8.2. Диагностика технического состояния промышленных трубопроводов и арматуры

Промышленные трубопроводы подразделяют по их назначению: технологические, пара и горячей воды, воздухопроводы, газопроводы, промысловые, магистральные газонефтепродуктопроводы и другие. В соответствии с назначением, режимом и условиями работы, вида транспортируемого продукта, к трубопроводам предъявляются специфические требования.

К технологическим трубопроводам относят трубопроводы для транспортирования газообразных, парообразных и жидких сред в диапазоне остаточного давления от 0,001 МПа (0,01 кгс/см²) до условного давления 320 МПа (3200 кгс/см²) и рабочих температур от минус 196° до плюс 700°С на химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих, газоперерабатывающих, химико-фармацевтических, целлюлозно-бумажных, микробиологических, коксохимических, нефте- и газодобывающих предприятиях. Требования к этим трубопроводам установлены Правилами устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. Они в общем случае включают в себя:

• требования к конструкции, изготовлению и материалам трубопроводов;

• требования к устройству, монтажу, размещению, опорам, подвеске, дренажу, продувке;

• требования к трубопроводной арматуре;

• требования к компенсации температурных деформаций, снижению вибрации, тепловой изоляции, обогреву, защите от коррозии;

• требования к качеству сварных соединений;

• требования к прочности и герметичности.

Ответ на вопрос: удовлетворяет или нет текущее состояние трубопровода указанным требованиям, и какой они имеют остаточный ресурс - составляет цель технического диагностирования. Диагностирование технического состояния технологических трубопроводов проводят в следующих случаях:

• в соответствии с нормативами периодических ревизий, установленными ПБ;

• если они выработали установленный проектом расчетный срок службы или ресурс;

• если они не имели установленного расчетного ресурса и находились в эксплуатации более 20 лет;

• если они выработали разрешенный к дальнейшей эксплуатации ресурс остаточной работоспособности сверх установленного;

• если временно находились в условиях нарушения режима эксплуатации;

• если, по мнению владельца, требуется оценка технического состояния.

Основным методом контроля за надежной и безопасной эксплуатацией технологических трубопроводов является периодическая ревизия, результаты которой служат основанием для оценки состояния трубопровода и возможности его дальнейшей эксплуатации.

Периодичность ревизии зависит от транспортируемой среды и категории трубопровода и регламентирована ПБ.

Ревизия приурочивается к планово-предупредительному ремонту отдельных агрегатов, установок, цехов, к которым относится трубопровод. Перечень основных работ при ревизии включает в себя:

• наружный осмотр,

• измерение толщины стенок трубопровода,

• ревизию воротников фланцев,

• внутренний осмотр трубопровода по участкам,

• радиографический контроль или ультразвуковой контроль сварных швов,

• проверку механических свойств металла,

• измерение деформации трубопровода,

• ревизию резьбовых соединений,

• проверку опор, крепежных деталей,

• испытания на прочность, плотность, герметичность.

Объем работ, выбор участков контроля решается службами технического надзора совместно с механиком производства. При неудовлетворительных результатах выборочной ревизии число участков контроля увеличивают. Если вторично получены неудовлетворительные результаты, производится генеральная выборочная ревизия трубопровода. При отрицательных результатах генеральной выборочной ревизии проводится полная ревизия с полной разборкой трубопровода.

Комплекс работ по оценке технического состояние, установлению остаточного ресурса включает в себя:

• изучение технической, эксплуатационной и ремонтной документации, режимов и условий эксплуатации,

• осмотр и натурное обследование;

• оценку фактического состояния металла, сварных швов;

• оценку фактического напряженно-деформационного состояния;

• оценку работоспособности элементов трубопровода;

• расчет остаточного ресурса;

• анализ, оформление результатов обследования и составления заключения.

Типовая техническая документация на технологический трубопровод включает в себя:

1. Перечень технологических трубопроводов предприятия.

2. Паспорт трубопровода с приложениями схемы, актов ревизии и отбраковки элементов, удостоверения о качестве ремонтов, журнала сварочных работ, документации по контролю металла трубопроводов, работающих в водородосодержащих средах.

3. Акт периодического наружного осмотра трубопровода.

4. Акт испытания трубопровода на прочность и плотность.

5. Акты на ревизию, ремонт и испытание арматуры.

6. Эксплуатационный журнал трубопроводов.

7. Журнал установки - снятия заглушек.

8. Журнал термической обработки сварных соединений.

9. Заключение о качестве сварных стыков.

Наружный осмотр включает в себя проверку состояния:

• изоляции и покрытий,

• сварных швов,

• фланцевых и муфтовых соединений, крепежа и устройств для установки КИП,

• опор,

• компенсирующих устройств,

• дренажных устройств,

• арматуры и ее уплотнений,

• реперов для замера остаточной деформации,

• сварных тройниковых соединений, гибов и отводов,

• оценку вибрации трубопровода.

На основании анализа технической документации и визуального осмотра трубопровода составляется план натурных обследований: назначаются места замера толщины стенки и твердости, места металлографического анализа, стиллографии, дефектоскопии, а также контрольной вырезки металла; устанавливаются места вскрытия изоляции.

До начала натурного обследования трубопровод должен быть остановлен, охлажден, освобожден от продукта, пропарен, отделен от всех действующих аппаратов и трубопроводов заглушками.

На основании натурных обследований устанавливаются истинные свойства материала и сварных швов трубопровода, наличие коррозии и дефектов, истинная толщина стенок.

Металлографические исследования обязательно проводят в следующих случаях:

• если по условиям эксплуатации и выполнения ремонтных работ возможно изменение структуры основного металла или металла сварного шва;

• если механические показатели металла ниже или выше нормативных;

• если трубопровод побывал в огне в результате пожара или аварии;

• по требованиям НД;

• по усмотрению специалистов, проводящих обследование.

Все трубопроводы и их участки, подвергшиеся в процессе диагностирования разборке, резке, сварке, ремонту, подлежат испытанию на прочность и герметичность. Испытания на прочность и плотность трубопровода по существу не отличаются от аналогичных испытаний сосудов, работающих под давлением. Испытания гидравлические и на герметичность трубопроводов должны соответствовать РД.

Оценка фактического напряженно-деформационного состояния трубопровода и отдельных его элементов проводится с учетом вибрации и динамических нагрузок, изменения толщины стенок, изменении геометрии трубопровода в результате просадки фундаментов опор, деформации опор, потери устойчивости и других факторов.

Ревизия арматуры.

При ревизии арматуры выполняются следующие работы:

• внешний осмотр,

• разборка и осмотр состояния отдельных деталей,

• осмотр внутренней поверхности и при необходимости контроль неразрушающими методами,

• притирка уплотнительных поверхностей,

• сборка, опробывание и опрессовка на прочность и плотность.

В случае несоответствия арматуры нормативно-технической

документации или если в течение остаточного ресурса возможно достижение неудовлетворительного состояния, она отбраковывается. Ремонт, замена уплотнительных материалов, восстановление посадочных мест, регулирование и другие работы выполняются в соответствии с требованиями НД.

Особые требования к специальным трубопроводам:

• при работе под статическим давлением, пульсирующим давлением, под вакуумом, под давлением, мало отличающимся от атмосферного,

• по наличию или отсутствию теплоизоляции, гидроизоляции,

• по виду внешней среды: в воздушной атмосфере, в грунте, в агрессивной среде, в морской воде, в речной воде и т.п.,

• по климатическим условиям,

• по виду технологической транспортируемой среды,

• по способу крепления,

• по эксплуатационной температуре.

В связи с этими особенностями к трубопроводу предъявляются дополнительные требования и применяют дополнительные методы диагностирования, отраженные в НД на данный вид трубопровода. Так, при работе трубопровода выше 400°С для углеродистых и выше 450°С для легированных сталей измеряют деформацию ползучести на момент определения остаточного ресурса.

Осмотр, дефектоскопия и толщинометрия подземных трубопроводов производятся после вскрытия грунта на отдельных участках трубопровода по усмотрению обследователя или из расчета один участок на 200…300 м длины трубопровода. В отдельных случаях оговаривается длина между участками вскрытия. Исследование плюса и коррозии различных трубопроводов (в том числе подземных) возможно с помощью датчиков и контроллеров с наведенной радиацией.

Подземные трубопроводы должны быть защищены от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами в соответствии с НД.

Магистральные трубопроводы обследуют с помощью специальных диагностических снарядов, пропускаемых внутри действующего трубопровода. С помощью такого снаряда производят одновременно дефектоскопию металла и сварных швов, толщинометрию, геометрию, изоляцию трубопровода.

Недоступные обследованию человеком трубопроводы (например, в атомной промышленности) обследуют с помощью роботов.

Качество изоляции открытых трубопроводов, а также трубопроводов в процессе изготовления обследуют с помощью приборов, измеряющих электрическое сопротивление изоляции.

Негерметичность магистральных трубопроводов, а также труднодоступных участков трубопроводов обследуют с помощью тепловизоров, позволяющих фиксировать участки разрыва трубопроводов по снижению температуры этих участков вследствие истечения жидкости или газа.

Трубопроводы, работающие в режиме пульсирующих нагрузок (что особенно актуально на нагнетательных участках компрессоров), в обязательном порядке обследуют на вибрацию и характер и величину динамических нагрузок. Исследования проводят с помощью тензометрических методов и виброизмерительных приборов.

С помощью геодезических методов обследуют деформации трубопроводов и опорных устройств, осадку фундаментов и несущих конструкций.

Нормы отбраковки трубопроводов и арматуры зависят от назначения трубопровода и регламентированы соответствующей НД.

Дополнительные обследования трубопроводов различного назначения отражены в специальных методических указаниях и нормативной литературе, список которой приведен в конце раздела.