Контроль толщины стенок сосудов

Предыдущая часть документа

      3.6.4. Ультразвуковая толщинометрия

     3.6.4.1. Ультразвуковая толщинометрия (УЗТ) применяется в целях определения количественных характеристик утонения стенок элементов сосуда в процессе его эксплуатации. По результатам УЗТ определяют скорость коррозионного или коррозионно-эрозионного изнашивания стенок и устанавливают расчетом на прочность допустимый срок эксплуатации изношенных элементов, уровень снижения рабочих параметров или сроки проведения восстановительного ремонта.

     3.6.4.2. Для измерений толщины металла могут быть использованы ультразвуковые толщиномеры, соответствующие требованиям действующей нормативно-технической документации и обеспечивающие погрешность измерения не более ±0,1 мм.

     3.6.4.3. Контроль толщины стенки проводят в местах элементов сосуда, указанных в специальных инструкциях, в типовых или индивидуальных программах диагностирования, а также в зонах интенсивного коррозионно-эрозионного износа металла, в местах выборок дефектов и на поверхности вмятин или выпучин.

     3.6.4.4. Толщинометрия может проводиться как по наружной, так и по внутренней поверхностям сосуда. Измерения осуществляются по четырем образующим обечайки и четырем радиусам днищ через 90° по окружности элемента. На каждой царге обечайки сосуда проводится не менее трех измерений по каждой образующей (в середине и по краям).

     На днищах проводится не менее пяти измерений: на каждом из четырех радиусов и в центре. При обнаружении зон с расслоением металла число точек измерения в этом месте должно быть увеличено до количества, достаточного для установления границ (контура) зоны расслоения металла.

     3.6.4.5. Измерения толщины стенки вварных патрубков диаметром d (d – диаметр отверстия, не требующий укрепления) и более согласно ГОСТ 24755-88 [63] следует проводить в одном сечении в четырех точках, расположенных равномерно по окружности элемента.

     3.6.4.6. В случае невозможности выполнения УЗТ сосуда по полной программе число точек замера толщины стенок должно быть таким, чтобы обеспечить максимально надежное представление о состоянии сосуда и проведение прочностных расчетов. Для повышения достоверности результатов замеров толщины стенок рекомендуется использовать статистический подход, изложенный в п. 4.2.

     3.6.4.7. В местах измерения толщины поверхность должна быть защищена до металлического блеска. Толщина металла определяется как среднее значение из результатов трех измерений.

     3.6.4.8. Результаты УЗТ элементов сосуда рекомендуется оформлять в виде заключений (протоколов), в которых следует приводить схему расположения мест замера толщины и таблицу значений измеренной толщины.

     Рекомендуемая форма заключения по УЗТ элементов сосуда приведена в Приложении Б.

     3.6.5. Вихретоковая дефектоскопия

     Вихретоковый неразрушающий контроль – это контроль, основанный на взаимодействии внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этим полем в объекте контроля.

     Этот метод эффективен для выявления поверхностных и подповерхностных трещин в ферромагнитных материалах. Достоинством вихретокового контроля является сравнительная простота, высокая производительность и чувствительность. Метод может быть использован для контроля металла в околошовных зонах сварных швов, особенно в местах концентрации напряжений (местах приварки патрубков, люков, горловин, фланцев и др.). Метод эффективен для выявления трещин коррозионного растрескивания, а также межкристаллитной коррозии, но он не может быть рекомендован для контроля сварных швов в целях выявления внутренних дефектов. Поэтому при диагностировании сосудов и аппаратов наиболее целесообразно применять вихретоковый метод в сочетании с ультразвуковым, радиографическим или акустико-эмиссионным методами.

      3.6.6. Замеры твердости

     3.6.6.1. Замеры твердости основного металла и сварных соединений сосудов рекомендуется производить в следующих случаях:

     если показатель твердости является одной из определяющих характеристик свойств основного металла и сварных соединений по паспорту и в результате условий эксплуатации сосуда (температура, давление, среда) или в результате аварийной ситуации могли произойти необратимые изменения этого показателя;

     для оценки механических свойств по показателю твердости в случае необратимых изменений этих свойств в результате условий эксплуатации сосуда или в результате аварийной ситуации;

     для оценки механических свойств в случае необходимости идентификации основных и сварочных материалов при отсутствии сведений о них (например, при утрате и связанной с этим необходимостью восстановления паспорта сосуда), а также в случае необходимости идентификации импортных сталей.

     Вероятность необратимых изменений и соответственно необходимость замера твердости в этом случае определяет специализированная организация, выполняющая техническое диагностирование сосудов.

     3.6.6.2. Для измерения твердости ударным методом деталей с толщиной менее 10 мм рекомендуется пользоваться только приборами с малой энергией удара типа “Эквотип” с индентором-датчиком “С”, либо приборами типа УЗИТ-2М или ХПО-10.

     В каждой точке (шов, зона термического влияния, основной металл) производится не менее трех замеров; в протокол заносятся минимальные, максимальные и средние значения твердости.

     В случае получения результатов измерения твердости, не соответствующих требованиям стандартов, производится не менее двух дополнительных замеров на расстоянии 20-50 мм от точек, показавших неудовлетворительный результат.

     При подтверждении полученного значения твердости производится выявление размеров участка или длины шва с отклонениями по твердости. Количество дополнительных замеров твердости и их частоту определяют специалисты, проводящие диагностирование.

     3.6.6.3. Зачистку площадок для измерения твердости рекомендуется производить шлифовальными машинами. Размер площадок определяется исходя из конструкции инденторов твердомера. Оптимальный размер 50ґ50 мм. Глубина вышлифовки при первой серии замеров твердости должна быть в пределах 0,5 мм, при второй серии замеров – 1,5-2,5 мм. Чистота поверхности должна быть не ниже Rz20.

     3.6.6.4. Оценку механических свойств по показателям твердости производят аналоговым путем или по формулам, полученным расчетно-экспериментальным методом.

     Временное сопротивление и предел текучести могут быть определены с помощью переносных твердомеров по ГОСТ 22761-77 [12] и ГОСТ 22762-79 [13].

     3.6.6.5. Результаты замера твердости и перевода показателей твердости в показатели механических свойств оформляются в виде заключения, подписываемого специалистами организации, проводящей диагностирование сосудов.

      3.6.7. Металлографический анализ

     3.6.7.1. Металлографический анализ следует производить в следующих случаях:

     для подтверждения изменений характеристик твердости и механических свойств, определяемых в случаях, оговоренных подп. 3.6.6.1 настоящих Методических указаний;

     при необходимости уточнения характера дефектов, выявленных при контроле наразрушающими методами.

     3.6.7.2. Металлографический анализ выполняется путем приготовления микрошлифа непосредственно на сосуде, травления, снятия с него полистирольной реплики и последующего осмотра и фотографирования структуры со снятой реплики на оптическом микроскопе с разрешающей способностью до ґ400.

     3.6.7.3. При технической возможности вырезки образцов из сосуда металлографический анализ производится на микрошлифах, изготовленных из этих образцов.

     3.6.7.4. Результаты металлографического анализа оформляются в виде заключения, подписываемого специалистами организации, проводящей диагностирование сосудов.

3.7. Лабораторные исследования металлов

     3.7.1. Лабораторные исследования основного металла и сварных соединений следует выполнять в случаях, оговоренных в пп. 3.6.6, 3.6.7, на образцах основного металла и сварных соединений при условии технической возможности вырезки указанных образцов из сосудов.

     3.7.2. При лабораторных исследованиях определяются механические свойства, проводится металлографический анализ и определяется химический состав основного металла и сварных соединений, при этом химический состав определяется только в случае необходимости идентификации основных и сварочных материалов.

     3.7.3. Химический анализ основного металла и сварных соединений допускается производить химическим методом на стружке, снятой непосредственно с конструктивных элементов сосуда, и спектральным методом переносным спектрометром на сосуде.

     3.7.4. Перечень и объем лабораторных исследований определяются специализированной организацией, проводящей техническое диагностирование.

     3.7.5. Изготовление и испытание образцов для определения механических свойств, металлографические исследования и определение химического состава следует производить в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

     3.7.6. Результаты лабораторных исследований оформляются в виде заключения, подписываемого специалистами организации, проводящей диагностирование сосудов.

Следующая часть документа

Источник

Предыдущая часть документа

     Значительный разброс результатов измерений толщины стенок может наблюдаться из-за неравномерности их коррозии, вызванной различием условий нагружения различных участков поверхностей (различием концентраций агрессивных компонентов, температур, скоростей потоков, механических напряжений и др.), а также стохастическими свойствами процесса коррозии.

     Участки, подвергающиеся повышенным нагрузкам и коррозии, обычно известны, определяются по конструктивным признакам и по результатам внутреннего осмотра аппаратов (см. подразд. 3.4 настоящих Методических указаний). Именно такие участки и подвергают более тщательному контролю. Однако и в пределах одного участка возможно существенное различие толщины стенок. Поэтому минимальная измеренная толщина может оказаться выше фактической минимальной на данном участке, поскольку точки измерения располагают на поверхности в некоторой последовательности, случайной по отношению к вероятностному распределению толщин. Достоверность контроля при этом может быть определена по статистическим закономерностям распределения толщин стенок сосудов с учетом вида и интенсивности коррозии стенок.

     4.2.3. Количественная оценка достоверности контроля.

     Количественная оценка достоверности контроля осуществляется путем определения доверительного интервала или односторонней доверительной границы контролируемого параметра с заданной доверительной вероятностьюИзвестно, что размеры листов проката металла, прочностные характеристики металла (временное сопротивление, предел текучести) распределены по нормальному закону. Параметрами нормального распределения являются математическое ожидание (среднее значение показателя) и среднее квадратическое отклонение.

     Среднее квадратическое отклонение (СКО) контролируемого параметра может быть определено по экспериментальным данным (результатам контроля) или априорно путем суммирования дисперсий от независимых составляющих погрешностей.

     Например, СКО результатов контроля толщины стенок сосуда может быть определено по формуле

                                                                                                                          (4.1)

     где – СКО, обусловленное методической и метрологической погрешностью контроля; при контроле методом УЗТ при отсутствии расслоений металла может составлять величины порядка 0,1-0,2 мм.

      – СКО от влияния условий проведения контроля; может составлять величины от 0 (при толщинометрии, проводимой в помещении с наружной поверхности сосуда) до 0,2 мм (при контроле внутри сосуда).

      – СКО статистической погрешности контроля, вызванной отклонением толщин проката металла и неравномерностью коррозии; может составлять от 0,2 мм при равномерной коррозии до 0,5 мм и выше при неравномерной коррозии.

     Таким образом, величина СКО, определенная по формуле (4.1), составляет 0,22-0,6 мм.

     4.2.4. Планирование необходимого объема контроля и определение минимальной толщины стенок сосудов с учетом статистических отклонений толщины проката металла и неравномерности коррозии.

     При планировании контроля возникает вопрос о необходимом и достаточном числе участков (точек на поверхности аппарата) N, выбираемых для измерений. Чем больше N, тем выше достоверность контроля, но тем выше и его трудоемкость. Ниже рассмотрены возможные варианты контроля.

     Сплошной контроль. В машиностроении термин “сплошной контроль” означает контроль каждой единицы из партии изделий. Применительно к контролю толщины стенок сосуда термин “сплошной контроль” означает контроль каждого участка поверхности F, глубина коррозии (и толщина стенки) на котором может отличаться от соседних участков. При сплошном контроле отсутствует статистическая погрешность; погрешность контроля определяется технической погрешностью приборов и условиями контроля.

     В случаях необходимости контроля толщины при неравномерной коррозии стенок (F – порядка 0,01 м) и поверхности F аппарата, составляющей несколько квадратных метров, сплошной контроль может потребовать нескольких сотен измерений (N = F/F).

     В случаях равномерной коррозии F » (0,2-1) м (отклонения толщины, измеренной в разных точках поверхности аппарата, будут соответствовать отклонениям толщины листов проката металла). Соответственно необходимое число точек для контроля толщины будет составлять от одной до пяти на 1 м.

     Выборочный контроль. Выборочным называется контроль, при котором назначаемое число точек контроля меньше, чем при сплошном контроле, то есть N < F/F, где F – площадь контролируемой поверхности. Достоверность контроля при выборочном контроле зависит от отношения N/(F/F), в частности, от степени неравномерности коррозии, характеризующейся величиной F. При выборочном контроле достоверность контроля может быть достаточно высокой, если определено СКО измеряемой толщины.

     СКО может быть определено по данным измерений по формулам (4.2) и (4.3) или априорно, в частности, по табл. 4.2.

     Для определения СКО по формулам (4.2) и (4.3) измерения толщины должны быть произведены на нескольких участках поверхности (не менее десяти), находящихся в одинаковых условиях эксплуатации и расположенных друг от друга на расстоянии не менее 0,5 м при равномерной коррозии и не менее двукратного среднего размера очагов (пятен) коррозии при неравномерной коррозии. Оценка среднего значения СКО вычисляется по формуле (4.2), и затем по формуле (4.3) – верхняя доверительная граница СКО, используемая для расчетов:

                                                                                                                                     (4.2)

     где – результаты измерений толщины на i-х участках поверхности;

     S – средняя измеренная толщина.

     N – число участков замера (величина N должна быть не менее 10, так как при меньшем значении N точность оценки неудовлетворительна).

     Верхнюю доверительную границу СКО определяют по формуле

                                                                                                                                       , (4.3)

     где К – определяется по табл. 4.1 в зависимости от N.

Таблица 4.1

N	10	11	12	13	14	15	16	17	18	20
К	1,65	1,59	1,55	1,52	1,49	1,45	1,44	1,42	1,40	1,37
N	22	25	30	40	50	60	70	80	90	100
К	1,35	1,32	1,28	1,23	1,20	1,18	1,16	1,15	1,14	1,13

     Если рассчитанная окажется меньшей (см. табл. 4.2), характеризующей отклонение толщины листов проката металла, то неравномерность коррозии незначительна, и в расчетах следует принимать = из табл. 4.2.

Таблица 4.2

,мм	До 4	6	8	10	16	20	24	30	40и более
, мм	0,12	0,15	0,18	0,2	0,27	0,3	0,32	0,36	0,4

     Минимальную возможную толщину стенки аппарата с учетом неконтролированных участков поверхности определяют по формуле

                                                                                                                                     (4.4)

     где – определяется по табл. 4.3 в зависимости от доверительной вероятности .

Таблица 4.3

, %	95	98	99	99,9
	1,64	2,05	2,33	3,1

     При необходимости более точной оценки остаточной толщины стенки на каком-либо участке поверхности аппарата число измерений N увеличивают, имея в виду, что уменьшение ошибки контроля пропорционально .

     4.2.5. Планирование минимально необходимого объема контроля размеров локальных повреждений.

     При наличии на поверхности сосуда большого числа рассредоточенных локальных коррозионных повреждений (язв, питтингов) и невозможности измерения глубины каждого повреждения для объективной оценки средней и максимальной глубины повреждений на поверхности сосуда необходимо планировать число измерений.

     Минимальное необходимое число N точек на поверхности для измерений следует выбирать в зависимости от степени неравномерности коррозии, характеризующейся коэффициентом вариации глубин повреждений (по табл. 4.4).

     Коэффициент вариации глубин повреждений , где h – средняя глубина повреждений, а – определяется по формуле (4.2), в которую вместо S подставляют h.

     Ориентировочно определяют по результатам осмотра коррозионного состояния аппарата, а уточненную оценку получают путем статистической обработки результатов измерений.

     Числовое значение u может быть ориентировочно выбрано в следующих интервалах:

     до 0,2 – при умеренной неравномерности (сплошная коррозия);

     0,2-0,5 – при средней неравномерности (коррозия пятнами);

     выше 0,5 – при высокой неравномерности (язвы, питтинги).

     Доверительную вероятность выбирают из ряда 0,8; 0,9; 0,95; 0,99. Максимальную допустимую относительную ошибку выбирают из ряда 0,05; 0,1; 0,15; 0,2.

     После выполнения измерений следует вычислить фактический коэффициент вариации и в случае, если он окажется больше предварительно выбранного, выполнить дополнительные измерения в соответствии с рекомендациями табл. 4.4.

Таблица 4.4

Минимальное число точек для измерений N

		N при u
0,05	0,8	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	0,8	1,0
0,9	4	13	25	50	100	200	315
0,95	8	25	65	100	250	500	650
0, 99	13	40	100	1500	400	650	1000
0,1	0,8	25	100	200	315	800	1000	>1000
0,9	<3	5	10	13	32	50	100
0,95	3	8	15	32	65	125	200
0,99	5	13	25	50	100	200	400
0,15	0,8	8	25	50	100	200	400	650
0,9	<3	3	5	6	15	25	40
0,95	<3	4	8	15	32	65	80
0,99	3	6	13	25	50	100	150
0,2	0,8	5	13	25	40	100	200	315
0,9	<3	<3	3	5	10	2	25
0,95	<3	4	6	10	20	40	50
0,99	<3	5	8	15	32	50	100

4.2.6. Контроль максимальной глубины очагов коррозии.

Для определения максимальной глубины равномерно распределенных по поверхности большого числа мелких питтингов и язв значительного уменьшения трудоемкости контроля (в некоторых случаях на порядок) можно достичь, если использовать при выборочном контроле закон распределения экстремальных значений (двойной экспоненциальный). Такому закону подчиняется выборка максимальной величины из n

Следующая часть документа

Источник