Типовые дефекты химического оборудования и способы их обнаружения

Дефекты	Наиболее применяемые способы обнаружения
Трещины усталости, термические, коррозионные и др.	Визуально-оптические, ультразвуковые, магнитопорошковые, капиллярные, вихретоковые, акустико-эмиссионные
Коррозионные повреждения	Визуалыю-оптические, толщинометрия, капиллярные, металлографические методы
Эрозионный, кавитационный износ	
Деформация ползучести	Микрометрирование по реперам, геодезический контроль, тензометрирование

Оценка качества сварных соединений сосудов по результатам неразрушающего контроля производится в соответствии с требованиями Правил... (ПБ-115-96) и ОСТ 26-291-87.

Характеристика методов диагностирования оборудования

Методы контроля	Технические средства	Достоинства	Недостатки
Визуально- оптический	Лупы, смот­ровые трубы, эндоскопы	Простота, возможность осмот­ра больших поверхностей, определение вида разрушения, участков повышенного износа, коррозии	Невысокая точность
Взятие пробы материма путем высвер­ливания	Лабораторные средства иссле­дования механи­ческих свойств, металлография	Высокая достоверность измерения	Необходимость последующего заглушения отверстия
Микрометрический но ГОСТ 9.908-90	Механические индикаторы с игольчатым щупом	Возможность измерения глубин отдельных каверн	Погрешность измерения при наличии сплош­ной коррозии
Ультразвуковая толщинометрия, ГОСТ 14782-Х6	Ультразвук. толщиномеры УТ-9211,УТ-93П и другие	Сочетание высокой точности измерения и высокой производитель-ности	Коррозионные повреждения повышают пог­решность измерений
Магнитная толщино­метрия	Магнитный ферритомер МФ-10М	Возможность измерения толщины плакирующего слоя двухслойных сталей	Менее высокая точность изме­рения (погреш­ность до 10%)
Капиллярный (цветной, люми-нисцентный), ГОСТ 18442-86	Пенетранты сорбенты, люминофоры	Высокая чувствительность при появлении трещин и пор, простота, наглядность	Необходимость высокой чистоты поверхности, высокая трудоемкость и длительность контроля
Магнитно- порошковый, ГОСТ 21105-90	Магнитно-порошковые дефектоскопы	Высокая чувствительность и достоверность при контроле трещин в ферромагнитных материалах	Необходимость удаления покрытий и загрязнений с поверхности
Металлографи­ческий, ГОСТ 1778-90, ГОСТ 6032-89	Металлогра­фические микроскопы	Возможность измерения поражений малой глубины	Необходимость вырезки образцов
Ультразвуковые	Ультразвуковые дефектоскопы	Высокая производительность и достоверность	Невозможность контроля нахлесточных швов и мест с кон­структивным непроваром
Радиогра­фические, ГОСТ 7512-88, ГОСТ 23055-89	Рентгеновские аппараты, гамма-дефектоскопы
Акустико- эмиссионный	Комплект аппаратуры с датчиками	Возможность выявления развивающихся дефектов	Сложность и высокая стоимость аппаратуры

Метод акустико-эмиссионного контроля позволяет выявлять дефекты при нагружении сосуда. Этот метод, как правило, применяют в качестве самостоятельного метода контроля, но может использоваться с другими, например УЗД методами. Вопрос о целесообразности применения метода решается организацией, проводящей диагностирование. При невозможности гидроопрессовки сосуда применение метода обязательно.

Кроме рассмотренных методов при диагностировании могут применяться и другие методы, применение которых оговаривается в диагностической документации и согласовывается с органами Госгортехнадзора России.

Для диагностирования оборудования, подведомственного Госгортехнадзору, допускаются приборы, сертифицированные службами Госстандарта.

Выдача заключений по результатам неразрушающего контроля допускается специалистами квалификации не ниже 2-го уровня по международным квалификационным требованиям, аттестованным в соответствии с Положением об аттестации дефектоскопистов.

Исследование фактической нагруженности основных несущих элементов конструкции в потенциально опасных участках производят тензометрическими и другими методами при прове­дении гидро (пневмо) испытаниях. Этим исследования проводят для решения следующих задач:

• определения фактических напряжений в элементах сосуда,

• установления возможных отклонений напряженно-деформа­ционного состояния от проектного и принятия решения о необходимости проведения работ по укреплению элементов или изменения условий эксплуатации;

• получения реперных значений, необходимых при расчетах НДС в эксплуатационных условиях;

• определения НДС изношенного сосуда. Металлографические исследования, химанализ и определение механических характеристик материалов проводят в случаях, когда по условиям эксплуатации или выполнения ремонтно-восстано-вительных работ возможно изменение структуры, химсостава и свойств материала, а также в случае утраты технической документации на сосуд. Для проведения исследований могут быть использованы как разрушающие, так и неразрушающие методы (см. раздел 3).

Коррозионные исследования проводят в случаях обнаружения значительных коррозионных поражений элементов сосуда для определения причин коррозии и скорости ее развития. С этой целью:

• определяют тип и характеристики дефектов коррозионного поражения.

• определяют глубину подповерхностного слоя затронутого межкристаллитной коррозией,

• определяют химический и фазовый состав металла в области коррозионного поражения,

• вычисляют скорость коррозии металла на основании справочных данных, а также путем сравнения с уровнем коррозионного повреждения, выявленным в ходе предыдущих обследований, и на основании результатов испытаний образцов-свидетелей.

При проведении исследований учитывают особенности эксплуатации сосуда (химический состав рабочей среды, ее температуру, содержание примесей, стабильность технологических параметров, марку металла, технологию его обработки и другие факторы). Наиболее часто применяемые в условиях эксплуатации методы коррозионных исследовании показаны в таблице.

Методы контроля	Технические средства	Достоинства	Недостатки
По образцам- свидетелям, РД 24.200.16-90	Устройства для извлечения образцов	Возможность измерения величины сплошной и точечной коррозии	Неадекватность взаимодействия со средой
Методы измерения потенциала, электрического сопротивления	Коррозиометры	Возможность непрерывного контроля	Измерение только усредненной по поверхности коррозии
По содержанию ионов железа в продукте	Средства Химического анализа	Пробы отбираются при работе аппарата	Не позволяет оцепить глубину поражения металла

Исследования прочности сосудов и аппаратов проводят с целью:

• определения соответствия основных элементов сосуда условиям прочности по требованиям нормативно-технической документации (НТД),

• оценки влияния выявленных дефектов на безопасность эксплуатации сосуда,

• определения влияния длительной . эксплуатации на напряженно-деформированное состояние основных элементов сосуда.

Расчеты на прочность выполняют для обечаек сосуда, днищ, патрубков. Расчеты выполняют в соответствии с нормативной документацией (см. раздел 5). При расчетах учитывают объем контроля результаты толщинометрии и дефектоскопии сварных швов. Местные напряжения определяют методами численного анализа с помощью ЭВМ по специальным программам.

При получении в результате расчета коэффициентов запаса не ниже установленных в НТД, конструкция может быть допущена к последующей эксплуатации. На основании результатов расчета определяют допускаемый режим эксплуатации и остаточный ресурс.

В случае обнаружения дефектов сварных швов, которые не допускаются по действующим нормам, производится оценка их влияния на прочность сосуда. Эта работа выполняется в следующем порядке:

• определяются характеристики статической и циклической трещиностойкости материала сварных швов по ГОСТ 25506-85 (см. раздел 3);

• проводится расчетная оценка влияния дефекта на прочность сосуда.

Допускаемый размер дефекта, не вызывающий опасного хрупкого разрушения сосуда, определяется из соотношения

где К₁ — коэффициент интенсивности напряжений (КИН) в сварном шве в зоне дефекта, [К₁] = K_1c/n — допускаемое значение КИН, п=2 — коэффициент запаса, σ — напряжение в стенке сосуда в зоне дефекта, f_1к — коэффициент, учитывающий геометрию дефекта и толщину стенки корпуса аппарата, K_1c — критический КИН материала сварного шва, 1 — длина трещины.

В результате циклических испытаний определяется срок работы аппарата, в течение которого дефект сварного шва достигнет опас­ного размера. В случае, если условия прочности не обеспечиваются, должен быть произведен неразрушающий 100% контроль швов.

При неудовлетворительных результатах, полученных при прочностных исследованиях, или невозможности расчетной оценки влияния выявленных дефектов, дефектное место подлежит ремонту (в случае ремонтопригодности сосуда) с обязательным обследова­нием места ремонта.

Гидравлические испытания. В соответствии с ПБ-115-96 гидрав­лическому испытанию подлежат все сосуды после их изготовления и ремонта. Гидравлические испытания проводят пробным давлением

где Р — расчетное давление сосуда; [σ]₂₀> [σ]_t - допускаемые напряжения для материала сосуда при 20°С и расчетной температуре; К — коэффициент избыточного давления; К= 1,5—для сосудов, изготовленных методом литья, К= 1,25 — для других

способов изготовления. В других случаях (для неметаллических, металлополимерных материалов) К принимают согласно ПБ-115-96.