5.6. Неразрушающие методы контроля качества

5.6.1. Общие положения

5.6.1.1. Решение о необходимости использования разрушающего метода, а также того или иного неразрушающего метода контроля целостности оболочки шарового резервуара принимается экспертной организацией, проводящей полное техническое обследование.

5.6.1.2. При положительном результате проведения АЭ-контроля целостности оболочки допускается неразрушающий метод контроля, кроме ультразвуковой толщинометрии, не производить.

5.6.1.3. Объем проведения неразрушающих методов контроля целостности оболочки шарового резервуара по наружной и внутренней поверхности при невозможности проведения АЭ-контроля по тем или иным причинам определяется по результатам визуального осмотра. При этом обязательными неразрушающими методами контроля являются: ультразвуковая дефектоскопия или радиографический метод, цветная или магнитопорошковая дефектоскопия, ультразвуковая толщинометрия.

5.6.1.4. Метод магнитной памяти металла, вакуумный (пузырьковый) метод, вихретоковый метод и метод керосиновой пробы являются дополнительными и рекомендательными неразрушающими методами контроля целостности оболочки шарового резервуара.

5.6.2. АЭ-контроль

5.6.2.1. АЭ-контроль целостности оболочки проводится в соответствии с РД 03-131-97 [8] и применяется во время испытаний оболочки на прочность в целях выявления дефектов (коррозионных и усталостных трещин, зон пластической деформации), развивающихся во время нагружения. Допускается использование АЭ-контроля при испытаниях на герметичность в целях обнаружения и локализации сквозных дефектов и мест утечки.

5.6.2.2. В тех случаях, когда испытания на прочность проводятся путем нагружения шарового резервуара избыточным внутренним давлением с использованием сжатого газа, АЭ-контроль проводится в обязательном порядке. При этом АЭ-методом должны контролироваться все потенциально опасные с точки зрения возможного развития дефектов зоны оболочки шарового резервуара. При проведении гидроиспытаний оболочки АЭ-контроль дополняет результаты обследования оболочки другими методами. По результатам АЭ-контроля в зонах, где обнаружена повышенная активность АЭ, могут назначаться дополнительные работы по контролю оболочки другими методами.

5.6.2.3. Целью проведения АЭ-контроля является:

повышение безопасности испытаний на прочность при проведении пневмоиспытаний или использовании хранимого продукта для создания избыточного давления в оболочке путем подачи сигнала для остановки нагружения и снижения давления до безопасного уровня при обнаружении дефектов, соответствующих 4 классу (катастрофически активный АЭ-источник), или утечек через сквозные дефекты;

обнаружение и определение местоположения наиболее опасных развивающихся дефектов, трещин, зон пластической деформации, коррозионных повреждений;

обнаружение утечек через сквозные дефекты, фланцы, неплотные соединения.

5.6.2.4. АЭ-контроль проводится на шаровых резервуарах, находившихся в эксплуатации не менее одного года после проведения испытаний на прочность.

5.6.2.5. Для проведения АЭ-контроля шаровых резервуаров объемом 25 куб. м и более необходимо использовать многоканальную аппаратуру. Необходимое число каналов аппаратуры АЭ определяется площадью контролируемых зон и размерами зоны, контролируемой одним преобразователем (или группой преобразователей при использовании многоканальных локационных режимов аппаратуры). В обязательном порядке должны контролироваться зоны сопряжения верхнего и нижнего сферических днищ шарового резервуара с лепестками оболочки, включая зоны ПРП (приемно - раздаточных патрубков), зоны сопряжения опорных стоек с оболочкой и другие потенциально опасные зоны, выявленные при визуальном осмотре шарового резервуара. Размеры зоны, контролируемой одним преобразователем АЭ, определяют с помощью имитатора Су - Нильсена. Акустический сигнал от излома графитового стержня имитатора на границе контролируемой зоны должен регистрироваться при выбранном коэффициенте усиления и пороге дискриминации канала. При использовании многоканальных локационных систем акустический сигнал от излома графитового стержня имитатора должен быть обнаружен и локализован в пределах контролируемой зоны. Рабочая частота преобразователей АЭ и каналов аппаратуры должна лежать в пределах от 100 до 500 кГц. Общее усиление каналов аппаратуры (предусилитель и конечный усилитель) должно быть не менее 80 дБ.

5.6.2.6. Конструкция, исполнение и техническое состояние преобразователей АЭ, предусилителей, кабельных соединений и конечных усилителей должны обеспечивать достаточную защиту от электромагнитных наводок и помех, поступающих из сети. Персональный компьютер или компьютерный блок, входящий в состав АЭ-системы, должен обеспечивать оперативный контроль в процессе нагружения общей АЭ-активности по всем каналам и активности в каждой контролируемой зоне (при использовании зонной локации) или вывод локационных графиков (при использовании многоканальных локационных режимов). Данные АЭ должны регистрироваться в процессе испытаний в виде файлов данных для последующего воспроизведения, обработки и анализа.

5.6.2.7. Испытания шаровых резервуаров на прочность с использованием АЭ-контроля проводятся в сухую безветренную погоду при отсутствии атмосферных осадков и температуре окружающего воздуха в пределах рабочих температур электронного блока, находящегося на открытом воздухе. Рабочий диапазон температур оболочки должен соответствовать температуре акустических преобразователей во время испытаний.

5.6.2.8. Подготовка шарового резервуара к испытаниям с использованием АЭ-контроля включает:

проведение работ по заполнению резервуара продуктом или рабочим веществом, герметизацию всех люков и разъемных соединений;

проверку герметичности люков, фланцевых соединений, арматуры;

опрессовку всех подводящих трубопроводов до давления, превышающего максимальное давление при испытаниях на прочность;

зачистку мест установки преобразователей АЭ до шероховатости поверхности Rz = 40, установку преобразователей на поверхности оболочки шарового резервуара;

подключение аппаратуры АЭ, проверку работоспособности каналов, проведение необходимых предварительных замеров (координаты расположения преобразователей АЭ, уровень шумов по каждому каналу при отсутствии нагружения избыточным давлением, скорости распространения акустических сигналов в оболочке);

проверку приборов для измерения и регистрации давления внутри шарового резервуара;

подготовку рабочего места испытания;

проверку системы оперативной связи оператора АЭ-системы с персоналом, осуществляющим управление нагружением шарового резервуара.

5.6.2.9. До начала испытаний оболочки на прочность проводятся предварительные нагружения шарового резервуара избыточным давлением в пределах не выше 25% от максимального давления при испытаниях на прочность с целью оценки уровня акустических шумов и электромагнитных помех по каждому каналу аппаратуры АЭ в процессе нагружения шарового резервуара. Все выявленные источники шумов должны быть устранены, а уровень шумов снижен до приемлемого уровня. На этом этапе может понадобиться несколько нагружений шарового резервуара.

5.6.2.10. Испытания шарового резервуара на прочность проводятся путем ступенчатого подъема избыточного давления. Рекомендуется, до превышения рабочего давления, остановки нагружения делать через каждые 25% рабочего давления, а после превышения рабочего давления - через каждые 10% рабочего давления. Максимальное давление при испытаниях на прочность определяется в соответствии с действующей нормативно - технической документацией, но в любом случае должно составлять не менее 110% разрешенного рабочего давления. Рекомендуемое время выдержки на каждой ступени 10 мин. Во время нагружения все работы на шаровом резервуаре и подводящих трубопроводах должны быть прекращены, чтобы не создавать дополнительных акустических шумов. В процессе нагружения шарового резервуара контролируют общую активность АЭ по всем каналам, активность АЭ по каждому каналу, активность АЭ в отдельных зонах, а также производят запись параметров АЭ в файл данных для последующего анализа.

5.6.2.11. Нагружение немедленно останавливается при обнаружении:

резкого роста активности в процессе нагружения или выдержки под нагрузкой по любому каналу или в любой контролируемой зоне;

сохранения активности АЭ на высоком уровне по любому каналу или в любой контролируемой зоне во время выдержки под нагрузкой;

АЭ-источника, который может быть классифицирован как источник 4 класса.

После остановки нагружения необходимо снизить давление до уровня, соответствующего прекращению акустической активности источника, или до нуля, после чего произвести осмотр зоны с повышенной активностью или ее контроль другими методами.

5.6.2.12. В случае, если при первом испытании получены данные, которые требуют уточнения, проводится повторное нагружение шарового резервуара после разгрузки до величины давления 50 - 75% рабочего. Порядок повышения давления при повторном нагружении такой же, как и при первом нагружении. Отсутствие акустической активности при повторном нагружении свидетельствует об отсутствии особо опасных (катастрофически активных) АЭ-источников в контролируемых зонах.

5.6.2.13. После завершения испытаний на прочность производятся обработка и анализ данных АЭ. В результате анализа должны быть получены:

графики нагружения шарового резервуара в ходе испытаний;

графики активности АЭ, совместимые с графиками нагружения для всех контролируемых зон;

локационные графики при использовании многоканальных локационных режимов;

графики других параметров АЭ (суммарный счет, энергия, распределение амплитуд и т.п.), если это необходимо для интерпретации полученных данных. Перечисленные графики вместе с другими данными о контролируемом шаровом резервуаре и условиях проведения испытаний прилагаются к протоколу АЭ-контроля шарового резервуара (Приложение 2).

5.6.2.14. В протокол включают также сведения о всех нестандартных ситуациях, имевших место в ходе испытаний: выход из строя испытательного оборудования или отдельных каналов аппаратуры АЭ, появление источников посторонних шумов, изменение погодных условий и т.п.

5.6.2.15. По результатам анализа готовится заключение, которое содержит выводы по результатам АЭ-контроля шарового резервуара:

наличие, месторасположение и классификацию выявленных источников АЭ по каждой контролируемой зоне;

рекомендации по дополнительному использованию неразрушающих методов контроля (согласно п. 5.6.4.1) и отбору проб для металлографических и электронно - фрактографических исследований (согласно п. 5.7) в зонах выявленных АЭ-источников;

заключение о возможности дальнейшей эксплуатации шарового резервуара по результатам АЭ-контроля.

5.6.2.16. Во время проведения испытаний на прочность весь персонал, участвующий в проведении АЭ-контроля, должен соблюдать все правила безопасности, действующие на данном предприятии, включая правила техники безопасности, электробезопасности и пожарной безопасности.

5.6.2.17. Применяемая при проведении АЭ-контроля аппаратура должна быть аттестована и проходить метрологическую поверку в установленном порядке.

5.6.2.18. АЭ-контроль должна проводить бригада, состоящая не менее чем из двух специалистов, из них по крайней мере один специалист должен иметь II или III уровень квалификации.

5.6.3. Неразрушающие методы контроля основного металла и металла сварных соединений оболочки

5.6.3.1. 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.

5.6.3.2. 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.

5.6.3.3. Критическое снижение прочности оболочки шарового резервуара, а также образование трещин в сварных швах могут быть обусловлены следующими факторами:

дефектами сварочно - монтажных работ;

охрупчиванием металла при низких температурах;

агрессивным воздействием хранимых продуктов;

чрезмерной концентрацией напряжений вследствие дефектов формы и размеров конструкции резервуара;

нарушениями правил эксплуатации.

5.6.3.4. К допустимым дефектам сварных соединений относятся:

отдельные шлаковые включения, поры или их скопления размером в диаметре не более 10% толщины свариваемого металла, но не более 3 мм;

отдельные расслоения площадью не более 100 кв. мм, не выходящие на сварные швы;

шлаковые включения или поры, расположенные цепочкой вдоль шва при суммарной их длине, не превышающей 200 мм на 1 м шва;

скопление газовых пор и шлаковых включений на отдельных участках шва в количестве не более 5 на 1 кв. см площади шва при диаметре одного дефекта не более 1,5 мм.

5.6.3.5. Обязательными (основными) методами при необходимости проведения неразрушающего контроля сварных швов и основного металла (п. п. 5.1.2, 5.1.3) являются:

ультразвуковая дефектоскопия (УЗД);

радиографический метод;

цветная дефектоскопия;

магнитопорошковая дефектоскопия.

5.6.3.6. Цветная дефектоскопия проводится в соответствии с ГОСТ 18442-88 [10], ОСТ 26-5-88 [11] и позволяет обнаружить поверхностные дефекты, главным образом трещины, в различных сварных соединениях.

5.6.3.7. Ширина зоны контроля для проведения цветной дефектоскопии должна быть не менее 50 мм в каждую сторону от оси сварного шва.

5.6.3.8. Осмотр контролируемой поверхности после нанесения проявителя должен осуществляться дважды: через 5 мин. после высыхания проявителя (предварительный контроль) и через 20 мин. после высыхания проявителя (окончательный контроль) с применением лупы 10-кратного увеличения.

5.6.3.9. Для контроля сварных швов рекомендуется применять комплекты типа ЦАН, позволяющие выявить дефекты с шириной раскрытия до 1 мкм. Результаты контроля оформляются протоколом (Приложение 6).

5.6.3.10. УЗД проводится в соответствии с ГОСТ 14782-86 [12], ОСТ 26-2044-10-83 [13] 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.

5.6.3.11. Перед началом УЗД сварных соединений изготовляются эталоны сварных соединений для настройки дефектоскопа и пьезоэлектрических преобразователей. Результаты УЗД заносятся в протокол (Приложение 7).

Примечание. В случае применения одновременно цветной дефектоскопии и УЗД, предусмотренных настоящей Инструкцией, цветная дефектоскопия должна выполняться перед проведением УЗД. Обратный порядок контроля не допускается.

5.6.3.12. Радиографический метод контроля выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 7512-82 [14] и ОСТ 26-1103-84 [15], 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 (Приложение 8).

5.6.3.13. Магнитопорошковый метод контроля выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 21105-87 [16], позволяя выявить мельчайшие дефекты и трещины с шириной раскрытия 0,001 мм, глубиной 0,01 мм и более.

5.6.3.14. Контроль сварных швов магнитопорошковой дефектоскопией должен выполняться по ширине 100 мм по обе стороны шва. Результаты контроля оформляются протоколом (Приложение 9).

5.6.3.15. Для контроля основного металла и металла сварных швов в случае необходимости (обнаружение недопустимых дефектов, ремонт внутренней емкости, вырезка образцов металла и др.) предусматривается применение дополнительных методов неразрушающего контроля:

вихретоковый метод (выполняется в соответствии с ГОСТ 24289-80 [17]);

вакуумный (пузырьковый) метод (выполняется в соответствии с ГОСТ 3242-79 [18]);

метод керосиновой пробы (выполняется в соответствии с ГОСТ 11128-65 [19]).

5.6.3.16. Сварные швы и участки основного металла, подлежащие обязательному неразрушающему контролю, в случае невозможности проведения АЭ-контроля шарового резервуара по тем или иным причинам, указаны в табл. 2.

5.6.3.17. Все дефекты, превышающие допустимые размеры, наносятся на схему сварных соединений сферического верхнего, нижнего днищ и лепестков оболочки шарового резервуара, после чего специализированной экспертной организацией принимается решение о работоспособности поврежденных участков основного металла или сварного шва и необходимости их ремонта.

5.6.3.18. Для выполнения работ, связанных с применением неразрушающих методов контроля, предусмотренных настоящей Инструкцией при проведении полного технического обследования шарового резервуара, допускаются дефектоскописты, прошедшие теоретическое и практическое обучение и имеющие удостоверение с квалификацией не ниже II уровня.

Таблица 2

5.6.4. Метод магнитной памяти металла (ММП контроль)

5.6.4.2. ММП контролю подлежат все сварные швы, участки днища, расположенные посредине между относительно жесткими узлами, а также участки, расположенные посредине между зонами приварки опор к оболочке.

5.6.4.3. ММП контроль осуществляют два оператора. Один оператор выполняет сканирование датчиками, другой оператор следит на экране прибора за изменениями измеряемого параметра. В отдельных случаях допускается ММП контроль осуществлять одним оператором.

5.6.4.4. Зоны ММП контроля основного металла и сварных соединений разбиваются на несколько участков. Рекомендуемая длина каждого участка - 4 - 5 м. Длина участка может быть увеличена для ускорения контроля, но при этом дискретность записи (расстояние между фиксируемыми точками контроля) увеличивается. Разбиение зон ММП контроля на несколько участков делается для выполнения записи измерений в блок памяти прибора. Условное обозначение (кодирование) участков производится на клавиатуре прибора в виде нескольких цифр. При этом рекомендуется первой цифрой (или двумя первыми цифрами) обозначать порядковый номер зоны ММП контроля. Например, код 112 означает номер зоны ММП контроля 11, участок 2.

5.6.4.8. После выполнения контроля всех участков основного металла и сварных швов рекомендуется произвести контроль в зонах концентрации напряжений на предмет выявления в них возможных дефектов методом УЗД. Наиболее опасным для развития повреждения сварного шва является совпадение зон концентрации напряжений от технологии сварки (непровары, шлаковые включения, смещение кромок и т.д.) с концентрацией в этом месте рабочих нагрузок.

5.6.5. Ультразвуковая толщинометрия металлоконструкций шаровых резервуаров

5.6.5.1. Ультразвуковая толщинометрия производится для выявления возможного уменьшения толщины элементов оболочки шарового резервуара в целях определения скорости коррозионного или коррозионно - эрозионного износа.

5.6.5.2. Ультразвуковая толщинометрия элементов оболочки шарового резервуара проводится в соответствии с ГОСТ 28702-90 [20] с помощью ультразвуковых толщиномеров отечественного и зарубежного производства, позволяющих измерять толщину в интервале 0,6 - 1000 мм с точностью до 0,1 мм при температуре окружающего воздуха от -10 до +40 град. C и отвечающих требованиям ГОСТ 28702-90 [20].

5.6.5.3. Объем работ по измерениям толщин устанавливается на основании визуального контроля внутренней поверхности и в зависимости от длительности эксплуатации. Для оценки толщины металла оболочки шаровых резервуаров за длительный период эксплуатации необходимо установить постоянные точки измерений, обозначив их несмываемой краской.

5.6.5.4. Количество точек измерения в общем случае должно быть следующее:

не менее четырех на каждом лепестке оболочки (причем по одной из них на расстоянии не более 100 мм от сварного шва между лепестком, сферическим верхним и нижним днищами);

не менее двух на каждой части сферического верхнего и нижнего днища (одна на расстоянии не менее 100 мм от сварного шва между днищем и лепестком, другая на расстоянии не менее 50 мм от сварного шва между частями днища);

не менее двух на впускном и выпускном патрубке;

в местах, наиболее пораженных коррозией, - по усмотрению специализированной организации.

5.6.5.5. Поверхность металла оболочки в точках измерений должна быть зачищена до шероховатости Rz = 40 по ГОСТ 2789-73 [21], диаметр контактного пятна - не менее 30 мм.

5.6.5.6. Результаты ультразвуковой толщинометрии оформляются в виде протокола с приложением схемы расположения точек измерений на развертке оболочки шарового резервуара (Приложения 3, 4 <*>).

--------------------------------

<*> Приложение 4 не приводится.