У сучасній практиці в якості базової концепції оцінки технічного стану та залишкового ресурсу технологічного обладнання прийнятий підхід, встановлений в методиці діагностування технічного стану та визначення залишкового ресурсу технологічного устаткування нафтопереробних, нафтохімічних і хімічних виробництв (Діор-05). Даний підхід заснований на принципі «безпечної експлуатації за технічним станом», згідно з яким оцінка технічного стану розглянутого обладнання здійснюється за параметрами технічного стану (ПТС), що забезпечує його надійну і безпечну експлуатацію, а залишковий ресурс по визначальним параметрам технічного стану. В якості визначальних параметрів технічного стану приймаються параметри, зміна яких (окремо або сукупності) може привести обладнання в неробочий стан.
Відомо, що основними механізмами ушкодження технологічного устаткування нафтопереробних, нафтохімічних, хімічних та інших виробництв, в більшості випадків, є [1]: корозія (загальна поверхнева, воднева, сірководнева, межкристаллитная), корозійне розтріскування, циклічний режим навантаження, повзучість металу, зміна хімічного складу металу і механічних властивостей металу. Як правило, домінуючу роль у вичерпанні ресурсу працездатності обладнання відіграє один з представлених механізмів ушкодження. Оцінка визначають ПТС і домінуючого механізму пошкодження проводиться експертом організації, яка проводить оцінку технічного стану.
Особливості технічного діагностування технологічних трубопроводів, які транспортують рідкі кислоти і луги.
Значна частина подібних технологічних трубопроводів транспортує агресивні середовища і оскільки в цьому випадку значно підвищуються вимоги промислової безпеки, особливо важливо при проведенні діагностування дотримуватися всі нормативні приписи. Основним механізмом пошкодження трубопроводів, які транспортують кислоти і луги, є корозійний і ерозійне зношування. Тому особливу увагу слід приділяти матеріальному виконання, в даному випадку основним показником до застосування виступає корозійна стійкість. В першу чергу при зовнішньому огляді виявляються місця можливого провисання і утворення застійних зон; досліджується розташування зварних швів і фланцевих з'єднань, арматури, компенсаторів та дренажних пристроїв; перевіряється наявність захисних кожухів на фланцевих з'єднаннях. Основною вимогою до прокладання є відсутність кріплення до об'єкту інших трубопроводів (крім теплосупутниками). Крім того, існують обмеження на проведення гідравлічних випробувань на міцність і щільність, оскільки побічні реакції при контакті води з хімічно активними кислотами і лугами неприпустимі. В якості альтернативи, можливе застосування пневматичних випробувань [3] при супроводі випробування акустико-емісійним контролем. Оцінка технічного стану здійснюється відповідно до ПБ 09-596-03 «Правила безпеки при використанні неорганічних рідких кислот і лугів».
Особливості технічного діагностування технологічних трубопроводів, які транспортують аміак.
В даному випадку найбільш небезпечними є дефекти, виникнення яких можливе при взаємодії вуглецевих і низьколегованих сталей з аміаком, що може привести до крихкого руйнування металу. У зоні ризику знаходяться ділянки можливої концентрації напружень: зварні з'єднання, зони виразкової корозії, зони ремонтно-зварювальних робіт. При діагностуванні аміачних трубопроводів необхідно звертати увагу на можливі відхилення від вимог нормативної документації і характерні дефекти, серед яких виділяються:
а) невідповідність фактичного конструктивного виконання трубопроводів вимогам проекту (розташування і вид опор, геометричні розміри і форми, застосування труб з розмірами, не передбаченими проектом, наявність додаткового обладнання тощо.).
б) корозія зовнішніх поверхонь труб через вплив зовнішніх корозійних чинників, а також ерозійно-корозійний знос внутрішньої поверхні труб.
в) дефекти в зварних швах, які виникли на стадії монтажу в зварних стиках труб і в процесі експлуатації могли розвинутися до небезпечних розмірів.
г) дефекти типу тріщин корозійного розтріскування, які при тривалій дії аміаку можуть виникати в зварних швах маловуглецевих сталей, не підданих термообробці.
д) наявність ділянок трубопроводу, що піддавалися ремонту із застосуванням зварювання (або вогневих впливів) при відсутності у власника трубопроводу необхідної технічної документації на проведення таких робіт (технології, посвідчень зварювальників, методики і результатів контролю і ін.);
е) відсутність сертифікатів якості виробів: труб, матеріалів, арматури і використання нестандартних вузлів, патрубків, заглушок, відводів, фасонних деталей, виготовлених на місці монтажу, ремонту або шляхом переробки стандартних деталей.
Оскільки на об'єктах, що транспортують аміак, внутрішній огляд істотно обмежений, переважно застосування акустико-емісійного контролю. У тих випадках, коли при неруйнівному контролі трубопроводу використовується акустико-емісійний метод, додаткові пневматичні (гідравлічні) випробування можуть не проводитися [4].
Особливості технічного діагностування лінійної частини трубопроводів, схильних до низькотемпературної водневої (сірководневої) корозії.
Даний механізм пошкодження найчастіше зустрічається на обладнанні, що працює з нестабільним бензином, вуглеводневими газами установок прямої перегонки, термічного і каталітичного крекингов, зрідженими пропановой і бутанової фракціями, важкими нафтовими фракціями і сульфидсодержащих конденсатами [1]. Характерним дефектом є розшарування металу з утворенням в окремих випадках здуття (отдулин) на поверхні устаткування, що обумовлює особливості при візуальному контролі поверхні. Ефективне виявлення наявності розшарувань, в такому випадку, можливо при інтерпретації результатів ультразвукової товщинометрії, коли велика ймовірність значних варіацій вимірювань, внаслідок появи «помилкових» донних сигналів. Якщо говорити про матеріальне виконанні водородопровода, то в цьому випадку необхідним є застосування нержавіючої сталі. Вимоги до канальної прокладки водородопроводов наведені в ПБ 03-598-03.
Особливості технічного діагностування лінійної частини трубопроводів, виготовлених з полімерних матеріалів.
Застосування полімерних матеріалів обмежене вимогами до хімічної стійкості, так наприклад, їх застосування заборонено в разі транспортування в ре дн их ре чо ств 1 класу небез ності, вибухонебезпечних речовин і сжи дені вуглеводневих газів, а також ре чо ств, до яких матеріал труб хімічно нестійкий [5].
Підхід до технічного діагностування трубопроводів, виготовлених із застосуванням полімерних матеріалів, базується на контролі якості зварних і клейових з'єднань, зовнішній вигляд яких повинен відповідати наступним вимогам [6]:
а) валик зварного з'єднання, отриманий в результаті контактного зварювання встик, повинен бути симетричним і рівномірно розподіленим по ширині і периметру;
б) валик зварного з'єднання не повинен мати різкої розмежувальної лінії, його поверхня повинна бути гладкою, без тріщин, газових міхурів і сторонніх включень; при зварюванні враструб валик повинен бути рівномірно розподілений по торця розтруба;
в) при газовій пруткової зварюванні полівінілхлоридних труб не повинно бути порожнеч між прутами, пережога матеріалу виробів і зварювальних прутків, нерівномірного посилення зварного з'єднання по ширині і висоті, а його поверхня повинна бути опуклою і мати плавне примикання до основного матеріалу;
г) при склеюванні труб зазор між ними повинен бути заповнений клейовий плівкою, рівномірно виступає по периметру з'єднання.
Розрахунок трубопроводів проводиться за граничними станами: несучої здатності (міцності і стійкості) і деформацій (для трубопроводів, величина де формації яких може обмежити возможн ость їх застосування).
Особливості технічного діагностування технологічних трубопроводів високого тиску.
Експлуатаційні ризики такого типу трубопроводів, перш за все, пов'язані з високим тиском, в зв'язку з чим, існує ряд особливостей, що стосуються сортаменту застосовуваних матеріалів, вимог до прокладання, а також норм розрахунку граничного стану. Особлива увага при контролі приділяється з'єднанням трубопроводу (звареним стики, фланцеві і різьбові з'єднання, прокладки), а також кріпильних деталей (шпильки).
Особливості технічного діагностування лінійної частини трубопроводів, що містять елементи з товщиною стінки менше 4 мм.
Конструктивні особливості елементів трубопроводів з товщиною стінки менше 4 мм обмежують можливості деяких методів НК. Так наприклад, незастосовні затверджені методики проведення ультразвукового контролю. В даному випадку ультразвуковий контроль замінюється рівнозначним йому радіографічним методом контролю зварних з'єднань. В якості додаткових варіантів виконання контролю використовують акустико-емісійний контроль, вихрострумовий контроль і магнітопорошковий метод.
Особливості технічного діагностування лінійної частини трубопроводів без виведення з експлуатації.
«Методика оцінки залишкового ресурсу технологічних трубопроводів» встановлює вимоги до підготовки об'єктів контролю, серед яких, зупинка, охолодження і видалення продукту. Варто відзначити, що п.9 «Порядку продовження строку безпечної експлуатації технічних пристроїв» допускає можливість проведеніяработ з технічного діагностування працюючих (експлуатуються) технічних пристроїв. На практиці часто виникає необхідність в оцінці поточного технічного стану без виведення обладнання з експлуатації. Як наслідок, з'являються додаткові труднощі при проведенні контролю, пов'язані з високою температурою поверхні, неможливості проведення випробувань пробним тиском та ін.
Високі температури призводять до утворення з зовнішньої і внутрішньої сторони труб важкої, тендітної окису заліза (магнітний залізняк), що перешкоджає проведенню звичайних ультразвукових вимірювань із застосуванням стандартних роздільно-сполучених датчиків. В цьому випадку, викривлена поверхня перешкоджає коректної передачі звуку в матеріал. Сучасний розвиток приладової бази пропонує варіант вирішення завдання контролю таких об'єктів. Так, наприклад, застосування магнітострікціонногоелектромагнітно-акустичного перетворювача (а також спеціальних ультразвукових перетворювачів) дозволяє проводити контроль в діапазоні температур до плюс 300 оС. Крім того, робота приладу можлива без використання контактної рідини, що дозволяє проводити контроль без зняття ізоляції і підготовки поверхні.
Особливості технічного діагностування лінійної частини трубопроводів при необхідності забезпечення 100% обсягу контролю.
Вимога забезпечення 100% контролю зварних з'єднань виникає в наступних випадках [3]:
- тиск трубопроводу перевищує 10 МПа;
- трубопровід зварений з різнорідних сталей;
- при неодноразовому виявленні неприпустимих дефектів зварних з'єднань вході ультразвукового контролю.
При відсутності технічної можливості проведення необхідного обсягу ультразвукового контролю через недоступність або конструктивних особливостей трубопроводу допускається використання АЕ контролю замість регламентованих методів неруйнівного контролю [7]. Рішення про необхідність проведення акустико-емісійного контролю трубопроводу з метою скорочення обсягів діагностичних робіт традиційними методами НК, або для отримання додаткової інформації про об'єкт з метою прийняття рішення про придатність об'єкта до безпечної експлуатації приймає експертна організація.
В даний час для оцінки технічного стану технологічних трубопроводів існує детально пророблена база необхідної нормативної документації, яка містить також галузеві керівні документи, що враховують різноманіття і специфіку сучасного обладнання хімічної, нафтохімічної та нафтопереробної промисловості. Крім того, накопичений досвід дозволяє використовувати розвинені методики технічного діагностування із застосуванням широкого спектра параметрів оцінки поточного стану. У той же час, з огляду на темпи розробки і модернізації приладів неруйнівного контролю, проведення оцінки поточного стану обладнання небезпечних виробничих об'єктів є однією з найбільш динамічно розвиваються галузей в області забезпечення промислової безпеки.
[5] СН 550-82 «Інструкція з проектування технологічних трубопроводів з поліетиленових труб», 1982р.
[6] СНиП 3.05.05-84 «Будівельні норми і правила. Технологічне обладнання та технологічні трубопроводи », 1984р.
[7] ПБ 03-593-03 «Правила організації і проведення акустико-емісійного контролю посудин, апаратів, котлів і технологічних трубопроводів»