосуда на содержание вредных и взрывоопасных веществ, снабжение персонала средствами индивидуальной защиты органов дыхания, предупредительными плакатами и табличками установленного образца. Работы по диагностике сосуда выполняют по наряду-допуску, оформляемому предприятием, эксплуатирующим сосуд. Предохранительные устройства сосуда, а также контрольно-измерительные Приборы (КИП), установленные на щитах системы автоматизации СА) и по месту должны соответствовать рабочей (проектной) документации на СА сосуда. КИП должны быть метрологически поверены и иметь соответствующие клейма и отметки. Рис. 13.15. Пример оформления эскиза сосуда и карты его контроля: А – вход газа; Б – выход газа; В – дренаж; Г – выход конденсата; Н – люк; К1 – К4 – кольцевые сварные швы; П1 – П3 – продольные сварные швы; 1 – 48 – номера точек контроля толщины стенки обечаек и днищ; (49 – 54) а, б, в, г – номера точек контроля толщины патрубков штуцеров (а – 0 ч., б – 3ч., в – 6ч., г – 9ч.) При выполнении визуального и измерительного контроля обращается особое внимание на оценку коррозийного и эрозионного износа в зонах раздела сред, в местах скопления воды или конденсата, в зонах резкого изменения траектории движения потока (например на элементах корпуса или внутренних устройствах напротив входа продукта)и резкого изменения проходного сечения; наличие трещин в местах приварки патрубков, штуцеров и люков к корпусу сосуда деталей крепления внутренних технологических устройств к корпусу состуда и тп.; трещин, образующихся в местах геометрической, температурной и структурной неоднородности (чаще всего в сварных соединениях); смешение или увод кромок или непрямолинеиности соединяемых элементов; наличие вмятин или выпучин и других дефектов формы; отклонение сосуда колонного типа от вертикали, отрыв трубопроводов входа и выхода технологической среды от ближайших к сосуду фундаментов. Выявленные повреждения и дефекты изображаются на карте-контроле или эскизе с привязкой к ближайшим ориентирам. При необходимости в индивидуальную программу исследования вносят дополнения, предусматривающие применение различных видов неразрушаюшего контроля в зоне выявленных повреждений. Сосуды и аппараты, изготовленные из углеродистых малолегированных сталей, подвергаются в основном сплошной, язвенной, щелевой и точечной (питтинговой) коррозии. Оборудование, изготовленное из коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей, может быть подвержено межкристаллитной коррозии (МКК), характеризующейся избирательным разрушением границ зерен металла и приводящей к резкому снижению его прочности и пластичности. МКК проявляется в зоне термического влияния сварных швов. В некоторых средах возможно проявление ножевой коррозии по линии сплавления сварного шва, которая является Разновидностью МКК при наличии в технологической среде сопутствующих растворов хлоридов, щелочей, ряда кислот при температурах выше 40 50 °С нержавеющие стали подвержены коррозийному растрескиванию (КР). Наибольшая вероятность КР возникает в местах наибольших остаточных напряжений после сварки штамповки гибки и т.п. Для выявления склонности к МКК и КР в местах наибольших остаточных напряжений сосудов и аппаратов, изготовленных из нержавеющих аустенитных сталей, следует применять метод травления по ГОСТ 6032-89 и (или) методы неразрушающего контроля, позволяющие выявить поверхностные дефекты: вихретоковый капиллярный, магнитопорошковыи и др. Неразрушающий контроль сосудов проводят: для более подробного исследования дефектов, обнаруженных визуально; для выявления ненаблюдаемых визуальных дефектов в сварных соединениях и потенциально опасных участках. Неразрушающий контроль осуществляют методами ультразвуковой, магнитопорошковой, капиллярной дефектоскопии и др. Объем неразрушающего контроля определяется индивидуальной программой диагностирования. Сварные соединения сосудов, работающих при отрицательных температурах ниже минимально разрешенного уровня, подвергаются контролю ультразвуковым или радиационным методом в объеме 100 %. На основании анализа технической документации, данных визуального и измерительного контроля, а также контроля элементов сосуда неразрушающими методами принимается решение о необходимости определения химического состава, структуры и механических свойств металла. Такая необходимость возникает, например, при диагностировании сосудов, установленных на открытом воздухе, которые в холодное время года подвергаются воздействию низких температур, в результате чего температура стенки может стать ниже, чем минимальная разрешенная температура применения стали, что может привести к снижению пластических свойств металла и опасности возникновения и развития хрупких трещин. Это относится в первую очередь к сосудам, изготовленным из углеродистых и некоторых низколегированных сталей. Эти работы выполняются обязательно при выявлении аномальных зон с наличием микротрещин или твердостью металла, выходящей за допускаемые пределы. По возможности работы выполняют без вырезки массивных образцов неразрушающим способом путем отбора малых проб (микропроб). В сосудах и аппаратах, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах (сероводород всегда сопутствует добыче нефти и газа), помимо общей коррозии может происходить коррозийное растрескивание и расслоение металла, вызванное водородом, образующимся в результате электрохимических процессов на поверхности стали при участии сероводорода, углекислого газа и воды. Сероводородное растрескивание и расслоение могут начаться внутри металла, вдалеке от поверхности. Сероводородному расслоению подвергаются в основном углеродистые и малолегированные стали с пределом прочности 300...800 МПа, в то время как сероводородное коррозийное растрескивание под напряжением более характерно для высокопрочных сталей. Для обнаружения расслоений используют в основном ультразвуковую дефектоскопию и толщинометрию. Эти методы позволяют выявить дефекты на любой глубине в толще стенки аппарата. Надежность выявления дефектов (расслоений) обеспечивается сплошным сканированием поверхности. Основной особенностью диагностирования сосудов и аппаратов, имеющих односторонний доступ к поверхности, является сложность (или невозможность) проведения их визуального и приборного контроля в полном объеме; при этом для контроля недоступны именно те поверхности, появление дефектов на которых наиболее вероятно (наружная поверхность сосудов, заглубленных в грунт; внутренняя поверхность футерованных сосудов и аппаратов и др.). Характерным дефектом для таких объектов является коррозийное поражение металла из-за нарушений защитного покрытия. Поэтому одной из основных задач диагностирования является определение состояния защитного покрытия. У сосудов, заглубленных в грунт, наружная поверхность обычно покрыта гидроизоляционным составом и недоступна для полного контроля. Частичный контроль состояния защитного покрытия может быть проведен путем рытья шурфов на глубину 1...2 м для осмотра. Основными видами контроля технического состояния изоляции и коррозийного состояния корпуса подземных сосудов являются внутренний осмотр и ультразвуковая толщинометрия, являющаяся в данной ситуации также и методом проверки качества изоляции. При выявлении в результате проведенного контроля повреждений и дефектов производится оценка их соответствия нормам и критериям, приведенным в руководящих документах, а также выполняются проверочные расчеты на прочность и устойчивость. Эти расчеты стандартизованы и выполняются в соответствии с действующей нормативно-технической документацией. Чаще всего выполняется проверочный расчет по ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета» при обнаружении утонения стенок. Допускаемая минимальная толщина Sр по условию прочности без учета припуска на компенсацию коррозии определяется при этом по формулам: для гладкой цилиндрической оболочки, нагруженной внутренним давлением: для выпуклых эллиптических и полусферических днищ: где D – внутренний диаметр оболочки - допускаемое напряжение при расчетной температуре; - коэффициент прочности продольного шва оболочки; - коэффициент прочности сварных швов днища (в зависимости от расположения); R – радиус кривизны по внутренней поверхности в вершине днища сосуда. При наличии трещиноподобных дефектов должен быть проведен расчет на прочность с учетом выявленных дефектов по моделям вязкого и хрупкого разрушения. При проведении расчетов по модели вязкого разрушения условием обеспечения прочности является превышение допускаемых напряжений по сравнению с фактическими. Расчетная температура и допускаемые напряжения при этом определяются по ГОСТ 14249-89. Сопротивление хрупкому разрушению в условиях растяжения для трещиноподобного дефекта считается обеспеченным при выполнении условия где К1 — расчетное значение коэффициента интенсивности напряжений (см. 12.4); [К1с] - допускаемое значение коэффициента интенсивности напряжений материала в исходном состоянии. Расчет проводится для двух расчетных случаев: рабочих условий и гидравлических (пневматических) испытаний. В качестве расчетного давления при анализе рабочих условий принимается разрешенное давление. При гидравлическом (пневматическом) испытании - пробное давление по ПБ 03-576-03. Оценка технического состояния сосуда проводится на основе анализа диагностической информации: проверки соответствия параметров технического состояния требованиям конструкторской (проектной) и нормативно-технической документации, предъявляемым к конструкции и материалам при изготовлении, монтаже, ремонте и эксплуатации; проверки соответствия параметров технического состояния, выявленных повреждений и дефектов критериям и нормам, установленным в руководящем документе; результатов проверочных расчетов на прочность. Сосуд допускается к дальнейшей эксплуатации в установленном порядке, если в результате проведенного технического диагностирования определено, что при расчетных параметрах нагружения (давлении и температуре) он находится в исправном или работоспособном состоянии. В случаях, когда нельзя оценить прочность сосуда по действующей нормативной документации, а также когда возникает необходимость получения дополнительной информации о несущей способности и остаточном ресурсе сосуда, проводят уточненные расчеты напряженно-деформированного состояния или его оценку экспериментальным путем (тензометрией, магнитным методом и др.). Сосуд, в котором по результатам технического диагностирования выявлены дефекты, подлежащие устранению с применением сварки, после завершения ремонтно-восстановительных работ подвергается внеочередному гидравлическому (пневматическому) испытанию. Допускается проведение гидравлического (пневматического) испытания непосредственно после окончания технического диагностирования при условии, что до проведения планового гидравлического (пневматического) испытания остается меньше двух лет. Пневматические испытания в обязательном порядке сопровождаются контролем акустико-эмиссионным методом. Пробное давление при проведении испытаний определяют в соответствии с ПБ 03-576-03 по формуле где К- коэффициент избыточного давления, КР= 1,5 - для сосудов, изготовленных методом литья, К= 1,25 - для других способов изготовления; - расчетное давление сосуда; [ ]20, - допускаемые напряжения для материала сосуда при Т= 20 °С и расчетной температуре T;. Сосуд считается выдержавшим испытания, если в процессе нагружения не обнаружено падения давления, течи и отпотевания, трещин и других признаков разрыва металла, видимых остаточных деформаций, акустически активных дефектов (в том случае, когда при испытаниях осуществляется контроль методом АЭ). Остаточный ресурс сосуда принимается минимальным по результатам расчета скорости коррозии (эрозии), циклической прочности, изменения механических характеристик материала. Назначаемый по результатам расчетов срок дальнейшей эксплуатации не должен при этом превышать предельную величину: если полученный в результате расчетов остаточный ресурс превышает 10 лет, то его следует принять равным 10 годам. При продолжении эксплуатации сосуда устанавливается регламент контроля его технического состояния, предусматривающий проведение периодических освидетельствований, толщинометрию элементов и проведение испытаний пробным давлением. В технически обоснованных случаях могут назначаться дополнительные виды контроля: например, при выявлении повышенной вибрации - периодическое измерение виброскорости на штуцерах и патрубках входа и выхода продукта в трех взаимно перпендикулярных направлениях, при выявлении деформации фундаментов - сезонные измерения деформации фундаментов и т.п. жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|