Особенности определения свойств металлов объектов котлонадзора неразрушающими методами контроля | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 февраля, печатный экземпляр отправим 4 марта.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №8 (88) апрель-2 2015 г.

Дата публикации: 17.04.2015

Статья просмотрена: 95 раз

Библиографическое описание:

Вылцан С. С., Балакин Ю. А., Должко Д. М. Особенности определения свойств металлов объектов котлонадзора неразрушающими методами контроля // Молодой ученый. — 2015. — №8. — С. 208-210. — URL https://moluch.ru/archive/88/17527/ (дата обращения: 17.02.2020).

Цель: определение свойств металлов неразрушаемым способом, прогнозирование с учетом предыдущих показаний, условий эксплуатации и правильностью выбора режима, а также пуска и остановки оборудования, работающего под большим давлением и (или) высоких температурах. Методы: неразрушающий контроль. Вывод: правильность выбора режима и условий эксплуатации продляют срок службы оборудования.

Ключевые слова: твёрдость, ТЭМП, оборудование, работающее под давлением и (или) температурой, котельные установки, сосуды, трубопроводы, условия эксплуатации.

 

При проведении экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов, а именно при обследовании объектов котлонадзора, к которым относятся оборудование, работающее под большим давлением (свыше 1,07МПа) и (или) высоких температурах (свыше 115°С), контролируют такой параметр, как твердость металла. Этот контроль является обязательным при экспертном обследовании.

Металл, на протяжении определенного времени, может менять свои свойства в зависимости от среды, в которой он эксплуатируется, а также от правильности эксплуатации (технологии пуска и остановки оборудования) и выполнении требований правил промышленной безопасности. Этот показатель интересно разобрать более подробно. Зачем он нужен? Что если сталь мягче, чем должна быть? Или наоборот, сталь тверже, чем максимальное значение в нормативно-технической документации? Чем это чревато, и какие рекомендации мы должны сделать?

Как известно, твёрдость — это способность материала сопротивляться внедрению другого материала или деформации. В нашем случае нам интересен такой параметр, как деформация. Чем тверже металл, тем его сложнее согнуть, деформировать, изменить геометрию. Твердость зависит от марки стали. Для каждой марки она находится в определенных пределах, но со временем эксплуатации в различных условиях этот показатель может меняться.

Начнём с того, что получив данные по твердости металла, которые не сильно отличаются от допустимых, зачастую, учитывая погрешность прибора, мы пишем значение в допуске (ссылаясь на погрешность прибора).

Рассмотрим вариант, когда полученное значение менее допуска, допустим, составляет 80 НВ, а должно быть минимально 110 НВ. Это значит, что металл на этом участке «мягкий» податливый, он может легко расширяться и сужаться без нарушения сплошности и образования трещин — достаточно пластичный материал. Казалось бы, хорошее свойство для оборудования, которое работает с переменным давлением (воздухосборники). У такого металла есть недостаток — он в процессе работы, особенно при нагрева-остывания (барабаны котлов работают при 190°С и их останавливают в неотопительный сезон — если нарушить режим остывания металл может «повести») деформируется. Нарушается геометрия, а на неё также существуют допуски. Можно забраковать оборудование из-за изменения геометрических размеров.

Рассмотрим вариант, когда металл твердый, больше допуска (210 НВ и выше). Он устойчив к внешним воздействиям, хорошо держит высокое давление и температуру.

Рассмотрим различные условия эксплуатации оборудования, которые встречаются при проведении экспертного обследования технических устройств:

В первом случае, мы рассмотрим котельные установки, установленные внутри здания, работающие под давлением в 10 кгс/см² и более температурой 115°С и выше. Металл при таких условиях становится более пластичным. Так как температура в здании котельной в течение года не сильно меняется, то она не сильно влияет изменение состояния твердости металла и он остаётся в пределах определенных значений. Определив твердость, и сопоставив с предыдущими значениями, мы сможем убедиться, что она не сильно будет отличаться. Но надо учитывать требования правил при пуске и остановке оборудования. При неправильной остановке металл, вследствие резкого перепада температур, может потерять свои характеристики в худшую сторону.

Во втором случае, сосуды, работающие под давлением в 6 кгс/см² и выше с циклическими нагрузками, т.е в диапазоне от 4 до 6 кгс/см². Сосуд в течение дня то расширяется, то сужается — как лёгкие у человека, когда мы дышим — это постоянный процесс. Сосуд может быть установлен как внутри здания, так и снаружи. При расположении его снаружи он испытывает сильные перепады температур (от -30°С зимой до +30 летом), поэтому контролю подвергается 100 % длины сварных швов (для тех, которые расположены в здании достаточно обследовать 20 % длины сварных швов). Эти перепады температур никак не нивелируются. Что это значит? Сосуд не утепляют. Он работает с воздухом — а как известно он (воздух) не «замерзает». Поэтому зимой металл становится более хрупким, а летом более пластичным. И при обследовании сосудов и измерении твердости, сопоставляя с предыдущими значениями, у нас цифры будут разниться в достаточных пределах.

В третьем случае, трубопроводы пара, работающие под давлением в 14 кгс/см² и выше и температурой 194°С. Металл в таких условиях становится пластичным. Давление в системе на всём протяжении постоянно. Значение твердости не сильно будут отличаться от предыдущих значений. Они будут находиться в нижних пределах — порядка 110 НВ. Особенностью обследования трубопроводов является то, что находясь снаружи, они утеплены и заизолированы, поэтому найти стыки труб достаточно проблематично.

Измерить показатель твердости можно приборами серии ТЭМП (ТЭМП-2, ТЭМП-4) — это довольно простой и удобный прибор. Но при измерении показания разнятся, так как сам мерительный инструмент, который надо прижимать к поверхности металла, имеет достаточно малую площадь. В результате приходится несколько раз определять в одной и той же точке.

Рассмотрев изменение свойств металла от условий эксплуатации, технологии пуска и остановки оборудования, осталось указать требования, предъявляемые при определении твердости различных объектов котлонадзора (котлам, сосудам, трубопроводам).

В статье 162 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» написано, что измерение твердости металла сварного соединения проводят в целях проверки качества выполнения термической обработки сварных соединений… и в объеме, установленными технологической документацией. [1]

В целях проверки качества металла, сварных швов, а также околошовную зону — это участок металла, прилегающий к сварному шву, используют «Инструкцию по визуальному и измерительному контролю» РД 03–606–03. [2] При визуальном и измерительном контроле этот участок зачищается по 20 мм в обе стороны от сварного шва. Предлагается на ширине этого участка в 40 мм измерять 4 точки твердости: 2 непосредственно у сварного шва и 2 на расстоянии 15±2 мм от сварного шва. А по длине делать интервал в 500 мм. Получается, что при длине сварного шва в 3 метра (обечайка воздухосборника или барабан котла) будет 24 замера твёрдости. При обнаружении показаний твердости меньше или больше допустимого значения необходимо уменьшить интервал в 2 раза (до 250 мм). На этом участке будет 12 замеров — этого достаточно, чтобы сделать вывод о качестве сварного соединения с точки зрения твердости.

Есть «Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов и водогрейных котлов» [3] и в «Инструкции по продлению срока безопасной эксплуатации сосудов под давлением» [4] и в «Инструкция по продлению срока безопасной службы трубопроводов 2, 3 и 4 категорий» [5]. В которых написано, что точки замеров твердости могут совпадать с точками замеров толщин — они уже зачищены от коррозии и (или) накипи.

Как видно, оборудования котлонадзора достаточно специфично, работают в различных режимах, с различными величинами давления и температуры. Рассмотренные варианты, лишь маленький перечень из объектов котлонадзора. Так как автор (вместе с соавторами) не обследовал более мощные установки. Для каждого объекта есть свои особенности.

На данный момент, большинство объектов устарело, как морально, так и физически. Нами обследовались технические устройства 50-х годов выпуска. Котлы, которые в своё время эксплуатировались на высоких параметрах, работали как нужды своего предприятия, так и соседнего предприятия, сейчас эксплуатируются на 70 % от номинальной производительности. Да и они не смогут работать на номинальных параметрах, так как устарели. Но это оборудование будет и дальше работать при правильном выборе режима и условий эксплуатации.

 

Литература:

 

1.                  Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. Приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116);

2.                  РД 03–606–03 «Инструкции по визуальному и измерительному контролю» (зарегистрирован в Министерстве юстиции Российской Федерации 20.06.2003 N 4782);

3.                  СО 153–34.17.469–2003 «Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов с рабочим давлением до 4,0 мпа включительно и водогрейных котлов с температурой воды выше 115 °с» (утв. приказом Минэнерго России от 24.06.2003 N 254);

4.                  СО 153–34.17.439–2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением» (утв. приказом Минэнерго России от 24.06.2003 N 253)

Основные термины (генерируются автоматически): условие эксплуатации, сварной шов, остановка оборудования, температура, промышленная безопасность, продление срока, металл, давление, сварное соединение, измерительный контроль.


Ключевые слова

оборудование, твердость, условия эксплуатации, ТЭМП, работающее под давлением и (или) температурой, котельные установки, сосуды, трубопроводы

Похожие статьи

Особенность коррозионной стойкости сварных соединений при...

Температура эксплуатации сварного соединения, ОС.

промышленная безопасность, экспертиза промышленной безопасности, сварные соединения, разнородные стали, коррозионные разрушения, нефтехимия, нефтепереработка.

Особенности диагностирования сварных соединений...

Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, техническое диагностирование, разнородное сварное соединение, хромомолибденовые стали, разрушение, эксплуатация, нефтехимия, нефтепереработка.

О неразрушающем контроле сварных швов газгольдеров

Контроль основного металла и металла сварных швов неразрушающими методами контроля производится по результатам проведения АЭ-контроля шарового резервуара в местах с

Сварное соединение готово к УЗК, при условии отсутствия в соединении наружных дефектов.

Техническое диагностирование трубопроводов аммиачных...

 дефекты в сварных швах, которые возникли на стадии монтажа в сварных стыках труб и в процессе эксплуатации могли развиться до

Эти дефекты могут привести к образованию сквозных трещин, а при определенных условиях, например, при низких температурах...

К вопросу о техническом диагностировании сосудов, работающих...

В частности, дефектоскопии должны подвергаться не все сварные швы, а только

Визуально-измерительный контроль

Основные термины (генерируются автоматически): промышленная безопасность, проведение экспертизы, разрыв воздухосборника, шов.

Изучение сварных соединений в швейном производстве

Особенность коррозионной стойкости сварных соединений при проведении экспертизы промышленной безопасности технологического оборудования нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Особенности обследования станков-качалок без вывода из...

- сильная коррозия основного металла и сварных швов

- сварные швы шатунов; - пальцы кривошипов; - подвесной подшипник траверсы

- Визуально-измерительного контроля; - Визуального осмотра в динамическом режиме.

Методы технического диагностирования промысловых...

Визуально-измерительный контроль является необходимым условием контроля качества при изготовлении и во время эксплуатации.

 несоответствие геометрии швов. Для определения внутренних дефектов металла и сварных соединений (трещин, непроваров, включений)...

Особенности проведения экспертизы промышленной...

Главной задачей экспертизы является оценка технического состояния арматуры и возможность продления срока ее эксплуатации.

 прочность деталей арматуры и сварных швов, работающих под давлением

Похожие статьи

Особенность коррозионной стойкости сварных соединений при...

Температура эксплуатации сварного соединения, ОС.

промышленная безопасность, экспертиза промышленной безопасности, сварные соединения, разнородные стали, коррозионные разрушения, нефтехимия, нефтепереработка.

Особенности диагностирования сварных соединений...

Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, техническое диагностирование, разнородное сварное соединение, хромомолибденовые стали, разрушение, эксплуатация, нефтехимия, нефтепереработка.

О неразрушающем контроле сварных швов газгольдеров

Контроль основного металла и металла сварных швов неразрушающими методами контроля производится по результатам проведения АЭ-контроля шарового резервуара в местах с

Сварное соединение готово к УЗК, при условии отсутствия в соединении наружных дефектов.

Техническое диагностирование трубопроводов аммиачных...

 дефекты в сварных швах, которые возникли на стадии монтажа в сварных стыках труб и в процессе эксплуатации могли развиться до

Эти дефекты могут привести к образованию сквозных трещин, а при определенных условиях, например, при низких температурах...

К вопросу о техническом диагностировании сосудов, работающих...

В частности, дефектоскопии должны подвергаться не все сварные швы, а только

Визуально-измерительный контроль

Основные термины (генерируются автоматически): промышленная безопасность, проведение экспертизы, разрыв воздухосборника, шов.

Изучение сварных соединений в швейном производстве

Особенность коррозионной стойкости сварных соединений при проведении экспертизы промышленной безопасности технологического оборудования нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Особенности обследования станков-качалок без вывода из...

- сильная коррозия основного металла и сварных швов

- сварные швы шатунов; - пальцы кривошипов; - подвесной подшипник траверсы

- Визуально-измерительного контроля; - Визуального осмотра в динамическом режиме.

Методы технического диагностирования промысловых...

Визуально-измерительный контроль является необходимым условием контроля качества при изготовлении и во время эксплуатации.

 несоответствие геометрии швов. Для определения внутренних дефектов металла и сварных соединений (трещин, непроваров, включений)...

Особенности проведения экспертизы промышленной...

Главной задачей экспертизы является оценка технического состояния арматуры и возможность продления срока ее эксплуатации.

 прочность деталей арматуры и сварных швов, работающих под давлением

Задать вопрос