- •1. Задачи, системы и типовая программа технической диагностики
- •1.1. Цель и задачи технической диагностики
- •1.2. Виды дефектов, качество и надежность машин
- •1.3. Восстановление работоспособности оборудования
- •1.4. Виды состояния оборудования, системы технической диагностики
- •1.5. Типовая программа технического диагностирования
- •1.6. Виды неразрушающего контроля, его стандартизация и метрологическое обеспечение
- •2. Методы вибрационной диагностики
- •2.1. Сущность вибродиагностики и ее основные понятия
- •2.2. Средства контроля и обработки вибросигналов
- •2.3. Виброактивность роторов
- •2.4. Виброактивность подшипников и их диагностика
- •2.5. Виброактивность зубчатых передач и трубопроводов
- •2.6. Вибродиагностика и вибромониторинг общих дефектов машинного оборудования
- •3. Оптические методы, визуальный и измерительный контроль
- •3.1. Классификация оптических методов контроля
- •3.2. Особенности визуального контроля
- •3.3. Визуально-оптический и измерительный контроль
- •4. Капиллярный контроль
- •4.1. Физическая сущность капиллярного контроля
- •4.2. Классификация и особенности капиллярных методов
- •4.3. Технология капиллярного контроля
- •4.4. Проверка чувствительности капиллярного контроля
- •5. Течеискание
- •5.1. Термины и определения течеискания, количественная оценка течей
- •5.2. Способы контроля и средства течеискания
- •5.3. Масс-спектрометрический метод
- •5.4. Галогенный и катарометрический методы
- •5.5. Жидкостные методы течеискания
- •5.6. Акустический метод
- •6. Радиационный контроль
- •6.1. Источники ионизирующего излучения
- •6.2. Контроль прошедшим излучением
- •6.3. Радиографический контроль сварных соединений
- •7. Магнитный неразрушающий контроль
- •7.1. Область применения и классификация
- •7.2. Магнитные характеристики ферромагнетиков
- •7.3. Магнитные преобразователи
- •7.4. Магнитная дефектоскопия, магнитопорошковый метод
- •7.5. Дефектоскопия стальных канатов
- •7.6. Метод магнитной памяти
- •7.7. Магнитная структуроскопия
- •8. Вихретоковый, электрический и тепловой виды контроля
- •8.1. Вихретоковый вид контроля
- •8.2. Электрический вид контроля
- •8.3. Тепловой вид контроля
- •9. Ультразвуковой неразрушающии контроль
- •9.1. Акустические колебания и волны
- •9.2. Затухание ультразвука
- •9.3. Трансформация ультразвуковых волн
- •9.4. Способы получения и ввода ультразвуковых колебаний. Конструкция пьезопреобразователей
- •9.5. Аппаратура, методы и технология ультразвукового контроля
- •10. Акустико-эмиссионный метод
- •10.1. Источники акустической эмиссии
- •10.2. Виды сигналов аэ
- •10.3. Оценка результатов аэ контроля
- •10.4. Аппаратура аэ контроля
- •10.5. Порядок проведения и область применения аэ контроля
- •11. Деградационные процессы оборудования и материалов
- •11.1. Деградационные процессы, виды предельных состояний
- •11.2. Характеристики деградационных процессов
- •11.3. Виды охрупчивания сталей и их причины
- •11.4. Контроль состава и структуры конструкционных материалов
- •11.5. Оценка механических свойств материалов
- •11.6. Способы отбора проб металла и получения информации о его свойствах
- •12. Оценка остаточного ресурса оборудования
- •12.1. Методология оценки остаточного ресурса
- •12.2. Оценка ресурса при поверхностном разрушении
- •12.3. Прогнозирование ресурса при язвенной коррозии
- •12.4. Прогнозирование ресурса по трещиностойкости и критерию «течь перед разрушением»
- •12.5. Оценка ресурса по коэрцитивной силе
- •12.6. Оценка ресурса по состоянию изоляции
- •13. Особенности диагностирования типового технологического оборудования
- •13.1. Диагностирование буровых установок
- •13.2. Диагностирование линейной части стальных газонефтепроводов и арматуры
- •13.3. Диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением
- •13.4. Диагностирование установок для ремонта скважин
- •13.5. Диагностирование вертикальных цилиндрических резервуаров для нефтепродуктов
- •13.6. Диагностирование насосно-компрессорного оборудования
- •Список литературы
- •Оглавление
12.3. Прогнозирование ресурса при язвенной коррозии
Данный вид коррозии является наиболее труднопредсказуемым и сложным для оценки степени опасности конкретно выявленных дефектов из-за нестабильности своего развития. Иногда коррозийный процесс затормаживается настолько, что язвы практически не растут. Часто развитие язвенного коррозийного дефекта после достижения каких-то определенных размеров значительно затормаживается или вовсе прекращается в плане (по площади) и происходит в дальнейшем только в глубину.
До последнего времени для оценки реальной остаточной прочности объектов с коррозийными язвенными дефектами использовались гидравлические испытания. Вместе с тем хорошо известно, что на объектах, связанных с добычей и транспортировкой газа, содержащего Н2S, а также сернистой нефти, оставшаяся после испытаний вода может послужить основной причиной их последующего интенсивного коррозийного повреждения. Кроме того, возникают дополнительные сложности из-за необходимости использования огромного количества воды для испытаний (например, при заполнении магистральных трубопроводов и нефтехранилищ) и негативных экологических последствий при сбросе загрязненной воды в окружающую среду.
Рис. 12.1. Схема коррозийного повреждения, используемого при анализе прочности по критерию B31G
Гидравлические испытания иногда наносят вред изделию, увеличивая размеры имеющихся микротрещин и снижая рабочий ресурс. В отличие от прошлых лет, когда обнаруженные дефекты удалялись (в трубопроводах путем вырезки «катушек»), такая практика ремонта в настоящее время неприемлема. Это обусловлено тем, что в результате своевременной диагностики количество выявляемых дефектов неизмеримо возросло, при этом далеко не все из них представляют реальную угрозу и их удаление или ремонт не являются обязательными.
Для оценки степени опасности язвенных дефектов в трубопроводах в мировой практике с середины 1980-х годов стал широко применяться расчетный метод, разработанный американскими и канадскими специалистами и известный как критерий ВЗ1G. В России он также начинает применяться и развивается рядом специализированных организаций, в том числе ОАО «Техдиагностика», «Газпром», «Оренбурггазпром», ВНИИГАЗ и др.
Расчетный метод по критерию В31С базируется на малом количестве исходных данных — двух размерах дефекта (протяженности его вдоль оси трубопровода и глубине относительно номинальной толщины стенки) и механической характеристике материала — минимальном пределе текучести.
Исходя из этих параметров рассчитывается критическое сочетание длины и глубины дефекта, которое может привести к разрушению. По данным ОАО «Техдиагностика»*, при большей длине (рис. 12.1) вдоль оси трубопровода критический дефект будет иметь меньшую глубину, и наоборот.
На этой основе, зная бtmin можно построить график (рис. 12.2), определяющий по сочетанию длины L и глубины h mах при толщине стенки S критические язвенные дефекты, представляющие
Рис. 12.2. Схема определения критических язвенных дефектов: зона I – дефекты (1 – 5), требующие немедленного устранения; зона II – допустимые дефекты (6 – 8), требующие контроля за их развитием
реальную опасность для данного трубопровода.
Очевидно, что с помощью того же графика можно определять и остаточный ресурс трубопровода. Критерий предельного состояния трубы в данном случае — сочетание глубины и протяженности вдоль оси трубы коррозийного дефекта, отраженное на графике граничной кривой, разбивающей поле графика на две зоны. Предположив, что конкретный дефект затормозил свое развитие в плане (по площади) и растет далее в основном в глубину, для ориентировочной оценки ресурса можно исходить из средней скорости коррозии аср, определяемой из выражения
где hmax - глубина дефекта в зоне максимальных повреждений, мм; Тэ - срок
службы объекта с начала его эксплуатации, г.
Предельно допустимую глубину дефекта (язвы) hпред определяют по графику (см. рис. 12.2) при известной протяженности дефекта вдоль трубы Б.
• См.: Митрофанов А. В., Киченко С. Б. Расчет остаточного ресурса трубопроводов, эксплуатирующихся на объекте предприятия «Оренбурггазпрома // Безопасность труда в промышленности.— М., 2001 — № 3. — С. 30—32.
Тогда остаточный ресурс можно определить из выражения
Например, если для язвенного дефекта 7 (см. рис. 12.2) глубиной 3 мм с протяженностью проекции вдоль оси 135 мм при номинальной толщине стенки трубы 20 мм критическая глубина составляет 7,5 мм, а средняя скорость коррозии на момент обнаружения язвы - 1 мм/г, то определенный в данный момент времени расчетный остаточный ресурс
В связи с тем, что вероятность распределения остаточного ресурса здесь не определялась, ресурс назначают, основываясь на расчетной величине Tост, а также степени ответственности объекта и тяжести возможных последствий при его разрушении. Учитывая нестабильность скорости коррозии, ее желательно уточнить в процессе эксплуатации в пределах назначенного ресурса объекта и на этом основании корректировать величину Тост.
Аналогичная по смыслу методика начинает применяться и в нормативно-технических документах, действующих в России. Так, в РД 12-411- 01 «Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов» указывается, что повреждение труб в виде коррозийных язв (питтингов) приводит к неравномерному распределению напряжений в стенке газопровода, увеличивая их в местах наиболее глубоких повреждений. Расчетный остаточный ресурс с учетом размеров язвенной (питтинговой) коррозии и действующих напряжений определяют по формуле
где hпред - критическая (предельная) глубина дефекта при действующем уровне напряжений и наибольшем размере L коррозийной язвы по ее верхней кромке:
где SН0М - начальная (номинальная) толщина стенки трубы, мм; Pф - фактическое рабочее давление в газопроводе, МПа; бт - предел текучести металла трубы, МПа; акt - усредненная скорость роста коррозии, мм/г: