8-800-505-4651
Москва и регионы
8 (8452)250–933
Саратов и область
Москва и регионы
Саратов и область
Содержание раздела:
5.1.1. Полное техническое обследование шарового резервуара проводится в целях оценки его технического состояния по совокупности диагностируемых параметров для выработки рекомендаций об условиях его дальнейшей безопасной эксплуатации с вероятным остаточным ресурсом, о сроках и уровнях последующих обследований либо о необходимости проведения ремонта или исключения его из эксплуатации.
5.1.2. Полное техническое обследование шарового резервуара проводится в такой последовательности (минимальный перечень работ):
5.1.3. При выявлении по результатам АЭ-контроля зон с повышенной активностью АЭ-источников необходимо проводить неразрушающий метод контроля этих участков (ультразвуковым или радиографическим методом). При положительном результате АЭ-контроля объем работ по проведению неразрушающего контроля допускается сократить в соответствии с п. 5.6.1.2.
5.1.4. Кроме минимального объема работ, перечисленного в п. 5.1.2, по решению экспертной организации возможно проведение дополнительных работ по полному техническому обследованию шарового резервуара:
При выявлении по результатам проведения АЭ-контроля целостности оболочки зон с повышенной активностью АЭ-источников необходимо вывести резервуар из эксплуатации и провести полное техническое обследование в соответствии с п. 5.1.2.
5.2. Остановка и подготовка шаровых резервуаров к обследованию
5.2.1. Для проведения полного технического обследования шаровой резервуар должен быть остановлен, отглушен, освобожден от продукта и подготовлен к безопасному ведению работ в соответствии с требованиями ПБ 10-115-96.
5.2.2. Остановка шарового резервуара перед подготовкой к полному техническому обследованию производится на основании письменного распоряжения руководства предприятия-владельца.
5.2.3. Освобождение шарового резервуара от продукта производится согласно «Программе по освобождению», разрабатываемой предприятием-владельцем.
5.2.4. Подготовка шарового резервуара к полному техническому обследованию производится силами предприятия-владельца и осуществляется в такой последовательности:
5.2.5. Очистка внутренней поверхности шарового резервуара от продуктов, накопившихся в процессе эксплуатации (продукты коррозии, твердые отложения в виде пыли, грязи), осуществляется после положительных результатов анализов воздушной среды (не превышающих ПДК для данного продукта), взятых не менее чем в двух точках внутри емкости.
5.3. Анализ комплекта технической и эксплуатационной документации
5.3.1. При анализе технической и эксплуатационной документации устанавливается ее комплектность (пп. 3.12) и собираются следующие сведения:
5.4. Наружный и внутренний осмотр конструкций шаровых резервуаров
5.4.1. При наружном осмотре необходимо выявить видимые поверхностные дефекты, появившиеся и развившиеся в процессе эксплуатации на наружной поверхности. При этом необходимо обратить внимание на:
5.4.5. Тщательному осмотру внутренней поверхности подлежат зоны концентрации напряжений (места приварки подкладных листов опор к оболочке, места приварки лепестков оболочки к нижнему и верхнему сферическим днищам), а также те участки, где вероятнее всего происходит максимальный износ (застойные зоны, места скопления влаги и коррозионных продуктов, места раздела фаз «газ - жидкость», места изменения направления потоков, зоны входных и выходных штуцеров).
5.4.6. На осматриваемой поверхности основного металла, предварительно очищенной от грязи и отложений продукта, выявляется наличие коррозионных повреждений, царапин, задиров, трещин, прожогов, оплавлений, вырывов, расслоений, неметаллических включений, закатов и других дефектов. Все выявленные дефекты подлежат измерению по глубине залегания, протяженности и в масштабе наносятся на эскизы.
5.4.7. Коррозионные повреждения подлежат разграничению по их виду на:
5.4.8. Глубину раковин, образовавшихся от коррозии, измеряют штангенциркулем, специальным приспособлением с индикатором часового типа или щупом.
5.4.9. По результатам осмотра отмечают участки коррозионных повреждений поверхности, на которых затем проводят измерения толщин ультразвуковым толщиномером.
5.4.10. Визуальному осмотру подлежат все сварные соединения оболочки шарового резервуара и прилегающие к ним зоны основного металла на расстояние не менее 20 мм, которые перед осмотром должны быть очищены от краски, грязи и остатков продукта.
5.4.11. Визуальный осмотр сварных швов, измерения шаблонами их геометрических размеров проводятся в условиях достаточной освещенности в целях выявления следующих наружных дефектов:
5.4.12. В случае необходимости для повышения надежности при проведении наружного и внутреннего осмотра оборудования производится зачистка отдельных участков его поверхности абразивным инструментом с последующим травлением и использованием капиллярных или других методов дефектоскопии.
5.4.13. Относительная овальность шарового резервуара вычисляется по формуле
| a = | 2 (Dmax - Dmin) | 100% |
| ___________________ | ||
| Dmax + Dmin |
где Dmax - максимальный внутренний диаметр, мм;
Dmin - минимальный внутренний диаметр, мм.
Максимальный и минимальный внутренние диаметры замеряются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях среднего экваториального сечения
5.4.14. Результаты визуального внутреннего и наружного осмотра шарового резервуара оформляются протоколом (приложение 5).
5.5. Геодезические измерения опорных стоек шаровых резервуаров
5.5.1. Геодезические измерения проводятся в целях выявления величины неравномерной осадки и отклонений опорных стоек шарового резервуара от вертикали, а также соответствия величин отклонений требованиям действующей нормативно-технической документации.
5.5.2. Измерения отклонений от вертикали проводятся на уровне верха опорных стоек с помощью отвеса путем прямых измерений либо при помощи теодолита или другим способом.
5.5.3. Величина неравномерной осадки определяется путем нивелирования опорных плит стоек по периметру шарового резервуара с применением оптических или гидравлических нивелиров и вычисления превышений между ними.
5.5.4. Для оценки осадки шаровых резервуаров за длительный период эксплуатации необходимо установить постоянные точки нивелирования и проводить привязку отметок точек нивелирования к постоянному реперу.
5.5.5. Геодезические измерения рекомендуется проводить, определяя наибольшие величины отклонений дважды: на заполненном и пустом резервуаре. Результаты измерений заносятся в протокол (приложение 10).
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 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:
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 м3 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 (приёмно-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:
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:
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:
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:
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:
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 мм2, 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 см2 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 (пп. 5.1.3) являются:
5.6.3.6. Цветная дефектоскопия проводится в соответствии с ГОСТ 18442-88, ОСТ 26-5-88 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, ОСТ 26-2044-10-83 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 и ОСТ 26-1103-84, 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, 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:
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
| № п/п | Наименование зоны контроля | Объем контроля |
|---|---|---|
| 1 | Участки основного металла внутренней поверхности в местах приварки горловин люков и патрубков | Ширина не менее 100 мм |
| 2 | Участки основного металла внутренней и наружной поверхности в местах приварки к оболочке накладных пластин опорных стоек | На 100 мм от накладных пластин в каждом направлении |
| 3 | Кольцевые сварные швы между сферическим верхним и нижним днищами с лепестками оболочки | 100 % |
| 4 | Сварные швы между элементами сферического верхнего и нижнего днищ | 100 % |
| 5 | Сварные швы приварки горловин люков и патрубков к оболочке | 100 % |
| 6 | Сварные швы и зоны внутренней и наружной поверхности в местах с дефектами | Места с дефектами |
| 7 | Сварные швы и зоны внутренней и наружной поверхности в местах проведенных ремонтов | Места проведенных ремонтов |
5.6.4. Метод магнитной памяти металла (ММП контроль)
5.6.4.1. ММП контроль, основанный на измерении поля остаточной намагниченности (Нр), является рекомендательным неразрушающим методом контроля целостности оболочки шарового резервуара, проводится в соответствии с Методикой экспресс-диагностики сосудов и аппаратов с использованием магнитной памяти металла и применяется для оценки напряженно-деформированного состояния шаровых резервуаров с учетом неоднородности структуры металла. При ММП контроле используется эффект магнитной памяти металла к зонам действия максимальных рабочих нагрузок. ММП контроль не требует специальной подготовки поверхности металла и проводится в процессе эксплуатации хранилища.
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.
5.6.4.5. При обнаружении скачкообразного изменения знака и величины Нр на поверхности контролируемого участка мелом или краской делается отметка. Затем производится запись результатов контроля в блок памяти прибора.
5.6.4.6. Направление сканирования должно быть одинаковым для всех контролируемых зон ММП контроля. Начало и направление сканирования, а также условная разбивка зон ММП контроля на участки обозначаются на формуляре хранилища в целях дальнейшей обработки результатов контроля. По результатам контроля каждой намеченной зоны ММП контроля выявляются зоны максимальной концентрации напряжений, которые характеризуются максимальным градиентом величины |ΔНр| по длине контролируемого участка Lк.
5.6.4.7. Компьютерная система обработки данных в сочетании с двухканальным датчиком автоматически определяет значение измеряемого градиента магнитного поля |ΔНр|/ΔLк и фиксирует на экране его графическое изображение.
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.
5.6.4.9. По результатам контроля методом магнитной памяти на формуляре хранилища строятся эпюры распределения величины Нр по всем проконтролированным участкам, указываются зоны потери устойчивости шарового резервуара и зоны максимальной концентрации напряжений. Далее производится анализ напряженно-деформированного состояния хранилища.
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 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 °С и отвечающих требованиям ГОСТ 28702-90.
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:
5.6.5.5. Поверхность металла оболочки в точках измерений должна быть зачищена до шероховатости Rz = 40 по ГОСТ 2789-73, 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 4).
5.7.1. Металлографические и электронно-фрактографические исследования проводятся в случае визуального обнаружения трещиноподобных поверхностных дефектов, щелевой и точечной коррозии, возникших в процессе эксплуатации, а также для шаровых резервуаров, для которых периодичность обследования по табл. 4 раздела 9 установлена менее 8 лет.
Кроме того, металлографические исследования проводят в случае определения механических свойств стали без использования стандартных образцов.
5.7.2. Металлографические исследования проводятся с целью оценки структуры металла и степени ее изменения, а также при установлении степени ее коррозионных и коррозионно-механических повреждений под воздействием эксплуатационных факторов.
5.7.3. Для проведения металлографических исследований могут быть использованы как разрушающие, так и неразрушающие методы.
5.7.4. Проведение металлографических исследований неразрушающим методом осуществляется методом «реплик».
5.7.5. При использовании разрушающего метода используют шлифы, изготовленные из вырезанной массивной заготовки или из микропроб размером (1,2 - 1,5)×(5 - 10)×(15 - 25) мм с наибольшим сечением рабочей части не менее 3 мм2. Места микропроб подвергаются механической зачистке до устранения концентраторов напряжений. Необходимость проведения восстановительного ремонта в месте отбора микропробы устанавливается специализированной организацией, проводящей обследование.
5.7.6. Исследования структуры стали с применением методов количественной металлографии проводятся в соответствии с ГОСТ 5639-82 и ГОСТ 5640-68.
5.7.7. Электронно-фрактографические исследования проводятся в целях определения степени охрупчивания (повреждения) металла различных зон сварного соединения и установления причин его трещинообразования.
5.7.8. Изломы для электронно-фрактографического анализа получают при испытаниях стандартных ударных образцов (ГОСТ 9454-78) при отрицательных температурах, обеспечивающих наличие на поверхности разрушения «хрупкого квадрата», или при разрушении микропроб, предварительно охлажденных в жидком азоте для получения хрупкого излома. В обоих случаях следует предусмотреть меры по предотвращению коррозионных повреждений при отогреве и сушке изломов.
5.7.9. Выбор оборудования для проведения электронно-фрактографического анализа и определения доли межзеренной составляющей Fм, указывающей на повреждение границ зерен, осуществляется в соответствии с методическими указаниями МР 5-81.
5.7.10. Степень межзеренного охрупчивания металла, вызванного ослаблением границ зерен из-за наводороживания, сульфидного и хлоридного растрескивания и иных неблагоприятных процессов, определяется по величине прироста доли межзеренного разрушения ΔFм в хрупком изломе по сравнению с хрупким изломом исходного материала.
5.7.11. Порядок определения степени межзеренного охрупчивания металла оболочки приведен в пп. 5.8.3.4 и 5.8.3.5.
5.8. Определение механических свойств и отбор проб материала
5.8.1. Определение химического состава материала оболочки
5.8.1.1. При обнаружении аварийных дефектных мест оболочки шарового резервуара, а также после пожара, стихийных бедствий и длительных простоев по решению специализированной организации проводится комплексная оценка физико-механических свойств металла различных зон сварных соединений.
5.8.1.2. Определение химического состава стали проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 22536.0-87 - ГОСТ 22536.12-88, ГОСТ 22536.14-88 титриметрическим, спектральным или другими методами, обеспечивающими необходимую точность химического анализа.
5.8.1.3. Химический анализ стали проводят после зачистки поверхности металла (пробы) до металлического блеска, исключающей искажение результатов анализа состава металла.
5.8.1.4. При интерпретации результатов химического анализа допускаемые отклонения содержания легирующих элементов в готовом прокате учитывают согласно техническим требованиям к низкоуглеродистым и низколегированным сталям (ГОСТ 27772-88, ГОСТ 380-94, ГОСТ 19281-89 и др.).
5.8.1.5. При комплексной оценке физико-механических свойств основного металла и металла различных зон сварных соединений производится вырезка массивной заготовки в виде круга диаметром 300 мм, содержащей сварной шов.
5.8.1.6. Вырезку металла необходимо проводить из наиболее нагруженных мест, удобных для последующего ремонта.
5.8.1.7. На вырезанную заготовку наносится маркировка (номер резервуара и лепестка), направление прокатки, расположение и характер (вертикальный, заводской, монтажный) шва, указывается внутренняя и внешняя поверхность.
5.8.1.8. Для определения степени повреждения металла под воздействием эксплуатационных факторов и оценки механических свойств металла допускается проводить отбор микропроб размером в соответствии с п. 5.7.5.
5.8.1.9. Микропробы отбираются с внутренней части шарового резервуара механическим (скол, спил, срез), электроэрозионным или иным способом, обеспечивающим получение микропробы требуемых размеров без деформации металла.
5.8.1.10. При выполнении п. 5.8.1.9 рекомендуется отбор микропроб проводить на трех уровнях: в жидкой фазе, газовой фазе и в зоне переменного смачивания. На каждом уровне микропробы отбираются от основного металла и металла шва и (или) околошовной зоны вертикального шва.
5.8.1.11. Количество проб и места их отбора устанавливаются специализированной организацией в зависимости от степени повреждения шарового резервуара, выявленной при проведении обследования.
5.8.1.12. Места отбора микропроб подвергаются механической зачистке до устранения концентраторов напряжений.
5.8.1.13. При вырезке массивной заготовки определяют механические свойства при растяжении (предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение) и ударную вязкость, а также проводят металлографический анализ в целях выявления повреждения (деградации) структуры и наличия микротрещин. При обследовании шаровых резервуаров, испытывающих в процессе эксплуатации малоцикловое нагружение, проводят испытания на малоцикловую усталость по ГОСТ 25859-83.
5.8.1.14. Количество образцов и температуры испытаний устанавливаются специализированной организацией, проводящей обследование с учетом требований ГОСТ 7564-73. Испытания на статическое растяжение и ударную вязкость проводят по ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 9454-78 соответственно.
5.8.2. Оценка прочностных характеристик материала оболочки без вырезки массивной заготовки
5.8.2.1. Характеристики прочности определяют по результатам химического, металлографического и дюрометрического анализа.
5.8.2.2. Твердость стали по методам Виккерса или Бринелля на стационарных твердомерах устанавливают в соответствии с ГОСТ 2999-75 и ГОСТ 9012-59 соответственно. Минимальные размеры проб и требования к подготовке поверхности металла приведены в ГОСТ 2999-75 и ГОСТ 9012-59.
5.8.2.3. Допускается измерение твердости проводить непосредственно на объекте переносными твердомерами статического или динамического типов по ГОСТ 22761-77 и ГОСТ 18661-73 соответственно. Применение твердомеров других типов разрешается при условии обеспечения необходимой точности измерений.
5.8.2.4. Требования к качеству зачистки поверхности, размеру и плоскости зачищаемой площадки устанавливают в соответствии с техническим паспортом используемого твердомера. При измерении твердости основного металла зачищаемая площадка должна располагаться на расстоянии не менее 100 мм от сварного шва и не далее 300 мм от места отбора пробы.
5.8.2.5. Количество замеров твердости на пробу или точку должно быть не менее трех при использовании стационарных твердомеров, исключая случай существенного (более 10 %) рассеяния значений твердости и обнаружения с помощью переносных твердомеров аномально низких или аномально высоких значений твердости.
5.8.2.6. При существенном рассеянии значений твердости количество измерений увеличивается до 9 на точку.
5.8.2.7. В качестве характеристики твердости стали принимается среднеарифметическое значение.
5.8.2.8. При обнаружении аномально низких или аномально высоких значений твердости устанавливают форму и размер этой области аномальной твердости. Количество замеров устанавливают специалисты, проводящие измерения.
5.8.2.9. При способах отбора микропроб, обеспечивающих полное отсутствие наклепа металла, измерение твердости проводят в соответствии с п. 5.8.2.2, а определение предела текучести допускается проводить в соответствии с ГОСТ 22762-77.
5.8.2.10. Предел текучести сталей в интервале от 200 до 450 МПа рассчитывается по результатам химического и количественного металлографического анализа.
5.8.2.11. Предел текучести низкоуглеродистых и низколегированных сталей (кроме сталей с карбонитридным упрочнением) рассчитывается по формуле
σт = (σ02 + σп2)1/2 + (Δσт.р2 + Δσд2)1/2 + Kyd -1/2
где σ0 - напряжение трения решетки α-железа, для настоящего расчета принимается равным 30 МПа;
σп - напряжение за счет упрочнения стали перлитом, σп = 2,4П, МПа, здесь П - процент перлитной составляющей;
Δσт.р - напряжение за счет упрочнения твердого раствора легирующими элементами, устанавливаемое по величине их концентрации Сi - в % по массе легирующих элементов в α-железе (феррите);
Δσт.р = 4670CC + N + 33CMn + 86CSi + 31CCr + 30CNi + 11CMo + 60CAl + 39CCu + 690Cp + 3CV + 82CTi, МПа;
Δσд - напряжение за счет упрочнения дислокациями, оценивается по плотности дислокаций ρ, где Δσд = 5Gbρl/2, МПа, - для горячекатаных и нормализованных сталей допускается принимать Δσд = 30 МПа;
d - средний условный диаметр зерна феррита, определяемый по ГОСТ 5639-82;
Ку = 20 МПа·мм1/2.
5.8.2.12. Предел текучести сталей с карбонитридным упрочнением рассчитывается по формуле
σт = (σ02 + σп2)1/2 + (Δσт.р2 + Δσд.y2 + Δσд2)1/2 + Kyd -1/2
где Δσд.у - напряжение за счет упрочнения стали дисперсными частицами, определяемое по следующему выражению:
| Δσд.у = | 0,46 Gb | ln ( | λ - D | ) |
| ________ | ________ | |||
| λ - D | 2b |
где G = 8,4·104 МПа - модуль сдвига;
b = 2,5·10-7 мм - вектор Бюргерса;
D - размер (диаметр) дисперсных упрочняющих частиц, мм;
λ - межчастичное расстояние, мм.
5.8.2.13. Погрешность оценки предела текучести не превышает при определении по:
5.8.2.14. Временное сопротивление стали рассчитывается по соотношению
σв = 0,34НВ или σв = 0,34(HV).
Для исследуемого класса сталей значения твердости по Виккерсу (HV) и Бринеллю (НВ) принимаются совпадающими.
5.8.3. Дюрометрический метод оценки характеристик прочности материала оболочки
5.8.3.1. При установлении степени охрупчивания металла ΔТк за счет пластической деформации (наклепа) в зонах изменения формы элемента конструкции или выявленных зонах концентрации напряжений используется дюрометрический метод (измерение твердости) с применением переносных твердомеров.
5.8.3.2. Определение степени охрупчивания стали в результате пластической деформации устанавливается по соотношению
ΔТк = А(НVэ - НVн),
где А = 0,16°С/МПа;
HVэ, HVн - твердость стали после эксплуатации на момент обследования и в исходном состоянии (до эксплуатации).
ΔTKГ = TK0 + B (Fмэ + Fми)
где Fмэ, Fми - приведенная доля в процентах межзеренной составляющей в хрупком изломе до и после эксплуатации соответственно;
В - коэффициент пропорциональности, а именно В = 1,04 °С, TK0 = 10 °С для стали со структурой феррита и феррит + перлит и TK0 = 20 °С для стали со структурой мартенсита и бейнита отпуска, сорбита и троостита.
5.8.3.5. При отсутствии сведений о строении изломов в исходном состоянии следует принять Fми = 0.
5.8.3.6. В качестве степени межзеренного охрупчивания металла оболочки принимается наибольшее значение TKГ одного из его элементов отдельно для основного металла и металла сварного шва.
5.8.3.7. Для конструкций, выполненных из разнородных материалов, степень межзеренного охрупчивания определяется для каждой стали.
5.8.3.8. Суммарная степень охрупчивания оболочки в пределах зоны пластической деформации определяется по выражению
ΔТK = ΔТKM + ΔТKГ + A (HVэ - HVн) + B (FМэ + FМи)
< назад / к содержанию / вперед >
