книги / Трубопроводная арматура

4.7 Диагностика трубопроводной арматуры

Рассмотрим основные принципы диагностики трубопроводной арматуры. Диагностирование состояния запорной арматуры обеспечивает обнаружение акустически активных зон или зон концентрации механических напряжений корпусов арматуры и оценки в этих зонах как поверхностных нарушений сплошности металла типа трещин, так и внутренних несплошностей. При диагностировании проверяется герметичность как при эксплуатации при рабочих давлениях действующего трубопровода, так и при испытаниях на герметичность на стендах в соответствии с требованиями НТД [26,27,65-74].

Неразрушающий контроль (НК) корпусов запорной арматуры для магистральных трубопроводов является неотъемлемой частью работ, выполняемых до и после капитального ремонта арматуры.

Для проведения контроля корпусов запорной арматуры должны быть обеспечены следующие условия:

-корпус запорной арматуры должен быть очищен от грязи, отслаивающейся краски и рыхлых продуктов коррозии;

-участки корпусов запорной арматуры, где должны устанавливаться АЭ преобразователи, а также подлежащие УЗ, капиллярному или магнитопорошковому контролю, должны быть очищены от краски и зачищены до металлического блеска;

-при контроле запорной арматуры на испытательных стендах должно быть обеспечено энергоснабжение переменного тока напряжением 220В;

-при контроле запорной арматуры с большими проходами должны быть обеспечены подмостки или леса для удобного расположения

аппаратуры и дефектоскописта.

Подготовка арматуры под контроль (очистка от грязи, отслаивающейся краски и рыхлых продуктов коррозии) и удаление контактной смазки после АЭ и УЗ контроля, пенетрантов после капиллярного контроля и магнитных суспензий после магнитопорошкового контроля в обязанности дефектоскопистов не входят и выполняются специально выделенным персоналом. К руководству и проведению работ по контролю запорной арматуры допускаются специалисты, аттестованные по соответствующим видам контроля в соответствии с действующими Правилами аттестации специалистов неразрушающего контроля Ростехнадзора имеющие квалификацию не ниже II уровня.

4.7.1 Средства контроля

Для проведения визуального контроля применяются оптические приборы с увеличением до 10 (например, лупы АП 1, ЛП 3, ЛА 114идр.).

Для проведения АЭ контроля необходимо использовать АЭ системы, отечественные или импортные, имеющие не менее 6 каналов для сбора информации и обеспечивающие локализацию и определение координат источников АЭ сигналов, а также АЭ течеискатели одноили двухканальные,

Для проведения УЗ контроля необходимо использовать:

-импульсные ультразвуковые дефектоскопы и толщиномеры с комплектами преобразователей и соединительными высокочастотными кабелями;

-стандартный образец СО-2 по ГОСТ-14782-84 и стандартный образец предприятия (СОП), удовлетворяющий требованиям

технологии УЗ контроля.

УЗ дефектоскопы, применяемые для контроля арматуры, должны удовлетворять следующим требованиям:

-диапазон рабочих частот 1,8.., 5,0 МГц.

-диапазон измерения отношений амплитуд не менее 30 дБ.

-диапазон регулировки скорости распространения ультразвука 2500...6500 м/с.

-диапазон измерения расстояния вдоль луча по стали не менее 200 мм.

-динамический диапазон экрана дефектоскопа не менее 20 дБ.

-дискретность аттенюатора не более 2 дБ.

В комплект дефектоскопа должны входить раздельно-совмещенные и совмещенные прямые пьезоэлектрические преобразователи с рабочими частотами 2,5 и 5,0 МГц, а также совмещённые наклонные пьезоэлектрические преобразователи с рабочими частотами 1,8; 2,5 и 5,0 МГц и с углами ввода по стали 40°, 50° и 65°.

Пьезопреобразователи в комплекте с дефектоскопом должны обеспечивать соотношение сигнал/шум в зоне появления эхо-сигналов от несплошностей не менее 16 дБ при поисковой чувствительности.

Ультразвуковой толщиномер должен иметь предел измерения толщины по стали не менее 100 мм и основную погрешность не более ±0,1 мм. Стандартный образец СО-2 должен быть аттестован по геометрическим размерам, скорости и затуханию для продольных и поперечных волн и удовлетворять требованиям ГОСТ 14782-86. Образец СОП должен быть изготовлен из материала контролируемых задвижек или из стали того ж е структурного класса. Аттестации в

132

данном образце подлежат диаметр и глубина плоскодонных сверлении, скорость распространения продольных волн.

При магнитном контроле запорной арматуры могут использоваться:

-магнитопорошковые дефектоскопы передвижные и переносные с приставными магнитами, обеспечивающие условный уровень чувствительности не ниже Б по ГОСТ 21105-75;

-магнитный индикатор трещин типа МИТ-1.

Для радиографического контроля кольцевых сварных швов приварных патрубков для соединения с трубопроводом необходимо использовать переносные рентгеновские аппараты или гамма-дефектоскопы.

4.7.2 Подготовка к контролю

Подготовка к контролю включает в себя следующие работы:

-ознакомление с объектом контроля;

-визуальный осмотр объекта;

-выбор методов технического контроля;

-подготовка объекта к контролю;

-размещение и подключение аппаратуры;

-проверка работоспособности аппаратуры и её настройка.

Взадании на проведение контроля корпусов запорной арматуры должно быть указано:

-тип арматуры, её условное обозначение, условный проход (Dy) и условное давление (Ру);

-арматура новая, бывшая в эксплуатации или после капитального ремонта;

-для арматуры, бывшей в эксплуатации, должны быть указаны срок и условия эксплуатации (рабочее давление, перекачиваемая среда, температура среды, коррозионная активность среды);

-для арматуры после капитального ремонта, кроме срока и условий эксплуатации, должно быть указано, что подвергалось ремонту;

-условия, при которых должен проводиться контроль в процессе эксплуатации арматуры или при испытаниях на стенде.

При ознакомлении с объектом контроля должно быть установлено:

-наличие эксплуатационной документации, паспорта;

-способ изготовления и конструктивные особенности корпуса задвижки;

-участки корпуса, где наиболее вероятно наличие дефектов изготовления или эксплуатационных;

133

-для арматуры, бывшей в эксплуатации — время и условия эксплуатации;

-для арматуры после капитального ремонта — время и условия эксплуатации, какие виды ремонтных работ были проведены;

- условия, при которых необходимо проводить контроль (в процессе эксплуатации арматуры, при испытаниях на стенде и т.д.), возможность непосредственного доступа к корпусу.

По результатам ознакомления с объектом и, исходя из наличия аппаратуры НК, производят выбор методов и технологий контроля.

Герметичность затвора проверяется АЭ течеискателем.

Для контроля запорной арматуры в процессе эксплуатации при обеспечении непосредственного доступа к корпусу, но при невозможности обеспечения необходимого изменения внутреннего давления, требуемого при АЭ контроле, при наличии аппаратуры выбирается магнитный метод (магнитометрический) для определения линий или зон концентрации механических напряжений на поверхности корпуса. При обследовании выявленных опасных участков используют ультразвуковой метод для обнаружения внутренних несплошностей металла и цветной или магнитный методы для обнаружения поверхностных несплошностей. При отсутствии необходимой аппаратуры для магнитометрического контроля, для контроля участков корпуса, где наибольшая вероятность появления эксплуатационных дефектов (сварные соединения, галтельные переходы) выбирается ультразвуковой и цветной методы.

Запорная арматура в процессе эксплуатации, при невозможности обеспечения непосредственного доступа к корпусу, подвергаются АЭ контролю при выполнении следующих условий:

-соединение арматуры с трубопроводом с помощью сварки;

-обеспечение необходимого изменения внутреннего давления согласно технологии АЭ контроля. При невыполнении этих условий арматура контролю в процессе эксплуатации не подлежат.

При выполнении только первого условия может быть проверена только герметичность затвора с помощью АЭ течеискателя.

Подготовка объекта к контролю, размещение и подключение аппаратуры, проверка работоспособности аппаратуры и ее настройка проводятся в соответствии с требованиями технологий выбранных методов контроля.

134

4.7.3 Проведение контроля

При диагностировании запорной арматуры используют следующие виды контроля:

-визуальный контроль;

-контроль с использованием АЭ метода,

-капиллярный (цветной) контроль;

-ультразвуковая дефектоскопия;

-контроль напряженного состояния металла корпусных деталей;

-радиографический контроль.

На рис. 4.5, 4.6 представлены схема основных мест обследования запорной арматуры.

ВИЗУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ Визуальному контролю подвергают запорная арматура в случае

обеспечения непосредственного доступа к их корпусам. Визуальный контроль наружной поверхности корпусных деталей производят путём осмотра невооружённым глазом или с помощью оптических приборов с увеличением до 10. Внутренняя поверхность корпуса также должна подвергаться визуальному контролю при обеспечении доступа к ней. При визуальном контроле должны быть выявлены недопустимые дефекты поверхности основного металла и сварных соединений.

КОНТРОЛЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЭ МЕТОДА АЭ контролю подвергаются в обязательном порядке:

-новая запорная арматура перед их монтажом на трубопроводе;

-арматура бывшая в эксплуатации и направленная на капитальный ремонт;

-арматура после капитального ремонта.

АЭ контроль проводят при стендовых испытаниях запорной арматуры на прочность и плотность материала корпусов. В процессе эксплуатации запорную арматуру подвергать АЭ контролю можно только при обеспечении непосредственного доступа к корпусным деталям и возможности изменения давления в трубопроводе в соответствии с требованиями технологии АЭ контроля. В связи со сложностью обеспечения на действующем трубопроводе необходимых условий для проведения АЭ контроля арматуры при их эксплуатации рекомендуется такой контроль проводить при гидроопрессовке отдельных участков трубопровода, например, после капитального ремонта.

Герметичность затворов контролируют с помощью АЭ течеискателей в соответствии с инструкциями по эксплуатации на них и оценивается при этом только качественно.

135

КАПИЛЛЯРНЫЙ (ЦВЕТНОЙ) КОНТРОЛЬ Капиллярному контролю подвергают участки поверхности

корпусных деталей в зонах акустически активных источников, обнаруженных при АЭ контроле, или в зонах концентрации механических напряжений, обнаруженных с помощью магнитометрического индикатора напряжений магнитного поля.

Участки поверхности, подвергаемые цветному контролю, должны быть тщательно очищены от грязи, краски, рыхлых продуктов коррозии и зачищены до металлического блеска.

Рис. 4.5. Схема основных мест обследования запорной арматуры: t — толщинометрия; d — дефектоскопия.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ Ультразвуковому контролю подвергают участки тела и сварных

швов корпусных деталей с акустически активными источниками, обнаруженными при АЭ контроле, или в зонах концентрации механических напряжений, обнаруженных с помощью магнитометрического индикатора механических напряжений. При ультразвуковом контроле обнаруживают внутренние дефекты (нарушения сплошности металла) и дефекты, развивающиеся с внутренней поверхности корпусных деталей. Ультразвуковой контроль

136

проводят с использованием прямых совмещенных или прямых раздельно-совмещенных преобразователей с рабочей частотой 2,5 МГц для обнаружения внутренних дефектов тела корпусных деталей и наклонными совмещёнными преобразователями с рабочей частотой 2,5 МГц и углами ввода по стали 65° для обнаружения дефектов, развивающихся с внутренней поверхности основного металла, а также при контроле сварных швов корпусных деталей.

Рис. 4.6. Схема основных мест обследования запорно-предохранительной арматуры:

t — толщинометрия; d —дефектоскопия.

МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ КОНТРОЛЬ Магнитопорошковый контроль допускается проводить взамен

цветного при наличии соответствующей аппаратуры и специалистов. КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЁННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА

КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ При невозможности проведения АЭ контроля арматуры, но при

обеспечении непосредственного доступа к их корпусным деталям, при наличии соответствующей аппаратуры и специалистов, допускается проведение контроля напряжённого состояния металла корпусных

13?

деталей с помощью магнитометрического индикатора механических напряжений типа ИМНМ-1Ф. С помощью индикатора находят линии концентрации механических напряжений и коэффициенты интенсивности напряжений вдоль этих линий на поверхности, как основного металла, так и в районе сварных швов корпусных деталей арматуры. Участки корпусных деталей в районе линий концентраций механических напряжений должны быть обследованы с использованием цветного или магнитопорошкового и ультразвукового методов контроля.

РАДИОГРАФИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ Радиографическому контролю в обязательном порядке подвергают

кольцевые сварные швы приварных патрубков, как на новой арматуре, так и на арматуре после капитального ремонта до монтажа на трубопроводе [83].

4.7.4 Оценка результатов контроля

ВИЗУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ На основном металле корпусных деталей запорной арматуры

недопустимы трещины, надрывы, наплавки, механические повреждения с острыми краями, раковины размером в плане более 4 мм и глубиной более 15 % толщины, несплошности округлой или удлиненной формы размером более 1,5 мм и глубиной более 3 мм, коррозионные повреждения, выводящие толщину детали за минусовой допуск. В сварных швах корпусных деталей не допустимы трещины, отслоения, прожоги, свищи, наплывы, усадочные раковины, подрезы, непровары, скопления и неодиночные включения. Переход от основного металла к наплавленному должен быть плавным без подрезов и наплывов, ширина и высота швов должна быть равномерной. Сварные швы приварки патрубков для соединения с трубопроводом не должны иметь трещин, прожогов, кратеров, грубой чешуйчатости, подрезов глубиной более 0,5 мм.

АЭ КОНТРОЛЬ При АЭ контроле регистрируются акустически активные зоны

(источники). Классификацию источников АЭ выполняют с использованием следующих параметров: число импульсов, суммарный

входят параметры нагружения контролируемого объекта. Выявленные

иидентифицированные источники разделяют на четыре класса:

-источник 1 класса — пассивный источник;

-источник 2 класса — активный источник;

-источник 3 класса — критически активный источник;

-источник 4 класса — катастрофически активный источник.

138

Зоны корпусных деталей с зафиксированными акустически активными источниками 2, 3, 4 классов должны быть обследованы с использованием цветного, магнитопорошкового методов или магнитного индикатора трещин на наличие поверхностных дефектов и с помощью ультразвукового дефектоскопа на наличие внутренних дефектов.

КАПИЛЛЯРНЫЙ (ЦВЕТНОЙ) КОНТРОЛЬ При цветном контроле фиксации подлежат индикаторные следы

размером более 1 мм.

Не допускаются трещины, а также дефекты, которым соответствуют индикаторные следы размером:

- более 10 % толщины плюс 1 мм для стенок толщиной до 20 мм;

-более 3 мм плюс 0,05 для стенок толщиной от 20 до 60 мм;

-более 5 мм для стенок толщиной более 60 мм. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ При ультразвуковом контроле основного металла корпусных

деталей фиксации подлежат несплошности с эквивалентной отражающей площадью 10 мм2 для толщин до 50 мм и 15 мм2 для толщин от 50 до 100 мм.

Недопустимы несплошности:

-с эквивалентной отражающей поверхностью более 20 мм2 для толщин до 50 мм, и более 30 мм2 для толщин от 50 до 100 мм;

-непротяжённые с эквивалентной отражающей поверхностью от

10 до 20 мм2 для толщин до 50 мм и от 15 до 30 мм2 для толщин от 50 до 100 мм, если их количество более 15 при минимальном расстоянии между ними не менее 10 мм для толщин до 50 мм или не менее 15 мм для толщин от 50 до 100 мм, проектируемые на участок поверхности ввода ультразвуковых колебаний размером 200x300 мм.

При ультразвуковом контроле сварных соединений корпусных деталей фиксации подлежат несплошности с эквивалентной отражающей поверхностью 3,5 мм2 для толщин до 40 мм и 5,0 мм2 для толщин от 40 до 60 мм.

Недопустимы несплошности:

-с эквивалентной отражающей поверхностью более 7,0 мм2 для

толщин до 40 мм и 10,0 мм2 для толщин от 40 до 60 мм;

-непротяжённые одиночные несплошности с эквивалентной отражающей поверхностью от 3,5 до 7,0 мм2 для толщин до 40

мми от 5,0 до 10,0 мм2 для толщин от 40 до 60 мм в количестве более 8 при толщине до 20 мм, более 9 при толщине от 20 до 40

мми более 10 при толщине от 40 до 60 мм на каждые 100 мм длины сварного шва.

139

МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ КОНТРОЛЬ Оценка качества контролируемых участков корпусных деталей

проводится как при капиллярном (цветном) контроле. МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ При магнитометрическом контроле фиксируются линии и зоны

наибольшего напряжения деформированного состояния (НДС) металла корпусных деталей арматуры.

Линии и зоны НДС корпусных деталей должны быть обследованы

сиспользованием цветного, магнитопорошкового методов или магнитного индикатора трещин на наличие поверхностных дефектов и

спомощью ультразвукового дефектоскопа на наличие внутренних дефектов.

4.7.5Оформление результатов контроля

Результаты по каждому виду контроля запорной арматуры должны быть зафиксированы в специальных журналах и заключениях.

Журнал является первичным документом, в котором регистрируются результаты по каждому виду контроля. Сведения в журнал заносятся оператором дефектоскопистом, проводившим данный вид контроля. Правильность оформления журналов контролирует ответственный за оформление документации.

Заключение является отчетным документом, должно оформляться по результатам проводимых видов контроля с приложением к нему эскиза проконтролированной арматуры, на котором должны быть нанесены все обнаруженные дефекты с указанием их размеров и ориентации относительно основных конструктивных элементов корпусных деталей. Заключение должно храниться с эксплуатационной документацией на задвижку до ее списания. Журналы по каждому виду контроля должны храниться на предприятии или в службе, проводящей контроль, не менее 10 лет.

Вжурналах должны быть отражены следующие сведения:

-наименование запорной арматуры, условный проходной диаметр, условное давление, способ изготовления корпусных деталей (литые, сварные), материал корпусных деталей, завод изготовитель;

-контроль проводится до ввода новой арматуры в эксплуатацию, в процессе эксплуатации, до и после капитального ремонта;

-для запорной арматуры, контролируемой в процессе эксплуатации, до и после капитального ремонта должны быть указаны сроки и условия эксплуатации (рабочее давление, перекачиваемый продукт, его температура);

140