Технология неразрушающего контроля трубопроводов

Что такое неразрушающий контроль сварных соединений трубопровода, и какие методы входят в систему неразрушающего контроля?

Неразрушающий контроль сварных швов трубопровода подразумевает регулярный мониторинг целостности конструкции. Дефектом считаются трещины, коррозии и другие изъяны сварных соединений, приводящих к снижению эксплуатационных свойств, нарушению герметичности и т. д.

Методы системы неразрушающего контроля

Существует множество способов обнаружения дефектов в местах сварки металлоконструкций. Как правило, специалисты применяют несколько методов одновременно. Ниже перечислены самые распространённые.

Визуальный осмотр соединения

При внешнем осмотре есть возможность обнаружить только явные дефекты, видимые невооружённым взглядом или с помощью увеличительного прибора.

Внешний контроль, как самый первичный, применим ко всем видам соединений вне зависимости от их назначения и степени ответственности за неисправность.

Визуальный осмотр не может выявить скрытых проблем, поэтому далее следует диагностика более точными способами.

Ультразвуковой метод

Дефектоскопия ультразвуком основана на свойствах проникновения волн через толщу металла и отражения их от чужеродных включений.

Ультразвуковые дефектоскопы действуют следующим образом: на пластину из кварца воздействуют высокочастотным электрическим полем, пластина, в свою очередь, начинает транслировать ультразвуковые волны, которые направляются на место соединения.

В точке, где находится дефект, происходит отражение волновых колебаний, которые принимаются второй пластиной. Далее показатели усиливаются и передаются в осциллограф. На экране прибора синхронно отображаются импульс, направленный на шов, и волна, отражённая от изъяна. Таким образом распознаётся величина и координаты неисправности.

Магнитная дефектоскопия сварных соединений

Метод основан на активации диффузного магнитного поля, которое проходит через сварной шов и образует разнонаправленные магнитные потоки на местах локации дефектов. Магнитный метод подразделяется на способы:

  1. Магнитопорошковый. При проверке таким способом соединение намагничивается, а его поверхность обрабатывается железосодержащим порошком или суспензией. Далее место шва подвергается воздействию магнитного поля, которое равномерно распределяет нанесённое вещество. В месте неоднородности шва порошок или суспензия скапливается, что и определяет координаты дефекта.
  2. Магнитографический. Предварительно на место шва накладывают магнитную плёнку, после чего на участок воздействуют магнитным полем. Зафиксированную информацию считывают с плёнки с помощью дефектоскопа и преобразуют её в изображение или звук. Обработанные таким образом данные выводятся на монитор.

Рентгеновская дефектоскопия

Рентгеновские лучи по-разному рассеиваются в веществах, различных по молекулярной структуре. На этом свойстве и основан рентгеновский метод контроля. Для реализации исследования с одной стороны соединения размещают источник излучения, а с другой – детектор. Рентгеновские лучи, проходя через шов, воздействуют на индикатор (фотобумагу или негатив), на котором отображается полная траектория прохождения лучей через место проверки. Затемнения на снимке указывают на места более интенсивного прохождения лучей, а, следовательно, на проблемную зону. Для рентгеновского исследования применяют приборы РУП-120-5 и РУП-200-5.

Метод исследования гамма-излучением

Схема диагностики гамма-лучами идентична рентгеновской, однако, в качестве источника излучения используются радиоактивные изотопы.

У последнего метода имеются преимущества:

  • гамма-лучи имеют более выраженную способность к прониканию в толщи металла, что позволяет использовать метод на громоздких конструкциях;
  • экономически метод контроля гамма-лучами более выгоден ввиду низкой себестоимости.

Существенным недостатком способа является его радиоактивная токсичность. Малейшие нарушения в технике безопасности при его применении могут привести к серьёзным последствиям для здоровья специалистов, осуществляющих диагностику.

Для диагностики гамма-лучами используют дефектоскопы ГУП-Со-0,5-1, ГУП-Со-5-1, ГУП-Со-50, РИД-21-Г.

Электрический метод

Метод основан на взаимодействии электрического поля с поверхностью шва и внутреннего содержимого исследуемого объекта. Например, при воздействии электрического тока на шов в местах несоответствий констатируется более низкое напряжение. Таким образом выявляется место и размер повреждения.

Тепловая дефектоскопия

При данном способе место соединения шва подвергают термическому излучению, данные которого передаются на регистрирующее устройство. Различная температура в определённых участках шва указывает на наличие изъянов. Метод широко применяется для диагностики изменения сплошности в месте соединения, выявлении шлаковых включений, пор, расслоений.

В комплексе с вышеперечисленными способами прочность швов проверяют с помощью:

  • обработки керосином;
  • аммиаком;
  • газовым и гидравлическим давлением;
  • вакуум-камерой.

Особенности контроля качества швов трубопроводов

Способы мониторинга качества швов трубопроводов описаны в ГОСТ 3242-79.

Непрерывный контроль сварных соединений трубопроводов рентгеновским или ультразвуковым способом следует осуществлять после исправления дефектов, выявленных визуальным осмотром, а трубопроводов РY свыше 10 МПа (100кгс/см 2 ) — после диагностики магнитопорошковым методом. На соединениях должны отсутствовать трещины, прожоги, грубая шероховатость, подрезы глубиной более 0,5 миллиметров.

Преимущественными методами диагностики швов для данной категории металлоконструкций являются:

  • ультразвуковой;
  • рентгенографический.

Диагностика должна производиться по всему периметру соединения.

Какие методы используют во время проведения неразрушающего контроля – основные задачи

Трубопроводы – это магистрали, состоящие из большого количества труб, соединенные между собой сваркой. Последняя может быть проведена некачественно, что повлечет за собой непоправимые последствия – разрыв сварного шва. Поэтому до передачи трубной магистрали в эксплуатацию проводят неразрушающий контроль трубопроводов.

Насколько важно проводить контроль качества

Трубные магистральные конструкции подвергаются серьезным нагрузкам, как изнутри, так и снаружи. Поэтому контролю качества сварных швов уделяется особое внимание.

Процесс сварки связан с высокой температурой, которая расплавляет металл труб. Именно в это время изменяется их структура. Если не соблюдать технику сварочного процесса, то после охлаждения внутри шва образуются дефекты. Сварной металл становится неоднородным.

  1. Внешние. Хорошо видны на поверхности шва. К этой категории также относятся те изъяны, которые располагаются внутри металла на глубине не более 2 мм.
  2. Внутренние, они же глубинные. Располагаются глубже, чем на 2 мм.

Дефекты стыков трубопроводов имеют разную форму и расположение. Среди них есть изъяны со стандартными названиями и специфическими:

  1. Трещины. Дефект, который имеет длину в несколько раз больше, чем ширину. Это самый опасный момент в сварном шве, который часто и приводит к его разрыву. Трещины входят в две категории. Они могут располагаться как внутри шва, так и снаружи. Нередко встречаются сквозные трещины. Они самые опасные.
  2. Поры, они же раковины. Шарообразного вида дефекты (форма может быть и другой, но всегда полой), образующиеся за счет газов, которые выделяются в процессе сварки металла. Относятся к внутренней группе.
  3. Кратеры. Это практически поры, которые образовались на поверхности сварного шва трубопровода (небольшие углубления). Причина их появления – обрыв сварочной дуги. Опасность кратеров в том, что в их месте появления уменьшается толщина сварного шва. А это влияет на прочность стыка.
  4. Подрезы. Образуются на границе торцов труб и сварного шва. За счет этого уменьшается площадь соприкосновения двух металлов. На таких участках увеличивается внутреннее напряжение, особенно, когда увеличивается нагрузка на трубопровод.
  5. Наплывы. Это слой металла, который накладывается на поверхность шва. Получается так, что верхний и нижний слои практически ничем не связаны. Сечение соединения не такое, как требуется по ГОСТу.
  6. Непровары. Внутренняя разновидность дефектов. Характеризуется тем, что внутри соединения трубопровода находится металл, не обладающий требуемыми характеристиками. Он был создан под действием более низкой температуры, чем этого требует ГОСТ. Поэтому из-за нагрузок на таком участке быстро растет напряжения металла, что приводит к деформации с последующим разрывом.
  7. Металл сварного шва пористый. Это все те же поры или раковины, только малых размеров и расположенных равномерно по всему объему сварного соединения (в целом или по участкам).
  8. Посторонние частицы внутри шовного металла. Причина – плохая работа сварщика. Перед началом сварочных работ все соединяемые поверхности тщательно очищают. Обычно для этого используют щетки по металлу и обезжириватели. Если подготовку не провести, то в сварной шов попадает мусор, снижающий его прочность.
  9. Прожог. Это когда нарушена технология сварки и электродная дуга проходит сквозь металл соединения. По этой же причине с другой стороны образуются наплывы.

Чтобы все эти неприятности не повлияли на работу трубопровода, проводят контроль. Сегодня применяют разные методы, но все они входят в категорию неразрушающих. Разрушающие методики тоже есть, но они используются для проведения лабораторных исследований. Неразрушающие во всех остальных случаях.

Они удобны тем, что:

  • нет необходимости вырезать исследуемый объект и везти его в лабораторию;
  • все процессы проводятся на месте сварочных работ;
  • для проведения контроля требуется компактное оборудование, небольшого веса.

Существуют строгие требования проведения неразрушающего контроля трубопровода. Диагностику выполняет обученный специалист. При этом строго выдерживаются правила и нормативы проведения контроля.

Какими методами пользуются во время проведения неразрушающего контроля

Существует несколько видов неразрушающего контроля трубопроводов, в которых применяют различные материалы, приборы и технологии.

  1. Визуально-измерительный контроль.
  2. Радиографическая дефектоскопия.
  3. С помощью ультразвука.
  4. Магнитная дефектоскопия.
  5. Капиллярный метод.

Визуально-измерительный

В основе этого вида контроля трубопроводов – осмотр соединений труб, как визуальный, так и с помощью измерительных приборов. Поэтому эта методика определяет только внешние дефекты.

Данный неразрушающий способ является неточным, хотя простым в исполнении. Этот тип контроля обязательный. Его проводят перед тем, как перейти к другому неразрушающему способу. Ведь обнаружив изъян на поверхности, можно не переходить к другой стадии, которая является более дорогой в исполнении. Такой стык сразу можно забраковать.

Что касается простоты проведения, то обычно для этого используют простой измерительный прибор, к примеру, штангенциркуль или линейку. Перед замерами участок с изъяном очищают спиртом, кислотой или другим растворителем.

Если, к примеру, трещина имеет малые размеры, в помощь берут лупу. Обязательное условие проведения данного вида неразрушающего контроля – определить форму дефекта и его размеры.

Радиографическая дефектоскопия

Один из самых точных способов неразрушающего контроля трубопровода, который позволяет выявить даже незначительные изъяны сварного шва. При этом определяется и точное их место расположения.

В основе методики лежит обычный рентген. Используют небольших размеров установку, которая просвечивает металл соединения элементов трубопровода и отображает их на рентгеновской пленке.

Ультразвуковой неразрушающий контроль

Технология основана на акустических изменениях внутри металла. Если он однородный, то звук пройдет без изменения своих характеристик и направления. Когда же на пути встречается дефект, то изменения появятся, и они отразятся на приемнике. Основной параметр изменения – скорость движения звука.

Суть неразрушающей методики:

  • ультразвук, обладающий сверхвысокой частотой колебания, выпускается из усилителя;
  • он проходит через сварной шов;
  • если он столкнулся, к примеру, с трещиной или раковиной, то отразиться от их внутренней поверхности (полости), изменит направление и вернется в приемник.

Чем больше угол преломления, тем больше в размерах трещина или другой дефект.

Читайте также  Грязевик это запорная арматура

Магнитный неразрушающий контроль

Существует такой термин, как магнитная проницаемость. Это когда магнитные волны проходят через металл за определенный промежуток времени. Если этот показатель уменьшается, то внутри материала на пути волнам встретилось препятствие, которое они стали огибать. Поэтому их скорость упала, а время прохождения увеличилось.

Для проведения этого неразрушающего контроля сварных соединений трубопроводов используют специальное оборудование. С его помощью сквозь металл пропускают электромагнитные волны. На поверхность предварительно насыпают порошок или льют суспензию с железом внутри. Минерал собирается вокруг дефектного участка.

Есть другой вариант с названием магнитография. Здесь вместо порошка или суспензии используют магнитную пленку. На ней все недостатки металла и отображаются. После проведения контрольных процедур пленку помещают в дефектоскоп, откуда информацию и считывают. Она может быть звуковой или в виде изображения.

Капиллярный неразрушающий контроль

Эта технология дает возможность определить дефекты сварного шва в системе трубопроводов с помощью специальных жидкостей, которые называются пенетранты. Основное их свойство – проникать в материалы, если в них есть даже капиллярные изменения.

К таким жидкостям относятся:

  • керосин;
  • скипидар;
  • бензол;
  • трансформаторное масло и прочее.

Если пенетрант прошел сквозь металл соединения труб, то значит, в нем есть изъян. Если не прошел, то все в порядке.

Процесс проведения неразрушающего контроля:

  • на сварное соединение трубопровода наносится мел или каолин в жидком виде;
  • после высыхания нанесенного слоя сухую часть убирают;
  • поверх оставшегося слоя наносится керосин;
  • через полчаса надо проверить обратную сторону стыка;
  • если подтеки керосина там обнаружены, значит шов дефектный, если нет – соединение надежное.

Сегодня в пенетранты добавляют вещества, которые помогают четче выявить недостатки металлов. В основном два:

  • пигмент красного цвета;
  • люминесцирующее вещество.

Первый используют, когда контроль проводят днем с естественным освещением участка. Второй ночью, для чего используют лампы с ультрафиолетом.

Неразрушающий контроль трубопровода, который не подвергается серьезным нагрузкам, можно проводить более простыми способами: гидравлическим или пневматическим. Для этого внутрь магистрали загоняют под давлением воду или воздух соответственно.

В первом случае неразрушающий контроль проводится с помощью определения подтеков с противоположной стороны соединения, то есть с внешней стороны труб. Во втором дополнительно используют пену, которую наносят на сварной шов. Если она начинает пузыриться – дефект присутствует.

Неразрушающие методы контроля трубопроводов упростили проверку целостности и качества трубных соединений. Применения дефектоскопии, особенно это касается рентгена и ультразвука, практически приблизило вероятность обнаружения недочетов сварки к 100%. При этом такой контроль позволяет узнать, где располагается дефект, сколько их, каких размеров и формы.

А как считаете вы, нужно ли применять более сложные методики неразрушающего контроля трубопроводов или можно обойтись подачей воды/воздуха в систему? Напишите в комментариях. Поделитесь статьей в соцсетях и сохраните в закладках.

Дополнительно о том, как проводится контроль сварных швов, вы узнаете в видео.

Контроль трубопроводов

Трубопроводы — ­ это артерии промышленности. Их классифицируют по разным признакам, например, в зависимости от предназначения выделяют:

  • магистральные трубопроводы, которые, к примеру, транспортируют кровь Земли от места добычи до места переработки и/или потребления (нефтегазовая область);
  • технологические трубопроводы, которые соединяют предприятия и используются для транспортировки различного сырья, газа, жидкостей и т.п.
  • дюкеры — участки трубопроводов, прокладываемые по местности определённого характера, и тонели, которые служат вместилищем для тепло- и электросетей, а так же других видов трубопроводных путей.

Этапы контроля трубопроводов

Термин “контроль трубопроводов” употребляется в разных значениях, он может означать и совокупность всех вышеописанных действий, и каждый пункт в отдельности. Каждый раз его следует трактовать в зависимости от контекста.

Каждый этап контроля качества трубопроводных путей является многоступенчатым процессом. Например, контроль качества металла включает проверку сопроводительных документов, маркировки, тары и упаковки, размеров, состояния поверхности, структуры и состава. Для каждого этапа используются специальная аппаратура, к примеру, при контроле изоляции трубопроводов, который осуществляется во время сборки под сварку, а так же уже в процессе работы трубопроводного транспорта и представляет собой проверку качества нанесения изоляционного слоя, его целостность, толщину и сплошность, применяют толщинометры покрытий, электроискровые дефектоскопы, адгезиметры и др.

Неразрушающий контроль сварных швов трубопроводов

Необходима так же постоянная проверка на предмет целостности и отсутствия дефектов сварных швов трубопроводов, которые приводят к ухудшению эксплуатационных показателей, герметичности, сплошности и т.д. Выделяют следующие типы дефектов.

Наружные (поверхностные и подповерхностные, которые залегают на глубине 2-3 мм) — наплывы, поры, выходящие на поверхность, прожоги и т.д.

Внутренние (глубинные) — поры и трещины, которые не выходят на поверхность металла, различные включения, непровары, несплавления и т.д.

Для выявления определённого типа дефектов подходят различные методы, именного поэтому неразрушающий контроль сварных соединений (далее НК) — это всегда комплексный подход, который сочетает в себе несколько видов НК.

Согласно ГОСТ 18353-79 в зависимости от специфики используемого индикатора (магнитное поле, рентгеновское излучение, проникающие вещества), выделяют следующие методы неразрушающего контроля:

    Методы, позволяющие выявлять наружные дефекты.

  • Магнитный (магнитопорошковый метод). Реализуется благодаря эффектам магнетизма. На намагниченный объект исследования наносится специальная суспензия, которая обазует определённые структуры в местах дефектов. Этот метод работает только для выявления наружных дефектов металла: трещин, кратеров, наплывов, прожогов и т.п.
  • Вихретоковый. В объекте возбуждаются вихревые токи, благодаря, к примеру, индукционной катушке. На основе взаимодействия электромагнитного поля катушки и индуцированного тока объекта делаются выводы о состоянии металла. Метод позволяет выявлять поверхностные дефекты, а так же дефекты, залегающие на глубине 2-3 мм. Помимо этого, при помощи вихревого контроль можно получить информацию о структуре металла, его размерах и составе.
  • Оптический. Используется оптическое излучение (волны, длиной от 10-5 до 10-3 мкм). Есть одно но — для обнаружения не только поверхностных, но и внутренних дефектов метод используется только применительно к прозрачным объектам, т.е. в случае контроля качества сварных стыков трубопроводов он работает только для выявления наружных дефектов.
  • Проникающими веществами. Подходит исключительно для выявления внешних поверхностных или же сквозных дефектов. На подготовленную поверхность наносится индикаторная жидкость (пенетрат), которая проникает в трещины и задерживается там; локализация дефектов происходит после нанесения проявителя визуальным осмотром либо при помощи специальных преобразователей.

  • Методы, позволяющие выявлять глубинные дефекты.

    • Электрический. Реализуется на основе взаимодействия электрического поля с объектом исследования, либо на анализе электрического поля, возникающего в объекте. Например, при приложении электрического напряжения на объект в местах дефекта регистрируется падение напряжения, которое поможет рассказать о характере и размерах повреждений.
    • Радиоволновой. Применяется для объектов, пропускающих радиоволны. Информацию о дефектах получают путём фиксации изменения показателей электромагнитных волн, взаимодействующих со сварным швом.
    • Тепловой. Для поиска дефектов используется активный вид теплового контроля, при котором объект исследования подвергается тепловому излучению, которое передаётся на регистрирурющий прибор. Повышенная/пониженная температура в определённых местах шва говорит о наличии в них дефектов. Применяется для выявления нарушения сплошности в сварном шве (пор, расслоений, шлаковых включений), а так же для локализации проблемных мест в его структуре и некоторых свойствах физико-химического характера.
    • Радиационный (радиографический). Радиационное излучение проникает сквозь предмет, при этом в местах дефектов поглощение лучей выше, и поэтому на специальной плёнке они проявятся светлыми пятнами. Существует несколько подвидов этого метода, самые распространённые из которых рентгенографический контроль, рентгеноскопия и метод гамма-излучения. Этот вид неразрушающего контроля практически универсальный, он позволяет отследить дефекты по всей толщине шва, даёт представление об их характере, размерах и местоположении. Радиографический контроль применяется, как правило, для просвечивания 5-10% шва, кроме отдельных случаев, в которых проверка этим методом доходит до 100% длины шва. Классификация дефектов сварных швов по ГОСТу 23055-78 составлена на основе радиографического метода. Наша компания специализируется на рентгенографическом методе контроля, являясь одним из лидеров на Российском рынке радиографии. Рентгеновские аппараты нашего производства могут применяться в суровых климатических условиях Крайнего Севера (модификации “С”), на труднодоступных участках трубопроводов, на АЭС.
    • Акустический. Инфразвуковые, звуковые или ультразвуковые волны действуют на объект либо возбуждаются в объекте. С их помощью можно выявить малейшие повреждения металла трубопровода, так же этот метод подменяет радиографический при исследовании, например, угловых стыков трубопроводов.
  • Так же выделяют визуально-измерительный контроль, при котором проверяются размер и форма швов при помощи специальных шаблонов, а так же наличие каких-либо внешних дефектов, например, наплывов.

    За сим краткий обзор о том, что же такое есть контроль трубопроводов, мы завершаем, в следующих статьях рассмотрим более подробно методы неразрушающего контроля сварных соединений, отдельно — радиоаграфию и оборудование, которое для этого используется.

    Термины

    Неразрушающий контроль (НК) — методы контроля качества изделий, при котором не происходит нарушения их целостности.

    Входной контроль — проверка документации, качества труб, и сопутствующего оборудования до того как начался процесс строительства трубопроводных путей.

    Макрошлиф — вырезанный и отшлифованный образец сварного шва.

    Двухсторонняя сварка — сварка, при которой шов выполняется с двух сторон соединеиния труб. Она чревата своими специфичными дефектами, которые могут возникнуть в металле, например, газовыми раковинами. Поэтому сварные стыки, выполненные этим видом сварки проверяются дополнительно по макрошлифам.

    Сплошность — непрерывность металла трубы/сварного шва без пустот.

    Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

    Рубрика: Технические науки

    Дата публикации: 14.01.2016 2016-01-14

    Статья просмотрена: 11775 раз

    Библиографическое описание:

    Петинов, С. В. Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов / С. В. Петинов, В. Г. Сидоренко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 2 (106). — С. 194-199. — URL: https://moluch.ru/archive/106/25262/ (дата обращения: 13.08.2021).

    В статье рассмотрены современные методы неразрушающего контроля при обследовании участков трубопроводов и соединительных деталей, находящихся в эксплуатации. Описаны области применения приборов, которые используются для контроля, их принципы работы. Анализируются их достоинства и ограничения области применения. Определены оптимальные методы выявления дефектов, намечены критерии улучшения работы приборов.

    Ключевые слова: контроль труб, дефектоскопы, обследование труб, неразрушающий контроль, наружные сканеры.

    В условиях эксплуатации на протяжении длительного времени трубопроводы подвергаются различным внешним и внутренним воздействиям, в результате чего происходит деградация материала, коррозионные повреждения, возникают и развиваются трещины усталости на поверхностях труб и другие виды дефектов. Несмотря на то, что проектирование трубопроводов по современным кодам и технология изготовления и монтажа должны обеспечить реализацию назначенного ресурса, исключить возможность возникновения таких дефектов не удается. Чтобы избежать серьезных последствий подрастания дефектов, проводят различные обследования, применяя методы неразрушающего контроля. Неразрушающий контроль — контроль надежности основных рабочих свойств и параметров объекта, не требующий выведения объекта из эксплуатации, либо его демонтажа [1].

    Читайте также  Водопроводная запорная арматура устройство

    Современные методы и средства неразрушающего контроля [17], используемые для диагностики трубопроводов, получили широкое развитие и распространение. Наибольшее применение получили такие методы, как магнитные (магнитной анизотропии, магнитной памяти металла, магнитной проницаемости), акустические (импульсные ультразвуковые, волн Лэмба, фазовые, акустической эмиссии), электрические и оптические (визуальные — эндоскопические, лазерные, голографические). Такие методы применяются для выявления различных дефектов: нарушения герметичности, контроля напряженного состояния, контроля качества и состояния сварных соединений, контроля протечек и других параметров, ответственных за эксплуатационную надежность трубопроводов. При этом программы, методы и средства контроля трубопроводов различного назначения (теплопроводов, газопроводов, нефтепроводов, продуктопроводов, водопроводов) незначительно отличается друг от друга [5].

    Актуальность данной темы объясняется тем, что в наше время имеется значительное число трубопроводов в эксплуатации и процессе производства; повреждения и разрушение компонентов которых может приводить к серьезным экономическим потерям и пагубным воздействиям на природу [19]. Существенно, что трубопроводы включают много соединительных деталей, как металлических, так и неметаллических, имеющих сложные геометрические формы (узлы), доступ к некоторым частям которых может быть ограничен. В таких случаях методы и технические средства неразрушающего контроля являются оптимальным и максимально удобным решением для проведения обследования определенных районов трубопроводов, без выведения объекта из эксплуатации, а также обследования труднодоступных участков для выявления дефектов.

    Дефектоскопия как средство выявления признаков деградации материала трубопроводов и предупреждения аварийных ситуаций [18] естественно находится в поле внимания инженерного и научного сообщества. Постоянно развиваются методы определения размеров, ориентации дефектов, совершенствуется оборудование, проводятся исследования и испытания на выявление характеристик моделей дефектоскопов, а также проводится анализа для последующего улучшения работы средств дефектоскопии.

    Вопросам дефектоскопии материалов и конструкций уделяется все большее внимание как у нас в стране, так и за рубежом, о чем свидетельствует непрерывный рост числа учебных центров, задачей которых является подготовка и квалификация специалистов для работы в области разработки методов дефектоскопии и их применения [5].

    В связи с актуальностью темы неразрушающего контроля растет число публикаций, в которых исследуются взаимодействия дефектоскопов с трубопроводами. Результат диагностики подобных исследований трубопроводов показал, что нормативная база и приборная часть требуют дальнейшего совершенствования с учетом особенностей системы трубопроводов [2, 3].

    Необходимость поддержания трубопроводов в хорошем состоянии заставляет искать новые эффективные методы контроля труб с целью выявления дефектов и трещин, а также коррозии на их поверхности. Появление современных автоматизированных роботов в разных сферах промышленности привело к разработке робота в области дефектоскопии, который позволит уменьшить время диагностирования различных типов трубопроводов, а также сократить затраты на контроль состояния трубопроводов [4].

    История самого старого метода контроля показывает наглядный переход от сложного процесса реализации контроля, зависящего от человеческого фактора, к автоматизированным и экологически чистым методам в настоящее время [6].

    В настоящее время обследования методами неразрушающего контроля следует производить в соответствии с [13–15], что позволит существенно повысить показатель надежности при эксплуатации [9].

    Зарубежные источники, в частности [20–22], рассматривают возможности применения методов неразрушающего контроля для повышения уровня точности результатов.

    Особенности критериев по выбору дефектоскопа

    Принципы работы дефектоскопов различны, но при этом существует ряд параметров, по которым можно объективно дать оценку оборудованию по проведению диагностики методом неразрушающего контроля [10].

    При выборе дефектоскопа следует учитывать:

    1. Разрешение дефектоскопа. Точность определения размеров(расположения) дефекта.
    2. Скорость диагностики. Как правило, чем быстрее идёт диагностика, тем ниже точность определения дефекта.
    3. Способ крепления прибора.
    4. Уровень защиты прибора от внешних воздействий. К внешним воздействиям можно отнести влагу, давление, осадки и др.
    5. Температурный режим. Проводя сканирование при критических температурах, прибор может показывать не точные измерения или выйти из строя.

    Сканеры дефектоскопы [23] используют для обследования трубопроводов. Дефектоскоп- прибор для нахождения дефектов в объектах из различных металлических и неметаллических материалов методом неразрушающего контроля. К дефектам относятся появление коррозии, развитие трещин, нарушение целостности структуры и др.

    В данном обзоре рассмотрим следующие дефектоскопы:

    В основе метода вихретоковой дефектоскопии лежит измерение вихревых токов, возникающих возле подповерхностных дефектов в магнитном поле. При возникновении таких токов на исследуемом участке фиксируются показания электромагнитного поля вихревых токов, образующихся при нахождении дефекта. В результате обработки параметров, имеющих отклонения, можно получить информацию о внутренних дефектах (рисунок 1) [8].

    Рис. 1. Принцип работы вихретокового дефектоскопа

     Метод позволяет быстро провести диагностику

     Результаты контроля с минимальной погрешностью

     Сравнительно невысокая стоимость

    Недостатки:

     Глубина исследования до 2мм

     Контроль может осуществляться на определённых материалах объекта

     Надежность оборудования среднее

    В ультразвуковых дефектоскопах используются эхо-метод и теневой методы контроля. Эхо-метод основан на подаче импульсов и измерении эхо-сигналов (рисунок 2). Принцип действия заключается в отправке ультразвукового сигнала в виде импульса от дефектоскопа к объекту исследования, при этом фиксируется интервал времени прихода эхосигналов, отраженных от дефектов. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой [7].

    Рис. 2. Обнаружение скрытого дефекта с помощью ультразвукового дефектоскопа (эхо-метод)

    Рис. 3. Обнаружение скрытого дефекта с помощью ультразвукового дефектоскопа

    При теневом методе используют отражатели, установленные напротив друг друга (источник (А) и приемник (В)). Если известно расстояние от А до В и измерено время прохождения волн от А к В, то в результате расчетов можно получить распределение скорости распространения волны на определенном участке объекта исследования(рисунок 3). Таким образом можно обследовать участки на наличие дефектов [12].

     Контроль может осуществляться практически из любых материалов

     Широкая распространённость метода

    Недостатки:

     Высокие требования к состоянию поверхности исследуемого тела (тип, габариты, форма)

     Стоимость сравнительно высокая

     Время контроля от среднего до длительного

     Надежность оборудования среднее

    Метод основан на выявлении рассеяния магнитного поля над дефектами (рисунок 4). Этот метод является самым наглядным, т. к. принцип обследования заключается в нанесении магнитного порошка на исследуемый участок, в результате чего при действии магнитного поля частицы намагничиваются и соединяются. Визуально можно наблюдать скопления порошка в зонах трещин. Данный метод позволяет контролировать различные по форме детали, сварные швы, внутренние поверхности отверстий [11].

    Рис. 4. Магнитно-порошковый дефектоскоп: 1 – выключатель, 2 – сердечник, 3 – клеммовый щиток, 4 – корпус, 5 – трехжильный кабель, 6, 7 – намагничивающая и дополнительная катушки

     Эффективное и быстрое нахождение поверхностных дефектов

     Визуально наглядные результаты

     Высокая надежность оборудования

    Недостатки:

     Трудности, возникающие при размагничивании больших деталей

     Недоступность контроля в стыках или узлах, не прибегая к разборке

     Невозможность контроля деталей из пластмассы, цветных металлов и некоторых видов сталей.

    Метод капиллярной дефектоскопии [24] позволяет обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и несплошности материала. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т. п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах.

    Достоинства:

     Высокая надежность оборудования

     Время контроля среднее

    Недостатки:

     Нахождение исключительно дефектов, выходящих на поверхность

    Резюмируя достоинства, недостатки и принципы действия различных методов [16], можно сделать следующие выводы:

     Эффективность выявления коррозионных повреждений (наружных и внутренних) с помощью ультразвуковых дефектоскопов может быть повышена в результате дополнительной обработки результатов дефектоскопии.

     Для обследования трубопроводов оптимальными по своим характеристикам и широкому распространению являются ультразвуковые и вихретоковые дефектоскопы.

     С внедрением новых моделей дефектоскопов производительность увеличивается, но требуются квалифицированные и подготовленные специалисты для работы с более современной техникой.

     Требования в нормативных документов к капиллярному контролю принципиальных различий не имеет, важна чувствительность.

     Особое внимание стоит уделять материалу исследуемой поверхности, т. к. от этого зависит точность диагностики и минимальная погрешность.

     Адаптация средств вихретокового контроля к электромагнитным свойствам поверхности может значительно увеличить достоверность контроля и уменьшить присутствие человеческого фактора.

    В результате проведенного обзора видно, что необходимо проводить дальнейшие исследования для усовершенствования оборудования. Также новые разработки могут существенно повысить надежность диагностики и выявлять проблему контроля состояния труб в отрасли международного уровня.

    Своевременное и достоверное определение размеров и конфигурации дефектов исключительно важно для оценок остаточного ресурса компонентов трубопроводов, для планирования и выбора технологии восстановления поврежденных участков, для назначения сроков проведения инспекций.

    Неразрушающий контроль качества сварных соединений трубопроводов

    Как контролировать сварные соединения у трубопровода узнаем в данной статье. Чтобы получить представление о реальном состоянии металла в местах соединений, применяется так называемый неразрушающий контроль сварных соединений трубопроводов. Безопасность вместе с надёжностью конструкции часто определяется качественным уровнем швов.

    Стандарты в законодательстве создают строгие нормативы для процесса. Его проводят только профессионалы, обладающие соответствующими навыками.

    Контроль качества сварных соединений и необходимость его проведения

    Когда проводятся сварочные работы на трубопроводах, появления дефектов не избежать. В свою очередь, эти недостатки оказывают негативное влияние на внешний вид сварных соединений, их технические характеристики вместе с надёжностью. Всего выделяют две разновидности повреждений: формирования шва и дефекты металлургического типа.

    Формирование структурного шва приводит к появлению металлургических изъянов. Они обычно появляются, пока материал охлаждается или нагревается. Вторая группа повреждений вызвана несоблюдением норм во время проведения работ.

    Заранее требуется выявлять следующие разновидности недостатков. Они все негативно влияют на качество всего трубопровода в итоге.

    1. Нарушения в металлической микроструктуре. Приводят к тому, что повышается содержание оксидов, появляется крупная зернистость, зёрна с окисленными краями.
    2. Наличие газовых включений или пор. Бывают групповыми или единичными, иногда выглядят как мостики. Или выходят на поверхность. Тогда их называют свищами.
    3. Примеси со шлаками внутри швов. Из-за них изделие теряет первоначальную прочность.
    4. Возникновение трещин разных типов характерно для участков со швами, околошовного пространства. Отличия кроются в размерах.
    5. Группа непроваров. Это название для локальных участков шва, в котором нет сцепления с основным материалом.
    6. Прожоги или отверстия в сварных швах, которые появляются при вытекании расплава, когда проходит сварка.
    7. Подрезы. Название для канавок в продольной плоскости на границах со швами, поверхности основного металла.
    8. Нарушения в формах и размерах швов.

    Только в случае выявления каждого из дефектов можно гарантировать надёжность трубопровода на максимальном уровне.

    Необходимо провести тщательную оценку того, как подобные изъяны влияют на конструкцию. Иначе невозможно исправить положение до того, как начинается эксплуатация трубопровода.

    Читайте также  Технология выполнения укладки трубопроводов

    По каким принципам проводится неразрушающий контроль качества?

    Всего существует два метода, на основании которых проводится контроль качества сварных соединений трубопроводов.

    • Когда целостность соединения не нарушают.
    • С нарушениями.

    Чтобы оценить состояние всех сварных швов, применяют неразрушающий способ проверки качества. Такой контроль необходимо проводить как во время сварочных работ, так и после их завершения.

    Это нужно для того, чтобы обезопасить конструкцию ещё до того, как начнётся непосредственная эксплуатация. В свою очередь, существуют свои методы для проведения неразрушающей оценки качества.

    1. По проницаемости.
    2. Магнитный, рентгенографический контроль.
    3. Метод с применением ультразвука.
    4. Капиллярная, радиационная дефектоскопия.
    5. Измерения и проведения внешнего осмотра.

    Что касается разрушающих методов, то их проводят на образцах изделия, которые уже вырезаны из своей первоначальной позиции.

    Правила внешнего и технического осмотра

    Любую проверку качества трубопровода начинают проведением внешнего осмотра. Он бывает не только чисто визуальным, но и предполагает использование измерительных и других видов технических инструментов. Это позволит выявить проблемы во внешних факторах, соответствие текущего состояния нормативам и требованиям законодательства.

    Неразрушающий контроль промысловых трубопроводов Текст научной статьи по специальности « Прочие технологии»

    Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Шиц Екатерина Давыдовна, Очнев Александр Алексеевич

    Освоение нефтяных и газовых месторождений невозможно без создания сети трубопроводов, которые являются опасными производственными объектами. Повышение безопасной эксплуатации нефтегазовых коммуникаций подразумевает проведение своевременной и качественной диагностики трубопроводов методами неразрушающего контроля.

    Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Шиц Екатерина Давыдовна, Очнев Александр Алексеевич

    Текст научной работы на тему «Неразрушающий контроль промысловых трубопроводов»

    Неразрушающий контроль промысловых трубопроводов Шиц Е. Д.1, Очнев А. А.2

    2Шиц Екатерина Давыдовна /Shic Ekaterina Davydovna — эксперт в области экспертизы промышленной безопасности на опасных производственных объектах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности;

    2 Очнев Александр Алексеевич / Ochnev Aleksandr Alekseevich — эксперт в области экспертизы промышленной безопасности на опасных производственных объектах нефтяной и газовой промышленности, химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности,

    ООО «СТРОЙМАРКЕТ 99», г. Москва

    Аннотация: освоение нефтяных и газовых месторождений невозможно без создания сети трубопроводов, которые являются опасными производственными объектами. Повышение безопасной эксплуатации нефтегазовых коммуникаций подразумевает проведение своевременной и качественной диагностики трубопроводов методами неразрушающего контроля.

    Ключевые слова: промысловые трубопроводы, безопасная эксплуатация, прогнозирование остаточного ресурса, экспертиза промышленной безопасности, контроль неразрушающий, метод бесконтактной магнитометрической диагностики, метод ультразвуковой диагностики, метод радиографической диагностики, внутритрубная дефектоскопия.

    Освоение нефтяных и газовых месторождений невозможно без создания сети трубопроводов. Соединяя все производственные объекты в единый производственный комплекс, они являются основным звеном в системе транспортировки углеводородного сырья. Но есть в этой слаженной системе одно явление, которое может «свести на нет» надежность трубопровода. Явление это зовется коррозией металлов. Находясь в земле или под водой, стальные трубопроводы подвергаются коррозии. Во внешней среде всегда содержатся электролиты в виде солей, кислот, оснований и другие органических веществ, которые вредно действуют на стенки стальных труб. Такой коррозионный процесс часто вызывает очень быстрое появление сквозных свищей в металле трубы и этим выводит трубопровод из строя. Как правило, такие разрушения происходят особенно часто в трубопроводах, уложенных без достаточной защиты. Защитить трубопроводы от коррозии — значит значительно повысить безопасность их эксплуатации. Поскольку коррозийные процессы идут постоянно и со значительной долей интенсивности разрушают внутреннюю и внешнюю поверхность труб, то и мониторинг ситуации, и борьба с коррозийными разрушениями должны стать первоочередной задачей технических служб. Анализ технической литературы показывает: если мы не используем в борьбе с коррозией весь комплекс известных нам мер, то в короткие сроки из строя выходит до 25 % используемых металлоконструкций. Это говорит о том, что трубопроводы необходимо активно защищать от вредных воздействий. Но не всегда это удается сделать из-за суровых климатических условий и большой протяженности коммуникаций.

    Как же минимизировать техногенное воздействие производственной деятельности предприятия на окружающую среду и предупреждать аварии на нефтепроводах? Ответ прост. Необходимо вести систематический мониторинг трубопроводов с помощью различных методов. И здесь особое место принадлежит методам неразрушающего контроля (НК). В зависимости от принципа работы контрольных средств все известные методы НК в соответствии с ГОСТ 18353-79 подразделяются на следующие виды: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический, проникающими веществами. НК позволяет проверить качественные характеристики трубопроводов без нарушения их целостности. Основным преимуществом неразрушающего контроля является то, что его можно проводить без остановки технологического процесса, что сохраняет экономическую эффективность производства. Специфика технологии производства труб приводит к наличию различных дефектов. Основные из них представлены: волосовинами, продольными рисками на наружной и внутренней поверхностях, вмятинами, буграми, раковинами, ужимами, рванинами. Уже при эксплуатации к производственным дефектам прибавляются разрушения, вызванные коррозионными и усталостными процессами. И все эти дефекты необходимо выявить методами диагностики.

    Основными методами диагностики в производственных условиях остаются ультразвуковой и радиографический, но появляются и новые, инновационные. Начиная с 2010 года на трубопроводных парках нефтедобывающих предприятий проводится диагностика с применением магнитометрического метода. Преимущество использования этого бесконтактного метода диагностирования — дистанционное определение дефектов на трубопроводах без их специальной подготовки к обследованию и изменения режима работы. Метод магнитной памяти металла в последнее время получает все большее распространение, однако многие ученые считают, что он имеет ряд определенных недостатков, главным из которых является его невысокая достоверность. Так как затруднительно установить взаимосвязь между полученными данными контроля и реальным состоянием объекта. Основным достоинством метода магнитной памяти металлов его разработчики называют прогнозирование остаточного ресурса объекта, но ведь сделать это возможно, лишь имея на руках динамику развития его состояния, что невозможно в большинстве случаев. Это мнение подкрепляется следующим анализом. Например, возьмем метод бесконтактной магнитометрической диагностики (БМД), разработчики которого утверждают, что можно выявлять напряженно -деформированное состояние трубопроводов через слой земли в 2 м, утверждая, что достигают этого

    измерением искажений магнитного поля Земли, обусловленных изменением магнитной проницаемости металла трубы в зонах развивающихся коррозионно-усталостных повреждений. Данное утверждение и приведенные в качестве доказательства данные не выдерживают никакой критики и противоречат основным физическим принципам. Поэтому трудно не поставить под сомнение и многие другие предлагаемые сферы применения метода магнитной памяти металлов, хотя возможность применения данного метода неразрушающего контроля в определенных направлениях сомнения не вызывает.

    При диагностике трубопроводов широко применяются поверхностные сканеры (вихретоковые дефектоскопы). Они оказываются необходимы как при частичной шурфовке в целях обнаружения и локализации дефектов, выявленных при внутритрубном контроле, так и при выборочном контроле тела трубы и сварных соединений при капитальном ремонте трубопроводов.

    Еще одним перспективным направлением в развитии как внутритрубной дефектоскопии, так и поверхностных сканеров-дефектоскопов, является применение электромагнитно акустических (ЭМА) сканер-дефектоскопов, осуществляющих диагностику тела трубы по окружности с дальнейшей регистрацией эхо-сигналов от дефектов и определением их координат.

    Прогресс в области дефектоскопии трубопроводов не стоит на месте. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) создали дефектоскопический комплекс, который проверяет качество сварных швов газонефтепроводных труб при помощи рентгеновского излучения. Дефектоскоп проходит вокруг трубы на месте сварочного шва и просвечивает его рентгеновским излучением. Информация о структуре шва регистрируется приемником излучения, передается в компьютер и автоматически обрабатывается. Аппарат может использоваться при диагностике объектов в полевых условиях, а также в условиях цеховых работ, чтобы производить контроль сварных швов.

    Заслуживают внимания внутритрубные дефектоскопы, позволяющие не только контролировать состояние трубопроводов, но и при периодическом контроле отслеживать их остаточный ресурс. Этот метод контроля является наиболее эффективным с точки зрения эффективности и качества получаемой информации. Пойдя по пути совершенствования внутритрубного дефектоскопа, коллектив авторов ООО «Газпром Трансгаз-Кубань» создал свою модель прибора, с успехом используемую для диагностики состояния магистральных нефтегазопроводов. Представленное техническое решение позволяет с помощью электромагнитно акустических (ЭМА) сканер-дефектоскопов осуществлять комплексную диагностику тела трубы по окружности, с дальнейшей регистрацией поступающей информации в микропроцессорном электронном блоке [1-3].

    Бывает, что трубопровод проходит по низине и затоплен водой. Как оценить его состояние в этом случае? В таких условиях трубопровод можно диагностировать дистанционно, с помощью ультрасовременных средств контроля и диагностирования величины протечек среды через стенки трубопровода. И этими приборами являются течеискатели: 1) специализированный акустико-эмиссионный течеискатель АЭТ-1МСС; 2) корреляционный течеискатель ТАК-2004.

    Приборы предназначены для определения герметичности трубопровода и местоположения сквозных дефектов (трещин, свищей) в его корпусе. Они также применяются в процессе сооружения и эксплуатация речных и болотных трубопроводов при гидравлических испытаниях на герметичность и состоят из двух блоков: акустического зонда и пульта с органами управления и коммутации, соединенных между собой кабелем. Показания регистрируются с помощью стрелочного измерителя. Первоначально этот прибор предназначался только для обнаружения и локализации утечек в подводных трубопроводах, однако по мере накопления опыта эксплуатации и учёта требований потребителя были существенно расширены их функциональные возможности.

    Таким образом, характеристики современных дефектоскопов позволяют нам эффективно применять методы неразрушающего контроля и качественно диагностировать состояние промысловых трубопроводов, что значительно повышает безопасность их использования.

    1. Развитие системы диагностического обслуживания МГ. В. Н. Дедешко, В. В. Салюков. Жур. «Газовая промышленность», 2005, № 8, с. 15-18.

    2. Новые подходы к планированию ремонта и диагностике магистральных трубопроводов. Газовая промышленность. Обзорная информация. Серия: Транспорт и хранение газа. ООО «ИРЦ Газпром», 1999, с. 42-58.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: