Длительная эксплуатация потенциально опасных объектов, таких как объекты химической, нефтехимической промышленности, атомной энергетики, изделий ракетно-космической техники, трубопроводного транспорта и т. п., требует в настоящий момент создания современной методологии оценки технического состояния и современных методов технического диагностирования.

Концептуально предлагается следующая схема контроля объектов: первоначально применяется метод акустической эмиссии, как наиболее оперативный и экономичный. По результатам этого контроля проводится углубленное обследование акустически активных зон другими акустическими методами неразрушающего контроля.

После АЭ и ультразвукового контроля объектов должна быть получена максимально полная и точная картина дефектности узла. По мере эксплуатации объектов рассматриваемые методы контроля, наряду с представлением информации качественного характера, периодически или постоянно должны оценивать степень опасности оставшихся дефектов, тем самым определяя фактическое состояние узла, путем определения конфигурации, размеров дефектов и локальных напряжений в зонах акустической активности.

Задача технического диагностирования объектов потенциально опасных объектов заключается в том, чтобы своевременно обнаружить все опасные участки, оценить максимальное напряженное состояние металла и определить конфигурацию дефекта. Второй этап в проведении технического диагностирования объектов состоит в том, чтобы ранжировать участки с обнаруженными дефектами по степеням опасности.

Идентификация стадий нагружения объекта и лоцированных источников АЭ (дефектов) проводится при помощи критерия АПТ, а более углубленная — с использованием комплексных, информативных параметров АЭ — эллипсов рассеяния, построенных в координатах «полная энергия–энтропия амплитудного (энергетического) распределения сигналов АЭ».

Источник АЭ можно считать идентифицированным в том случае, если определено его наличие, местоположение, а также совпадение набора наблюдаемых признаков с набором, характерным для данного типа источника АЭ.

Вероятность совпадения наблюдаемых признаков  с «эталонными»  определяется при сравнении соответствующих гипотез по критерию согласия .

Однако вероятностная идентификация дефектов — источников АЭ на основе измерения классических параметров АЭ, в первую очередь амплитуды сигналов и активности  часто приводит к тому, что области значений  и  для разных дефектов сильно пересекаются. Соответственно вероятности выявления АЭ методом различных реальных дефектов будут близки. Это не дает возможности провести качественную идентификацию дефектов — источников АЭ в первую очередь из-за затухания и искажения сигналов АЭ, а также из-за влияния на параметры АЭ акустического тракта при больших расстояниях от источника АЭ до датчика (метры, десятки метров).

С этой целью для первичной идентификации источников АЭ и отнесения их к определенным классам дефектов, характерным для контролируемого объекта, предлагается использовать характеристики АЭ процессов, слабо зависящие от особенностей акустического тракта, — такие, как энтропия амплитудного распределения сигналов АЭ от развивающегося дефекта. Очевидно, что такие высокоорганизованные процессы, как подрастающие трещины (выделение большой энергии за малый промежуток времени), будут иметь гораздо меньшую информационную энтропию, чем процесс протечки продукта через сквозной дефект или пластическая деформация.

Область значений многомерного вектора, координатами которого являются параметры τ, H, , можно описать эллипсоидом рассеяния. При отсутствии дефектов возможными источниками АЭ являются различные микропроцессы, протекающие в металле и сварных соединениях. Соответствующий им эллипсоид рассеяния значений τ, H,  будет располагаться в нижней части координатного пространства τ, H, .

Диагностическим признаком является положение эллипса на диаграмме, представляющей проекции эллипсоидов на координатные плоскости: (А, τ); (А, Н); (τ, Н). При разных типах дефектов в лоцированной зоне контролируемого узла вид эллипсоидов рассеяния с пороговой амплитудой  существенно различается.

При появлении хотя бы одного эллипса рассеяния в области, характерной для опасных источников, следует провести более точное определение координат источника путем более близкого расположения датчиков в локационной антенне.

Лекция № 25. Методика проведения экспертизы промышленной безопасности сосудов, работающих под давлением

Программа работ

Программа работ и методика проведения экспертизы соответствуют РД 14-001-99 " Методические указания по техническому диагностированию и продлению срока службы стальных баллонов, работающих под давлением". Руководящий документ разработан в соответствии с действующими "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", "Методическими указаниями по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России", утвержденными Госгортехнадзором России 17.11.95, № 57, и регламентирует организационные мероприятия и порядок технического диагностирования, методы и объемы контроля, нормы и критерии оценки качества и расчетов на прочность, а также определение остаточного ресурса баллонов по истечении назначенного (расчетного) срока службы, а также после аварии.

Типовая программа технического диагностирования баллонов состоит из следующих пунктов.

1. Подбор и анализ эксплуатационно-технической документации на баллоны: паспорта, чертежи, сменный и ремонтный журналы, предписания государственных инспекторов Госгортехнадзора за время эксплуатации баллонов и сведения об их выполнении. Обобщение полученных сведений и уточнение их на соответствие требованиям "Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением" и действующей НД (100% баллонов).

2. Составление схем контроля (развертки) баллонов с указанием мест и методов контроля.

3. Сбор данных по фактическим режимам и условиям работы баллона (группы баллонов) за все время эксплуатации. Подготовка справки следующего содержания: параметры работы баллона (группы): число часов наработки; число пусков-остановов; число гидравлических испытаний с указанием пробных давлений; среднесуточные диаграммы в координатах Р (МПа) - t (время); Т °С - t (время). Справку готовит владелец баллонов.

4. Выбор контрольных групп баллонов для 100% контроля неразрушающими методами по статическим (паспортным) данным по плавкам металла. Контрольные группы назначаются при количестве в партии диагностируемых баллонов более 10 штук. Партией баллонов считаются изготовленные из одной марки стали, одной конструкции, одного объема, давления и изготовленные по одним нормативным документам.

5. Определение порядка выполнения работ по диагностированию: отключение, опорожнение, выдача наряда-допуска с анализом среды в баллоне.

6. Подготовка наружной поверхности баллонов для контроля неразрушающими физическими методами путем зачистки абразивным инструментом до чистоты Rz £ 40 мкм.

На баллонах контрольных групп по п. 4 зачистка металла на наружной поверхности производится на 100% поверхности. На остальных баллонах - в местах радиусных переходов и контрольных участках шириной 200 мм по периметру, через каждые 500 мм по длине баллона. Не допускается удаление краски на поверхности баллона газопламенным способом. Участки баллонов, имеющие любую маркировку (цифровую, буквенную и др.), выбитую на металле, обвести краской и зачистке не подвергать.

7. Вывернуть штуцеры из горловин баллонов для внутреннего осмотра баллонов и состояния резьбы.

8. Проверить маркировку баллонов на соответствие паспортным данным, требованиям нормативных документов, по которым они изготовлены.

9. Провести визуальный контроль на наличие поверхностных дефектов с применением лупы до 20-кратного увеличения. Все выявленные при осмотре дефекты нанести на схему контроля с указанием места их расположения и размеров (трещины любой протяженности, расслоения металла, выходящие на поверхность коррозионные язвины). Организация и порядок производства работ по визуальному и измерительному контролю выполняются в соответствии с обязательными требованиями РД 34.10.130-96, согласованными с Госгортехнадзором России.

10. Провести стилоскопирование металла баллонов с целью подтверждения марочного состава для баллонов, изготовленных из легированных сталей.

11. Провести визуальный контроль внутренней поверхности 100% баллонов с применением перископических устройств (эндоскопов) типа КСП-30 или других с целью выявления трещин, расслоений, очагов коррозии и других дефектов.

12. Провести измерение твердости металла (НВ) переносными твердомерами типа ВПИ-2, НТ-5070-02, ТЕМП-2, ТЕМП-3 или др. с целью оценки механических свойств металла на соответствие нормативным требованиям. Измерение твердости производить на 100% баллонов в местах радиусных переходов и на контрольных участках по п. 6.

13. Выполнить магнитно-порошковую дефектоскопию (МПД) наружной поверхности баллонов с целью выявления дефектов типа трещин и расслоений, выходящих на поверхность. Контроль выполнять на баллонах контрольных групп (по п. 4) - 100% поверхности; на остальных баллонах - на радиусных переходах и контрольных участках, цилиндрической части и в местах выявленных дефектов при внешнем осмотре.

14. Провести ультразвуковую дефектоскопию (УЗД) с целью выявления внутренних дефектов. Контроль выполнять в соответствии с ГОСТ 17410-78.

15. Провести измерение толщины стенок баллонов ультразвуковым методом в местах радиусных переходов, контрольных участков на цилиндрической части, в четырех точках во взаимно перпендикулярных направлениях каждого участка, в местах с максимальной коррозией и в местах выборок (вышлифовок) возможных дефектов.

16. Оформить отчетную техническую документацию на выполненные работы по контролю неразрушающими методами по п. п. 2, 8 - 15 (акты, протоколы, заключения, схемы) и провести анализ полученных данных с целью оценки технического состояния баллонов.

17. Провести расчетную оценку состояния металла и при необходимости остаточного ресурса прочности баллонов с учетом малоциклового нагружения от внутреннего давления и температуры, выявленных при обследовании и контроле дефектов и фактических толщин стенок. Расчеты выполняются для каждого баллона индивидуально.

18. При необходимости производится вырезка металла из баллона и изготовление образцов для определения химсостава, мехсвойств и проведения металлографических исследований из баллона, имеющего наихудшие показатели по результатам обследования и контроля. Необходимость данных испытаний определяется по результатам обследования, контроля и выполненных расчетов на статическую и усталостную прочность.

19. Проведение контрольного химанализа, испытание мехсвойств и металлографические исследования на образцах металла.

20. Гидравлические и (или) пневматические испытания баллонов (100%) проводятся пробным давлением, установленным по результатам обследования и расчетов на прочность. (Испытания проводить в соответствии с требованиями "Правил о сосудах" и РД 03-29-93 при положительных результатах контроля п. п. 9 - 15, 17 - 19.)

21. Обработка, анализ и обобщение результатов технического диагностирования по отчетной документации и составление окончательного заключения о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации баллона (группы баллонов).