Методическое обеспечение дефектоскопиикомпрессорных станций
1. Этапы диагностическихзадач
Различнаянормативная документация по оценке технического состояния технологическогооборудования компрессорных станций (КС) методами неразрушающего контроляустанавливает вид и периодичность контроля, а также точность измерений припроведении необходимых для диагностирования и прогнозирования техническогосостояния технологического оборудования и трубопроводов с целью:
— определениясоответствия параметров технического состояния технологического оборудованиятребованиям технической документации;
— выявления мест ипричин неисправностей оборудования;
— определенияоптимального срока вывода оборудования в планово-предупредительный ремонт (ППР)при его надежности и экономически выгодной эксплуатации;
— разработкиоперативной исполнительной документации для дефектоскопистов.
Техническое состояниетехнологического оборудования характеризуется:
— соответствием проектных и фактическихпараметров оборудования;
— механическим износом от воздействиятвердых примесей рабочей среды;
— износом в связи с воздействиемагрессивной рабочей среды;
— состоянием стенок аппаратов.
Техническоесостояние трубопроводов наземных,а также трубопроводов обвязки, характеризуется:
— износом в связи с эрозией металла;
— воздействием твердых примесей врабочей среде;
— коррозией стенок трубопроводов;
— механическим износом и величинойлинейных перемещений;
— состоянием опор и фундаментов.
Нормативнаядокументация предусматривает измерения для трех этапов диагностических задач.
Первый этап – контроль за техническим состояниемоборудования путем сопоставления величин, полученных при измерении сноминальными, характеризующими то или иное техническое состояние объекта измеренийв соответствии с регламентом, приведенным в таблице 1. Цель этапа – недопущениеотклонения показателей технического состояния от номинальных.
Таблица 1.Контрольные измерения 1-го этапаНаименование технологического оборудования Вид контрольных измерений Сроки передачи информации Периодичность контрольных измерений Исп-нители Обвязка устья скважины вибродиагностика в течение месяца 1 раз в год по перечню
ЦПТЛ
ОООГ ультразвуковой контроль после проведения измерений по запросу радиография по формам Шлейф ультразвуковой контроль приложения 1 раз в год по перечню радиография после ремонта, вновь вводимые Аппараты С-01, С-02, С-03 вибродиагностика приложения 1 раз в год при зачистке язв ультразвуковой контроль по запросу Теплообменники Т-1, Т-2, Т-3 вибродиагностика приложения 1 раз в год при зачистке язв ультразвуковой контроль Межблочные трубопроводы УКПГ с запорной регулируемой аппаратурой вибродиагностика приложения 1 раз в год ультразвуковой контроль 1 раз в год по утвержденной схеме радиография вновь вводимые, а также после ремонта 100 % согласно СНиП 3.05.05-84
Второй этап – определение технического состоянияэлементов и узлов оборудования, при этом задача диагностики заключается вобнаружении дефектов, неисправностей, а также причин, приведших к изменениютехнического состояния объекта диагностирования (таблица 2).
Таблица 2. Контрольизмерения 2-го этапаВид специальных диагностических измерений Цель измерений Периодич-ность измерений
Органи-
зация-
испол-нитель 1. Измерения на технологическом оборудовании
ЦПТЛ,
ГТП 1.1. Снятие динамических характеристик Выявление изменений динамической жесткости систем: «оборудование – опоры», «трубопровод – опоры» и степени приближения к резонансному состоянию При повышении вибрации 2. Измерение пульсации потока газа Определение уровня и причин возникновения пульсации — « – — « – 3. Проведение ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Радиографическая дефектоскопия Соответствие технических параметров паспортным По запросу 4. Измерение осадков оборудования, выявление характера и динамики осаждения — « – 5. Изменение полных механических напряжений трубопроводов обвязок ДКС косвенным методом Выявление полного напряженного состояния трубопроводов в опасных сечениях По запросу — « – 6. Проведение тензометрирования Выявление уровня механических напряжений в стенках трубопроводов При обнаружении непрекращающихся осадок оборудования
ЦПТЛ,
ГТП 7. Измерение виброакустических параметров запорной арматуры Определение перетечек газа в кранах По запросу — « –
Третий этап – прогнозирование изменениятехнического состояния оборудования, его элементов и узлов. Основная задача –определение фактического технического состояния оборудования для определениясроков проведения техобслуживания и ремонта.
На основаниинакопившейся информации разрабатываются:
— методики выявления зависимостиразвития выявленных дефектов от факторов (вибрации, напряженного деформированияи другие), воздействующих на состояние оборудования контролируемого объекта,учитывая их индивидуальные особенности эксплуатации;
— мероприятия и рекомендации поповышению надежности диагностируемого оборудования.
2. Выбор метода иликомплекса методов и средств контроля
Выбор метода иликомплекса методов и средств контроля следует проводить в соответствии с требованиями стандартов,технических условий, технологических схем и рабочих чертежей, утвержденных вустановившемся порядке, на конкретный объект контроля, а также с учетомтребований стандарта ГОСТ 20426-82 технических характеристик средств контроля,технологии их изготовления, размеров выявленных дефектов и производительностиконтроля.
Проведениедиагностических измерений. Диагностические измерения (плановые, внеочередные)включают в себя комплекс работ, обеспечивающих определение пригодноститехнологического оборудования или трубопроводов к дальнейшей безопаснойэксплуатации. Диагностические измерения предусматривают применение всех видовдиагностики и контроля за исключением разрушающих.
При проведениидиагностических измерений особое внимание должно быть уделено:
— состоянию опор и фундаментов;
— вибрации трубопроводов и аппаратов;
— зонам входа и выхода продукта;
— зонам измерения направления потоковкоррозионной среды;
— зонам раздела фаз среды;
— зонам возможного застоя и скопленияконденсата.
При измерениипараметров, характеризующих техническое состояние технологическогооборудования, технологических обвязок и трубопроводов, контролируютсяследующие узлы:
— на трубопроводах (шлейфах) участки:прямые, горизонтальные, вертикальные, наклонные, сужающие, поворотные;
— аппараты, работающие под давлением; емкости,резервуары.
При контролесплошности металла аппаратов, емкостей, резервуаров УКПГ и ДКС 100 % — номусплошному контролю подвергается днище и часть примыкающей к нему обечайкисепараторов, часть обечаек сепараторов, контактирующих с газожидкостной игазовой средой. Вибрационные измерения выполняются в контрольных точках,обозначенных на специальных схемах (рис. 1).
/> Рис. 1. Схема вибрационных измерений и толщинометрии сепаратора-распределителя (по заранее заданному маршруту измерений)
На прямолинейных участкахтрубопроводов точки измерения вибрации располагаются по возможности равномернопо длине. Количество точек назначается исходя из длины участка междунеоднородностями: до 1,5 м –1; до 3 м – 2; до 4 м – 3; более 4 м – 4. В число указанных точек не включены точки измерения на неоднородностях,ограничивающих участки. В каждой точке измеряются параметры вибрации ввертикальной и горизонтальной плоскости.
Измерения уровня вибрациина фундаментах технологических аппаратов и опор трубопроводов, на корпусахаппаратов в верхней и нижней точке, на трубопроводах (углы поворота, сужение вместах установки регулирующих устройств) проводятся при пуске линии вэксплуатацию с нагрузкой 60 % и 100 % от проектной производительности.
Пульсация давлениягазового потока измеряется в точках на входе и выходе нагнетателя ДКС, на входеи выходе каждого аппарата, а также в трех — четырех точках, расположенныхравномерно на каждой трубопроводной линии между общим коллектором ДКС инагнетателями и на станционном выходе в общий коллектор.
Для проведениятензометрирования используются тензорезисторы базой 10×20 мм и сопротивлением 200 Ом (например КФ5П1-15-200А-12), атакже измерители статических деформаций (например, ИСД-3, диапазон измеренийС-1000 ед., класс точности – 0,5).
Дефектоскопия сварныхшвов, аппаратов и трубопроводов ультразвуковым методом, а также проверка насплошность металла стенок аппаратов и трубопроводов производится периодически взависимости от условий эксплуатации, состава рабочей смеси, скорости коррозииметалла, изменения напряженного состояния в металле, в зависимости от уровня иинтенсивности роста вибрации. Объем ультразвукового контроля сплошности металластенки трубопровода и технологических аппаратов определяется техническимзаданием по контролю.
3. Оценка качества порезультатам измерений
Сварные швы любыхтрубопроводов бракуются, если при контроле будут обнаружены трещины,незаваренные кратеры, прожоги, свищи, подрезы глубиной 0,5 мм. В сварных швах технологического оборудования высокого давления порядка 10–100 МПа подрезы недопускаются. Оценка качества сварных соединений технологических трубопроводовпроизводится согласно требованиям СНиП 3.05.06-84 и ОСТ 36-75-83. Сварныесоединения трубопроводов высокого давления считаются годными, если отсутствуют:
— протяженные дефекты;
— протяженные дефекты с амплитудойотраженного сигнала, соответствующей эквивалентной площади S = 2 мм2 и более притолщине стенки свыше 20 мм (первый браковочный уровень);
— непротяженные дефекты с амплитудойотраженного сигнала, соответствующей эквивалентной площади до S = 2 мм2 при толщинестенки трубы до 20 мм включительно и до S = 3 мм2 при толщине стенки трубы свыше 20 мм в количестве не более трех на каждые 10 мм шва.
Непротяженнымисчитаются дефекты, протяженность которых не превышает значений, указанных втаблице 3 для соответствующих толщин [33].
Таблица 3. Предельныедопустимые значения измеряемых характеристик дефектов в швах, сварныхсоединениях технологических трубопроводов I-IV категорииНоминальная толщина свариваемых эелементов Оценка по амплитуде эхо-сигналов
Оценка по условной протяж.
услов. расстоянию между дефектами и кол-во дефектов Условия протяженности (мм) дефекта, расположенного на глубине, мм Кол-во допустимых по измерям. характерис-тикам дефектов на любых 100 мм длины шва, шт. Суммарная условная протяженность (мм) допустимости дефектов на любых 100 мм длины шва, расположенных на глубине />
до 20
вкл
свыше
20 />
до 20
вкл
свыше
20 /> от 6 до 20 вкл. Первый браковочн. уровень
2-й браковочн.
уровень 10 – 3 25 –
свыше 20,0 до 40,0 вкл. Первый предельный 10 15 4 25 35
свыше 40,0 Чувстви-тельность 20 25 5 30 40
В соответствии с ОСТ36-75-83 значение первого браковочного уровня определяется по таблице 4, азначение второго браковочного уровня устанавливается выше первого на 3 дБ [25].
Таблица 4. Значениепервого браковочного уровня (предельная чувствительность)Минимальная толщина свариваемых элементов, мм от 6 до 14 вкл. свыше 14 до 18 вкл. свыше 18 до 26 вкл. свыше 26 до 30 вкл. свыше 30 до 34 вкл. свыше 34 до 38 вкл. Свыше 38
Первый браковочный уровень (предельная чувствительность), мм2 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Оценка качества сварныхсоединений трубопроводов производится согласно требованиям СНиП III-29-75. Сварные соединениятрубопроводов считаются годными, если измеренные характеристики дефектов непревышают норм, указанных в таблице 5, 6 [25].
Таблица 5. Предельнодопустимые значения измеряемых характеристик дефектов в швах сварных соединенийтрубопроводовНоминальная толщина свариваемых элементов, мм
Эквивалентная площадь отражателей (предельная чувствительность), мм2 Условная протяженность отдельного дефекта при расположении Суммарная условная протяженность дефектов на 100 мм длины шва при расположении в корне шва в сечении шва, мм в корне шва в сечении шва, мм 10,0 – 20,0 2,5 1/3 периметра 20 не ограничивается (но не более 1/3 периметра) 30
Таблица 6. Предельнодопустимые значения измеряемых характеристик сплошности металла стеноктехнологических аппаратовФорма расслоения
Протяженность
расслоения, мм Группа Точечная или небольшой протяженности, не более 20 I группа
Отдельные протяженные расслоения, не более
Скопления с высокой концентрацией, не более
100
200 II группа Отдельные расслоения, прилегающие к сварному шву, не более 500 II группа Расслоения или скопления с высокой плотностью концентрации, более 200 III группа
Расслоение металла втехнологических аппаратах II и III группы считаются недопустимыми.
Оценка качества сварныхсоединений трубопроводов в баллах в зависимости от величины и протяженностипроплава в корне шва, а также наличия несплавлений, включений и трещинприведена в таблице 7, 8.
Таблица 7. Определениесуммарного бала качества по результатам радиографического контроляОценка в баллах Непровары по оси шва, вогнутость и превышение проплава в корне шва, наличие несплавлений трещин высота (глубина) в % от номинальной толщины стенки суммарная длина по периметру трубы
Непровар отсутствует. Вогнутость корня шва до 10 %, но не более 1,5 мм.
Превышение проплава корня шва до 10 %, но не более 3 мм
до 1/3 периметра
до 1/3 периметра 1 Непровар по оси шва до 20 %, но не более 2 мм или, до 5 %, но не более 1 мм до 1/4 периметра 2
Непровар по оси шва до 20 %, но не более 3 мм,
или до 10 %, но не более 2 мм или до 5 %, но не более 1 мм
до 1/4 периметра
не ограничивается 6
Трещины
Несплавления между основным металлом и швом и между отдельными валиками шва
Непровары по оси шва более 20 % и более 3 мм
независимо от длины
независимо от длины
независимо от длины
Примечание. Величина вогнутости оси корня шва ипревышение проплава для трубопроводов I-IV категории не нормируется.
Таблица 8. Допустимыеразмеры включений (пор), выявленных при радиографическом контроле, и их оценкав баллахОценка в баллах Толщина стенки, мм Включения (поры)
Длина скопления,
мм Суммарная длина на любом участке шва длиной 100 мм ширина (диаметр), мм
длина,
мм 1
до 3
св.3 до 5
св.5 до 8
св. 8 до 11
св. 11 до 14
св. 14 до 20
св. 20 до 26
св. 26 до 34
св.34
0,5
0,6
0,8
1,0
1,2
1,5
2,0
2,5
3,0
1,0
1,2
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
10,0
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
12,0
15,0
20,0 2
до 3
св.3 до 5
св.5 до 8
св. 8 до 11
св. 11 до 14
св. 14 до 20
св. 20 до 26
св. 26 до 34
св.34 до 45
св. 45
0,6
0,8
1,0
1,2
1,5
2,0
2,5
2,5
3,0
3,5
2,0
2,5
3,0
3,5
5,0
6,0
8,0
8,0
10,0
12,0
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
12,0
12,0
15,0
15,0
6,0
8,0
10,0
12,0
15,0
20,0
25,0
30,0
30,0
40,0 3
до 3
св.3 до 5
св.5 до 8
св. 8 до 11
св. 11 до 14
св. 14 до 20
св. 20 до 26
св. 26 до 34
св.34 до 45
св. 45
0,8
1,0
1,2
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
12,0
12,0
15,0
15,0
5,0
6,0
7,0
9,0
12,0
15,0
20,0
20,0
25,0
30,0
3,0
10,0
12,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
При расшифровке снимковопределяют вид дефектов и их размеры по ГОСТ 23055-78. При расшифровкерадиографических снимков не учитываются включения (поры) длиной 0,2 мм и менее, если они не образуют скоплений и сетки дефектов.
Оценка участков сварныхсоединений трубопроводов всех категорий, в которых обнаружены цепочки включений(пор), должна быть увеличена на один балл.