Рд продление срока сосудов
Предыдущая часть документа
· если число циклов изменения давления и температурных напряжений при работе сосуда при переменном режиме за весь срок эксплуатации превышает 1000. При этом следует учитывать количество пусков-остановов сосуда, гидроиспытаний и циклов переменных давлений, если размах колебаний давления превышает 15% от номинального значения.
Количество циклов при расчете на усталостную прочность принимается по данным владельца сосуда за весь период эксплуатации, включая планируемый срок продления, но в любом случае оно должно быть не менее 300.
4.9.5 При интенсивной местной или общей коррозии металла элементов сосуда (средняя скорость коррозии превышает 0,1 мм/год) следует выполнить расчет на прочность согласно ГОСТ 14249, ГОСТ 36755 и ОСТ 108.031.08-ОСТ 108.0Д1.10 по минимальной фактической толщине стенки с учетом её последующего утонения на конец планируемого срока эксплуатации.
4.9.6 Необходимость проведения определенного вида расчета и его методика могут быть уточнены специализированной научно-исследовательской организацией в каждом конкретном случае.
5. НОРМЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ СОСУДОВ
5.1 Размеры основных элементов сосуда должны соответствовать проект- ным, указанным в паспорте и заводских чертежах, с учетом допусков на размеры полуфабрикатов и их изменение при технологических операциях на заводе-изготовителе.
5.2 Механические свойства металла основных элементов сосуда, указан- ные в сертификатных данных, должны удовлетворять требованиям соответ- ствующих нормативных документов.
5.3 Если требования п.п. 5.1 и 5.2 не выполняются, то необходимо выполнить проверочный расчет на прочность по ГОСТ 14249, ГОСТ 26775 и ОСТ 108.031.0810 с учетом изменения геометрических размеров корпуса сосуда или (и) фактических механических свойств металла. Минимальная толщина стенки элементов корпуса сосуда при равномерном коррозионном или (и) эррозионном её повреждении должна быть не менее расчетной с учетом эксплуатационной прибавки (на коррозию и эррозию). Допускается, чтобы минимальная толщина стенки была равна расчетной без учета эксплуатационной прибавки, но в этом случае остаточный срок службы сосуда устанавливается специализированной научно-исследовательской организацией.
5.4 Отклонения формы, увод (угловатость) кромок в сварных швах, смещение кромок стыкуемых листов – должны соответствовать допускам, установленным Правилами Госгортехнадзора РФ и (или) требованиями нормативно-технической документации (ТУ или стандарты) на изделие.
5.5 Отклонение от прямолинейности образующей цилиндрического корпуса сосуда не должно превышать 0,3% всей длины корпуса, а также любого его участка длиной 1 м.
5.6 Относительная овальность корпуса сосуда не должна превышать 1,5%. Овальность гнутых отводов труб диаметром 76 мм и более не должна превышать 8%.
5.7 Для вмятин или выпучин, наибольший размер которых по поверх- ности элемента не превышает 20хS (где S-толщина стенки элемента сосуда), но не более 200 мм, максимальный относительный прогиб не должен превышать 5%, а абсолютная величина прогиба не должна превышать половины толщины стенки элемента. Если эти требования не выполняются, вопрос о возможности допуска в дальнейшую эксплуатацию сосуда с вмятиной (выпучиной) решается на основе расчета на прочность специализированной научно-исследовательской организацией.
5.8 На цилиндрической (отбортованной) части днища допускаются гофры высотой не более 25% толщины стенки днища, но не более 2,5 мм.
5.9 Значения твердости металла по данным измерений переносными приборами должны быть в следующих пределах:
· для сталей марок Ст. 3, 20, 15К, 18К и 20К – от 110 до 170 НВ;
· для сталей марок 22К, 15ГС, 16ГС, 17ГС, 09Г2С, 10Г2С1, М16С и 12МХ(12ХМ), от 120 до 180 НВ.
5.10 Одиночные коррозионные язвы, эрозионные повреждения или другие дефекты нетрещиноподобного вида, глубиной менее 15% от номинальной толщины стенки элемента, но не более 3,0 мм, и максимальной протяженностью не более:
обнаруженные при визуальном осмотре, допускается не выбирать.
Одиночными считаются дефекты, расстояние между ближайшими кромками которых составляет не менее:
Допускается оставлять без выборки скопления коррозионных язв глубиной не более 10% от номинальной толщины стенки, но не более 1 мм и продольные цепочки язв глубиной не более 0,5 мм, если максимальная протяженность поврежденного участка поверхности не превышает :
Подлежащие выборке дефекты необходимо зашлифовать (с плавным округлением краев выборок, и затем проконтролировать на отсутствие трещин методами ЦД или МПД по всей поверхности выборок).
5.11 Все обнаруженные при контроле трещины должны быть выбраны абразивным инструментом: полнота выборки трещин должна быгь проконтролирована методами ЦД или МПД.
5.12 Выборки дефектов глубиной не более 20% от номинальной толщины стенки элемента, но не более 3,5 мм, и максимальной протяженностью не более:
допускается не заваривать. Вопрос о необходимости заварки выборок, превышающих указанные размеры, решается на основе расчета на прочность.
5.13 В вальцовочных соединениях труб с трубными досками не допускаются следующие дефекты развальцованных участков труб:
· расслоения, плены, трещины, разрывы на концах труб;
· подрезы или закаты в переходных зонах вальцовочного пояса;
· вмятины, риски глубиной более 0,5 мм на внутренней поверхности труб; несплошное прилегание трубы к трубному отверстию в пределах вальцовочного пояса;
· отклонение угла разбортовки в одну сторону более, чем на 10°;
· уменьшение толщины стенки конца разбортованной трубы более чем на 50% от номинальной толщины.
Длина выступающих концов труб в вальцовочных соединениях должна быть не менее 5 мм.
5.14 Качество сварных соединений должно соответствовать требова- ниям, изложенным в “Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”, а также требованиям в этой части, установленным нормативными документами на сварку сосудов и на проведение дефектоскопического контроля сварных соединений.
Качество сварных соединений следует считать неудовлетворительным, если в них при любом виде контроля будут обнаружены внутренние или поверхностные дефекты, выходящие за пределы норм, установленных Правилами Госгортехнадзора РФ по сосудам, а также соответствующей нормативно-технической документацией на изготовление, сварку и проведение дефектоскопического контроля сосудов.
5.15 Допускаются местные подрезы в сосудах 3 и 4 групп (согласно классификации Правил Госгортехнадзора РФ), работающих при температуре не ниже 0°С. При этом глубина подрезов не должна превышать 5% толщины стенки элемента, но не более 0,5 мм, а общая протяженность – 10% длины шва.
5.16 Структура металла по результатам металлографических исследований на вырезках, сколах, репликах не должна иметь аномальных изменений по сравнению с требованиями к исходному состоянию.
5.17 Механические свойства, определенные при комнатной температуре на образцах из вырезок металла элементов сосуда, должны удовлетворять следующим требованиям:
· прочностные характеристики металла (временное сопротивление или условный предел текучести) не должны отличаться более, чем на 5% в меньшую сторону от значений, регламентированных действующими нормативными документами;
· отношение предела текучести к временному сопротивлению не должно превышать 0,65 для углеродистых сталей и 0,75 для легированных сталей;
· относительное удлинение должно быть не менее 19% для углеродистых стилей и 17% для легированных сталей;
· минимальное значение ударной вязкости на образцах с острым надрезом должно быть не менее 25 Дж/см2 (2,5 кгс. м/см2).
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ, СРОКОВ, ПАРАМЕТРОВ И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОСУДОВ
6.1 Возможность, сроки и параметры дальнейшей эксплуатации сосудов следует определять по результатам технического диагностирования и расчетов на прочность.
6.2 Необходимым условием возможности дальнейшей безопасной эксплуатации сосуда при расчетных или разрешенных параметрах является соответствие элементов сосуда условиям прочности, установленным ГОСТ 14249, ГОСТ 26755 и ОСТ 108.031.08 ОСТ 108.031.10, а также выполнение обязательных требований раздела 5 настоящего документа.
Следующая часть документа
Источник
Автор: А.П. Завьялов, В.А. Лукьянов (ОАО «Оргэнергогаз», РГУ НиГ им. И.М. Губкина).
Опубликовано в журнале Химическая техника №2/2014
В настоящее время обеспечение безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов, работающих под давлением, основано на проведении технической диагностики указанных конструкций с применением современных методов неразрушающего контроля и средств измерений. При этом многие современные средства диагностики являются достаточно дорогостоящими, затраты на диагностическое обслуживание составляют на современных опасных производственных объектах до 15% общей сметы технического обслуживания и ремонта (ТОиР).
В условиях выработки основного назначенного ресурса оборудования, в массовом количестве вводившегося в эксплуатацию в 1970–1990 гг. прошлого века, значительную часть диагностических работ на эксплуатируемых опасных производственных объектах составляет экспертиза промышленной безопасности сосудов и аппаратов с целью продления срока безопасной эксплуатации.
В общем случае указанные работы включают [1–3]:
- анализ проектной и эксплуатационной документации, корректировку стандартной программы инструментального диагностического обследования;
- комплекс работ по неразрушающему контролю с целью определения технического состояния металлоконструкций, включающий ультразвуковую толщинометрию и дефектоскопию, капиллярную дефектоскопию, визуально-измерительный контроль, твердометрию металла, металлографические исследования и иные методы контроля в зависимости от специфики отрасли;
- гидравлические испытания сосуда с проведением акустико-эмиссионного контроля с целью диагностирования развивающихся дефектов;
- определение остаточного ресурса и оформление заключения экспертизы промышленной безопасности с последующей регистрацией его в органах Ростехнадзора.
Рис. 1. Число сосудов, работающих под давлением на компрессорных станциях
ОАО «Газпром», обследованных ОАО «Оргэнергогаз» в 1999–2013 гг.,
в зависимости от срока эксплуатации
К настоящему моменту ОАО «Оргэнергогаз» накоплен значительный опыт проведения указанных работ (рис. 1), поскольку значительная часть эксплуатируемых сосудов, работающих под давлением, выработала основной назначенный ресурс, а некоторые – и первый, и второй дополнительные назначенные ресурсы.
Таким образом, на некоторых «лидерных» сосудах и аппаратах работы по продлению ресурса проведены 2–3 раза.
На рис. 1 заметно относительно большое число обследованных сосудов со сроком эксплуатации 24; 28 и 32 года, что соответствует периоду исчерпания первого и второго дополнительных сроков эксплуатации.
Анализ результатов работ на указанных сосудах показывает достаточно высокую повторяемость результатов диагностических обследований при втором, третьем и т.д. проведении работ по определению технического состояния (при обеспечении должного качества обследований и сопоставимости результатов). Так, практически не изменяются результаты измерений твердости металла, а результаты измерений толщины стенки сосудов и аппаратов, работающих в малоагрессивных средах, изменяются не более, чем на 0,1…0,2 мм/год, что по сравнению с принятыми припусками на коррозию можно считать незначительными; практически не прослеживается тенденции к развитию небольших дефектов сварных швов, возникших на стадии изготовления и монтажа оборудования.
Кроме того, большинство выявляемых дефектов (рис. 2) возникают на стадии изготовления и монтажа оборудования, а значит, должны быть выявлены при обследовании, проводимом по окончании основного назначенного срока эксплуатации.
Рис. 2. Структура дефектов, выявленных по результатам диагностического
обслуживания сосудов, работающих под давлением
Рис. 3. Схема принятия решения при повторном продлении срока безопасной
эксплуатации сосудов и аппаратов, работающих под давлением
Это обстоятельство создает возможности для оптимизации программы диагностического обследования при повторном продлении срока безопасной эксплуатации оборудования, поскольку основной задачей становится выявление дефектов, развившихся в течение дополнительного срока эксплуатации (20…24 или 20…28 лет), для чего вполне пригоден метод акустической эмиссии.
При определении технического состояния оборудования в этом случае предлагается в значительной степени использовать результаты диагностирования, полученные при первичном продлении срока безопасной эксплуатации, оптимизировав объемы инструментального обследования.
Таким образом, задачи, решаемые при проведении работ по неразрушающему контролю при повторном техническом диагностировании, сведутся к следующим:
- выборочной проверке результатов первичного диагностирования и определению скорости изменения параметров, характеризующих техническое состояние конструкции;
- диагностированию возможного возникновения и развития эксплуатационных дефектов методом акустической эмиссии [4].
Предлагаемая схема принятия решения о продлении срока безопасной эксплуатации сосуда или аппарата представлена на рис. 3.
Фактически речь идет о переходе от системы разовых, практически не связанных друг с другом мероприятий по продлению срока безопасной эксплуатации к полноценной ресурсосберегающей системе управления жизненным циклом оборудования.
Экономическая целесообразность
Расчеты показывают, что предлагаемая схема повторного продления срока безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов, работающих под давлением, позволит значительно снизить затраты на проведение экспертизы промышленной безопасности.
Анализ сметной документации на проведение работ по продлению ресурса показывает, что их стоимость складывается из трех частей:
- стоимости работ по анализу проектной и исполнительной документации, расчету остаточного срока эксплуатации, анализу и оформлению результатов, так назваемых «камеральных» работ – 30–35% общей стоимости;
- стоимости работ по неразрушающему контролю – 40–45% общей стоимости;
- стоимости работ по проведению гидравлических испытаний и акустико-эмиссионного контроля – 20–30% общей стоимости.
При выполнении выборочного инструментального обследования вместо сплошного объем работ по неразрушающему контролю может быть снижен в 3–4 раза, что приведет к уменьшению общей стоимости экспертизы промышленной безопасности на 25–30%.
С учетом того, что часть эксплуатируемого оборудования будет подвергаться расширенному инструментальному обследованию, и возможного возникновения дополнительных затрат на организацию управления жизненным циклом оборудования (о которых будет сказано далее), можно предположить, что общее снижение затрат на обследование парка оборудования может составить 20–25%. Для крупных производственных комплексов это означает десятки миллионов рублей.
Особенности внедрения
Внедрение указанной методологии продления срока безопасной эксплуатации оборудования потребует решения ряда прикладных инженерных задач, которые не были актуальными при использовании современной методологии. 1. Необходима корректировка нормативно-технической документации, определяющей порядок продления срока безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Применяемая в настоящее время нормативная документация устанавливает, как правило, только предельные значения параметров, определяющих техническое состояние оборудования, и никак не регламентирует скорость изменения этих параметров при нормальной эксплуатации оборудования. Указанное обстоятельство является также причиной того, что в соответствии с существующими нормативными документами срок, на который продлевается эксплуатация, как правило, не рассчитывается, а назначается исходя из субъективных критериев (4, 8 лет и т.д.).
При переходе на систему управления жизненным циклом оборудования необходимо нормативно установить предельные значения скорости изменения параметров технического состояния, превышение которых будет служить основанием для проведения расширенного инструментального обследования данной единицы оборудования.
Следствием корректировки нормативной документации станет переход к объективному инженерному расчету величины назначаемого дополнительного ресурса, что на практике в большинстве случаев будет означать его увеличение (это позволит получить дополнительный экономический эффект).
Указанная корректировка нормативной документации потребует выполнения комплекса научно-исследовательских работ по оценке надежности и эксплуатационных характеристик применяемых в промышленности серийных образцов оборудования. 2. Внедрение указанной методологии потребует принципиально нового подхода к качеству диагностических работ. При традиционном подходе заказчика – эксплуатирующую организацию интересует в основном конечный результат работ – зарегистрированное в Ростехнадзоре заключение экспертизы промышленной безопасности. Диагностическое обследование имеет в целом вспомогательную роль, его результаты используются, в основном, экспертом при формировании окончательных выводов.
При внедрении предлагаемой методологии предъявляются повышенные требования к качеству диагностических работ, поскольку для ее реализации необходимо обеспечить сравнимость результатов с предыдущими и последующими обследованиями [5].
Это означает следующее:
- единство методологической базы предыдущих и последующих измерений;
- применение наиболее современного, точного, а значит, и дорогостоящего оборудования неразрушающего контроля и диагностики с целью обеспечить минимально возможные погрешности измерений;
- привлечение к работам высококвалифицированных специалистов, неукоснительное соблюдение технологии диагностических работ, с целью минимизации влияния «человеческого» фактора и случайных ошибок.
Перечисленные требования позволяют предположить, что внедрение технологии управления жизненным циклом будет под силу только крупным инжиниринговым фирмам, имеющим значительный опыт выполнения диагностических работ, располагающим высококвалифицированными специалистами и современным оборудованием, а также научно-техническим потенциалом. 3. При внедрении предлагаемой методологии актуальным становится оказание комплекса инжиниринговых услуг по управлению жизненным циклом оборудования, включающих следующие:
- конкретизацию методики диагностического обследования применительно к конкретным типам оборудования, эксплуатируемым на опасном производственном объекте;
- выполнение прикладных исследований надежности элементов конкретных типов оборудования, обоснование предельных значений параметров технического состояния;
- координацию практических работ по диагностике и экспертизе промышленной безопасности;
- разработку и ведение базы данных технического состояния парка оборудования;
- статистическую и аналитическую обработку результатов диагностики;
- формирование единой методологической базы диагностических работ;
- подготовку и аттестацию кадров.
Таким образом, на основании изложенного можно сделать следующие выводы.
Накопленный опыт свидетельствует о целесообразности перехода от системы разовых, практически не связанных друг с другом, мероприятий по продлению срока безопасной эксплуатации к системе управления жизненным циклом оборудования с целью оптимизации и общего снижения затрат на экспертизу промышленной безопасности.
Переход на предлагаемую систему управления жизненным циклом может привести к общему снижению затрат на проведение экспертизы промышленной безопасности парка оборудования на 20–25%.
Переход к системе управления жизненным циклом оборудования потребует проведения комплекса научно-исследовательских работ по исследованию надежности оборудования, корректировки нормативной документации, формированию новых требований к проведению практических диагностических работ и оказанию инжиниринговых услуг.
Список литературы
- ПБ 03-576–03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.: ПИО ОБТ, 2003.
- РД 03-421–01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения срока службы сосудов и аппаратов. Утв. Приказом Госгортехнадзора России от 06 сентября 2001 г., №39.
- СТО Газпром 2-2.3-491–2010. Техническое диагностирование сосудов, работающих под давлением на объектах ОАО «Газпром. М.: ОАО «Газпром», 2010. 161 с.
- Нагинаев К.Е., Лапшин М.Б., Нагинаев Е.Н. и др. Новый подход к экспертизе промышленной безопасности технологического оборудования//Диагностика оборудования и трубопроводов компрессорных станций: Мат-лы XXVIII тематического семинара (г. Геленджик, 12–16 октября 2009 г.): В 2 т. Т.2. М.: ООО «Газпром экспо», 2010. С. 37–46.
- Кудрявцев А.Ю. Особенности организации и проведения диагностических работ технологического оборудования, проектируемого ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»//Диагностика оборудования и трубопроводов компрессорных станций. Мат-лы XXVIII тематического семинара (г. Геленджик, 12–16 октября 2009 г.): В 2 т. Т.2. М.: ООО «Газпром экспо», 2010. С. 46–53.
Источник