Ахметов и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа (2006)

а чугуны ЖЧХ16 и ЖЧХ30 обладают хорошей стойкостью до температур 1000…1200°С при действии дымовых газов, содержащих сернистые соединения.

ЖЧХ16 содержит 15…32% Cr и 1…2% Si жаростоек в воздушной среде до 900°С, износостоек при нормальной и повышенной температурах, устойчив против воздействия неорганических кислот высокой концентрации. Области применения: арматура машин и аппаратов химических производств, печная арматура, детали печей.

Жаропрочные чугуны легируют хромом и никелем, они могут иметь пластинчатую или шаровидную формы графита; металлическая основа чаще бывает аустенитной. Чугуны ЧН19Х3Ш, ЧН11Г7Х2Ш применяют в нефтяной и химической промышленности, в газотурбиностроении для изготовления деталей компрессоров по сжижению газов, выпускных патрубков дизелей.

Коррозионно-стойкие чугуны легируют хромом, никелем, медью, молибденомикремнием.Этичугуныстойкивщелочах,растворахсоды, морской воде. Чугуны СЧЩ-1 и СЧЩ-2 применяют при изготовлении котлов для плавки каустика. Чугуны ЧНХТ, ЧН1ХМД, ЧН1МШ применяютвдвигателестроениидляотливкипоршневыхколец,направляющихвтулокголовокцилиндров,выпускныхпатрубков,поршнейигильз.

Высококремнистые чугуны (ферросилиды) С15, С17 (ГОСТ 2233–85) применяют для изготовления корпусов, деталей и узлов простой конфигурациидляработыссильноагрессивнымисредами(растворысолей, азотная и серная кислоты), при давлении до 0,25МПа и температуре от 0 до +700°С: поршневых насосов (цилиндры, поршни, клапаны, седла), для оборудования по производству концентрированных серной и азотной кислот (лопатки мешалок, фитинги, втулки, реакционные аппараты, трубопроводы).

Приразработкеконструкцииследуетучитывать,чтокремнистыечугуны очень хрупки, чувствительны к колебаниям температуры и трудно обрабатываются резанием. Поэтому изделия из них изготавливают отливкой, предусматривая плавные переходы. Ферросилиды широко применяют при изготовлении арматуры.

Следует иметь в виду, что ферросилиды легко корродируют под воздействиемсолянойкислоты,крепкихщелочейифтористыхсоединений.

Высокохромистые сплавы обладают коррозионной стойкостью в азотной, серной, уксусной, фосфорной кислотах, в растворах солей, щелочей и морской воде. Из этих чугунов изготавливают детали насосов, реторты, конденсаторы, вентили, трубы, мешалки для химических производств.

351

В таблице 2.22 приведены механические свойства легированного чугуна для отливок со специальными свойствами

Таблица 2.22 — Механические свойства легированного чугуна

для отливок со специальными свойствами

352

2.9.Обеспечение безопасного технического состояния оборудования

2.9.1. Гидравлическое (пневматическое) испытание сосудов

Гидравлическомуиспытаниюподлежатвсесосудыпослеихизготовления. Сосуды, изготовление которых заканчивается на месте установки,транспортируемыенаместомонтажачастями,подвергаютсягидравлическому испытанию на месте монтажа. Сосуды, имеющие защитное покрытиеилиизоляцию,подвергаютсягидравлическомуиспытаниюдо наложения покрытия или изоляции. Сосуды, имеющие наружный кожух, подвергаются гидравлическому испытанию до установки кожуха.

Гидравлическое испытание сосудов, за исключением литых, должно производиться пробным давлением Рпр:

Рпр = 1,25 Рр [σ ]20 , [σ ]t

где Рр — расчетное давление сосуда, МПа; [σ] — допускаемые напряжения для материала сосуда при его элементе соответственно при t=20°С и расчетной t, МПа.

Отношение [σ ]20 принимается по тому из используемых материа-

[σ ]t

лов, для которых оно наименьшее.

353

Гидравлическое испытание сосудов из литья должно производиться

Гидравлические испытания сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20Дж/см2, должны производить пробное давление Рпр:

Гидравлические испытания сосудов и детали, изготовляемые из неметаллических материалов с ударной вязкостью 20Дж/см2 и менее, с пробным давлением:

Расчетное давление больше Рраб:

1) длясосудов,содержащихнейтральныепродуктына10%,нонеменее

0,1МПа; 2) длясосудовсовзрывоопаснымивеществами,сдавлениемдо4,0МПа,

но не менее чем на 3МПа; 3) для аппаратов со взрывоопасными, пожароопасными и токсически-

ми веществами с Рр >4,0МПа на 15%.

Гидравлическое испытание вертикально установленных сосудов допускается производить в горизонтальном положении при условии обеспечения прочности корпуса сосуда, для чего расчет на прочность должен быть выполнен разработчиком проекта сосуда с учетом принятого способа опирания в процессе гидроиспытания.

При этом пробное давление следует принимать с учетом гидростатического давления.

В комбинированных сосудах с двумя и более полостями, рассчитанными на разные давления, гидроиспытаниям пробным давлением должна подвергаться каждая полость. Пробное давление определяется в зависимости от расчетного давления полости.

Порядок проведения испытания оговаривается в техническом проекте и указан в инструкции предприятия-изготовителя по монтажу и эксплуатации сосуда.

При заполнении сосуда водой воздух должен быть удален.

Для гидроиспытаний применяется вода с температурой от 5 до40°С, если нет указаний в проекте. Разность температуры стенки сосуда

354

и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать выпадения влаги на поверхность стенок сосуда.

Давлениевиспытываемомсосудеповышаютплавно.Скоростьподъема давления должна быть указана: для испытания сосуда на заводеизготовителе — в технической документации, для испытания сосуда в процессе работы — в инструкциях по монтажу и безопасной его эксплуатации.

Использование сжатого воздуха или газа для создания давления запрещено.

Время выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается разработчиками проекта. При отсутствии указаний в проекте время выдержки следующее (табл. 2.23).

Таблица 2.23 — Время выдержки сосуда под пробным давлением

Давление в сосуде контролируется двумя манометрами. Скорость подъема давления должна быть указана в технической

документации для испытания на заводе-изготовителе; для испытания сосуда в процессе работы — в инструкции по монтажу.

Вкомбинированных сосудах гидравлическое испытание проводят

вкаждой полости. Давление контролируется по двум манометрам. Футеровка, изоляция и другие виды зашиты от коррозии должны быть частично или полностью удалены, если имеются признаки, указывающие на возможность возникновения дефектов металла, сосудов под защитным покрытием (неплотность футеровки, гуммировки, следы промокания изоляции и т.п.).

Сосуды,работающиесвреднымивеществами1и2классовопасности по ГОСТ 12.1.007—76, до начала выполнения внутри каких-либо работ, а также перед внутренним осмотром должны подвергаться тщательной обработке (нейтрализация, дегазация)в соответствии с инструкцией по безопасному ведению работ, утвержденной главным инженером. Нейтрализация и дегазация должны быть заактированы с предъявлением акта комиссии, проводившей техническое освидетельствование.

355

Сосуд считается выдержавшим испытание, если при его осмотре не обнаружены:

—течи, трещины, следы, потение;

—течи в разъемных соединениях.

Гидравлические испытания могут быть заменены пневматическими приусловииконтроляэтогоиспытанияметодомакустическойэмиссии.

Сосуд и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям.

В случаях, когда проведение гидравлического испытания невозможно (большое напряжение от веса воды в фундаменте, междуэтажных перекрытиях или самом сосуде; трудность удаления воды; наличие внутри сосуда футеровки, препятствующей заполнению сосуда водой), разрешается заменять его пневматическим испытанием (воздухом или инертным газом). Этот вид испытания допускается при условии его контроля методом акустической эмиссии (или другим согласованным с Ростехнадзором России методом).

Значение пробного давления и результаты испытаний заносятся в паспорт сосуда лицом, проводившим эти испытания.

2.9.2.Гидравлическое испытание трубопроводов на прочность и плотность

Гидравлическое испытание трубопроводов должно производиться преимущественно в теплое время года при положительной температуре воздуха. Для гидравлических испытаний должна применяться, как правило, вода с температурой не ниже +5°С и не выше +40°С или специальные смеси (для трубопроводов высокого давления).

Если гидравлическое испытание производится при температуре окружающего воздуха ниже 0°С, следует принять меры против замерзания воды и обеспечить надежное опорожнение трубопровода.

После окончания гидравлического испытания трубопровод следует полностью опорожнить и продуть до полного удаления воды.

Величина пробного давления на прочность (гидравлическим или пневматическим способом) устанавливается проектом и должна составлять не менее:

где Рр — расчетное давление трубопровода, МПа; [σ]20 — допускаемое напряжение для материала трубопровода при 20°С; [σ]t — до-

356

пускаемое напряжение для материала трубопровода при максимальной положительной расчетной температуре.

Во всех случаях величина пробного давления должна приниматься такой, чтобы эквивалентное напряжение в стенке трубопровода при пробномдавлениинепревышало90%пределатекучестиматериалапри температуреиспытания.Величинупробногодавлениянапрочностьдля вакуумных трубопроводов и трубопроводов без избыточного давления длятоксичныхивзрывопожароопасныхсредпринимаютравной0,2МПа.

Арматура подвергается гидравлическому испытанию пробным давлением после изготовления или ремонта.

При заполнении трубопровода водой воздух следует удаляется полностью. Давление в испытываемом трубопроводе следует повышать плавно,обстукиваниетрубопроводовнедопускается.Скоростьподъема давления должна быть указана в технической документации.

Испытываемый трубопровод допускается заливать водой непосредственно от водопровода или насосом при условии, чтобы давление, создаваемое в трубопроводе, не превышало испытательного давления. Требуемое давление при испытании создается гидравлическим прессом или насосом, подсоединенным к испытываемому трубопроводу через два запорных вентиля. После достижения испытательного давления трубопровод отключается от пресса или насоса.

Испытательное давление в трубопроводе выдерживают в течение 10минут(испытаниенапрочность),послечегоегоснижаютдорабочего давления, при котором производят тщательный осмотр сварных швов (испытаниенаплотность).Поокончанииосмотрадавлениевновьповышают до испытательного и выдерживают еще 5 минут, после чего снова снижают до рабочего и вторично тщательно осматривают трубопровод. Продолжительность испытания на плотность определяется временем осмотра трубопровода и проверки герметичности разъемных соединений. После окончания гидравлического испытания все воздушники на трубопроводе должны быть открыты и трубопровод должен быть полностью освобожден от воды через соответствующие дренажи.

Результаты гидравлического испытания на прочность и плотность признаютсяудовлетворительными,есливовремяиспытаниянепроизошло разрывов, видимых деформаций, падения давления по манометру, а в основном металле, сварных швах, корпусах арматуры, разъемных соединениях и во всех врезках не обнаружено течи и запотевания.

Одновременноегидравлическое испытание нескольких трубопроводов, смонтированных на общих несущих строительных конструкциях или эстакаде, допускается, если это установлено проектом.

357

2.9.3.Пневматическое испытание трубопроводов на прочность и плотность

Пневматическое испытание на прочность проводится для трубопроводов на Ру 10МПа и ниже. Величина испытательного давления принимается в соответствии с (2.1).

Пневматическое испытание должно проводиться воздухом или инертным газом и только в светлое время суток. В случае установки на трубопроводе арматуры из серого чугуна величина давления испытания на прочность должна составлять не более 0,4МПа.

Пневматическоеиспытаниетрубопроводовнапрочностьвдействующихцехах,атакженаэстакадахивканалах,гдеуложенытрубопроводы, находящиеся в эксплуатации, допускается в обоснованных случаях безопасными методами, по документации, согласованной и утвержденной в установленном порядке.

При пневматическом испытании трубопроводов на прочность подъем давления следует производить плавно со скоростью, равной 5% от Рпр в мин, но не более 0,2МПа в минуту с периодическим осмотром трубопровода на следующих этапах:

—при рабочем давлении до 0,2МПа — осмотр производится при давлении 0,6 от пробного давления, и при рабочем давлении;

—при рабочем давлении выше 0,2МПа — осмотр производится при давлении 0,3 и 0,6 от пробного давления и при рабочем давлении.

Вовремяосмотраподъемдавлениянедопускается.Приосмотреобстукиваниемолоткомтрубопровода,находящегосяподдавлением,недопускается.Местаутечкиопределяютсяпозвукупросачивающегосявоздуха, а также по пузырям при покрытии сварных швов и фланцевых соединений мыльной эмульсией и другими методами.

Дефекты устраняются при снижении избыточного давления до нуля

иотключении компрессора. На время проведения пневматических испытаний на прочность как внутри помещений, так и снаружи должна устанавливаться охраняемая (безопасная) зона. Минимальное расстояниезоныдолжносоставлятьнеменее25мпринадземнойпрокладкетрубопроводаинеменее10мприподземной.Границызоныогораживаются.

Во время подъема давления в трубопроводе и при достижении в нем испытательного давления на прочность пребывание людей в охранной зоне не допускается. Окончательный осмотр трубопровода допускается после того, как испытательное давление будет снижено до расчетного,

ипроводится в установленном порядке. Компрессор и манометры, используемыеприпроведениипневматическогоиспытаниятрубопроводов, следует располагать вне охранной зоны.

358

2.9.4. Проведение неразрушающего контроля

Контролю неразрушающими методами следует подвергать сварные соединения и основной металл сосуда.

Контроль выполняет специализированная организация, имеющая опыт работ, обладающая методической документацией на контроль, аттестованными специалистами, технической базой.

Контроль сварных соединений предусматривает применение не менее двух неразрушающих методов, один из которых предназначен для обнаружения поверхностных дефектов, а другой – для выявления внутренних дефектов в сварных соединениях. Методы выбираются по усмотрениюспециалистов,проводящихтехническоедиагностирование.

Для выявления дефектов в сварных соединениях могут использоваться следующие неразрушающие методы контроля:

—визуально-измерительный;

—ультразвуковая дефектоскопия;

—радиографический контроль;

—капиллярная дефектоскопия или магнитопорошковый контроль;

—акустико-эмиссионный контроль;

—токовихревой метод контроля и другие, обеспечивающие требуемый объем контроля и точность выявления дефектов.

Контроль сварных соединений ультразвуковым или радиографическим методом

Неразрушающий контроль сварных соединений следует проводить ультразвуковым(УЗК)илирадиографическим(РК)методомвсоответствии с действующими на данный момент нормативно-техническими документами на данные методы для выявления внутренних дефектов сварныхсоединенийввидетрещин,непроваров,поринеметаллических включений.

Для проведения контроля методом УЗК или РК применяется аппаратура, предназначенная для этих целей и обладающая необходимой чувствительностью.

При разработке индивидуальных программ технического диагностирования в них следует указывать зоны и объем контроля сварных соединений сосудов.

Контроль сварных соединений и основного металла сосудов и устранение выявленных недопустимых дефектов рекомендуется проводить в следующем порядке:

—анализ технической документации по изготовлению, эксплуатации, ремонтам и контролю, ранее проведенным на сосуде;

359

—визуальный контроль;

—выдача задания на подготовку сварных соединений для дефектоскопии;

—магнитопорошковый или капиллярный контроль;

—ультразвуковой или радиационный контроль;

—устранение выявленных недопустимых дефектов;

—дефектоскопия ремонтируемых участков.

Объем дефектоскопического контроля сварных соединений сосудов зависит от группы сосуда, от объема контроля, выполненного в процессе изготовления сосуда и в процессе его эксплуатации, и определяется в каждом конкретном случае специалистами, проводящими диагностирование. Необходимо, чтобы объем полученной информации позволял достоверно судить о техническом состоянии всех несущих элементов сосуда. Объем контроля сварных соединений определяется в процентах от общей длины сварных швов.

В случае обнаружения локально-деформированных участков (вмятин, выпучин, гофров и т.п.) деформированную зону и прилегающую к ней зону недеформированного металла шириной 100...150мм по периметру следует проверить на отсутствие трещин.

Дефектоскопии следует подвергать также элементы оборудования илисварныесоединения,качествометаллакоторыхвызываетсомнение.

При назначении выборочного (неполного) контроля сварных соединений следует учитывать, что участки пересечения продольных и кольцевых сварных швов обязательно должны быть включены в зоны контроля.

Притехническойневозможностиосмотравнутреннейилинаружной поверхности сосуда объем контроля сварных соединений независимо от группы сосуда должен составлять 100%.

При обнаружении недопустимых дефектов в процессе неполного контроля сварных соединений объем контроля должен быть увеличен неменеечемвдвое.Впервуюочередьследуетрасширитьзоныконтроля сварных швов в местах обнаружения дефектов.

Послепроведенияультразвуковогоконтролявнеобходимыхслучаях дополнительно для уточнения характера дефектов и глубины их расположенияможетбытьпримененрадиографическийметод,методпослойного вскрытия сварного соединения или металлографический метод.

Шероховатость поверхности сварных соединений, подлежащих УЗК, должна соответствовать нормативным требованиям. Для зачистки поверхности сварных соединений рекомендуется применять щетки, шлифмашинки, пескоструйную, химическую и другую обработку.

360