Контроль технического состояния.
Основными задачами технического диагностирования являются:
- контроль технического состояния объекта с целью установления соответствия объекта требованиям технической документации и определения его работоспособности на текущий момент;
- поиск мест дефектов и повреждений, определение причин неисправности и отказов с рекомендацией методов и средств восстановления работоспособности объекта;
- прогнозирование технического состояния объекта на предстоящий период эксплуатации с заданной вероятностью безотказной работы или определение с заданной вероятностью интервала времени (остаточного ресурса), в течение которого сохраняется работоспособное состояние объекта.
В зависимости от вида воздействия на объект диагностирование подразделяют на рабочее, при котором на объект подается рабочее воздействие, и тестовое, при котором объект подвергается тестовым воздействиям (например, испытание при повышенном давлении). Тестовое диагностирование применяют при изготовлении объекта, во время его ремонта, профилактики и при хранении, а также перед применением, когда необходима проверка исправности объекта и его работоспособности.
Параметрами технического состояния могут служить:
• коэффициенты запасов прочности (по пределам текучести, прочности, длительной прочности, ползучести, трещиностойкости, устойчивости; по числу циклов или напряжений на циклическую прочность);
• характеристики материалов (механические: предел текучести, предел прочности, твердость, трещиностойкость, предел выносливости, длительной прочности, ползучести, а также химический состав, характеристики микроструктуры и т. д.);
• другие параметры (технологические: температура, давление, выход готового продукта, производительность, а также параметры вибрации, шума и т. д.), если известны корреляционные связи этих параметров с параметрами, отвечающими за прочность и безаварийную эксплуатацию объекта.
Диагностика технического состояния оборудования опасных производств является обязательной:
• по истечении нормативного ресурса;
• после капитального ремонта;
• после устранения аварий или эксплуатации оборудования в условиях и режимах, не предусмотренных назначением и регламентом его эксплуатации;
• при приемно-сдаточных испытаниях;
• если эксплуатирующая организация сомневается в дальнейшей безопасной эксплуатации оборудования или утеряна техническая документация.
По совокупности данных, полученных в результате технического диагностирования объекта, определяют остаточный ресурс объекта путем прогнозирования изменения определяющих параметров до достижения ими предельных значений.
При оценке технического состояния ЛЧ МГ решаются следующие задачи:
- определение возможности образования дефектов на участках трубопроводов, эксплуатируемых в экстремальных условиях;
- установление динамики развития дефектов труб и защитных покрытий;
- установление динамики изменения физико-механических характеристик материала газопровода;
- определение изменения технологических параметров в процессе эксплуатации трубопроводов;
- определение динамики развития условий взаимодействия трубопроводов с окружающей средой;
- расчет аварийно-опасных участков трубопроводов, оптимальных режимов их эксплуатации и разработки предложений по поддержанию их конструктивной надежности;
- определение оптимальной технологии и средств диагностирования и ремонта ЛЧ МГ.
Диагностические методы контроля технического состояния магистрального трубопровода.
1. Аэрокосмическая съемка трасс магистральных трубопроводов с использованием цветной, многозональной, инфракрасной, радиочастотной и других методов съемки.
2. Вертолетные обследования визуальные и со съемкой телевидеоаппаратурой, позволяющие оценить состояние наземных и надземных трубопроводных систем.
3. Контроль потенциала катодной защиты трубопроводных систем, осуществляемый при наземных обследованиях и с вертолетов.
4. Пропуск приборных поршней ("ультраскан", "калипер" и др.) внутри трубопроводов для оценки и измерения коррозионных дефектов на внутренней и наружной поверхности труб.
5. Наземное обследование отдельных участков трубопроводов с использованием методов неразрушающего контроля оптический, акустический и магнитный.
Оптические методы НК разделяют на три группы. В первую группу входят визуальный и визуально-измерительный методы, которые являются наиболее простыми и доступными, имеют наибольшее распространение и обязательны для применения при диагностировании технических устройств и объектов всех типов. Ко второй группе относятся фотометрический, денсиметрический, спектральный и телевизионный методы, к оторые основаны на результатах измерений с использованием электронных приборов. К третьей группе относятся интерферометрический, дифракционный, рефрактометрический, нефелометрический, поляризационный, стробоскопический и голографический методы, использующие волновые свойства света и отличающиеся наивысшей точностью измерения - с точностью до десятых долей длины волны излучения, но сложностью в реализации.
Акустический метод основан на индикации акустических колебаний, возбуждаемых в контролируемом объекте, грунте или окружающей газовой среде (воздухе) при вытекании пробного газа или жидкости через сквозные дефекты. Молекулы пробного вещества взаимодействуют со стенками сквозных дефектов объекта и генерируют в нем колебания звукового и ультразвукового диапазонов. Эти колебания фиксируются с помощью устанавливаемого на поверхности объекта ультразвукового или виброакустического датчика течеискателя, преобразовывающего ультразвуковые колебания в электрические сигналы, передаваемые далее на показывающие и записывающие устройства течеискателя. Магнитный метод заключается в измерении потоков рассеяния дефектов контролируемого участка трубопровода, намагниченного постоянным магнитным полем. Причиной намагничивания считаются постоянные токи, существующие в молекулах и атомах ферромагнитного вещества. Магнитные характеристики таких материалов являются информативными параметрами, так как зависят от их физико-механических свойств, химического состава, вида механической и термической обработки, а также от размеров и сплошности изделий.
Для определения нарушения сплошности сварных труб мы можем выделить шесть методов неразрушающего контроля и диагностики: оптический, акустический, магнитный, вихретоковый, тепловой, радиоволновой.
Вихретоковый метод контроля заключается в следующем: контролируемая труба помещается в магнитное поле катушки, питаемой от генератора переменного тока. В металле возникают вихревые токи, которые текут по замкнутым круговым путям и создают собственное магнитное поле, взаимодействующее с первоначальным полем катушки, или воздействующее на специальную измерительную катушку. Величина и фаза вихревых токов характеризует качество трубы, однако их величину непосредственно определить нельзя. О величине вихревых токов судят по изменению напряжения тока, мощности или комплексного сопротивления в возбуждающей или измерительной катушках.
Тепловой вид неразрушающего контроля (по ГОСТ 23483-79) основан на взаимодействии теплового поля объекта с термометрическим чувствительным элементом (термопарой, фоторезистором, термоиндикаторами и т.п.) и преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента, контраста, лучистостей и др.) в параметры электрического или другого сигнала и передаче его на регистрирующий прибор. Температурное поле поверхности определяется особенностями процессов теплопередачи, зависящими в свою очередь от конструктивного исполнения контролируемого объекта и наличия внешних и внутренних дефектов. Основной характеристикой теплового поля, используемой в качестве индикатора дефектности, является величина локального температурного градиента.
Наиболее универсальными являются акустический и магнитный методы. Эти два метода позволяют обнаружить на более ранних стадиях развитие таких видов дефектов, возникающих в процессе эксплуатации газонефтепроводов, как: коррозия металла, эрозионный износ стенок, трещины в сварных швах и основном металле, нарушение защитных свойств изоляционных покрытий, изменение пространственного положения элементов трубопровода. Соответственно акустический и магнитный виды неразрушающего контроля предотвращают - внезапные отказы в работе промысловых трубопроводов, повышают их надежность, эффективность и безопасность при эксплуатации.
6. Обследование с судов подводных трубопроводов с использованием гидроакустических профилемеров.
7. Лабораторные исследования свойств материалов, сварных соединений, изоляционных покрытий и др., путем вырезки образцов при авариях и проведении ремонтных работ.
8. Наземные обследования с применением транспортных средств, пеших обходов.
9. Наземные исследования деформативности подземных, наземных и надземных участков трубопроводов с использованием геодезических и лазерных средств.
10. Водолазные обследования дюкерных переходов трубопроводов;
11. Визуальное обследование внутренней части трубопроводов и арматуры с помощью оптико-волоконных средств.
12. Рентгеновские, ультразвуковые и магнитографические методы контроля сварных швов при строительстве и ремонте трубопроводных систем.
13. Испытание и переиспытание участков трубопроводов гидравлическими или пневматическими методами внутренним давлением.