Технология неразрушающего контроля трубопроводов

В статье рассмотрены современные методы неразрушающего контроля при обследовании участков трубопроводов и соединительных деталей, находящихся в эксплуатации.

Описаны области применения приборов, которые используются для контроля, их принципы работы. Анализируются их достоинства и ограничения области применения.

Определены оптимальные методы выявления дефектов, намечены критерии улучшения работы приборов.

Ключевые слова: контроль труб, дефектоскопы, обследование труб, неразрушающий контроль, наружные сканеры.

В условиях эксплуатации на протяжении длительного времени трубопроводы подвергаются различным внешним и внутренним воздействиям, в результате чего происходит деградация материала, коррозионные повреждения, возникают и развиваются трещины усталости на поверхностях труб и другие виды дефектов. Несмотря на то, что проектирование трубопроводов по современным кодам и технология изготовления и монтажа должны обеспечить реализацию назначенного ресурса, исключить возможность возникновения таких дефектов не удается. Чтобы избежать серьезных последствий подрастания дефектов, проводят различные обследования, применяя методы неразрушающего контроля. Неразрушающий контроль — контроль надежности основных рабочих свойств и параметров объекта, не требующий выведения объекта из эксплуатации, либо его демонтажа [1].

Современные методы и средства неразрушающего контроля [17], используемые для диагностики трубопроводов, получили широкое развитие и распространение.

Наибольшее применение получили такие методы, как магнитные (магнитной анизотропии, магнитной памяти металла, магнитной проницаемости), акустические (импульсные ультразвуковые, волн Лэмба, фазовые, акустической эмиссии), электрические и оптические (визуальные — эндоскопические, лазерные, голографические).

Такие методы применяются для выявления различных дефектов: нарушения герметичности, контроля напряженного состояния, контроля качества и состояния сварных соединений, контроля протечек и других параметров, ответственных за эксплуатационную надежность трубопроводов.

При этом программы, методы и средства контроля трубопроводов различного назначения (теплопроводов, газопроводов, нефтепроводов, продуктопроводов, водопроводов) незначительно отличается друг от друга [5].

Актуальность данной темы объясняется тем, что в наше время имеется значительное число трубопроводов в эксплуатации и процессе производства; повреждения и разрушение компонентов которых может приводить к серьезным экономическим потерям и пагубным воздействиям на природу [19].

Существенно, что трубопроводы включают много соединительных деталей, как металлических, так и неметаллических, имеющих сложные геометрические формы (узлы), доступ к некоторым частям которых может быть ограничен.

В таких случаях методы и технические средства неразрушающего контроля являются оптимальным и максимально удобным решением для проведения обследования определенных районов трубопроводов, без выведения объекта из эксплуатации, а также обследования труднодоступных участков для выявления дефектов.

Дефектоскопия как средство выявления признаков деградации материала трубопроводов и предупреждения аварийных ситуаций [18] естественно находится в поле внимания инженерного и научного сообщества.

Постоянно развиваются методы определения размеров, ориентации дефектов, совершенствуется оборудование, проводятся исследования и испытания на выявление характеристик моделей дефектоскопов, а также проводится анализа для последующего улучшения работы средств дефектоскопии.

Вопросам дефектоскопии материалов и конструкций уделяется все большее внимание как у нас в стране, так и за рубежом, о чем свидетельствует непрерывный рост числа учебных центров, задачей которых является подготовка и квалификация специалистов для работы в области разработки методов дефектоскопии и их применения [5].

В связи с актуальностью темы неразрушающего контроля растет число публикаций, в которых исследуются взаимодействия дефектоскопов с трубопроводами. Результат диагностики подобных исследований трубопроводов показал, что нормативная база и приборная часть требуют дальнейшего совершенствования с учетом особенностей системы трубопроводов [2, 3].

Необходимость поддержания трубопроводов в хорошем состоянии заставляет искать новые эффективные методы контроля труб с целью выявления дефектов и трещин, а также коррозии на их поверхности.

Появление современных автоматизированных роботов в разных сферах промышленности привело к разработке робота в области дефектоскопии, который позволит уменьшить время диагностирования различных типов трубопроводов, а также сократить затраты на контроль состояния трубопроводов [4].

• История самого старого метода контроля показывает наглядный переход от сложного процесса реализации контроля, зависящего от человеческого фактора, к автоматизированным и экологически чистым методам в настоящее время [6].
• В настоящее время обследования методами неразрушающего контроля следует производить в соответствии с [13–15], что позволит существенно повысить показатель надежности при эксплуатации [9].
• Зарубежные источники, в частности [20–22], рассматривают возможности применения методов неразрушающего контроля для повышения уровня точности результатов.
• Особенности критериев по выбору дефектоскопа
• Принципы работы дефектоскопов различны, но при этом существует ряд параметров, по которым можно объективно дать оценку оборудованию по проведению диагностики методом неразрушающего контроля [10].
• При выборе дефектоскопа следует учитывать:

1.                Разрешение дефектоскопа. Точность определения размеров(расположения) дефекта.
2.                Скорость диагностики. Как правило, чем быстрее идёт диагностика, тем ниже точность определения дефекта.
3.                Способ крепления прибора.
4.                Уровень защиты прибора от внешних воздействий. К внешним воздействиям можно отнести влагу, давление, осадки и др.
5.                Температурный режим. Проводя сканирование при критических температурах, прибор может показывать не точные измерения или выйти из строя.

 Анализ методов дефектоскопии трубопроводов

Сканеры дефектоскопы [23] используют для обследования трубопроводов. Дефектоскоп- прибор для нахождения дефектов в объектах из различных металлических и неметаллических материалов методом неразрушающего контроля. К дефектам относятся появление коррозии, развитие трещин, нарушение целостности структуры и др.

1. В данном обзоре рассмотрим следующие дефектоскопы:
2.         Вихретоковые
3.         Ультразвуковые
4.         Магнитно-порошковые
5.         Капиллярные
6. Вихретоковые дефектоскопы.

В основе метода вихретоковой дефектоскопии лежит измерение вихревых токов, возникающих возле подповерхностных дефектов в магнитном поле.

При возникновении таких токов на исследуемом участке фиксируются показания электромагнитного поля вихревых токов, образующихся при нахождении дефекта.

В результате обработки параметров, имеющих отклонения, можно получить информацию о внутренних дефектах (рисунок 1) [8].

Рис. 1. Принцип работы вихретокового дефектоскопа

• Достоинства:
•           Метод позволяет быстро провести диагностику
•           Результаты контроля с минимальной погрешностью
•           Сравнительно невысокая стоимость
•           Высокая чувствительность

Недостатки:

1.           Глубина исследования до 2мм
2.           Контроль может осуществляться на определённых материалах объекта
3.           Надежность оборудования среднее
4. Ультразвуковой дефектоскоп

В ультразвуковых дефектоскопах используются эхо-метод и теневой методы контроля.

Эхо-метод основан на подаче импульсов и измерении эхо-сигналов (рисунок 2). Принцип действия заключается в отправке ультразвукового сигнала в виде импульса от дефектоскопа к объекту исследования, при этом фиксируется интервал времени прихода эхосигналов, отраженных от дефектов.

Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой [7].

Рис. 2. Обнаружение скрытого дефекта с помощью ультразвукового дефектоскопа (эхо-метод)

Рис. 3. Обнаружение скрытого дефекта с помощью ультразвукового дефектоскопа

При теневом методе используют отражатели, установленные напротив друг друга (источник (А) и приемник (В)). Если известно расстояние от А до В и измерено время прохождения волн от А к В, то в результате расчетов можно получить распределение скорости распространения волны на определенном участке объекта исследования(рисунок 3). Таким образом можно обследовать участки на наличие дефектов [12].

• Достоинства:
•           Контроль может осуществляться практически из любых материалов
•           Широкая распространённость метода

Недостатки:

1.           Высокие требования к состоянию поверхности исследуемого тела (тип, габариты, форма)
2.           Стоимость сравнительно высокая
3.           Время контроля от среднего до длительного
4.           Надежность оборудования среднее
5. Магнитно-порошковая дефектоскопия

Метод основан на выявлении рассеяния магнитного поля над дефектами (рисунок 4). Этот метод является самым наглядным, т. к. принцип обследования заключается в нанесении магнитного порошка на исследуемый участок, в результате чего при действии магнитного поля частицы намагничиваются и соединяются. Визуально можно наблюдать скопления порошка в зонах трещин. Данный метод позволяет контролировать различные по форме детали, сварные швы, внутренние поверхности отверстий [11].

Рис. 4. Магнитно-порошковый дефектоскоп: 1 – выключатель, 2 – сердечник, 3 – клеммовый щиток, 4 – корпус, 5 – трехжильный кабель, 6, 7 – намагничивающая и дополнительная катушки

• Достоинства:
•           Эффективное и быстрое нахождение поверхностных дефектов
•           Визуально наглядные результаты
•           Низкая стоимость
•           Высокая надежность оборудования

Недостатки:

1.           Трудности, возникающие при размагничивании больших деталей
2.           Недоступность контроля в стыках или узлах, не прибегая к разборке
3.           Невозможность контроля деталей из пластмассы, цветных металлов и некоторых видов сталей.

4.           Ограниченная глубина
5. Капиллярный дефектоскоп

Метод капиллярной дефектоскопии [24] позволяет обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и несплошности материала.

Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т. п.

), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах.

Достоинства:

          Высокая надежность оборудования

          Время контроля среднее

Недостатки:

•           Нахождение исключительно дефектов, выходящих на поверхность
•  Результаты обзора
• Резюмируя достоинства, недостатки и принципы действия различных методов [16], можно сделать следующие выводы:
•           Эффективность выявления коррозионных повреждений (наружных и внутренних) с помощью ультразвуковых дефектоскопов может быть повышена в результате дополнительной обработки результатов дефектоскопии.
•           Для обследования трубопроводов оптимальными по своим характеристикам и широкому распространению являются ультразвуковые и вихретоковые дефектоскопы.
•           С внедрением новых моделей дефектоскопов производительность увеличивается, но требуются квалифицированные и подготовленные специалисты для работы с более современной техникой.
•           Требования в нормативных документов к капиллярному контролю принципиальных различий не имеет, важна чувствительность.

          Особое внимание стоит уделять материалу исследуемой поверхности, т. к. от этого зависит точность диагностики и минимальная погрешность.

          Адаптация средств вихретокового контроля к электромагнитным свойствам поверхности может значительно увеличить достоверность контроля и уменьшить присутствие человеческого фактора.

 Заключение

В результате проведенного обзора видно, что необходимо проводить дальнейшие исследования для усовершенствования оборудования. Также новые разработки могут существенно повысить надежность диагностики и выявлять проблему контроля состояния труб в отрасли международного уровня.

Своевременное и достоверное определение размеров и конфигурации дефектов исключительно важно для оценок остаточного ресурса компонентов трубопроводов, для планирования и выбора технологии восстановления поврежденных участков, для назначения сроков проведения инспекций.

Литература:

1.      Афанасьев В. Б., Чернова Н. В. Современные методы неразрушающего контроля // Успехи современного естествознания. — 2011. — № 7 — С. 73–74
2.      Шмаков В. А., Смирнов Ю. Н., Гиззатуллин Р. Р. Планирование ремонта магистральных трубопроводов по результатам внутритрубной диагностики // Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса. Матер. научн.-практ. конф. 24 октября 2007 г. − Уфа, 2007. — С. 90–92.
3.      Зубаилов Г. И., Гумеров К. М., Гиззатуллин Р. Р. Ударная вязкость металла и прочность трубопровода // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта. Матер. научн.-практ. конф. 22 мая 2007 г. — Уфа, 2007. — С. 169–171.
4.      Поезжаева Е. В. Разработка робота для контроля трубопроводов / Е. В. Поезжаева, А. Г. Федотов, П. В. Заглядов // Молодой ученый. — 2015. — № 16. — С. 218–222.
5.      Потапов, И. А. Акустические методы и средства неразрушающего контроля и дистанционной диагностики трубопроводов [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук 05.02.11/ Потапов Иван Анатольевич. — Санкт-Петербург, 2007. — С. 26–30.
6.      Сайфутдинов С. М. Капиллярный контроль: история и современное состояние. М., 2008.
7.      Жумаев К. К. Выявление внутренних и наружных дефектов трубопроводов ультразвуковыми дефектоскопами [Текст] / К. К. Жумаев, Н. О. Каландаров // Молодой ученый. — 2014. — № 16. — С. 67–68.
8.      Зацепин Н. Н. Исследование магнитного поля вихревых токов над поверхностными дефектами. Дефектоскопия, 1969, № 4, с. 104–112.
9.      Р Газпром 2–2.3–620–2011. Методика расчета показателей надежности при эксплуатации объектов линейной части. М., 2011.
10. Чистяков В. В., Молотков С. Л. Сравнительный анализ технических возможностей ультразвуковых дефектоскопов общего назначения. В мире неразрушающего контроля. 2002 № 2 с. 40–44.
11. Григорьев П. А., Фридман JI.A., Халилеев П. А. Намагничивающая система дефектоскопа для контроля труб подземных магистральных трубопроводов.- Дефектоскопия. 1976, № 4, с.7–17.
12. Гурвич А. К., Ермолов И. Н. Ультразвуковой контроль сварных швов.-Киев: Техшка,-1972.
13. СНиП III-18–75. Металлические конструкции. М., 1976.
14. ГОСТ 23118- 99. Конструкции стальные строительные. Общие технические условия. М., 2001.
15. Пособие по методам контроля качества сварных соединений металлических конструкций и трубопроводов, выполняемых в строительстве (к СНиП III-18–75)/ ЦНИИПроектстальконструкция им. Мельникова. –М.: Стройиздат, 1988.
16. ГОСТ 18353–79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. М., 2004.
17. Клюев В. В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. -2003.- С. 10–15.
18. Щербинский В. Г. Методы дефектоскопии сварных соединений. -1987.- С. 57–64
19. Дмитриева В.Д, Мишукова Б. Г. Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабжения. -1988. — С. 124
20. Kline R. A., Hsiao C. P., Fidaali M. A. Nondestructive evolution of adhesively bonded joints//Trans.ASME: J.Eng. Mater and Technol. 1986. — 108. — N 3. s. 214–217.
21. Pollock A. A. Nondestructive Testing. 1969, — 9. — s. 178.
22. Defect Detection in Stainless Stel Uranus 45 FiG-Welded Joints // Materials Evaluation. 1987, -45, N 3, s. 348–352.
23. Васильев Н. Н., Исаакян Н. О., Смолянский В. А. Дефектоскоп // Технический Железнодорожный словарь. М., Государственное транспортное железнодорожное издательство.1951.
24. Филинов М. В. Капиллярный контроль. –М.: Машиностроение. -2004. С. 736.

Контроль трубопроводов

Трубопроводы — ­ это артерии промышленности. Их классифицируют по разным признакам, например, в зависимости от предназначения выделяют:

•  магистральные трубопроводы, которые, к примеру, транспортируют кровь Земли от места добычи до места переработки и/или потребления (нефтегазовая область);
• технологические трубопроводы, которые соединяют предприятия и используются для транспортировки различного сырья, газа, жидкостей и т.п.
• дюкеры — участки трубопроводов, прокладываемые по местности определённого характера, и тонели, которые служат вместилищем для тепло- и электросетей, а так же других видов трубопроводных путей.

Этапы контроля трубопроводов

Трубопроводный транспорт нуждается в постоянном технологическом обслуживании для обеспечения безопасной эксплуатации и определённого уровня качества.

Ввиду этого появился специальный термин — “контроль трубопроводов”, который является системным понятием и включает в себя:

• входной контроль металла труб и трубных заготовок, а так же всех сопутствующих деталей;
• проверку квалификации сварщиков;
• визуально-измерительный контроль, который проводится процессе сварки-сборки, обмер сварных швов (дополнительно обмеряются макрошлифы сварных швов, которые выполнены двусторонней сваркой под флюсом);
• контроль качества изоляции трубопроводов, коррозии и герметичности;
• неразрушающий контроль для проверки сварных соединений;
• так же проводятся механические испытания в случае сварки вращающейся дугой, стыковой контактной сварки с оплавлением, паянных соединений.

Термин “контроль трубопроводов” употребляется в разных значениях, он может означать и совокупность всех вышеописанных действий, и каждый пункт в отдельности. Каждый раз его следует трактовать в зависимости от контекста.

Каждый этап контроля качества трубопроводных путей является многоступенчатым процессом. Например, контроль качества металла включает проверку сопроводительных документов, маркировки, тары и упаковки, размеров, состояния поверхности, структуры и состава.

Для каждого этапа используются специальная аппаратура, к примеру, при контроле изоляции трубопроводов, который осуществляется во время сборки под сварку, а так же уже в процессе работы трубопроводного транспорта и представляет собой проверку качества нанесения изоляционного слоя, его целостность, толщину и сплошность, применяют толщинометры покрытий, электроискровые дефектоскопы, адгезиметры и др.

Неразрушающий контроль сварных швов трубопроводов

Необходима так же постоянная проверка на предмет целостности и отсутствия дефектов сварных швов трубопроводов, которые приводят к ухудшению эксплуатационных показателей, герметичности, сплошности и т.д. Выделяют следующие типы дефектов.

Наружные (поверхностные и подповерхностные, которые залегают на глубине 2-3 мм) — наплывы, поры, выходящие на поверхность, прожоги и т.д.

Внутренние (глубинные) — поры и трещины, которые не выходят на поверхность металла, различные включения, непровары, несплавления и т.д.

Для выявления определённого типа дефектов подходят различные методы, именного поэтому неразрушающий контроль сварных соединений (далее НК) — это всегда комплексный подход, который сочетает в себе несколько видов НК.

Согласно ГОСТ 18353-79 в зависимости от специфики используемого индикатора (магнитное поле, рентгеновское излучение, проникающие вещества), выделяют следующие методы неразрушающего контроля:

1. Методы, позволяющие выявлять наружные дефекты.
   • Магнитный (магнитопорошковый метод). Реализуется благодаря эффектам магнетизма. На намагниченный объект исследования наносится специальная суспензия, которая обазует определённые структуры в местах дефектов. Этот метод работает только для выявления наружных дефектов металла: трещин, кратеров, наплывов, прожогов и т.п.
   • Вихретоковый.  В объекте возбуждаются вихревые токи, благодаря, к примеру, индукционной катушке.  На основе взаимодействия электромагнитного поля катушки и индуцированного тока объекта делаются выводы о состоянии металла. Метод позволяет выявлять поверхностные дефекты, а так же дефекты, залегающие на глубине 2-3 мм. Помимо этого, при помощи вихревого контроль можно получить информацию о структуре металла, его размерах и составе.
   • Оптический. Используется оптическое излучение (волны, длиной от 10-5 до 10-3 мкм). Есть одно но — для обнаружения не только поверхностных, но и внутренних дефектов метод используется только применительно к прозрачным объектам, т.е. в случае контроля качества сварных стыков трубопроводов он работает только для выявления наружных дефектов.
   • Проникающими веществами. Подходит исключительно для выявления внешних поверхностных или же сквозных дефектов. На подготовленную поверхность наносится индикаторная жидкость (пенетрат), которая проникает в трещины и задерживается там; локализация дефектов происходит после нанесения проявителя визуальным осмотром либо при помощи специальных преобразователей.
2. Методы, позволяющие выявлять глубинные дефекты.
   • Электрический. Реализуется на основе взаимодействия электрического поля с объектом исследования, либо на анализе электрического поля, возникающего в объекте. Например, при приложении электрического напряжения на объект в местах дефекта регистрируется падение напряжения, которое поможет рассказать о характере и размерах повреждений.
   • Радиоволновой. Применяется для объектов, пропускающих радиоволны. Информацию о дефектах получают путём фиксации изменения показателей электромагнитных волн, взаимодействующих со сварным швом.
   • Тепловой. Для поиска дефектов используется активный вид теплового контроля, при котором объект исследования подвергается тепловому излучению, которое передаётся на регистрирурющий прибор. Повышенная/пониженная температура в определённых местах шва говорит о наличии в них дефектов. Применяется для выявления нарушения сплошности в сварном шве (пор, расслоений, шлаковых включений), а так же для локализации проблемных мест в его структуре и некоторых свойствах физико-химического характера.
   • Радиационный (радиографический). Радиационное излучение проникает сквозь предмет, при этом в местах дефектов поглощение лучей выше, и поэтому на специальной плёнке они проявятся светлыми пятнами. Существует несколько подвидов этого метода, самые распространённые из которых рентгенографический контроль, рентгеноскопия и метод гамма-излучения. Этот вид неразрушающего контроля практически универсальный, он позволяет отследить дефекты по всей толщине шва, даёт представление об их характере, размерах и местоположении. Радиографический контроль применяется, как правило, для просвечивания 5-10% шва, кроме отдельных случаев, в которых проверка этим методом доходит до 100% длины шва. Классификация дефектов сварных швов по ГОСТу 23055-78 составлена на основе радиографического метода. Наша компания специализируется на рентгенографическом методе контроля, являясь одним из лидеров на Российском рынке радиографии. Рентгеновские аппараты нашего производства могут применяться в суровых климатических условиях Крайнего Севера (модификации “С”), на труднодоступных участках трубопроводов, на АЭС.
   • Акустический. Инфразвуковые, звуковые или ультразвуковые волны действуют на объект либо возбуждаются в объекте. С их помощью можно выявить малейшие повреждения металла трубопровода, так же этот метод подменяет радиографический при исследовании, например, угловых стыков трубопроводов.

Так же выделяют визуально-измерительный контроль, при котором проверяются размер и форма швов при помощи специальных шаблонов, а так же наличие каких-либо внешних дефектов, например, наплывов.

За сим краткий обзор о том, что же такое есть контроль трубопроводов, мы завершаем, в следующих статьях рассмотрим более подробно методы неразрушающего контроля сварных соединений, отдельно — радиоаграфию и оборудование, которое для этого используется.

Термины

• Неразрушающий контроль (НК) — методы контроля качества изделий, при котором не происходит нарушения их целостности.
• Входной контроль — проверка документации, качества труб, и сопутствующего оборудования до того как начался процесс строительства трубопроводных путей.
• Макрошлиф — вырезанный и отшлифованный образец сварного шва.

Двухсторонняя сварка — сварка, при которой шов выполняется с двух сторон соединеиния труб. Она чревата своими специфичными дефектами, которые могут возникнуть в металле, например, газовыми раковинами.

Поэтому сварные стыки, выполненные этим видом сварки проверяются дополнительно по макрошлифам.

Сплошность — непрерывность металла трубы/сварного шва без пустот.

Неразрушающий контроль трубопроводов: методы проведения, важность процедуры, этапы, необходимые устройства, внутренние дефекты

Трубопроводы – это магистрали, состоящие из большого количества труб, соединенные между собой сваркой. Последняя может быть проведена некачественно, что повлечет за собой непоправимые последствия – разрыв сварного шва. Поэтому до передачи трубной магистрали в эксплуатацию проводят неразрушающий контроль трубопроводов.

Насколько важно проводить контроль качества

Трубные магистральные конструкции подвергаются серьезным нагрузкам, как изнутри, так и снаружи. Поэтому контролю качества сварных швов уделяется особое внимание.

Процесс сварки связан с высокой температурой, которая расплавляет металл труб. Именно в это время изменяется их структура. Если не соблюдать технику сварочного процесса, то после охлаждения внутри шва образуются дефекты. Сварной металл становится неоднородным.

Разновидности дефектов:

1. Внешние. Хорошо видны на поверхности шва. К этой категории также относятся те изъяны, которые располагаются внутри металла на глубине не более 2 мм.
2. Внутренние, они же глубинные. Располагаются глубже, чем на 2 мм.

Дефекты стыков трубопроводов имеют разную форму и расположение. Среди них есть изъяны со стандартными названиями и специфическими:

1. Трещины. Дефект, который имеет длину в несколько раз больше, чем ширину. Это самый опасный момент в сварном шве, который часто и приводит к его разрыву. Трещины входят в две категории. Они могут располагаться как внутри шва, так и снаружи. Нередко встречаются сквозные трещины. Они самые опасные.
2. Поры, они же раковины. Шарообразного вида дефекты (форма может быть и другой, но всегда полой), образующиеся за счет газов, которые выделяются в процессе сварки металла. Относятся к внутренней группе.
3. Кратеры. Это практически поры, которые образовались на поверхности сварного шва трубопровода (небольшие углубления). Причина их появления – обрыв сварочной дуги. Опасность кратеров в том, что в их месте появления уменьшается толщина сварного шва. А это влияет на прочность стыка.
4. Подрезы. Образуются на границе торцов труб и сварного шва. За счет этого уменьшается площадь соприкосновения двух металлов. На таких участках увеличивается внутреннее напряжение, особенно, когда увеличивается нагрузка на трубопровод.
5. Наплывы. Это слой металла, который накладывается на поверхность шва. Получается так, что верхний и нижний слои практически ничем не связаны. Сечение соединения не такое, как требуется по ГОСТу.
6. Непровары. Внутренняя разновидность дефектов. Характеризуется тем, что внутри соединения трубопровода находится металл, не обладающий требуемыми характеристиками. Он был создан под действием более низкой температуры, чем этого требует ГОСТ. Поэтому из-за нагрузок на таком участке быстро растет напряжения металла, что приводит к деформации с последующим разрывом.
7. Металл сварного шва пористый. Это все те же поры или раковины, только малых размеров и расположенных равномерно по всему объему сварного соединения (в целом или по участкам).
8. Посторонние частицы внутри шовного металла. Причина – плохая работа сварщика. Перед началом сварочных работ все соединяемые поверхности тщательно очищают. Обычно для этого используют щетки по металлу и обезжириватели. Если подготовку не провести, то в сварной шов попадает мусор, снижающий его прочность.
9. Прожог. Это когда нарушена технология сварки и электродная дуга проходит сквозь металл соединения. По этой же причине с другой стороны образуются наплывы.

Дефекты сварного соединения трубопроводов

Чтобы все эти неприятности не повлияли на работу трубопровода, проводят контроль. Сегодня применяют разные методы, но все они входят в категорию неразрушающих. Разрушающие методики тоже есть, но они используются для проведения лабораторных исследований. Неразрушающие во всех остальных случаях.

Они удобны тем, что:

• нет необходимости вырезать исследуемый объект и везти его в лабораторию;
• все процессы проводятся на месте сварочных работ;
• для проведения контроля требуется компактное оборудование, небольшого веса.

Существуют строгие требования проведения неразрушающего контроля трубопровода. Диагностику выполняет обученный специалист. При этом строго выдерживаются правила и нормативы проведения контроля.

Какими методами пользуются во время проведения неразрушающего контроля

Существует несколько видов неразрушающего контроля трубопроводов, в которых применяют различные материалы, приборы и технологии.

Основные:

1. Визуально-измерительный контроль.
2. Радиографическая дефектоскопия.
3. С помощью ультразвука.
4. Магнитная дефектоскопия.
5. Капиллярный метод.

Визуально-измерительный

В основе этого вида контроля трубопроводов – осмотр соединений труб, как визуальный, так и с помощью измерительных приборов. Поэтому эта методика определяет только внешние дефекты.

Данный неразрушающий способ является неточным, хотя простым в исполнении. Этот тип контроля обязательный. Его проводят перед тем, как перейти к другому неразрушающему способу. Ведь обнаружив изъян на поверхности, можно не переходить к другой стадии, которая является более дорогой в исполнении. Такой стык сразу можно забраковать.

Что касается простоты проведения, то обычно для этого используют простой измерительный прибор, к примеру, штангенциркуль или линейку. Перед замерами участок с изъяном очищают спиртом, кислотой или другим растворителем.

Если, к примеру, трещина имеет малые размеры, в помощь берут лупу. Обязательное условие проведения данного вида неразрушающего контроля – определить форму дефекта и его размеры.

Визуально-измерительный неразрушающий контроль трубопровода

Радиографическая дефектоскопия

Один из самых точных способов неразрушающего контроля трубопровода, который позволяет выявить даже незначительные изъяны сварного шва. При этом определяется и точное их место расположения.

В основе методики лежит обычный рентген. Используют небольших размеров установку, которая просвечивает металл соединения элементов трубопровода и отображает их на рентгеновской пленке.

Ультразвуковой неразрушающий контроль

Технология основана на акустических изменениях внутри металла. Если он однородный, то звук пройдет без изменения своих характеристик и направления. Когда же на пути встречается дефект, то изменения появятся, и они отразятся на приемнике. Основной параметр изменения – скорость движения звука.

Суть неразрушающей методики:

• ультразвук, обладающий сверхвысокой частотой колебания, выпускается из усилителя;
• он проходит через сварной шов;
• если он столкнулся, к примеру, с трещиной или раковиной, то отразиться от их внутренней поверхности (полости), изменит направление и вернется в приемник.

Чем больше угол преломления, тем больше в размерах трещина или другой дефект.

Ультразвуковой неразрушающий контроль трубопровода

Магнитный неразрушающий контроль

Существует такой термин, как магнитная проницаемость. Это когда магнитные волны проходят через металл за определенный промежуток времени. Если этот показатель уменьшается, то внутри материала на пути волнам встретилось препятствие, которое они стали огибать. Поэтому их скорость упала, а время прохождения увеличилось.

Для проведения этого неразрушающего контроля сварных соединений трубопроводов используют специальное оборудование. С его помощью сквозь металл пропускают электромагнитные волны. На поверхность предварительно насыпают порошок или льют суспензию с железом внутри. Минерал собирается вокруг дефектного участка.

Есть другой вариант с названием магнитография. Здесь вместо порошка или суспензии используют магнитную пленку. На ней все недостатки металла и отображаются. После проведения контрольных процедур пленку помещают в дефектоскоп, откуда информацию и считывают. Она может быть звуковой или в виде изображения.

Капиллярный неразрушающий контроль

Эта технология дает возможность определить дефекты сварного шва в системе трубопроводов с помощью специальных жидкостей, которые называются пенетранты. Основное их свойство – проникать в материалы, если в них есть даже капиллярные изменения.

К таким жидкостям относятся:

• керосин;
• скипидар;
• бензол;
• трансформаторное масло и прочее.

Если пенетрант прошел сквозь металл соединения труб, то значит, в нем есть изъян. Если не прошел, то все в порядке.

Процесс проведения неразрушающего контроля:

• на сварное соединение трубопровода наносится мел или каолин в жидком виде;
• после высыхания нанесенного слоя сухую часть убирают;
• поверх оставшегося слоя наносится керосин;
• через полчаса надо проверить обратную сторону стыка;
• если подтеки керосина там обнаружены, значит шов дефектный, если нет – соединение надежное.

Сегодня в пенетранты добавляют вещества, которые помогают четче выявить недостатки металлов. В основном два:

• пигмент красного цвета;
• люминесцирующее вещество.

Первый используют, когда контроль проводят днем с естественным освещением участка. Второй ночью, для чего используют лампы с ультрафиолетом.

Неразрушающий контроль трубопровода, который не подвергается серьезным нагрузкам, можно проводить более простыми способами: гидравлическим или пневматическим. Для этого внутрь магистрали загоняют под давлением воду или воздух соответственно.

В первом случае неразрушающий контроль проводится с помощью определения подтеков с противоположной стороны соединения, то есть с внешней стороны труб. Во втором дополнительно используют пену, которую наносят на сварной шов. Если она начинает пузыриться – дефект присутствует.

Неразрушающие методы контроля трубопроводов упростили проверку целостности и качества трубных соединений. Применения дефектоскопии, особенно это касается рентгена и ультразвука, практически приблизило вероятность обнаружения недочетов сварки к 100%. При этом такой контроль позволяет узнать, где располагается дефект, сколько их, каких размеров и формы.

А как считаете вы, нужно ли применять более сложные методики неразрушающего контроля трубопроводов или можно обойтись подачей воды/воздуха в систему? Напишите в х. Поделитесь статьей в соцсетях и сохраните в закладках.

• Дополнительно о том, как проводится контроль сварных швов, вы узнаете в видео.
• Источники:

• https://iseptick.ru/truby-i-fitingi/nerazrushayushhij-kontrol-truboprovodov-i-svarnyx-soedinenij-metody-kontrolya.html
• https://elsvarkin.ru/texnologiya/kontrol/soedinenij-truboprovoda
• https://spark-welding.ru/montazh-i-remont/metody-nerazrushayushchego-kontrolya-truboprovodov.html

Методы неразрушающего контроля трубопроводов

Если вы работаете с нефтяной, газовой, транспортной, складской и другими отраслями промышленности, чтобы обеспечить независимый неразрушающий контроль (NDT) и инспекцию как новых, так и находящихся в эксплуатации трубопроводов.

В этой статье мы раскроем основные способы и методы контроля трубопроводов.

Вам потребуются услуги по инспекции которые включают продольное сканирование, рентгеновское сканирование новых труб и кольцевых сварных швов, типичных для трубопроводов горячего повторного нагрева. 

• Паровой трубопровод
• Трубопроводы
• Компоненты нефтехимических трубопроводов
• Технологический трубопровод
• Котельные трубы
• Биофармацевтические трубопроводы

У нас на сайте вы найдёте множество методов по неразрушающему и разрушающих испытаний и инспекций трубопроводных систем, сварных труб и трубопроводов.

Ультразвуковой контроль толщины 

Точные цифровые ультразвуковые измерения позволяют мгновенно определить толщину стенки трубы. Серия случайных считываний, всестороннее исследование толщины системы трубопроводов или исследования коррозии при ускорении потока (FAC) могут выявить и отобразить эрозию и коррозию в компонентах трубопроводов и клапанов.

Ультразвук – фазированная решетка  (PA) Ультразвук – времяпролетная дифракция  (TOFD) Ультразвук – поперечная волна

Ультразвук предоставляет вам ультрасовременные ультразвуковые испытания для широкого спектра применений для труб, сварных швов и трубопроводов с целью точного обнаружения, обнаружения и оценки дефектов или неоднородностей, которые могут быть не обнаружены другими методами испытаний.

Как компьютеризированная цифровая рентгенография (CR), так и пленочная промышленная рентгенография могут выполняться в лабораторных хранилищах или в полевых условиях для проверки сварных швов труб и трубопроводов или для других исследований, требующих получения объемных изображений. Радиографические возможности включают в себя несколько источников гамма-излучения, фиксированные или портативные рентгеновские камеры с постоянным потенциалом высокого напряжения.

Изображения и отчеты об оценке могут быть получены на месте для получения результатов в тот же день при полевых применениях.

Несколько рентгеновских камер лаборатории позволяют проводить большие объемы, быструю замену компонентов сварных швов труб и аттестационные испытания сварки.

Как правило для этого используются рентгеновские плёнки AGFA D4, AGFA D7 и AGFA F8, A также более дешевые аналоги INDUX R4, INDUX R7, INDUX R8

Магнитные частицы   

Углеродистая сталь и другие ферромагнитные трубы и сварные швы обычно подвергаются испытаниям на поверхностные трещины и другие дефекты с помощью магнитопорошковых испытаний.

Некоторые конфигурации трубопроводов и сварных швов не позволяют проводить радиографический или ультразвуковой контроль – или они могут не требовать этих испытаний на соответствие нормам.

МТ – это быстрый и эффективный метод обнаружения дефектов, который может быть выполнен как в лабораториях, так и в полевых условиях с помощью нескольких методов и чувствительности индикации.

Для проведение этого метода обычно используются 

• Ardrox 800/3, Черная магнитная суспензия, аэрозоль
• Ardrox 8901 W, Белая грунтовочная краска баллон 400 мл
• Supramor 4 Black, черная магнитная суспензия, баллон 400 мл
• Краска WCP 712, Белая грунтовочная, аэрозольный баллон 400 мл

Жидкий пенетрант

Жидкостный проникающий контроль – это эффективный метод обнаружения поверхностных дефектов и возможных разрывов в путях утечки в сварных швах и трубопроводах на магнитных и немагнитных материалах.

В полевых условиях часто используется легко переносимое оборудование для цветного контрастного пенетранта.

В лабораториях используются как флуоресцентные, так и цветные методы пенетранта для обеспечения соответствия нормам и герметичности компонентов трубопроводов.

Тестирование феррита

Проверка сварных швов в системах трубопроводов на содержание феррита, иногда называемое дельта-ферритом или ферритным числом (FN), стало требованием для многих компонентов трубопроводов из нержавеющей стали, которые будут подвергаться воздействию коррозионных условий.

Измерение указанного FN может обеспечить баланс между коррозионной стойкостью и потенциалом трещин в сварном шве.

Этот пробор FERITSCOPE FMP30 обеспечивает высокоточные, портативные и быстрые испытания ферритов как с использованием цифровой магнитной индукции, так и с использованием технологий индикатора магнитной проницаемости.

Визуальный осмотр

В соответствии с большинством отраслевых спецификаций, визуальный контроль сварных швов предоставляется в дополнение к другим методам неразрушающего контроля. Визуальный контроль – это самый старый и наиболее часто используемый метод неразрушающего контроля при проверке сварных швов и трубопроводов.

 При надлежащем проведении квалифицированными инспекторами визуальный осмотр может быть наиболее экономически эффективным способом обеспечения соответствия нормам и надежности трубопроводов и сварных швов.

 Перед нанесением покрытия на сварные швы трубопровода, перед обслуживанием или в качестве осмотра в процессе эксплуатации визуальный осмотр может легко выявить нарушения целостности и дефекты, которые могут предотвратить разрушение трубопроводной системы и сварных швов.

Точная идентификация материалов  

Высокоточные портативные анализаторы могут точно определять металлические сплавы и состав элементов в процентах за секунды.

Тестирование PMI стало отраслевым стандартом для компонентов трубопроводов нефтехимии и энергетики, чтобы гарантировать, что при производстве использовались правильные материалы, или чтобы идентифицировать неизвестный сплав для надлежащих сварочных работ.

Titan от Bruker и XAN500 от компании Helmut Ficher в полевых или лабораторных условиях для получения мгновенных результатов и подробных отчетов с аналитическими данными.

Проверка твердости

Проверка твердости предоставляет портативные средства измерения твердости металла для проверки правильности термической обработки, измерения корреляции свойств материалов между компонентами или проверки воздействия тепла от сварки. Используя портативное устройство измерения твердости, быстрые измерения можно преобразовать в несколько шкал твердости для сравнения, соответствия спецификациям и оценки инженерами.

Разрушительное испытание сварных швов

Бывают случаи, когда неразрушающий контроль не дает значений, требуемых нормами и стандартами для прочности и пластичности материалов.

Почти любая компания обеспечивает испытания на растяжение, изгиб и сжатие для аттестации процедуры сварки, аттестации сварщика и проверки прочности материала.

Возможности резки и механической обработки позволяют нам брать образцы для испытаний из образцов сварных швов или отрезков труб, обрабатывать их в соответствии со стандартными спецификациями, а затем выполнять необходимые разрушающие испытания в лабораториях.

Анализ отказов

Часто используется методы неразрушающего и разрушающего контроля, чтобы помочь металлургам и инженерам определить и сообщить о причинах сварки труб, материалов труб и отказов трубопроводной системы. Все описанные выше методы испытаний использовались для исследования отказов труб. 

Непрерывное тестирование 

Методы неразрушающего контроля трубопроводов, есть услуги по полному тестированию, чтобы убедиться, что покрытия и обертки трубопроводов и трубопроводов соответствуют техническим условиям или требованиям контракта.

Неприемлемые неоднородности, такие как точечные отверстия или пустоты в покрытиях труб, обнаруживаются звуковым сигналом или искрой, когда катушка низкого напряжения проходит по области, где ток проходит к поверхности трубы.

Отпускное тестирование обычно используется в трубопроводах с использованием непроводящих ток покрытий.

Используя цифровой ультразвуковой контроль толщины, иногда в сочетании с другими методами неразрушающего контроля или разрушающего контроля, с учётом опыта работы с металлургами и инженерами. Даёт возможность оценить ожидаемый срок службы трубопроводов и составить отчет о них. Результаты испытаний измеряются относительно исходной толщины труб и оцениваются с учетом таких факторов, как возраст труб, использование, окружающая среда и давление, чтобы составить отчет «ожидаемый срок службы» для программ страхования и профилактического обслуживания.