Рассмотрен вопрос обобщения материалов нормативных документов, который позволит нам лучше ориентироваться в вопросах неразрушающего контроля сварных соединений газгольдеров и проводить их качественную диагностику, что значительно повысит безопасность эксплуатации газгольдеров.
Промышленными и коммунальными потребителями, газ используется в течение определенного времени (суток, месяца и года) неравномерно.
Для того, чтобы газоснабжение было стабильным, необходимо аккумулировать резервные объемы газа, которые можно подавать в газовую систему в период максимального потребления.
Для равномерной подачи газа, используют специальные сосуды большого объема — газгольдеры.
Газго́льдер представляет собой резервуар для хранения легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), сжиженных газов (СУГ, СПГ), сжатых газов, агрессивных продуктов (кислот) и игристых вин под давлением от 0,25 до 1,8 МПа при климатическом и изотермическом температурном режиме. По его величине различают газгольдеры низкого (до 4–5 кПа) и высокого (до 3 МПа) давления, по способу герметизации газового пространства — мокрые и сухие. Во-первых, герметизация осуществляется с помощью гидравлического (обычно водяного) затвора, во-вторых — любыми другими способами (например, с применением сальниковых уплотнений). Различают газгольдеры переменного и постоянного объёма.
Газгольдеры постоянного объёма представляют собой цилиндрические или сферические стальные резервуары и способны хранить газ при давлении до 1,8 МПа. Чаще всего изготавливаются из высококачественной стали 09Г2С. Необходимо отметить, что сталь 09Г2С характеризуется эффективной устойчивостью к коррозии, сильным температурным перепадам, различным механическим нагрузкам. Причем толщина стенки выбрана в соответствии с прочностными расчетами и рассчитана на 12 лет эксплуатации [4]. Установка газгольдера высокого давления происходит попутно с монтажом системы газовой обвязки, которую составляют газовые трубы, редукторы, предохранительные клапаны, регуляторы давления, надежные запорные устройства и компрессор, доставляющий газ в газгольдер. Кроме того, резервуар должен быть оборудован приборами визуального контроля над давлением и системой планового или аварийного сброса газа (давления). Корпус резервуара покрывается несколькими слоями специальной краски на основе эпоксидной смолы. Она защищает резервуар от механических и химических повреждений. Газгольдеры оснащены анодно-катодной защитой, которая защищает данный тип резервуаров от наводящих и блуждающих подземных токов на протяжении всего срока эксплуатации конструкций.
В процессе эксплуатации, газгольдеры, подвергаются экспертизе промышленной безопасности, поскольку являются опасными техническими устройствами.
Комплексному техническому обследованию подлежат следующие элементы шарового резервуара: 1) оболочка сферического корпуса, верхнее и нижнее сферические днища; 2) сварные швы приварки лепестков оболочки друг к другу, а также к верхнему и нижнему сферическим днищам; 3) продольные сварные швы сопряжения верхнего и нижнего сферических днищ; 4) места пересечений сварных швов; 5) узлы приварки горловин люков к верхнему и нижнему сферическим днищам; 6) места приварки штуцеров, опор и других элементов; 7) конструкции опор; 8) технологическое оборудование (газоуравнительная система, дыхательные, предохранительные клапаны, задвижки, арматура трубопроводов, система заземления и молниезащиты и др.); 9) вспомогательные металлические конструкции (лестницы, площадки обслуживания, переходы и т. д.) [4].
Первоочередному полному техническому обследованию должны подвергаться шаровые резервуары: 1) выработавшие установленный проектом или предприятием-изготовителем ресурс эксплуатации; 2) не имеющие установленного ресурса и находящиеся в эксплуатации 12 лет и более; 3) не имеющие установленного ресурса и за время работы накопившие 1000 циклов нагружения и более (под циклом нагружения подразумевается колебание уровня заполнения шарового резервуара более 30 %); 4) временно находившиеся под воздействием параметров, превышающих расчетные (например, при пожаре или аварии); 5) по мнению предприятия-владельца требует оценки остаточного ресурса.
Также, рекомендуется проведение полного технического обследования при страховании и для определения экономической целесообразности ремонта или реконструкции шарового резервуара.
Для проведения полного технического обследования шарового резервуара необходимо привлечь экспертную организацию в обязательном порядке, если при периодическом контроле технического состояния выявлены следующие дефекты и повреждения: 1) нарушение герметичности шарового резервуара; 2) неравномерная осадка шарового резервуара; 3) превышение допустимого объема заполнения емкости и установленного в нем давления.
Во всех вышеперечисленных случаях необходимо вывести шаровой резервуар из эксплуатации и подготовить его для полного технического обследования [4].
Неотъемлемой частью технического обследования, являются неразрушающие методы контроля: 1) акустико-эмиссионный (АЭ) контроль целостности оболочки шарового резервуара; 2) ультразвуковая дефектоскопия или радиографический метод; 3) ультразвуковая толщинометрия оболочки шарового резервуара; 4)цветная дефектоскопия или магнитопорошковый метод;
Контроль основного металла и металла сварных швов неразрушающими методами контроля производится по результатам проведения АЭ-контроля шарового резервуара в местах с повышенной активностью выявленных источников АЭ в целях определения фактического местоположения дефектов, возникших в процессе монтажа и эксплуатации шарового резервуара.
К недопустимым дефектам основного металла и металла сварных швов относятся трещины всех видов, расслоения, непровары, прожоги, перерывы в швах, незаваренные кратеры, крупная чешуйчатость, резкие переходы от наплавленного металла к основному, чрезмерное усиление шва, неполномерность шва.
Критическое снижение прочности оболочки шарового резервуара, а также образование трещин в сварных швах могут быть обусловлены следующими факторами: 1) дефектами сварочно-монтажных работ; 2) охрупчиванием металла при низких температурах; 3) агрессивным воздействием хранимых продуктов; 4)чрезмерной концентрацией напряжений вследствие дефектов формы и размеров конструкции резервуара; 5) нарушениями правил эксплуатации.
Ультразвуковая диагностика (УЗД) сварных швов газгольдера и его элементов проводится в соответствии с ГОСТ 14782–86 [3] и обеспечивает выявление внутренних и поверхностных дефектов в сварных швах и околошовной зоне основного металла. При УЗД определяются условная протяженность, глубина и координаты расположения дефекта. Перед началом УЗД сварных соединений изготовляются эталоны сварных соединений для настройки дефектоскопа и пьезоэлектрических преобразователей. Результаты УЗД заносятся в протокол.
При УЗД сварных соединений газгольдера и его элементов, применяют следующие способы контроля: эхо-импульсный, зеркально-теневой, эхо-теневой, эхо-зеркальный, дифракционный, дельта-метод. УЗД стыковых сварных соединений выполняют прямыми и наклонными преобразователями с использованием различных схем прозвучивания: прямым, однократно-отраженным, двукратно-отраженным,- лучами.
УЗД сварных соединений с целью выявления поперечных трещин (в том числе, в соединениях со снятым валиком шва), выполняют наклонными преобразователями с использованием следующих схем прозвучивания: 1) прозвучивание углового сварного соединения совмещенными наклонными и прямым преобразователями; 2) прозвучивание углового сварного соединения при двустороннем доступе совмещенными наклонными и прямым преобразователями или преобразователями подповерхностных (головных) волн; 3) прозвучивание стыковых сварных соединений при поиске поперечных трещин.
Сканирование сварного соединения выполняют по способу продольного или поперечного перемещения преобразователя, при постоянных или изменяющихся углах ввода и разворота луча. Такие нюансы, как способ сканирования соединений, направление прозвучивания, поверхности, с которых ведется прозвучивание, — должны быть установлены с учетом технологической документации.
При УЗД сварных соединений газгольдера, применяют способы поперечно-продольного или продольно-поперечного сканирования. Рекомендуется также применять способ сканирования качающимся лучом.
Дефектоскопы, используемые для УЗД сварных соединений, должны обеспечивать регулировку усиления (ослабления) амплитуд сигналов, измерение отношения амплитуд сигналов во всем диапазоне регулировки усиления (ослабления), измерение расстояния, пройденного ультразвуковым импульсом в объекте контроля до отражающей поверхности, и координат расположения отражающей поверхности относительно точки выхода луча.
Преобразователи, используемые совместно с дефектоскопами для УЗД сварных соединений, должны обеспечивать: 1) отклонение рабочей частоты УЗ колебаний, излучаемых преобразователями, от номинального значения — не более 20 % (для частот не более 1,25 МГц); 2) не более 10 % (для частот свыше 1,25 МГц); 3)отклонение угла ввода луча от номинального значения — не более ±2°; 4) отклонение точки выхода луча от положения соответствующей метки на преобразователе — не более ±1 мм.
Форма и размеры преобразователя, значения стрелы наклонного преобразователя и среднего пути УЗ в призме (протекторе) должны соответствовать требованиям технологической документации. Сварное соединение готово к УЗК, при условии отсутствия в соединении наружных дефектов. Поверхность соединения, по которой перемещают преобразователь, не должна иметь вмятин и неровностей, с поверхности должны быть удалены брызги металла, отслаивающиеся окалина и краска, загрязнения. При механической обработке соединения, предусмотренной технологическим процессом на изготовление сварной конструкции, шероховатость поверхности должна быть не хуже 40 мкм по ГОСТ 2789. Неразрушающий контроль околошовной зоны основного металла на отсутствие расслоений, препятствующих проведению УЗК наклонным преобразователем, выполняют в соответствии с требованиями технологической документации. Сварное соединение следует маркировать и разделять на участки так, чтобы однозначно устанавливать место расположения дефекта по длине шва.
Радиографическому контролю подвергаются сварные соединения сосуда, неохваченные ультразвуковой дефектоскопией. Радиографический метод контроля выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 7512–82 [2], является одним из самых достоверных и позволяет выявить микроскопические дефекты в виде трещин, непроваров, газовых и шлаковых включений с размерами не менее 0,5 мм. Результаты контроля оформляются протоколом.
Необходимо отметить, что методы: магнитной памяти металла, вакуумный (пузырьковый) метод, вихретоковый метод и метод керосиновой пробы, являются дополнительными и рекомендательными неразрушающими методами контроля целостности оболочки шарового резервуара [4].
Таким образом, данное обобщение материалов нормативных документов, позволит нам лучше ориентироваться в вопросах неразрушающего контроля сварных соединений газгольдеров и проводить их качественную диагностику, что значительно повысит безопасность эксплуатации газгольдеров.
Литература:
- ГОСТ Р 55614–2013 Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.
- ГОСТ 7512–82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод (с Изменением N 1)
- ГОСТ 14782–86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые
- РД 03–380–00 Инструкция по обследованию шаровых резервуаров и газгольдеров для хранения сжиженных газов под давлением.
