Меню

Технология неразрушающего контроля трубопроводов



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.
    Читайте также:  Как сделать изгиб из полипропиленовых труб
  • 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.

    Источник

    Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

    Рубрика: Технические науки

    Дата публикации: 14.01.2016 2016-01-14

    Статья просмотрена: 11355 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: 15.04.2021).

    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].

    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].

    Читайте также:  Как можно спрятать трубы от батареи

    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

    Читайте также:  Трубы двустенные для кабельных линий

     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.

    Источник