9. Определение ресурса остаточной работоспособности оборудования

На предприятиях химической и нефтехимической промыш­ленности эксплуатируется значительное количество оборудова­ния, проработавшего более 10-15 лет, т. е. более установленного проектом срока службы.

В соответствии с общими правилами взрывобезопасности (5) для этого оборудования требуется определение срока даль­нейшей эксплуатации - остаточного ресурса, т. е. продолжитель­ность работы оборудования от данного момента времени до про­гнозируемого предельного состояния (6, 7). Прогнозирование ре­сурса оборудования выполняется в единицах времени (циклах на­гружения).

Методика оценки остаточного ресурса работоспособности основана на индивидуальной диагностике рассматриваемого оборудования и информации, полученной в результате проведе­ния обследования технического состояния оборудования, иссле­дований металла контрольных вырезок, сделанных из рассматри­ваемого оборудования и его фактической нагруженности.

Возможность продления срока эксплуатации длительное время эксплуатирующегося оборудования базируется на разви­тии расчетно-экспериментальных методов оценки ресурса с уче­том новейших достижений механики разрушения, физики метал­лов, металловедения, развития новых методов и средств неразрушающего контроля за состоянием оборудования, запасами прочности, заложенными в проект.

Продление срока службы оборудования на основе его ин­дивидуальной диагностики ресурса позволяет реализовать до­полнительные резервы работоспособности оборудования с обес­печением требуемого уровня безопасности эксплуатации.

Анализ состояния и заключение о ресурсе остаточной рабо­тоспособности оборудования могут выполнять только специали­зированные организации при наличии соответствующих лицен­зий.

9. 1. Диагностирование технического состояния оборудования и физико-механических свойств материала

Диагностирование технического состояния оборудования предназначено для предварительной оценки технического со­стояния оборудования. Одним из методов оценки технического состояния оборудования является визуальный осмотр, который проводят с целью выявления дефектов (механических поврежде­ний, трещин, деформации или изменения исходной формы, кор­розионных повреждений металла, отрыва плакирующего слоя биметалла и т. п.), образовавшихся или развившихся в процессе эксплуатации.

Перед проведением внутреннего осмотра оборудование должно быть подготовлено в соответствии с действующими пра­вилами по технике безопасности. Для проведения внутреннего осмотра внутренняя поверхность должна быть очищена. Кон­струкции, мешающие проведению осмотра, должны быть разобраны. Особое внимание должно быть обращено на выявление следующих дефектов: трещин в сварных швах; трещин в зоне термического влияния сварных швов; трещин на металле; корро­зионных повреждений металла; отслоений и отрывов плакирую­щего слоя (для конструкций из биметалла), деформаций кон­структивных элементов оборудования.

В случае необходимости, для повышения надежности выяв­ления дефектов, выполняется зачистка отдельных участков кон­струкции абразивным инструментом с последующим трав пением и использованием капиллярных методов дефектоскопии. Воз­можно использование других методов дефектоскопии. Выбор ме­тода дефектоскопии должен обеспечить максимальную надеж­ность выявления дефекта, его геометрии и размеров.

Оценка выявленных при внутреннем осмотре деформиро­ванных участков производится путем промера прогиба деформи­рованной зоны и ее размеров и осуществляется по сетке по всей поверхности деформированного участка. При проведении внут­реннего осмотра оборудования выполняется замер толщины основных несущих элементов оборудования. Замер толщины в зонах возможного коррозионного повреждения производится по сетке с определением зоны коррозионного повреждения.

При проведении внутреннего осмотра выполняется замер твердости металла и сварных соединений основных силовых эле­ментов оборудования. Замер выполняется во всех зонах сварного соединения (металла шва, металла около шовной зоны). Замер выполняется не менее чем в трех точках рассматриваемого сило­вого элемента оборудования и во всех случаях, когда возникает сомнение в качестве металла или сварного шва. Замер твердости выполняется переносными твердомерами. В случае обнаружения при внутреннем осмотре оборудования деформированных уча­стков, зон локального коррозионного повреждения, трещин в сварных швах эти участки оборудования должны быть осмотре­ны с наружной стороны.

Проведение осмотра оборудования с наружной стороны преследует те же цели, что и проведение внутреннего осмотра. При проведении наружного осмотра оборудования теплоизоля­ция в обязательном порядке удаляется в зонах, где при внутрен­нем осмотре выявлены деформированные участки, локальные коррозионные повреждения, трещины в сварных швах. При проведении наружного осмотра отмечается состояние теплоизоли­рующего покрытия, его качество, места нарушения и т. п.

В случае обнаружения при осмотре оборудования локально деформированных его участков, например, вмятины, необходимо дополнительно к вышеизложенному проверить методом капил­лярной дефектоскопии или другими методами отсутствие трещин в зоне шириной 100-150 мм по периметру вмятины в месте ее пе­рехода вмятина - цилиндр корпуса (или др.) с наружной стороны. В этой же зоне необходимо выполнить замеры твердости метал­ла. Кроме этого, следует выполнить замер толщины металла и замер твердости металла в зоне максимальной стрелы прогиба дефекта формы. Поскольку в большинстве случаев, образование вмятин на оборудовании, связано с ударным нагруженном де­формированного участка, что может привести к образованию за­боин, заусенцев и т. п., места их возможного расположения долж­ны быть тщательно осмотрены. В тех случаях, когда внутренний осмотр оборудования не может быть выполнен, обязательным является наружный осмотр. В тех случаях, когда внутренний и наружный осмотр оборудования не может быть выполнен, о его техническом состоянии допускается судить по результатам проб­ного испытания. Испытанию должно предшествовать выполне­ние замера толщины основных силовых элементов в местах их возможного коррозионного или другого износа, а также расчет на прочность.

При проведении испытания необходим контроль за состоя­нием оборудования по сигналам акустической эмиссии (АЭ - контроль). Результаты диагностирования технического состоя­ния оборудования оформляются актом, в котором отражаются все обнаруженные дефекты с их подробным описанием, приведе­нием схем расположения, линейных размеров и т. д., приводятся значения твердости металла и металла сварных швов со схемами расположения точек замера твердости, приводятся значения

толщины силовых элементов оборудования и схема точек замера толщины.

Акт также должен содержать данные из технического пас­порта о геометрических размерах конструкции, использованных материалах, рабочих и расчетных параметрах эксплуатации, ре­зультатах прочностных и поверочных расчетов, дате ввода обо­рудования в эксплуатацию, выполненных ремонтах и их причи­нах и т. д.

На основании анализа полученных результатов прини­маются решения: о необходимости, местах, размерах и коли­честве контрольных вырезок металла из несущих элементов обо­рудования; об объеме ремонтно-восстановительных работ.

Контрольные вырезки металла, вырезаемые из оборудова­ния, необходимы для проведения комплексного исследования с целью оценки изменения его физико-механических свойств под влиянием условий длительной эксплуатации.

К месту вырезки предъявляются следующие требования: вырезка металла должна производиться из наиболее нагруженно­го (температурными и силовыми нагрузками) места; вырезка ме­талла должна иметь сварной шов (по возможности); место вырез­ки металла должно быть удобным для проведения работ по вы­резке пробы металла и вварке латки.

На контрольной вырезке должна быть обозначена внут­ренняя и наружная поверхность и направление прокатки листа, из которого она вырезана.

В местах контрольной вырезки вваривается латка (пробка) из металла (биметалла) аналогичной марки и толщины. В обос­нованных случаях допускается вварка латки (пробки) из гомо­генного металла, идентичного металлу основного слоя, в биме­таллическую конструкцию. Толщина латки (пробки) при этом должна быть равной толщине биметалла.

Допускается, в обоснованных случаях, отказ от контроль­ной вырезки металла из исследуемого оборудования. При этом

исследование микроструктуры металла оборудования выпол­няется методом оттисков. Допускается в качестве контрольной вырезки металла из исследуемого оборудования использовать металл, вырезанный из оборудования при проведении ремонта, например, при замене деформированных участков конструкций исследуемого оборудо­вания.

Из контрольных вырезок изготавливаются образцы для проведения исследований по оценке физико-механических свойств металла, бывшего в длительной эксплуатации оборудо­вания. В состав исследования входят: оценка химического соста­ва металла; металлографические исследования и замер твердости; испытания на растяжение, изгиб и ударный изгиб при 20 °С; при необходимости испытания на растяжение при повышенных (рабочих) температурах; испытания на ударный изгиб при пони­женных и (при необходимости) повышенных температурах; ис­пытания на механическое старение по ударной вязкости; испыта­ния на малоцикловую усталость; другие специальные испытания (при необходимости). Образцы сварных соединений испытывают на растяжение, изгиб и ударный изгиб при 20 °С и для повышен­ных температур (при необходимости), а также на ударный изгиб при пониженных температурах. Изготовление и испытания об­разцов производятся по требованиям соответствующих ГОСТов.

Все результаты выполненных исследований и испытаний металла обобщаются, делаются выводы, и дается заключение о работоспособности металла и сварных соединений оборудова­ния, а также рекомендации по восстановлению работоспособ­ности металла и сварных соединений оборудования.

Заключение о работоспособности металла и сварных сое­динений оборудования выполняется на основе анализа результа­тов выполненных исследований и испытаний и оценки влияния условий длительной эксплуатации на металл и сварные соедине­ния. При этом должны быть определены минимальные значения

механических свойств металла, необходимые для выполнения расчетов на прочность, на конец возможного срока продления ресурса эксплуатации исследуемого оборудования.

Рекомендации по восстановлению работоспособности ме­талла и сварных соединений оборудования должны содержать технологию и режимы выполнения работ (например, терми­ческой обработки или переварки сварных швов).