Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы диагностического обследования газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций. Учебное пособие
.pdf
к его ширине более 5:1), дефекты размером более 5 мм при любой
глубине и дефекты округлой формы размером более 8 мм подлежат
устранению путем выборки дефектных мест и заварки в соответствии
с нормативно-технической документацией по технологиям ремонта
сваркой (наплавкой) корпусов центробежных нагнетателей
природного газа в условиях компрессорных станций. Также не
допускаются поверхностные повреждения резьбовых участков
(забоины, вмятины), превышающие 5 % от общей рабочей части
резьбовой поверхности крепежных элементов.
2) Контроль проникающими веществами. Контролю
подвергаются дефектные участки ЦБН, установленные по результатам
визуально-измерительного контроля. При проведении ПВК
необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ 18442-80, ОСТ
26-5-99, РД-13-06-2006. Для проведения контроля используются
наборы для капиллярной (цветной) дефектоскопии II-III класса
чувствительности.
Контролируемые поверхности должны быть зачищены до
шероховатости Rz<20 мкм по ГОСТ 2789-73. Результаты ПВК
считаются удовлетворительными, если размер индикаторного пятна
не превышает 7 мм и расстояние между дефектами не менее
пятикратной протяженности наибольшего дефекта.
Допускается при обследовании дополнительно использовать
МПД и другие методы НК. При необходимости выбор
дополнительных методов НК осуществляют специалисты,
выполняющие работы по техническому диагностированию корпуса
ЦБН.
Чувствительность контроля МПД должна соответствовать на
корпусе и торцевой крышке ширине раскрытия условного дефекта
10 мкм и минимальной протяженности 0,5 мм соответственно.
Подготовка поверхности деталей ЦБН должно соответствовать
шероховатости Ra≤10 мкм, порядок проведения МПД определяется
ГОСТ 21105-87.
3) Контроль твердости металла. Измерение твердости металла
проводят в характерных сечениях корпуса, всасывающего и
нагнетательного патрубков, шпилек и гаек, сварных швов. Твердость
металла по методу Бринелля определяют в соответствии с ГОСТ 9012-
59. При проведении измерений твердости применяют твердомеры,
51
обеспечивающие измерение твердости по шкале Бринелля в
диапазоне (100 450) HB, отвечающие требованиям ГОСТ 23677-79, а
также меры твердости образцовые, соответствующие требованиям
ГОСТ 9031-75.
Металл в местах контроля зачищается на площадках размером
примерно 25×25 мм от лакокрасочного покрытия до шероховатости
Ra ≤ 2,5 мкм по ГОСТ 2789-73. Контролируемая поверхность не
должна иметь наклепа. Твердость крепежных элементов измеряется
на торцевых поверхностях четырех шпилек и гаек, очищенных от
лакокрасочного покрытия и расположенных под углом 90° по
окружности корпуса. Результаты измерений твердости цилиндра,
крышки и патрубков считаются положительными, если их твердость
находится в пределах (125 190) HB, сварных швов и зоны
термического влияния - (120 220) HB. Твердость крепежных
шпилек должна соответствовать (235 285) HB, гаек – (197 217)
НВ. В случае снижения или повышения твердости по отношению к
нормативным данным проводится дополнительное исследование
микроструктуры с оформлением отчета по результатам
исследования.
4) Контроль толщины металла методом ультразвуковой
толщинометрии. Измерение величины эрозионного износа металла
проводят в области, находящейся в контакте с газом под давлением в
местах, указанных в табл. 3.2. и на рис. 3.2 и 3.3. Дополнительно в
участках с утонением, выявленных при ВИК и ПВК.
При проведении измерений толщины элементов корпуса
нагнетателя применяют ультразвуковые толщиномеры типов ТУЗ-2,
А1207, А1207С, А1208, А1209 и другие, обеспечивающие измерение
толщины металла до 300 мм и отвечающие требованиям
ГОСТ Р 55614-2013, а также соответствующие СОПы.
Металл в местах контроля зачищается на площадках размером
примерно 25×25 мм от лакокрасочного покрытия до шероховатости
Rz ≤ 40 мкм. Результаты измерений УТ элементов корпуса
нагнетателя считаются положительными, если величина утонения
после шлифовки до полного удаления всех дефектов не превышает
5 мм.
52
5) Ультразвуковой контроль сварных соединений патрубков.
Ультразвуковую дефектоскопию рекомендуется использовать для
контроля внутренних недоступных участков (всасывающий и
нагнетательный патрубки) и для уточнения зон, вызывающих
подозрение на наличие дефектов по результатам ВИК и ПВК.
Рекомендуемые зоны для УЗК деталей ЦБН указаны на рис. 3.4 и 3.5.
При проведении УК руководствоваться требованиями ГОСТ Р
55724-2013, ОСТ 108.958.03-96.
Не допускаются дефекты с эквивалентной площадью более 4 мм².
6) Контроль микроструктуры металла. Контроль
микроструктуры металла ЦБН, торцевой крышки, шпилек и гаек
проводится по соответствующим инструкциям по решению
специалистов, выполняющих техническое диагностирование в
случаях:
при отклонении твердости металла от установленных норм;
если имели место аварийные ситуации с ЦБН или ГПА,
или существенные отклонения режимов работы нагнетателя от
нормативных условий;
при существенном коррозионно-эрозионном износе металла
элементов корпуса ЦБН;
Места и объем контроля назначаются специалистами,
выполняющими техническое диагностирование, в зависимости от
фактического технического состояния обследуемого ЦБН и
результатов обследования по нормативному объему контроля.
Исследование микроструктуры может проводиться с помощью
переносного микроскопа на специально подготовленной поверхности,
а также снятием реплик на этих поверхностях и их последующим
изучением на стационарном микроскопе с фотографированием
микроструктуры. Для травления контрольной поверхности
применяют реактив следующего состава: 4 % раствор азотной кислоты в спирте и 4 % раствор пикриновой кислоты в спирте.
Третий этап. Анализ и обработка диагностической
информации. Назначение срока и условий дальнейшей эксплуатации.
Подготовка заключения экспертизы. Выполняемые на данном этапе
работы включают:
анализ параметров технического состояния и результатов
обследования (оценка выявленных несоответствий и повреждений,
53
идентификация дефектов, установление механизмов перехода корпуса
нагнетателя в предельное состояние и определяющих повреждающих
процессов);
назначение срока эксплуатации и рекомендации по
техническим мероприятиям в обеспечение эксплуатационной
надежности и промышленной безопасности;
при удовлетворительных результатах технического
диагностирования, а также при положительных результатах
выходного контроля после проведения ремонта ЦБН ресурс корпусов
нагнетателей типа Н-650 увеличивается на 20000 ч.;
при эрозионном или коррозионном износе, превышающем
допустимые значения, указанные заводом-изготовителем, назначается
ограниченный ресурс эксплуатации (на 5000 ч.) на основании
дополнительного объема исследований и расчетов на прочность.
Рис. 3.4. Зоны неразрушающего контроля
54
Рис. 3.5. Зоны неразрушающего контроля элементов
55
1. Зоны проведения поверхностей дефектоскопии - Д1, Д2, Д3,
Д4, Е, И, В, Г –по окружности, зона Ж – по углам патрубка, зоны К и
Л – на участках длиной 500 мм.
2. Места измерения твердости (измерения выполняются в
четырех точках по окружности через 90º).
3. Места измерения толщины стенки (в зонах Д2, Д4, Е, З, М –
измерения выполняются в четырех точках по окружности через 90º).
В результате обследования технического состояния корпусов
нагнетателей природного газа на компрессорных станциях
неразрушающими методами контроля (визуальный контроль, цветная
дефектоскопия, магнитопорошковая дефектоскопия, травление,
измерение твердости и др.) и статистической обработки полученных
результатов был выявлен ряд характерных дефектов, отличающихся
лишь количеством, природой и степенью развития [4].
Часть этих дефектов появляется в процессе сборочноразборочных работ. Другая часть дефектов проявляется в условиях
эксплуатации, причем имеется вероятность подрастания и увеличения
дефектов типа трещин. Они подразделяются на допустимые,
недопустимые ремонтопригодные и недопустимые
неремонтопригодные. Первые две группы составляют большую часть
выявленных дефектов.
При обследовании корпусов нагнетателей выявляется
относительно небольшое количество (около 3-5%) допустимых
ударно-механических дефектов типа забоин и других мелких
поверхностных дефектов, легко устраняемых механической зачисткой
без существенного отклонения от установленных геометрических
размеров. Остальные дефекты любых размеров устраняются методами
сварки.
Наиболее опасными с точки зрения прочности и надежности
нагнетателей являются трещины в районе радиусного перехода от
цилиндрического участка поверхности корпуса к поверхности
торцевой стенки и ориентированные как в окружном, так и в осевом
направлении, а также трещины, расположенные в районе сопряжения
нагнетательного и всасывающего патрубков с цилиндрическим
участком.
Эти дефекты связаны с технологическими (литейными)
проблемами при изготовлении и могут достигать очень больших
размеров (от десятков до сотен мм). Они подразделяются [3]:
56
на усадочные раковины и рыхлоты - часто образуются в
процессе кристаллизации жидкого металла;
газовую пористость – возникает в результате выделения
газов, растворившихся в процессе плавки;
«горячие» трещины - появляются в процессе затвердевания
легированных сплавов, кристаллизирующихся в значительном
интервале температур.
При разрушении непрочного «скелета» первичных кристаллов
по границам зерен и образуются горячие трещины с сильно
окисленной поверхностью; «Холодные» трещины образуются в
отливке после затвердевания металла. Их появление связано с тем, что
по мере дальнейшего охлаждения отливки внутри металла возникают
знакопеременные напряжения различной величины в результате
взаимодействия поверхностных и глубинных слоев, стремящихся к
расширению или сжатию.
Поэтому нередко в таких зонах корпусных элементов
нагнетателей, как подприбыльные места отливок, массивные узлы,
переходы от больших толщин к малым, которые не имеют
достаточного питания и где возникают большие напряжения при
затвердевании, при неразрушающем контроле обнаруживаются
дефекты металла с рыхлотами, повышенной пористостью и
трещинами самых разных размеров [4].
Рис. 3.6. Микроструктура металла корпуса нагнетателя
типа Н-370-18-1 в районе трещины
57
На рис. 3.6 приведена микроструктура металла нагнетателя Н370-18-1 из стали 20ГСЛ, полученная в районе трещины. Видны
литейные раковины черного цвета размером 5-120 мкм. На основании
накопленного опыта диагностики в местах, где наиболее часто
образуются дефекты, проводят контроль различными
неразрушающими методами (визуальный контроль, цветная
дефектоскопия, магнитопорошковая дефектоскопия и др.).
На рис. 3.7 приведена обнаруженная при обследовании трещина
длиной 45 мм, расположенная на внутренней поверхности
всасывающего патрубка в районе отверстий под крепежные шпильки.
В этих местах дефекты могут образовываться из-за двух причин. Вопервых, из-за утонения стенок корпуса при механической обработке
отверстий на заводе, когда при подаче резца в этих местах не
учитывается реальная толщина. В результате толщина стенки корпуса
в районе шпилечных отверстий становится меньше допустимой.
А проводимые на стенде завода-изготовителя гидроиспытания
не всегда позволяют выявить это утонение. Во-вторых, внутренние
микроскопические дефекты литья (поры и рыхлоты) в процессе
длительной эксплуатации под воздействием знакопеременных
нагрузок (пуски - остановы) развиваются, превращаясь в трещины,
которые в зависимости от различных факторов могут и не иметь
выхода на поверхность.
Значит, комплексное применение неразрушающих методов
контроля повышает надежность выявления опасных дефектов.
Рис. 3.7. Индикаторный след подповерхностной трещины,
обнаруженной методом МПД в корпусе нагнетателя Н-370-18-1
3.3. Техническое диагностирование газотурбинных двигателей
ГПА
Газотурбинные двигатели (приводы) используются в качестве
привода ЦБН и входят в состав ГПА, предназначенного для
повышения давления природного газа в магистральном газопроводе.
ГТД, используемые в качестве приводов ГПА, бывают авиационного
58
судового и стационарного типов. Конструкция, схема проточной
части, принцип работы составных узлов и состав навесного
оборудования ГТД бывают различной сложности.
Как правило, работы по определению остаточного ресурса ГТД
в условиях компрессорных станций проводят на приводах
стационарного типа без отправки в специализированное ремонтное
предприятие. Например, состав и порядок производства работ по
оценке остаточного ресурса ГТД стационарного типа MS5002
представлены в виде блок - схемы на рис. 3.8.
Рис. 3.8. Состав и порядок производства работ по оценке
остаточного ресурса ГТД
59
3.3.1. Этапы обследования, выполняемые без разборки двигателя
Анализ технической документации. Цель анализа
технической документации – установление номенклатуры
технических параметров, предельных состояний, выявление наиболее
вероятных отказов и повреждений, а также элементов конструкций и
ее участков, развитие повреждений, которые могут привести к
ресурсному отказу. Особое внимание рекомендуется уделить анализу
критериев, причин, последствий и критичности отказов, выявлению
возможных постепенных, деградационных и зависимых отказов,
подтверждению невозможности внезапных отказов.
Анализу подлежат:
НТД, конструкторская (проектная) и эксплуатационная (в
том числе монтажная и ремонтная) документация;
научно-техническая информация по отказам и
повреждениям по парку аналогичных объектов и оборудования.
Результатами анализа технической документации являются:
карта объекта в виде эскиза и таблиц с указанием элементов
и участков, которые в результате особенностей их конструкторской
или технологической реализации и/или условий функционирования и
нагруженности представляются наиболее предрасположенными к
появлению повреждений и/или отказам (в особенности скрытым,
зависимым или внезапным);
база данных по техническим параметрам объекта и/или
техническое заключение по результатам анализа;
программа (план) оперативной диагностики объекта.
Контроль технического состояния по параметрам
эксплуатации. Цель контроля технического состояния – получение
данных о текущем техническом состоянии обследуемого объекта и его
параметрах. Контроль технического состояния по параметрам
эксплуатации осуществляется с использованием штатного приборноизмерительного комплекса и заключается в регистрации показателей
рабочего процесса и их дальнейшей статистической и математической
обработке.
Оценка технического состояния ГТД в межремонтный период
определяется на основе сравнения фактических значений параметров
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]