Б.СЕРГИЕВ, А.РАЧКОВ (ГИАП )
В свете требований действующей в настоящее время "Инструкции по проведению технического освидетельствования оболочек резервуаров для хранения жидкого аммиака" в перечень обязательных видов неразрушающего контроля при проведении технического освидетельствования включены магнитопорошковая, вихретоковая и капиллярная дефектоскопия.
В качестве необходимого и обязательного условия их применения требуется свободный доступ к любой части хорошо подготовленной поверхности контролируемого объекта. Применительно к изотермическому хранилищу это представляется проблематичным ввиду его размеров, конструктивных особенностей и обязательной выгрузки продукта.
От этого во многом зависит подход к проводимому контролю и ограничения, на него накладываемые. Так, применение средств неразрушающего контроля ограничивается по высоте десятью метрами при выборочном контроле металла обечайки.
Снять в данном случае остроту проблемы становится возможным при применении более современных средств и методов неразрушающего контроля, не требующих зачистки металла от окисной пленки (метод магнитометрии) или сводящих ее практически к нулю при одновременном исключении сканирования поверхности контролируемого объекта приемными преобразователями (акустико-эмиссионный метод). Их применение позволяет охватить контролем практически всю оболочку резервуара изотермического хранилища при бесспорном увеличении объема получаемой информации, ее достоверности и качества. Кроме того, в случае применения при установке преобразователей промышленного альпинизма значительно упрощается и сокращается подготовительный период, предшествующий проведению акустико-эмиссионного контроля. Зто очевидно, потому что исключается возведение дорогостоящих стационарных или передвижных секционных лесов.
Сказанное хорошо вписывается в процедуру контроля одностеночных резервуаров, где достаточно просто осуществляется доступ к металлу с наружной стороны оболочки, и акустико-эмиссионный контроль можно выполнять в соответствии с требованиями стандартов.
Все становится значительно сложнее при контроле изотермических хранилищ в двухстеночном исполнении. С одной стороны, это достаточно большие капитальные затраты на создание межстеночных кессонов для установки преобразователей на наружной стороне оболочки резервуара. С другой стороны, в случае размещения преобразователей на внутренней стороне оболочки, становится очевидным вхождение в противоречие с требованиями нормативно-технических документов, регламентирующих применение акустико-эмиссионного метода.
Это связано с тем, что основным требованием при проведении контроля этим методом является обязательное нагружение резервуара. Проведение гидронагружения исключается ввиду недопустимости контакта стандартных преобразователей с водой, а давление (не более 0,008-0,01 МПа), которое может быть реализовано при проведении пневмоиспытания, ниже нормативного значения испытательной нагрузки, и не позволяет использовать акустико-эмиссионный контроль как самостоятельный вид контроля. Однако, проведенные ранее исследования как в лабораторных условиях, так и на промышленных объектах, говорят, что на давлениях менее испытательного могут фик сироваться и фиксируются зоны, где наблю даемая эмиссия, параметры которой нахо дятся в пределах допустимых значений, свидетельствует о возможном наличии источников акустической эмиссии той или ино степени опасности для конструкции.
Ввиду того, что в настоящее время еще не создана доступная для широкого пользователя информационная база, позволяющая оценить полученные в результате такога применения акустико-эмиссионного контроля данные, определение их опасности - задача других видов неразрушающего контроля, которые должны быть применены с ним в связке. Поэтому, если акустико-эмиссионный контроль при низких нагрузках рассматривать только как информационный инструмент, дающий представление о наличии дефектных зон, и даже не о самих дефектах, то задачи, которые на него возложены в рамках комплексного обследования, можно считать им успешно выполнеными.
Из этих задач - первая и основная - это задача определения зон с повышенными параметрами акустической эмиссии, что дает возможность сужения границ применения других видов контроля. Вторая - выделение дискретных дефектов в сварных швах с высоким уровнем остаточных напряжений (высоким значением твердости). Третья задача - получение и накопление необходимой информации для создания базы данных по использованию акустико-эмиссионного метода при периодическом контроле оболочки резервуара изотермического хранилища, в том числе и при низком давлении.
Первое успешное применение метода с целью выявления сквозного дефекта по этой схеме была предпринята Кемеровским АО "Азот" и Новосибирским авиационным институтом им. Чаплыгина при участии АО "ГИАП".
Второе и третье - при комплексном осзидетельствовании изотермического храниища в двухстеночном исполнении на Кемеровском АО "Азот" и Новомосковской АК "Азот".
Остановимся более подробно на посленей работе, т.е. на работе, выполненной в рамках комплексного освидетельствования зотермического хранилища Новомосковсой акционерной компании "Азот".
Комплексное освидетельствование
(без работ по контролю конструкций
теплоизояции и фундамента. а также
анализу техдокументации) включало:
внутренний осмотр, замер толщины
стенки, капиллярную дефектоскопию,
выборочный УЗК и магнитометрию
сварных швов, замер твердости
основного металла, металла швов и
околошовной зоны, металлографию,
определение фактических
механических характеристик и
химанализ. Работы по
акустико-эмиссионному контролю
выполнялись с помощью системы
приборов "SPARTAN-3000" фирмы РАС
(CША) и САЭ-2М (модернизированный
"Ультратест", г.Обнинск
- вариант комплекса 2АФ-33 НПО
"Волна", г.Кишинев).
Проведению контроля
предшествовала работа по
тщательному определению размеров
акустической антенны. Была выбрана
и реализована прямоугольная
планарная схема расстановки
преобразователей с возможностью
перехода на зональную и линейную
локацию в их различных вариациях.
Для этого определялись
акустические характеристики
металла, в том числе фактическое
значение скорости волны.
Одновременно с помощью имитатора
акустических сигналов
определялись усиления входных
каналов с установкой порога
дискриминации с целью отсечения
акустических помех. Установка
преобразователей на внутренней
поверхности оболочки была
произведена специалистами группы
промышленного альпинизма с помощью
магнитных фиксаторов через
литоловую смазку.
Перемещение по вертикальной стенке с осуществлялось с применением альпинистского снаряжения, введенного во внутреннюю полость резервуара через верхние люки. Количество антенн коррелируется с данными фирмы РАС. В тех же точках одновременно с установнкой преобразователей были проведены замеры толщины и выборочные замеры твердости металла. Для вывода кабелей из зоны контроля через люк-лаз был разработан узел ввода, позволяющий добиваться требуемой герметизации и создания необходимого давления.
Сам процесс акустико-эмиссионного контроля проводился при пневмонагружении внутреннего резервуара хранилища воздухом до давления 0,008 МПа, с тремя временными выдержками давления по пятнадцать минут. Остановки подъема давления были при 0,004, 0,006 и 0,008 МПа. В связи с тем, что имевшееся количество преобразователей не позволяло осуществить контроль за одно нагружение, в качестве рабочего тела был выбран воздух, а не азот, применение которого требует дополнительного времени на продувку внутреннего объема. Для полного контроля цилиндрической оболочки с контролем уторного шва и шва приварки крыши потребовалось шесть перестановок преобразователей и, соответственно, шесть нагружений. Преобразовател и переставлялись сначала снизу вверх на одной половине оболочки, а затем, на другой - сверху вниз.
После расшифровки и анализа полученных результатов были выявлены 18 активных зон в нижнем поясе. Не привязываясь к данным акустико-эмиссионного контроля, проверка сварных швов альтернативными методами установила дефекты в уторном шве и шве вварки люка-лаза, т.е. в зонах активности акустической эмиссии. Из них семнадцать, в том числе трещины, подрезы и поры, - в уторном шве. Было зафиксировано практически полное совпадение результатов. Следствием полученных результатов может явиться, при накоплении соответствующего количества информации по параметрам акустической эмиссии: количеству пришедших сигналов, интенсивности, их суммированию во времени, амплитудно-энергетическим характеристикам и т. д., выделение данного направления акустико-эмиссионного контроля в самостоятельный вид. В этом случае, например, следующее техническое освидетельствование в случае положительных результатов может быть ограничено проведением только одного акустико-эмиссионного контроля .
Представляется интересным и другое совпадение полученных результатов. Выявленные трещины в уторном шве приходятся на участок с высоким значением твердости, что подтверждает данные о возможности возникновения коррозионного растрескивания в среде аммиака и его дальнейшего развития в швах с высоким уровнем остаточных напряжений.
В заключение необходимо отметить, что результаты, полученные при освидетельствовании изотермического хранилища на Кемеровском АО "Азот", несмотря на его конструктивные особенности (рулонный способ изготовления), укладываются в канву данного сообщения.
РЕЗЮМЕ
1. Применение акустико-эмиссионного контроля при освидетельствовании изотермических резервуаров при любом варианте размещения преобразователей дает положительный результат. Так что заявления противников использования этого метода при диагностике данного вида оборудования о его непригодности не выдерживают критики. Дело в правильном его использовании и разумном применении.
2. Наиболее правильным на начальном этапе использования метода с размещением датчиков на внутренней поверхности обечайки является его применение в комплексном техническом освидетельствовании наряду с другими видами и средствами контроля.
3. Такое решение позволит значительно сократить сроки проведения технического освидетельствования и получить более обьемную информацию о состоянии оболочки резервуара с последующим созданием на ее базе соответствующего банка данных.