Как назвать механические дефекты на стальной трубе. Классификация повреждений и дефектов, обнаруженных на трубопроводах

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Своевременное техническое обслуживание газопровода, профилактический ремонт газопровода - это залог его долгого, бесперебойного и надежного функционирования. Эксплуатация газопровода предусматривает периодическое проведение осмотров, профилактических работ и ремонта. Все эти операции необходимы в первую очередь для безопасности - своевременного выявления и устранения возможных утечек газа. Данные работы включают в себя проверку давления внутри газопроводной системы, проверку загазованности камер, колодцев, подземных сооружений, выявление и устранение закупорок, проверка и текущий ремонт труб и газовой арматуры.

Текущий ремонт газопроводов и газового оборудования должен проводиться не реже 1 раза в 12 мес на отключенном оборудовании и газопроводах с установкой заглушек на границах отключаемого участка со стороны подачи газа.

Если возникает необходимость - газопровод подвергают капитальному ремонту.

Капитальный ремонт газопровода необходим при возникновении достаточно серьезных неисправностей, угрожающих безопасности функционирования всей системы в целом. При капитальном ремонте полностью заменяют поврежденные участки газопровода, ремонтируют или заменяют арматуру, восстанавливают или заменяют нарушенные системы изоляции, ремонтируют колодцы, средства защиты и т.д. Нередко пришедшие в негодность чугунные газопроводы при капитальном ремонте меняют на современные стальные трубопроводы.

Решение проблемы обеспечения безотказной работы трубопроводов, тем более газопроводов, - чрезвычайно важная задача. В процессе эксплуатации газопроводов возникает множество проблем, связанных с обеспечением безопасной работы. В трубопроводах возникают различные дефекты: расслоение материала, вмятины, коррозионные каверны, стресс-коррозионные трещины, эрозионный износ, царапины и др. Для решения той или иной проблемы, безусловно, надо иметь представление о состоянии дел в этом направлении.

В данной работе будут рассмотрены причины возникновения дефектов на трубопроводах, классификации и способы устранения дефектов на трубопроводе.

1. Дефекты трубопроводных конструкций и причины их возникновения

Для того чтобы определить наличие дефектов на трубопроводе необходимо провести техническое диагностирование.

Техническое диагностирование осуществляется с целью определения технического состояния газопровода и установления ресурса его дальнейшей эксплуатации, на основании проведенной экспертизы.

Появление эксплуатационных дефектов трубопроводов вызвано многообразными факторами, хорошо изученными и прогнозируемыми, а также случайными (например, повреждение трубопровода сторонними лицами и т.д.). Для обеспечения надежности трубопроводов необходим периодический контроль их параметров как конструктивных, так и функциональных (в процессе эксплуатации).

Дефект - это любое несоответствие регламентированным нормам. Главной причиной появления дефектов является отклонение рабочего параметра от нормативного значения, обоснованного допуском.

Дефекты трубопроводных конструкций подразделяются на:

Дефекты труб;

Дефекты сварных соединений;

Дефекты изоляции.

Различают следующие дефекты труб:

Металлургические - дефекты листов и лент, из которых изготавливаются трубы, т.е. различного рода расслоения, прокатная плена, вкатанная окалина, неметаллические включения и др.

Технологические - связаны с несовершенством технологии изготовления труб, которые условно можно разделить на дефекты сварки и поверхностные дефекты (наклеп при экспандировании, смещение или угловатость кромок, овальность труб)

Строительные - обусловлены несовершенством технологии строительно-монтажных работ, нарушениями технологических и проектных решений по транспортировке, монтажу, сварке, изоляционно-укладочным работам (царапины, задиры, вмятины на поверхности труб).

Причины возникновения дефектов труб:

Существующая технология прокатки металла, технология непрерывной разливки стали на отдельных металлургических заводах является одной из причин изготовления некачественных труб. Нередки случаи разрушения по причине расслоения металла.

На трубных заводах входной контроль сырья несовершенен или полностью отсутствует. Это приводит к тому, что дефекты сырья становятся дефектами труб.

При изготовлении труб приходится подвергать металл нагрузкам, при которых он работает за пределом текучести. Это приводит к появлению наклепа, микрорасслоений, надрывов и других скрытых дефектов. Из-за кратковременности последующих заводских испытаний труб (20…30 с) многие скрытые дефекты не выявляются и «срабатывают» уже в процессе эксплуатации МТ.

В недостаточной степени контролируется заводами и геометрическая форма труб. Так, на трубах диаметром 500…800мм смещение кромок достигает 3мм (при норме для спирально-шовных труб 0,75…1,2мм), овальность - 2%

Механические воздействия при погрузочно-разгрузочных, транспортных и монтажных операциях приводят к появлению на трубах вмятин, рисок, царапин, задиров.

При очистке трубопроводов скребками-резцами возникают дефекты пластической деформации локальных участков поверхности трубы - риски, подрезы и т.д. Эти концентраторы напряжений являются потенциальными очагами развития коррозионно-усталостных трещин. Очистка трубопроводов с помощью проволочных щеток исключает повреждения труб в виде подрезов, но при определенных режимах обработки приводит к деформациям поверхности металла, снижающим его коррозионную стойкость.

Коррозионные повреждения труб (внешние - в местах нарушения сплошности изоляции, а внутренние - в местах скоплений воды).

Также помимо дефектов металлургического, строительного и технологического дефектов труб различают дефекты:

Дефект сварного соединения - это отклонения разного рода от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции. Наиболее часто встречаются дефекты формы и размеров сварных швов, дефекты макро- и микроструктуры, деформация и коробление сварных конструкций.

Нарушение формы и размеров шва свидетельствуют о наличии таких дефектов, как наплывы (натеки), подрезы, прожоги, незаваренные кратеры.

Наплывы - чаще всего образуются при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей, в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Они могут быть местными (в виде отдельных застывших капель) или протяженными вдоль шва. Причинами возникновения наплывов являются большая сила сварочного тока, длинная дуга, неправильное положение электрода, большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск.

Подрезы - представляют собой углубления, образующиеся в основном металле вдоль края шва. Подрезы образуются из-за повышенной мощности сварочной горелки и приводят к ослаблению сечения основного металла и разрушению сварного соединения.

Прожоги - это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, большой силы сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва, а также при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия и наличии загрязнений на поверхностях свариваемых деталей или электродах (точечная и шовная контактная сварка).

Не заваренные кратеры - образуются при резком обрыве дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.

К дефектам макроструктуры относят дефекты: газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины, выявляемые с помощью средств оптики (увеличение не более чем в 10 раз).

Газовые поры - образуются в сварных швах вследствие быстрого затвердевания газонасыщенного расплавленного металла, при котором выделяющиеся газы не успевают выйти в атмосферу.(рис.2)

Рисунок 2 - газовые поры

Такой дефект наблюдается при повышенном содержании углерода в основном металле, наличии ржавчины, масла и краски на кромках основного металла и поверхности сварочной проволоки, использовании влажного или отсыревшего флюса.

Шлаковые включения - результат небрежной очистки кромок свариваемых деталей и сварочной проволоки от окалины, ржавчины и грязи, а также (при многослойной сварке) неполного удаления шлака с предыдущих слоев.

Они могут возникать при сварке длинной дугой, неправильном наклоне электрода, недостаточной силе сварочного тока, завышенной скорости сварки. Шлаковые включения различны по форме (от сферической до игольчатой) и размером (от микроскопической до нескольких миллиметров). Они могут быть расположены в корне шва, между отдельными слоями, а также внутри наплавленного металла. Шлаковые включения ослабляют сечение шва, уменьшают его прочность и являются зонами концентрации напряжений.

Рисунок 3 - шлаковые включения

Непровары - местное несплавление основного металла с наплавлением, а также несплавление между собой отдельных слоев шва при многослойной сварке из-за наличия тонкой прослойки окислов, а иногда и грубой шлаковой прослойки внутри швов.

Рисунок 4 - непровары

Причинами непроваров являются: плохая очистка металла от окалины, ржавчины и грязи, малый зазор в стыке, излишнее притупление и малый угол скоса кромок, недостаточная сила тока или мощности горелки, большая скорость сварки, смещение электрода в сторону от оси шва. Непровары по сечению шва могут возникнуть из-за вынужденных перерывов в процессе сварки.

Трещины - в зависимости от температуры образования подразделяют на горячие и холодные.

Рисунок 5 - Трещины

Горячие трещины появляются в процессе кристаллизации металла шва при температуре 1100 - 1300 С. Их образование связано с наличием полужидких прослоек между кристаллами наплавленного металла шва в конце его затвердевания и действием в нем растягивающих усадочных напряжений. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода и никеля также способствует образованию горячих трещин, которые обычно располагаются внутри шва. Такие трещины выявить трудно.

Холодные трещины возникают при температурах 100 - 300 С в легированных сталях и при нормальных (менее 100 С) температурах в углеродистых сталях сразу после остывания шва или через длительный промежуток времени. Основная причина их образования - значительное напряжение, возникающее в зоне сварки при распаде твердого раствора и скопление под большим давлением молекулярного водорода в пустотах, имеющихся в металле шва. Холодные трещины выходят на поверхность шва и хорошо заметны.

К дефектам микроструктуры сварного соединения относят

Микропоры,

Микротрещины,

Нитридные, кислородные и другие неметаллические включения,

Крупнозернистость,

Участки перегрева и пережога.

Дефекты изоляции - нарушение сплошности; адгезия; заниженная толщина; гофры; морщины; задиры; царапины; проколы.

Основные причины образования дефектов изоляционного покрытия на трубопроводах:

1)при хранении и подготовке материалов - засорение битума и обводнение готовой мастики и ее составляющих;

2)при приготовлении грунтовки и мастики - небрежная дозировка составляющих; несоблюдение режима разогревания котла; недостаточное размешивание битума при приготовлении грунтовки;

3)при нанесении грунтовки и битумной мастики - загустение грунтовки; образование пузырьков на поверхности трубопровода; оседание пыли на поверхность труб; пропуски грунтовки и мастики на поверхности трубопровода и особенно около сварных швов; неровное нанесение мастики; охлаждение мастики; конструктивные недостатки изоляционной машины;

4)при нанесении армирующих и оберточных рулонных материалов - нарушение однородности покрытия; выдавливание слоя мастики; недостаточное погружение стеклохолста в мастику;

5)при нанесении полимерных лент - сквозные отверстия в ленте; несплошной клеевой слой; неравномерность толщины ленты в рулоне; неправильная регулировка намоточной машины; нарушение температурного режима нанесения ленты; плохая очистка поверхности труб;

6)при укладке трубопровода - нарушение технологии укладки, особенно при раздельном способе укладки; захват изолированных труб тросом; трение трубопровода о стенки траншеи при укладке; отсутствие подготовки дна траншеи; отсутствие подсыпки не менее 10см дна траншеи на участках с каменистыми и щебенистыми грунтами; плохое рыхление мерзлых грунтов и особенно отсутствие регулировки изоляционных машин;

7)при эксплуатации трубопровода - действие грунта; вес трубопровода; почвенные воды; микроорганизмы; корни растений; температурные воздействия; агрессивность грунта.

Таким образом, в связи с ростом трубопроводных сетей для природного газа, обладающих повышенным риском возникновения различного рода аварийных ситуаций, становится актуальной проблема безопасности и надежности эксплуатации газопроводов. Для решения проблем безопасности трубопроводов создаются различные исследовательские подразделения.

2. Методы устранения дефектов на трубопроводе

Процедуру назначения метода ремонта дефектной трубы начинают с формирования исходных данных, используемых при проверке условий ремонтопригодности дефектных участков труб, и условий, при выполнении которых дефектный участок трубы не ремонтируют. После формирования исходных данных проводят проверку условий взаимодействия дефектов, по результатам которой для каждой дефектной трубы формируют перечень одиночных и объединенных дефектов.

Внутритрубная инспекция позволяет получить качественную картину технического состояния участков газопроводов, являющуюся исходной информацией для планирования ремонтных работ.

В данном разделе приводятся основные положения технологий ремонта нефтепроводов, применяемых при выборочном и капитальном ремонте. Устранение дефектов при капитальном ремонте выполняется при давлении в нефтепроводе не выше 2,5 МПа.

Каждый ремонт должен отражаться в паспорте нефтепровода. Ремонтные конструкции должны быть изготовлены в заводских условиях по техническим условиям и конструкторской документации, разработанной в установленном порядке и иметь паспорт. Применение муфт и других ремонтных конструкций, изготовленных в полевых условиях (в трассовых условиях) запрещается.

1. Шлифовка

Шлифовка используется для ремонта секций и соединительных деталей (отводы, тройники, переходники, заглушки и т.п.) с дефектами глубиной до 20% от номинальной толщины стенки трубы типа потеря металла (коррозионные дефекты, риски), расслоение с выходом на поверхность, мелких трещин, а также дефектов типа "аномалии сварного шва" (чешуйчатость, поры выходящие на поверхность) с остаточной высотой усиления не менее значений, указанных в РД 08.00-60.30.00-КТН-050-1-05.

Шлифовка используется для ремонта во вмятинах дополнительных дефектов - рисок, потерь металла, трещин, расслоений с выходом на поверхность.

Сварные присоединения (места старых приварок контрольно-измерительных колонок, места приварок шунтирующих перемычек и другие наплавления металла), примыкающие к бездефектному поперечному или продольному сварному шву, зашлифовываются заподлицо с поверхностью трубы. трубопровод дефект непровар изоляционный

При шлифовке путем снятия металла должна быть восстановлена плавная форма поверхности, снижена концентрация напряжений. Максимальное допустимое давление в трубе при проведении выборочного ремонта методом шлифовки - не более 2,5 МПа. Зашлифованный участок должен подвергаться визуальному, магнитопорошковому контролю или контролю методом цветной дефектоскопии.

После шлифовки должна проверяться остаточная толщина стенки трубы методом ультразвуковой толщинометрии. Остаточная толщина должна быть не менее 80 % от номинальной толщины стенки.

При шлифовке трещин перед установкой глубина выбранного металла должна превышать глубину трещины не менее, чем на 5 % от номинальной толщины стенки. Остаточная толщина стенки после шлифовки трещин должна быть не менее 5 мм.

Характеристика основных методов ремонта дефектов трубопроводов.

Существует несколько методов устранения дефектов на трубопроводе:

Ремонт шлифовкой :

Используется при коррозионных дефектах, рисках, расслоениях с выходом на поверхность, при мелких трещинах;

Максимальная глубина зашлифованного участка должна быть не более 20 %

номинальной толщины стенки;

Зашлифованный участок должен подвергаться визуальному, магнитопорошковому контролю или контролю методом цветной дефектоскопии.

2. Заварка дефектов

Заварку разрешается применять для ремонта дефектов стенки трубы типа "потеря металла" (коррозионные язвы, риски) с остаточной толщиной стенки трубы не менее 5 мм, а также дефектов типа "аномалии поперечного сварного шва" (поры, выходящие на поверхность, подрезы сварного шва, недостаточное или отсутствующее усиление, недостаточная ширина шва) на сварных швах.

Заварка допускается, если глубина и максимальный линейный размер одиночного дефекта (длина, диаметр) или его площадь не превышают величин. Расстояние между смежными повреждениями должно быть не менее 100 мм. Расстояние от завариваемых дефектов до сварных швов, в т.ч. до спиральных, должно быть не менее 100 мм.

Ремонт заваркой:

Применяется для ремонта дефектов типа «потеря металла» (коррозионные язвы, риски) с остаточной толщиной стенки не менее 5 мм;

Максимальный линейный размер дефекта не должен превышает трех номинальных толщин стенки трубы;

Заварку разрешается проводить только на полностью заполненном нефтепроводе;

Максимальное допустимое давление в трубе при заварке должно определяться из условий:

Рзав 0,4 tост МПа при tост 8,75 мм;

Рзав 3,5 tост МПа при tост 8,75 мм,

где tост - остаточная толщина стенки на месте заварки, мм; коэффициент 0,4 имеет размерность МПа/мм.

Выполняется ручной электродуговой сваркой;

Количество наплавочных слоев (без учёта контурного шва) - не менее трёх.

Установка ремонтных конструкций

Для постоянного ремонта:

· композитная муфта;

· обжимная приварная муфта;

· несколько типов гантельных муфт;

· приварной патрубок с эллиптическим днищем

Для временного ремонта:

· приварная необжимная муфта;

· приварная муфта с коническими переходами

Технологические схемы ремонта трубопроводов с заменой изоляции

· в траншее без подъема трубопровода с подкопом и поддержкой ремонтируемого участка;

· в траншее с подъемом ремонтируемого участка трубопровода трубоукладчиками на высоту, позволяющую пропустить по поднятому участку очистные и изоляционные машины без подкопа под трубопроводом;

· на бровке (берме) траншеи с подъемом его на высоту, необходимую для пропуска очистной машины.

Характеристика основных методов ремонта дефектов трубопроводов

1. Методы аварийного ремонта

Методы аварийного ремонта нефтепроводов (наложение заплат, хомутов, прижимных устройств, забивка чопиков) могут рассматриваться только как экстренные, временные методы для ликвидации аварийных ситуаций.

2. Бандажирование с помощью намоточных конструкций

Существует несколько способов ремонта труб намоткой с предварительным натягом:

· намотка стальной проволоки или ленты;

· намотка стекловолокнистых материалов с пропиткой их связующей композицией; намотка лент из композиционных материалов

Заключение

Таким образом, магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России.

Одной из важнейших проблем трубопроводного транспорта является сохранение нормального состояния линейной части промысловых и магистральных трубопроводов.

Своевременное техническое обслуживание газопровода, профилактический ремонт газопровода - это залог его долгого, бесперебойного и надежного функционирования. Эксплуатация газопровода предусматривает периодическое проведение осмотров, профилактических работ и ремонта. Все эти операции необходимы в первую очередь для безопасности - своевременного выявления и устранения возможных утечек газа. Данные работы включают в себя проверку давления внутри газопроводной системы, проверку загазованности камер, колодцев, подземных сооружений, выявление и устранение закупорок, проверка и текущий ремонт труб и газовой арматуры. Техническое обслуживание магистрального трубопровода имеет большое значение, так как от целостности и работоспособности трубопровода будет зависеть не только прибыль и объем добычи, но и экономика в целом.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Общая характеристика объекта недвижимости. Оценка значимости различных дефектов и повреждений, причин возникновения, степень их распространения. Рекомендации по улучшению технического состояния и безопасной эксплуатации конструкций (плит покрытия) здания.

курсовая работа , добавлен 14.08.2014


Дефекты строительных конструкций и их последствия. Требования к технологиям монолитного железобетона. Дефекты возведения фундаментов, приводящие к снижению прочности тела фундаментов мелкого заложения и ухудшению условия их работы. Занижение марки камня.

реферат , добавлен 27.12.2014


Технологическая карта на восстановление физического износа балки покрытия и перегородок складского корпуса. Анализ выявленных дефектов, причин их возникновения и путей устранения. Переработка строительных отходов с получением щебеночно-песчаных смесей.

курсовая работа , добавлен 29.11.2010


Основные принципы безопасного труда при проведении кровельных работ, их отличительные особенности в зимнее время года. Контроль за техническим состоянием кровель, возможные дефекты и пути их устранения. Причины разгерметизации кровельного ковра.

контрольная работа , добавлен 13.02.2015


Главные преимущества сварочных операций, их широкое применение в народном хозяйстве. Технологический процесс выполнения сварки. Виды деформаций при сварке. Возможные дефекты сварных швов и методы их устранения. Контроль качества сварных швов изделия.

курсовая работа , добавлен 14.03.2011


Этапы производства большепролетных клееных деревянных конструкций. Подготовка и сушка древесины в автоматических сушильных камерах. Дефекты клееных деревянных конструкций. Сортировка, калибровка, выторцовка дефектов. Соединение на вклеенных стержнях.

презентация , добавлен 08.04.2015


Мировой опыт строительства сооружений из монолитного железобетона. Сущность и технология монолитного домостроения. Основные проблемы, вызывающие дефекты при монолитном домостроении. Бетонирование вертикальных конструкций в пределах одной захватки.

реферат , добавлен 27.11.2012


Фундамент - несущая конструкция, воспринимающая нагрузки от здания; материал, виды, классификация; факторы, которые учитывают при определении глубины закладки; причины потери прочности, распространенные дефекты фундаментов и способы их устранения.

реферат , добавлен 13.12.2010


Характеристика бетона - материала конструкции стен. Материалы, используемые для выполнения облицовки стен по бетонной поверхности. Технология устройства ремонта стен, применяемые инструменты. Дефекты облицовки керамическими плитками, способы устранения.

курсовая работа , добавлен 29.03.2015


Визуальный осмотр жилого здания. Объемно-планировочное и конструктивное решение здания. Дефекты и повреждения строительных конструкций и конструктивных элементов. Карты дефектов и повреждений. Оценка здания на предмет отнесения к памятникам архитектуры.

При изготовлении холоднодеформированных стальных труб возможно появление дефектов в виде брака, причинами которых могут быть: применение некачественной исходной заготовки (бесшовной или сварной), нарушение деформационно-скоростных режимов прокатки и волочения, режимов формовки и сварки труб, нарушение режимов термической обработки, правки, резки и других отделочных операций, применение изношенного технологического инструмента.

На рис. 83- 85 показаны дефекты холоднодеформиронанных стальных труб. При неправильной настройке стана на трубах возможно появление самых разных дефектов. Так, при больших зазорах между калибрами на станах ХПТ металл затекает в них во время рабочего хода клети. При этом на поверхности рабочего конуса появляются острые боковые выступы (усы), которые при обратном ходе клети вдавливаются в металл, образуя на поверхности труб глубокие рванины, расположенные по спирали в соответствии с yглом поворота заготовки и называемые закатами. При установке завышенной подачи на трубах возможны закаты, волнистость по наружной поверхности (выводящая трубы за пределы допусков по диаметру и овальности), а также разностенность.

Рис.83 – Виды брака бесшовных холоднокатаных стальных труб:

а – усы; б – наружная волнистость; в – вмятины

Рис.84 – Виды разрушения труб при прокатке на стане ХПТ

Рис.85 – Трещины и морщины на внутренней поверхности особотолстостенных труб после безоправочного волочени (сечение на фото справа, ×100)

При смещении одного калибра относительно другого на поверхности труб образуются вмятины. Обычно они появляются на поверхности трубы по спирали в соответствии с углом поворота трубы.

Задиры на внутренней поверхности образуются при прокатке труб из низколегированных и коррозионностойких сталей в результате налипания частиц металла на поверхность оправки.

Завышенные обжатия по диаметру и толщине стенки (иногда при отсутствии необходимого инструмента) могут привести к трещинам на поверхности труб (рис. 84).

Неправильная настройка механизма поворота, в результате которого поворот происходит слишком рано (труба еще не освободилась от калибров) или поздно (на трубу уже начали накатываться калибры), приводит к поперечным рискам (задирам) на наружной поверхности труб.

Неправильная установка оправки в очаге деформации, когда ее передний конец попадает в предкалибрующий участок и наносит острыми кромками на внутренней поверхности трубы кольцеобразные отпечатки, также является причиной брака. При холодной прокатке очень важно выполнение требования по чистоте заготовок и смазки: попавшие частицы окалины «схватываются» с оправкой, а на внутренней поверхности труб образуются задиры и раковины. Применение инструмента некачественного, - изготовленного с отступлением от требований нормалей или же вышедшего из строя при эксплуатации, также приводит к браку.

Например, установка на стан калибров с недостаточной шири-ной ручья или несоответствие профиля ручья калибров конусности оправки являются причиной закатов. При износе калибрующего участка калибров на трубах появляются вмятины.

В табл. 35 приведены основные виды брака труб при прокатке на станах ХПТ, ХПТР и меры устранения дефектов.

Таблица 35. Основные виды брака при холодной прокатке стальных труб на станах ХПТ, меры предупреждения и устранения

Виды брака	Причины брака	Меры предупреждения и устранения
Закат	Образование закатов усов при прокатке из-за чрезмерных зазоров между калибрами большой подачи, недостаточной ширины ручья или несоответствия профиля ручья калибров конусности оправки	Уменьшить зазоры между калибрами, проверить глубину ручья, его ширину и развалку, уменьшить подачу и избегать бросков; сменить калибры, если закаты продолжаются
Вмятины	Вдавливание реборд калибра в трубу, смещение калибров относительно другого в горизонтальной плоскости, резкий переход от глубины к ширине ручья	Установить нормальный зазор между калибрами, выровнять калибры в горизонтальной плоскости, проверить развалку калибра и подшлифовать калибр
Волнистость на наружной поверхности	Чрезмерная подача, плохая обработка перехода зева поворота к калибрующему участку, изношенность калибрующего участка, смещение оси патрона относительно оси прокатки	Уменьшить подачу, проверить калибровочный участок на конусность, устранить несовпадение оси патрона относительно оси прокатки, проверив износ катков и опорных брусьев
Граненность	Изношенность калибров с образованием пологих продольных углублений из-за обжатия в одних и тех же местах утолщенной стенки, соответствующей выпускам калибров	Сменить калибры, для предупреждения граненности применять калибры с достаточной твердостью после термической обработки
Кольцеобразные отпечатки	Неправильное положение оправки – ее конец находится в конце предотделочного участка, поломка оправки или образование на ней трещин	Следить за тем, чтобы передний конец оправки при крайнем положении относительно калибров находился у зева поворота, контроль за состоянием оправки
Поперечные риски и трещины	Чрезмерная деформация металла, пережим стенки между поверхностью ручья и оправки при неправильной расточке ручья	Проверка соответствия калибров и калибровке оправки, правильности расточки ручья, режима термообработки, которому была подвергнута труба
Отклонение размеров за пределы допусков	По толщине стенки: чрезмерное или недостаточное выдвижение оправки, повышенная подача заготовки, несоответствие размеров калибра и оправки. По наружному диаметру: неправильный зазор между калибрами, чрезмерная или недостаточная глубина ручья	Правильный подбор технологического инструмента, регулярная периодическая проверка размеров труб в процессе изготовления и размеров ручья в процессе его износа
Наружная волнистость	Большая поперечная и продольная разрозненность заготовки, чрезмерная развалка ручья, износ ручья калибра	Подбор инструмента в соответствии с калибровкой, установление правильного зазора между калибрами, применение заготовки с допусками по техническим условиям

При волочении труб возможно появление брака разных видов, причиной которых являются: низкое качество трубной заготовки (передельной трубы), нарушение технологического процесса волочения, низкое качество изготовления технологического инструмента (волок и оправок), неисправность волочильных станов и др. Ниже рассмотрены основные виды дефектов на трубах, которые встречаются при волочении.

Обрывы концов труб происходят в результате неправильно со-ставленного маршрута волочения (чрезмерно большие обжатия), неправильной настройки стана и калибровки технологического инструмента, отсутствия смазки, нарушения режима нагрева при забивке головок, высокой скорости волочения во время захвата трубы, неправильного выбора волок и оправок и т. д. Риски и задиры при волочении труб - из-за некачественной химической обработки, плохой подготовки труб к волочению, некачественной забивки головок, перекоса волоки, несоосности волочения, бракованного инструмента, налипания металла на инструмент, попадания твердых частиц в очаг деформации и т. д. В процессе настройки стана на первых трубах эти дефекты сразу же выявляются, и их необходимо устранить. Превышение допусков по диаметру труб происходит из-за неправильного выбора размеров волоки или оправки. Брак по диаметру иногда исправляют переназначением труб на другой (меньший) размер. Повышение допусков по толщине стенки является причиной неправильно выбранного размера технологического инструмента волок и оправок). Овальность труб образуется при правке труб, а также волочении в овальной волоке. Этот брак исправляют дополнительной правкой в правильных станах, однако требуется контроль абсолютного размера диаметра, так как при правке возможно изменение диаметра. Разностенностъ поперечного сечения труб обусловлена только наличием ее на заготовке. При короткооправочном волочении исходная поперечная разностенность почти не изменяется, а при волочении без оправки и на плавающей оправке она уменьшается. При волочении на длинной оправке разностенность определяется условиями обкатки, поэтому при изготовлении готовых труб после волочения на длинной оправке применяют безоправочное волочение. Поперечная разностенность появляется также из-за овальности волоки или оправки или несовпадения оси трубы с осью волочения. В этом случае работа стана должна быть остановлена и устранены причины, вызывающие разностенность труб. Пропуски в виде необжатых мест на трубах, подвергнутых справочному волочению, появляются из-за большой кривизны заготовки, а также неправильной настройки стана. Кольцеватость на трубах появляется из-за упругой деформации стержня, особенно при волочении длинных труб (Lr = 8...12 м) на короткой оправке. Дрожание труб происходит в процессе волочения на короткой оправке из-за некачественной смазки и плохой сушки труб перед волочением. Дрожание проявляется больше всего при волочении труб большой длины и с малым внутренним диаметром, т е. когда стержень оправки тонкий, но большой длины, и имеет большие продольные упругие деформации. Оправка перемещается периодически в очаге деформации, а на трубах образуются кольца. Этот дефект не всегда является браковочным признаком, но значительно снижает производительность стана и повышает обрывность труб. Устранить его можно повторной подготовкой труб или переходом на другой способ волочения, например, на плавающей оправке. Продольные трещины (растрескивание труб) образуются при волочении особотолстостенных труб без оправки, при превышении допустимой разовой или суммарной деформаций; при волочении труб без термической обработки за несколько проходов (см. рис.3). Объясняется это наличием больших (превышающих допустимые) остаточных тангенциальных растягивающих напряжений на наружной поверхности труб. Указанный вид брака характерен только для безоправочного волочения и исправлению не подлежит. При оправочном волочении неравномерность деформации по толщине стенки почти отсутствует и растрескивания труб не наблюдается. Для избежания появления этого дефекта на трубах следует строго придерживаться технологического маршрута изготовления труб.

Продольные складки от головки труб образуются при волочении тонкостенных и особотонкостенных труб без оправки в результате потери устойчивости трубы. Для устранения данного дефекта следует уменьшить степень деформации при безоправочном волочении или использовать другой способ волочения. Местное сужение поперечного сечения в виде ужимов образуется на наружной поверхности тянутых труб из-за вмятины на заготовке, волнистости, неравномерной по длине термической обработки и некачественной обкатки при длиннооправочном волочении. Данный дефект образуется при безоправочном волочении труб.

Возможны и другие виды брака, например, по газопроницаемости и проч., устранение которых требует лучшего качества заготовки и проведения специальных дополнительных операций.

Ремонт и улучшение поверхности бесшовных труб выполняют удалением местных дефектов, а также применением операций обточки, расточки, шлифовки и полировки наружной поверхности труб. Очищают внутреннюю поверхность труб продувкой сжатым воздухом под давлением 0,3…0,55 МПа. Длинномерные трубы (> 4 м) продувают воздухом с двух сторон, что обеспечивает более качественную очистку внутренней поверхности труб. После обезжиривания труб осматривают их внутреннюю поверхность, пользуясь перископом.

На рис. 86 - 90 показаны дефекты холоднодеформированных сварных труб.

Рис.86 – Разрушение концов стальных сварных труб при холодной прокатке

Рис.87 – Дефекты в виде задиров и рисок на внутренней поверхности труб после холодной прокатки (а) и волочения (б). (заготовка получена индукционной сваркой)

Рис.88 – Дефект в виде заката в месте сварного шва на внутренней поверхности холоднокатаных труб

Рис.89 – Характер расположения трещин на внутренней поверхности холоднокатаных сварных труб

Рис.90 – Дефекты глубиной до 0,2 мм и более на сварных трубах после короткооправочного волочения: а – микротрещина; б – закат, который образуется из-за непровара и смещения кромок на исходной заготовке

Контроль качества труб.

Для обеспечения соответствия качества труб требованиям ГОСТов и технических условий трубы подвергают контролю и испытаниям, большинство методов которых стандартизовано. Многие из них общие для всех видов металлопродукции, другие специфичны - используются для контроля качества труб специального назначения и обусловлены условиями применения труб и изделий из них.

Некоторые виды труб в соответствии с требованиями стандартов проходят испытание на гидравлическое давление в специальных прессах, где концы труб фиксируются в зажимах; внутрь трубы подается вода под давлением. Величина давления определяется стандартами в зависимости от назначения труб.

Готовые трубы подвергаются, в соответствии с требованиями ГОСТа, механическим и технологическим испытаниям на прочность и удлинение при растяжении, на твердость, раздачу, сплющивание, бортование, ударную вязкость, коррозионную устойчивость.

Контроль размеров готовых труб - наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки, овальности наружной и внутренней поверхности, эксцентриситета, продольной и поперечной разностенности, кривизны, длины, отклонений фактических размеров и формы от номинальных выполняется измерительным инструментом - толщиномерами, длинномерами или ультразвуковыми методами.

Готовые трубы по качеству и химическому составу контролируют различными дефектоскопами, стилоскопами и другими приборами.

Помимо геометрических размеров к готовым трубам предъявляют также требования по шероховатости поверхности, химическому составу, структуре (макро- и микроструктуре) металла, межкристаллитной коррозии, загрязненности металла неметаллическими включениями. Контроль химического состава, макроструктуры межкристаллитной коррозии, микроструктуры, загрязненности металла неметаллическими включениями относится к общим методам испытаний металлопродукции. Поэтому в процессе производства таких труб контроль их качества выполняют с применением ультразвуковой дефектоскопии и дефектоскопии вихревыми токами, а также люминесцентным методом с использованием проникающих жидкостей.

Ультразвуковой метод контроля позволяет оценить точность геометрических размеров, качество наружной и внутренней поверхности труб, сплошность металла, величину зерна и другие параметры.

Для производства парогенераторных труб, применяемых в ядерно-энергетических установках с водой под высоким давлением, применяют стали и сплавы, обладающие высокой коррозионностойкостью и имеющие наименьшую склонность к образованию трещин и коррозии под напряжением.

Любая трубопроводная конструкция, формируемая в реальных условиях, неизбежно претерпевает изменения, связанные с накоплением дефектов, что приводит к снижению надежности. Главная причина дефекта - отклонение рабочего параметра от нормативного значения задаваемого, как правило, обоснованным допуском. Поскольку дефект, не выявленный при строительстве, является потенциальным очагом отказа, а вероятность отказа зависит от размера дефекта, условий его изменения при эксплуатации, то можно считать, что любой дефект определяет возможность аварии, приводящей к разрушению.

Обобщенная схема классификации дефектов объектов трубопроводного транспорта приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Классификация дефектов

При оценке влияния дефекта на работоспособность трубопровода необходимо учитывать условия работы дефекта, его характер и другие факторы. При оценке влияния дефекта на работу металла труб необходимо учитывать режим эксплуатации, физико-химические свойства продукта, уровень напряжений, возможность и характер перегрузок, степень концентрации напряжений и т. д.

Дефект магистрального и технологического нефтепровода - это отклонение геометрического параметра стенки трубы, сварного шва, показателя качества материала трубы, не соответствующее требованиям действующих нормативных документов и возникающее при изготовлении трубы, строительстве или эксплуатации нефтепровода, а также недопустимые конструктивные элементы и соединительные детали, установленные на магистральные и технологические нефтепроводы и обнаруживаемые внутритрубной диагностикой, визуальным или приборным контролем объекта.

Дефекты геометрии трубы .

Это дефекты, связанные с изменением ее формы. К ним относятся:

вмятина - локальное уменьшение проходного сечения трубы в результате механического воздействия, при котором не происходит излома оси нефтепровода;

гофра - чередующиеся поперечные выпуклости и вогнутости стенки трубы, приводящие к излому оси и уменьшению проходного сечения нефтепровода (рисунок 1.2);

овальность - дефект геометрии, при котором сечение трубы имеет отклонение от круглости, а наибольший и наименьший диаметры находятся во взаимно перпендикулярных направлениях.

Рисунок 1.2 - Гофра

Дефекты стенки трубы .

К ним относятся:

потеря металла - изменение номинальной толщины стенки трубы, характеризующееся локальным утонением в результате механического или коррозионного повреждения или обусловленное технологией изготовления (рисунок 1.3);

риска (царапина, задир ) - потеря металла стенки трубы, происшедшая в результате взаимодействия стенки трубы с твердым телом при взаимном перемещении;

Рисунок 1.3 - Дефект «потеря металла»

расслоение - несплошность металла стенки трубы;

расслоение с выходом на поверхность (закат, плена прокатная ) - расслоение, выходящее на внешнюю или внутреннюю поверхность трубы;

расслоение в околошовной зоне - расслоение, примыкающее к сварному шву;

трещина - дефект в виде узкого разрыва металла стенки трубы (рисунок 1.4);

Рисунок 1.4 - Продольная трещина по телу трубы

эрозионное разрушение внутренней поверхности трубопровода - повреждения внутренней поверхности стенки трубопровода: представляет собой последовательное разрушение поверхностного слоя стенки под влиянием механического или электромеханического воздействия взвешенных в движущемся потоке твердых частиц, а также частиц жидкости. При преобладании твердых частиц наблюдается механическая эрозия.

Дефекты коррозионного происхождения .

Сплошная коррозия: равномерная, неравномерная (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Коррозия подземной трубопроводной обвязки

Равномерная - коррозия, охватывающая поверхность металла на площади, равной всей поверхности трубы.

Неравномерная - возникает на отдельных участках и протекает с различной скоростью.

Местная коррозия:

точечная - имеет вид отдельных точечных поражений;

пятнами - имеет вид отдельных пятен;

язвенная - имеет вид отдельных раковин.

Межкристаллическая коррозия - коррозия, распространяющаяся по границам кристаллов (зерен) металла.

Стресс-коррозия возникает под комбинированным влиянием внутреннего давления и коррозионной атаки окружающей среды в сочетании с определенной микроструктурной восприимчивостью соответствующих трубных сталей (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Стресс-коррозия на трубе Ду1000

Точный механизм возникновения стресс-коррозионного растрескивания и его роста все еще является предметом проводимых исследований.

Стресс-коррозионное растрескивание обычно обнаруживается в основном материале на внешней поверхности трубы и имеет, как и усталостные трещины, продольную ориентацию.

Дефекты сварного шва .

Это дефекты в самом сварном шве или в околошовной зоне, типы и параметры которых установлены нормативными документами (СНиП III–42–80, ВСН 012–88, СП 34–101–98), выявленные методами визуально-измерительного, ультразвукового, радиографического, магнитографического контроля и внутритрубной диагностикой.

В зависимости от места нахождения и вида дефекты условно делятся на наружные и внутренние.

Наружные (внешние) дефекты - это дефекты формы шва, а также прожоги, кратеры, наплывы, подрезы и др. (рисунок 1.7). В большинстве случаев внешние дефекты можно определить визуально.

Рисунок 1.7 - Внешние дефекты сварных швов:

а - неравномерная ширина шва; б - прожоги; в - кратер; г - наплывы; д - подрезы

К внутренним дефектам относятся поры, непровары, шлаковые и неметаллические включения, трещины и несплавления (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 - Внутренние дефекты сварных швов:
а - поры; б - шлаковые включения; в - непровары в корне шва и по кромке; г - трещины; д - несплавления

Поры газовые (рисунок 1.8, а) образуются вследствие загрязненности кромок свариваемого металла, использования влажного флюса или отсыревших электродов, недостаточной защиты шва при сварке в среде углекислого газа, увеличенной скорости сварки и завышенной длины дуги. При сварке в среде углекислого газа, а в некоторых случаях и под флюсом на больших токах образуются сквозные поры - так называемые свищи. Размер внутренних пор колеблется от 0,1 до 2–3 мм в диаметре, а иногда и более. Поры могут быть распределены в шве отдельными группами (скопление пор), в виде цепочки по продольной оси шва или в виде отдельных включений (одиночные поры).

Шлаковые включения (рисунок 1.8, б) в металле сварного шва - это небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами (шлаками, оксидами). Их размеры достигают нескольких миллиметров. Эти включения образуются в шве из-за плохой очистки свариваемых кромок от окалины и других загрязнений, а чаще всего от шлака на поверхности первых слоев многослойных швов перед заваркой последующих слоев.

Шлаковые включения могут быть различной формы: круглые, плоские, в виде пленки или продолговатые (в виде вытянутых «хвостов»). Влияние одиночных шлаковых включений на работоспособность конструкций примерно такое же, как и газовых пор.

Обычно шлаковые включения имеют более вытянутую форму и больший размер по сравнению с порами.

Непровары - несплошности на границах между основным и наплавленным металлами (рисунок 1.8, в) или незаполненные металлом полости в сечении шва. Причинами образования непроваров являются плохая подготовка кромок свариваемых листов, малое расстояние между кромками листов, неправильный или неустойчивый режим сварки и т. п. Непровары снижают работоспособность соединения за счет ослабления рабочего сечения шва. Кроме того, острые непровары могут создать концентрацию напряжений в шве. В конструкциях, работающих на статическую нагрузку, непровар величиной 10–15 % от толщины свариваемого металла не оказывает существенного влияния на эксплуатационную прочность. Однако он является чрезвычайно опасным дефектом, если конструкции работают при вибрационных нагрузках.

Трещины - частичное местное разрушение сварного соединения (рисунок 1.9). Они могут возникать в результате надрыва нагретого металла в пластическом состоянии или в результате хрупкого разрушения после остывания металла до более низких температур. Чаще всего трещины образуются в жестко закрепленных конструкциях.

Рисунок 1.9 - Трещина в сварном шве

Причинами образования трещин могут быть неправильно выбранная технология или плохая техника сварки.

Трещины являются наиболее опасным и по существующим правилам контроля недопустимым дефектом.

Несплавление - это такой дефект, когда наплавляемый металл сварного шва не сплавляется с основным металлом или с ранее наплавленным металлом предыдущего слоя того же шва (рисунок 1.8, д).

Несплавление образуется вследствие плохой зачистки кромок свариваемых деталей от окалины, ржавчины, краски, при чрезмерной длине дуги, недостаточном токе, большой скорости сварки и др.

Наиболее вероятно образование данного дефекта при аргонодуговой сварке алюминиево-магниевых сплавов, а также при сварке давлением. Несплавление - очень опасный дефект, плохо выявляемый современными методами дефектоскопии, и, как правило, является недопустимым.

К классификации дефектов сварных швов можно отнести еще дефекты сварочных работ.

1 Наплывы (натеки).

Образуются при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей в результате натекания жидкого металла на кромки основного металла. Причины возникновения наплывов:

Большая сила сварочного тока;

Длинная дуга;

Неправильное положение электрода;

Большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск. В местах наплывов часто бывают непровары, трещины и т. д.

2 Подрезы.

Представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при большой силе сварочного тока и длинной дуге, т. к. в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки. Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения (рисунок 1.7, д ).

3 Прожиги.

Проплавления основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают из-за недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, большой силы сварочного тока или мощности при невысоких скоростях сварки. Часто прожиги наблюдаются при сварке тонкого металла при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия свариваемых деталей, при наличии загрязнений на свариваемых поверхностях или электроде.

4 Смещение кромок - дефект сборки в виде несовпадения срединных линий стенок стыкуемых труб (для кольцевого шва) или стыкуемых листов (для спиральных и продольных швов). Классифицируется как смещение поперечного/продольного/спирального сварного шва (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 - Смещение кромок

Комбинированные дефекты .

К таким дефектам относятся:

Дефект геометрии в сочетании с риской, потерей металла, расслоением или трещиной (рисунок 1.11);

Дефект геометрии, примыкающий или находящийся на сварном шве;

Аномалии сварных швов в сочетании со смещениями;

Расслоение, примыкающее к дефектному сварному шву.

Рисунок 1.11 - Вмятина с риской

Недопустимые конструктивные элементы .

Соединительные детали, не соответствующие требованиям СНиП 2.05.06–85*/6/:

Тройники (рисунок 1.12);

Плоские и другие заглушки и днища;

Сварные секторные отводы;

Переходники;

Патрубки с арматурой, не соответствующие действующим нормам и правилам;

Заплаты вварные и накладные всех видов и размеров;

Накладные элементы из труб («корыта»), приваренные на трубы и др.

Рисунок 1.12 - Дефект тройника

Дефект изоляции .

Дефекты изоляции (рисунок 1.13) существенно снижают результативность комплексной защиты трубопроводов от коррозии и, следовательно, снижается коррозионная стойкость стенки труб. В результате повышается поток преждевременных отказов трубопровода, который может быть уменьшен за счет своевременного выявления и устранения дефектов.

Рисунок 1.13 - Дефекты изоляционного покрытия

При изготовлении изделий и сварных конструкций возникают технологические дефекты: состава материала (включения, охрупчивающие примеси и т.д.); плавки и изготовления заготовок (пористость, усадочные раковины, неметаллические включения, закаты, расслоения); механической обработки (ожоги, продиры, заусенцы, риски, трещины, прорезы, избыточная локальная пластическая деформация); сварки (трещины, непровары, поры, подрезы, остаточные сварочные напряжения, изменение структуры зоны термического влияния основного материала и т.д..); термической обработки (перегрев, закалочные трещины, обезуглероживание, избыточные остаточные аустениты и др.); обработки поверхностей (химическая диффузия, водородное охрупчивание, снижение механических свойств и др.); сборки (риски, задиры, смещения кромок свариваемых деталей, несоответствие размеров деталей и др.). Механические, химико-термические воздействия на материалы конструкций во время обработки и сварки вызывают изменения предела прочности, сопротивления хрупкому разрушению, коррозионной стойкости и др. Основными эксплуатационными причинами отказов и повреждений являются: дефекты; нарушение условий эксплуатации; коррозия; износ; наличие перегрузок и непредвиденных нагрузок; неправильное техническое обслуживание и т. д.
Система НК направлена на поиск дефектов, которые могут быть обусловлены нарушением сплошности материалов и деталей, неоднородностью состава материала: наличием включений, изменением химического состава, наличием других фаз материала, отличных от основной фазы, отклонением размеров и физико-механических характеристик от номинальных значений, нарушениями формы и другими причинами.
По влиянию на напряженно - деформированное состояние конструкций дефекты подразделяют на два класса:
· классические дефекты - дефекты, имеющие конечный (ненулевой) радиус закругления в вершине ρ. Основным параметром, характеризующим уровень концентрации напряжений таких дефектов, является теоретический коэффициент концентрации напряжений α σ ;
· трещиноподобные дефекты - дефекты, имеющие острую вершину (с практически нулевым радиусом ρ). Основным параметром, характеризующим уровень концентрации напряжений таких дефектов, является коэффициент интенсивности напряжений К IC .
Для учета данной классификации все дефекты, выявленные при НК, по своим геометрическим параметрам подразделяются на плоскостные и объемные.
Независимо от типа дефектов их разделяют на три вида:
· критические, когда при наличии дефекта использовать продукцию по назначению невозможно или недопустимо (небезопасно);
· значительные, оказывающие существенное влияние на использование продукции и на ее долговечность, но не являющиеся критическими;
· малозначительные, практически не влияющие на использование продукции по назначению и на ее долговечность.
Вид дефекта, в отличие от типа, характеризует степень его влияния на и безопасность использования продукции с учетом ее назначения, т. е. потенциальную опасность рассматриваемого дефекта. Очевидно, что дефект одного и того же типа и размера может принадлежать к дефектам различного вида в зависимости от условий и режимов эксплуатации продукции.
По происхождению дефекты изделий подразделяют на производственно-технологические (металлургические, возникающие при отливке и прокатке, технологические, возникающие при изготовлении, сварке, резке, пайке, клепке, склеивании, механической, термической или химической обработке); эксплуатационные (возникающие после некоторой наработки изделия в результате усталости материала, коррозии металла, изнашивания трущихся частей, а также неправильной эксплуатации и технического обслуживания) и конструктивные дефекты, являющиеся следствием несовершенства конструкции из-за ошибок конструктора.
С точки зрения ремонтопригодности выявляемые при обследовании трубопроводов и других конструкций дефекты подразделяются на: исправимые - устранение которых технически возможно и экономически целесообразно; неисправимые - устранение которых связано со значительными затратами или невозможно.
Наиболее типичные для стальных трубопроводов дефекты, повреждения и несовершенства конструкции, выявляемые при диагностировании, по характеру их появления могут быть подразделены на две основные группы: технологические - дефекты, возникающие в результате строительно-монтажных и ремонтных работ; эксплуатационные - дефекты, возникающие в процессе эксплуатации после некоторой наработки.
Технологические дефекты являются концентраторами напряжений и при длительной эксплуатации могут переходить в трещины и благоприятствовать усилению коррозии стенки трубопроводов.
С целью выбора оптимальных методов и параметров контроля производится классификация дефектов по различным признакам: по размерам дефектов, по их количеству и форме, по месту расположения дефектов в контролируемом объекте, ориентации и т.д.
Размеры дефектов могут изменяться от долей миллиметров до сколь угодно большой величины. Практически размеры дефектов лежат в пределах 0,01 мм - 1 см.
Минимально допустимые размеры несплошностей определяют выбор технологии и параметров НК.
При количественной классификации дефектов различают три случая: одиночные дефекты, групповые (множественные) дефекты, сплошные дефекты (обычно в виде газовых пузырей и шлаковых включений в металлах).
При классификации дефектов по форме различают три основных случая: дефекты правильной формы, овальные, близкие к цилиндрической или сферической форме, без острых краёв; дефекты чечевицеобразной формы, с острыми краями; дефекты произвольной, неопределённой формы, с острыми краями - трещины, разрывы, посторонние включения.
Форма дефекта определяет его опасность с точки зрения разрушения конструкции. Дефекты правильной формы, без острых краёв, наименее опасны, т.к. вокруг них не происходит концентрации напряжений. Дефекты с острыми краями являются концентраторами напряжений. Эти дефекты увеличиваются в процессе эксплуатации изделия по линиям концентрации механических напряжений, что, в свою очередь, приводит к разрушению изделия.
При классификации дефектов по положению различают четыре случая:
· поверхностные дефекты, расположенные на поверхности материала, полуфабриката или изделия, - это трещины, вмятины, посторонние включения;
· подповерхностные дефекты - это дефекты, расположенные под поверхностью контролируемого изделия, но вблизи самой поверхности;
· объёмные дефекты - это дефекты, расположенные внутри изделия;
· сквозные дефекты - это наличие фосфовидных и нитридных включений и прослоек.
По форме поперечного сечения сквозные дефекты бывают круглые (поры, свищи, шлаковые включения) и щелевидные (трещины, непровары, дефекты структуры, несплошности в местах расположения оксидных и других включений и прослоек).
По величине эффективного диаметра (для дефектов округлого сечения) или ширине раскрытия (для щелей, трещин) сквозные дефекты подразделяются на обыкновенные (>0,5 мм), макрокапиллярные (0,5 - 10 -4 мм) и микрокапиллярные (больше 2·10 -4 мм).
По характеру внутренней поверхности сквозные дефекты подразделяются на гладкие и шероховатые. Относительно гладкой является внутренняя поверхность шлаковых каналов. Внутренняя поверхность трещин, непроваров и вторичных поровых каналов, как правило, шероховатая.
Ориентация дефекта влияет как на выбор метода контроля, так и на его параметры.
Опасность влияния дефектов на работоспособность зависит от их вида, типа и количества. Классификация возможных дефектов в изделии позволяет правильно выбрать метод и средства контроля.
Следует отметить, что принятые в руководящей документации нормы отбраковки по результатам НК не гарантируют, что наличие в объекте дефектов с размерами, превышающими допустимые, приводит к критическому снижению работоспособности в процессе эксплуатации. Это связано с тем, что применяемые технологии РК не позволяют уверенно установить тип дефекта и определить его характеристики (кривизна несплошности на всей ее поверхности, глубина залегания, ориентация несплошности в объекте контроля), без чего не удается достичь приемлемой достоверности прочностных расчетов.
Нормирование максимальных размеров дефектов, обнаруженных при НК, имеет смысл только для конкретного объекта (участка объекта) контроля и установленных режимов его эксплуатации, а результаты НК без существенных допущений нецелесообразно связывать с надежностью объекта контроля. В общем случае нормы отбраковки необходимо рассматривать как способ поддержания технологической дисциплины в условиях конкретного производства.
Для оценки влияния дефектов на механические и эксплуатционные свойства объекта контроля используют разрушающие испытания. Эти испытания проводят на сварных образцах, вырезаемых из самого объекта контроля или из специально сваренных контрольных соединений, выполненных в соответствии с требованиями и технологией на сварку изделия в условиях, соответствующих сварке. Целью этих испытаний являются:
· оценка прочности и надежности сварных соединений и конструкций;
· оценка качества основного и сварочного материалов; оценка правильности выбранной технологии; оценка квалификации сварщиков.
Свойства сварного соединения сопоставляют со свойствами основного металла. Результаты считаются неудовлетворительными, если они не соответствуют заданному регламентированному уровню.
Основными испытаниями являются механические испытания по ГОСТ 6996-66, который предусматривает следующие виды испытаний сварных соединений и металла шва:
· испытание сварного соединения в целом и металла различных участков сварного соединения (наплавленного металла, зоны термического влияния, основного металла) на статическое (кратковременное) растяжение, статический изгиб, ударный изгиб (на надрезанных образцах), на стойкость против механического старения;
· измерение твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла.
Контрольные образцы для механических испытаний выполняют определенных размеров в соответствии со станартами на определенный вид испытания.
Испытаниями на статическое растяжение определяют прочность сварных соединений. Испытаниями на статический изгиб определяют пластичность соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями на ударный изгиб, а также ударный разрыв, определяют ударную вязкость сварного соединения.
По результатам определения твердости судят о структурных изменениях и степени упрочения (охрупчивания) металла в результате охлаждения после сварки.
Любой дефект при определенных условиях может инициировать отказ отдельного элемента или всей конструкции. Основной металл и сварные соединения ТП содержат множество различных дефектов, возникающих в процессе изготовления труб, их транспортировки и монтажа на строительной площадке, при эксплуатации и ремонте трубопровода. Так как большинство дефектов имеют макроскопические размеры, они хорошо выявляются современными средствами и технологиями НК.

Приобретая трубы для своих надобностей, каждый покупатель имеет право потребовать у продавца сертификат качества, в котором приведены данные о партии труб, стали и производителе. Там же может содержаться информация о проведенных испытаниях.

Это очень важная информация, которая дает нам понять, что труба не только произведена в соответствии с ГОСТом или ТУ, но еще и испытана на прочность и наличие дефектов различного типа.

Для проведения этих испытаний используется различное оборудование. Но испытывать можно не только новые трубы, но и трубы, находящиеся в составе трубопроводов и даже буровых установок.

Прибор выявляет такие изъяны, как:

• нарушение сплошности;
• ужимы;
• непровары;
• закаты;
• трещины;
• волосовины;
• рванины;
• неметаллические включения.

Использование труб с перечисленными дефектами может привести к возникновению техногенных катастроф и аварий. Дефекты возникают как при плохой настройке производственного оборудования, так и использовании некачественного сырья.

Вихретоковый дефектоскоп можно легко встроить в действующие производственные линии. Он позволяет проводить контроль изделия прямо в процессе его изготовления, что значительно снижает расходы на отбраковку некачественной продукции.

В основе метода лежит анализ взаимодействия внешнего электромагнитного поля с магнитным полем, производимым вихревыми токами, которые наводятся в контролируемом изделии при помощи возбуждаемой катушки. При этом контроль проводится без взаимодействия с исследуемой трубой, что позволяет сохранять технологическую скорость производственной линии.

Оборудование для поиска дефектов в действующих трубопроводах или установках

Это способ базируется на использовании двух пар акустических датчиков. Один их датчиков каждой пары улавливает продольные колебания, а второй – поперечные.

Обработка сигналов, поступивших от датчиков во время проведения испытаний, позволяет достаточно точно определить характер и расположение имеющихся дефектов. Этот способ используется для трубопроводов, имеющих диаметр более 80 мм и толщину стенки в пределах 5 – 15 мм.

Дефекты, которые надежно обнаруживаются предлагаемым методом:

• локальное уменьшение толщины стенки трубы до 50% от первоначальной;
• дефекты сварных швов;
• серия язв (с их простиранием вдоль оси трубы более 100 мм);
• раскрытие даже самых малых трещин.

Дефектоскопия бурильных труб необходима по той причине, что при бурении газовых и нефтяных скважин нередко происходят аварии, связанные с разрушением конструктивных элементов бурильной колонны.

Самыми уязвимыми местами колонны являются с замками (сварные и резьбовые).

Эти разрушения образуются вследствие возникновения усталости металла и чаще всего представляют собой трещины.

Контроль резьбовых участков труб производится с помощью передвижной комплексной дефектоскопической установки типа ПКДУ-1. Трубы контролируют при помощи выносных датчиков, соединенных с пунктом контроля кабелями длиной до 60 м.

Неразрушающий контроль тела стальных насосно-компрессорных труб производится установкой ДИНА-1. Ее работа основана на магнитноиндукционном методе.

Толщину стенок алюминиевых и стальных бурильных труб, насосно-компрессорных установок и проверяют с помощью толщинометра БУИТ-1. Его действие основано на измерении временного промежутка между импульсами ультразвука, отраженными от внутренней и наружной стенки трубы. При этом не нет необходимости очищать поверхность труб от ржавчины и краски, так как ввод ультразвука производится бесконтактным способом.

Это лишь малая часть приборов, используемых для проверки целостности как производимых, так и уже работающих труб. Обычному потребителю эти приборы чаще всего недоступны, поэтому его задачей является визуальный осмотр труб при их покупке и проверка прилагаемого к ним сертификата. Трубы для своего хозяйства лучше приобретать в больших проверенных магазинах строительных товаров. Там вероятность купить заведомо некачественный товар гораздо меньше.