8. Диагностирование технического состояния сосудов и аппаратов потенциально опасных производств, работающих под давлением

8.1. Диагностирование сосудов, работающих под давлением

Основная цель диагностирования — установление соответствия технического состояния сосуда требованиям, установленным Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ-115-96). Этими правилами также регламентирован перечень сосудов, работающих под давлением, на которые эти правила распространяются.

В зависимости от ведомственного назначения, вида обору­дования, технологической среды и особенностей эксплуатации разработаны специальные методики диагностирования техничес­кого состояния сосудов и аппаратов потенциально опасных производств. Однако все эти методики не должны вступать в противоречие с Методическими указаниями по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзор­ных Госгортехнадзору России (РД 09-102-95).

Для предприятий топливно-энергетического комплекса действует "Методика диагностирования технического состояния сосудов и аппаратов, отслуживших установленные сроки службы на предприятиях Минтопэнерго" (М.: ЦЕНТРХИММАШ, согл. ГГТН 21.12.92). Методика распространяется на сосуды и аппараты при рабочих давлениях до 10 МПа (100 кгс/см²), выполненных в соответствии с ОСТ 26-291-87. Методика включает в себя:

• порядок диагностирования и подготовки сосудов и аппаратов к диагностированию,

• объем и порядок анализа технической документации,

• объем и порядок натурного обследования объекта,

• лабораторные исследования конструкционных материалов,

• проведение прочностных исследований,

• оценку и оформление результатов диагностирования.

Перед диагностированием сосуды должны быть подготовлены для выполнения работ внутри них, для чего каждый сосуд (аппарат) должен быть:

• остановлен, охлажден, освобожден от заполняющей его рабочей среды, промыт и при необходимости пропарен острым паром, продут инертным газом, а затем воздухом; произведен конт­роль состава атмосферы на ПДК.;

• отключен заглушками от всех трубопроводов, соединяющих его с источником давления,

• освобожден от конденсата,

• электрооборудование отключено от всех источников питания,

• оснащен освещением от источника питания с напряжением не более 12 В,

• очищен с внутренней стороны от технологических отходов, загрязнений, продуктов коррозии.

Подготовку сосудов и аппаратов к диагностированию выполняет предприятие-заказчик.

Диагностирование должно носить комплексный характер и в общем случае включает в себя следующие виды работ.

Анализ технической документации, при котором наибольшее внимание уделяется:

• сварным швам и местам их пересечения,

• местам сочленения конструктивным элементам (приварки патрубков, люков, бобышек, переходов и т.д.);

• местам гибов металла,

• местам конструктивных утонений,

• наиболее нагруженным участкам (крепление опор),

• местам соединения и контакта различных материалов,

• застойным зонам,

• местам воздействия потоков и границ раздела агрегатных состояний рабочей среды,

• участкам с дефектами металла, обнаруженными в процессе эксплуатации.

Для потенциально опасных участков устанавливают:

• марку конструкционного материала,

• проектное значение эксплуатационных напряжений и коэффициентов запаса прочности,

• проектные значения рабочих температур,

• характеристики рабочей среды и условия ее взаимодействия с материалом конструкции,

• вероятный характер возможных повреждений.

В результате анализа условий эксплуатации устанавливают:

• соответствие оборудования его прямому назначению,

• соответствие рабочей среды, температуры и давления паспортным данным,

• возможность возникновения коррозионного растрескивания металла, его наводораживания, обезуглероживания, межкристал­лической коррозии и других повреждений,

• характер изменения режимов эксплуатации (температуры, давления, концентрации компонентов и др.),

• определяют время и количество циклов взаимодействия.

В результате анализа планово-профилактических и ремонтных мероприятий получают:

• информацию об объеме и характере проведенных ремонтных работ и их причинах,

• уточнение физико-механических характеристик металла, его химического состава и структуры на участках, подвергнутых ремонту,

• оценку интенсивности развития дефектов. При анализе аварий обращают внимание на:

• места локализации очагов аварий,

• причины аварий (нарушение технологического режима, брак при изготовлении, монтаже, старение материала и т.п.),

• характер разрушения, физико-механические свойства и структуру материала в очаге разрушения,

• изменение геометрических параметров,

• объем и характер ремонтно-восстановительных работ. На основании анализа технической документации:

• формулируются задачи обследования,

• составляется карта аппарата с указанием потенциально опасных участков,

• выбираются методы и аппаратура для обследования,

• выбираются методы обработки результатов обследования и порядок их представления,

• устанавливаются меры безопасности при диагностирования. Натурное обследование аппарата включает в себя:

• наружный и внутренний осмотр,

• неразрушающий контроль сварных соединений и потенци­ально опасных участков,

• толщинометрию несущих элементов конструкции,

• исследование фактической нагруженности основных несущих элементов,

• исследование физико-механических свойств, состава и структуры материалов,

• коррозионные свойства металла в конкретной рабочей среде,

• прочность и герметичность конструкции.

При визуальном выявлении дефектов путем наружного и

внутреннего осмотра внутренние защитные покрытия и футеровка подлежат обязательному удалению в местах нарушения их целостности, а также определенных специалистом, производящим диагностику. При осмотре поверхностей используют лупы, индикаторы с иглами для измерения глубины дефектов и измерительный инструмент для определения протяженности и площади дефекта, шаблоны для контроля деформации трубных элементов. Внутренняя поверхность аппарата, недоступная для осмотра, исследуется с помощью эндоскопа зондом из стекло­волокна. При осмотре выявляют следующие дефекты:

• поверхностные трещины, расслоения, вмятины, гофры, раковины и другие дефекты в основном металле,

• поверхностные трещины, непровары, отслоения, свищи и другие несплошности в сварных швах,

• коррозионные повреждения,

• видимые деформации конструкционных элементов,

• видимые отслоения и отрывы плакирующего слоя, разруше­ние футеровки.

В случае обнаружения дефектов участки в зоне дефектов шириной 100-150 мм исследуют с помощью методов неразрушающего контроля. При этом используют:

• методы количественной металлографии непосредственно на объекте,

• метод полистирольных оттисков,

• косвенные методы, использующие зависимости физико-механических свойств материалов от уровня дефектности (твер­дость, магнитная восприимчивость и др.).

В отдельных случаях требуется вырезка образца из потенциально опасного участка для проведения исследований методами электрон­ной микроскопии, малоугловой рентгенографии и др.

Неразрушающий контроль проводят:

• для обстоятельного исследования дефектов, обнаруженных визуально,

• для выявления дефектов в сварных соединениях и потенциально опасных участках,

• для обнаружения дефектов, не наблюдаемых визуально. Доля обследуемой поверхности и участки обследования зависят от категории опасности оборудования, определяются правилами безопасности, а при отсутствии рекомендаций назначаются лицом, проводящим диагностику.

Наибольшее применение для выявления дефектов нашли следующие методы неразрушающего контроля:

• ультразиуконая дефектоскопия (УЗД),

• радиографический контроль сварных соединений,

• капиллярный (цветной) и магнитопорошковый методы,

• ультразвуковая толщинометрия (УЗТ),

• акустико-эмиссионный контроль.

Метод контроля (или сочетание методов) выбирают таким обра­зом, чтобы обеспечить максимальную степень выявления дефекта.