---
Автор: Скворцов Алексей Анатольевич, эксперт по промышленной безопасности, ООО «Югорское отделение экспертизы
Соавтор: Мартышкин Александр Юрьевич, эксперт по промышленной безопасности, ООО «Югорское отделение экспертизы».
О КАПИЛЛЯРНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ СТАЛЬНЫХ ГАЗГОЛЬДЕРОВ
Аннотации: В статье рассмотрен вопрос использования капиллярной дефектоскопии как неотъемлемой и важной части системы неразрушающего контроля. Применение методов капиллярного контроля при диагностике стальных шаровых и горизонтальных газгольдеров позволяет значительно увеличить эффективность диагностики данных технических устройств.
Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, газгольдеры стальные, неразрушающий контроль, методы капиллярного контроля, капиллярная дефектоскопия.
---
Современный урбанистический ландшафт невозможно представить без газгольдеров, которые расположились и в небольших городках, и на территориях крупных предприятий.
Газгольдер (от англ. gas-holder – газохранилище) – стационарный стальной резервуар, предназначенный для приема, хранения и выдачи паровой или жидкой фазы сжиженного углеводородного газа (СУГ).
Другое, более расширенное определение гласит: газгольдер представляет собой резервуар для хранения легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), сжиженных газов (СУГ, СПГ), сжатых газов, агрессивных продуктов (кислот) и игристых вин под давлением от 0,25 до 1,8 МПа при климатическом и изотермическом температурном режиме; различают газгольдеры низкого (до 4–5 кПа) и высокого (до 3 МПа) давления, по способу герметизации газового пространства – мокрые и сухие; в первых герметизация осуществляется с помощью гидравлического (обычно водяного) затвора, во вторых – любыми другими способами (например, с применением сальниковых уплотнений); различают газгольдеры переменного и постоянного объёма
Газгольдеры постоянного объёма представляют собой цилиндрические или сферические стальные резервуары и способны хранить газ при давлении до 1,8 МПа. Чаще всего изготавливаются из высококачественной стали 09Г2С. Необходимо отметить, что сталь 09Г2С характеризуется эффективной устойчивостью к коррозии, сильным температурным перепадам, различным механическим нагрузкам. Причем толщина стенки выбрана в соответствии с прочностными расчетами и рассчитана на 12 лет эксплуатации [4]. Установка газгольдера высокого давления происходит попутно с монтажом системы газовой обвязки, которую составляют газовые трубы, редукторы, предохранительные клапаны, регуляторы давления, надежные запорные устройства и компрессор, доставляющий газ в газгольдер. Кроме того резервуар должен быть оборудован приборами визуального контроля над давлением и системой планового или аварийного сброса газа (давления). Корпус резервуара покрывается несколькими слоями специальной краски на основе эпоксидной смолы. Она защищает резервуар от механических и химических повреждений. Газгольдеры оснащены анодно-катодной защитой, которая защищает данный тип резервуаров от наводящих и блуждающих подземных токов на протяжении всего срока эксплуатации конструкций.
В процессе эксплуатации газгольдеры подвергаются экспертизе промышленной безопасности, поскольку являются опасными техническими устройствами.
Первоочередному полному техническому обследованию должны подвергаться газгольдеры:
- выработавшие установленный проектом или предприятием-изготовителем ресурс эксплуатации;
- не имеющие установленного ресурса и находящиеся в эксплуатации 12 лет и более;
- не имеющие установленного ресурса и за время работы накопившие 1000 циклов нагружения и более (под циклом нагружения подразумевается колебание уровня заполнения шарового резервуара более 30%);
- временно находившиеся под воздействием параметров, превышающих расчетные (например, при пожаре или аварии);
- по мнению предприятия-владельца требующие оценки остаточного ресурса.
Составной частью экспертизы является использование методов неразрушающего контроля (НК). В зависимости от принципа работы контрольных средств все известные методы НК в соответствии с ГОСТ 18353-79 подразделяются на следующие виды: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический, с проникающими веществами.
НК газгольдеров с использованием проникающих веществ, иными словами, с помощью капиллярных методов, широко используется лабораториями неразрушающего контроля.
Капиллярные методы подразделяют на основные, использующие капиллярные явления, и комбинированные, основанные на сочетании двух или более различных по физической сущности методов неразрушающего контроля, одним из которых является капиллярный контроль (капиллярная дефектоскопия).
Капиллярная дефектоскопия есть метод, при котором происходит проникновение определенных жидкостей (пенетрантов) в поверхностные микрополости изделия под действием капиллярного давления. В результате повышается контрастность дефектного участка на фоне неповрежденного.
Приходится выявлять такие малые дефекты, что заметить их при визуальном контроле невооруженным глазом невозможно. Применение же оптических измерительных приборов не позволяет выявить поверхностные дефекты из-за недостаточной контрастности изображения дефекта на фоне металла и малого поля зрения при больших увеличениях. Тут-то и приходит на помощь капиллярный метод контроля.
При капиллярном контроле индикаторные жидкости проникают в полости поверхностных и сквозных несплошностей, и образующиеся индикаторные следы регистрируются визуальным способом или с помощью преобразователя.
Основным документом, регламентирующим применение капиллярного метода, является ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».
| Остаточный ресурс оборудования - суммарная наработка оборудования (в часах, кубометрах, гектарах, километрах, тоннах, циклах и т.п.) от момента проведения контроля его технического состояния, до перехода в предельное состояние. Читать про расчет остаточного ресурса технических устройств. |
Важным условием определения дефектов материала капиллярными методами является наличие полостей, имеющих выход на поверхность объектов и глубину распространения, значительно превышающую ширину их раскрытия.
Капиллярная дефектоскопия (капиллярный контроль) предназначен для выявления невидимых или слабо видимых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов (трещины, поры, раковины, непровары, межкристаллическая коррозия, свищи и т. д.) в объектах контроля, определения их расположения и размеров.
Достоинствами капиллярных методов дефектоскопии являются: простота операций контроля, несложность оборудования, применимость к широкому спектру материалов, в том числе к немагнитным металлам.
В качестве индикаторных жидкостей применяют органические люминофоры – вещества, дающие яркое собственное свечение под действием ультрафиолетовых лучей, а также различные красители. Поверхностные дефекты выявляют с помощью средств, позволяющих извлекать индикаторные вещества из полости дефектов и обнаруживать их присутствие на поверхности контролируемого изделия.
При эксплуатации газгольдеров может образоваться ряд дефектов, эффективно определить которые можно методами капиллярной дефектоскопии. Эти дефекты выявляются при осмотре следующих элементов газгольдера:
- оболочка сферического корпуса, верхнее и нижнее сферические днища;
- продольные сварные швы сопряжения верхнего и нижнего сферических днищ; сварные швы приварки лепестков оболочки друг к другу, а также к верхнему и нижнему сферическим днищам;
- места пересечений сварных швов;
- узлы приварки горловин люков к верхнему и нижнему сферическим днищам;
- места приварки штуцеров, опор и других элементов;
- конструкции опор;
- технологическое оборудование (газоуравнительная система, дыхательные, предохранительные клапаны, задвижки, арматура трубопроводов, система заземления и молниезащиты и др.);
- вспомогательные металлические конструкции (лестницы, площадки обслуживания, переходы и т. д.) [4].
Эффективность методов капиллярной дефектоскопии зависит в значительной мере от соблюдения условий методики, которая представлена в таблице 1.
Таблица 1.
| Методы капиллярной дефектоскопии | Предварительная очистка | Механически, щеткой | Струйным методом | Обезжиривание горячим паром | Очистка растворителем |
| Первая операция | Предварительная просушка | ||||
| Вторая операция | Нанесение пенетранта | Погружение в ванну | Нанесение кистью | Нанесение аэрозоли / распылителя | Нанесение электростатическим способом |
| Третья операция | Промежуточная очистка | Пропитанной водой неворсистой тканью или губкой | Пропитанной водой кистью | Сполоснуть водой | Пропитанной специальным растворителем неворсистой тканью или губкой |
| Четвертая операция | Сушка | Высушить на воздухе | Протереть неворсистой тканью | Обдуть чистым, сухим воздухом | Высушить теплым воздухом |
| Пятая операция | Нанесение проявителя | Погружение (проявитель на водной основе) | Нанесение аэрозоли / распылителя, проявитель на спиртовой основе | Электростатическое нанесение (проявитель на спиртовой основе) | Нанесение сухого проявителя (при сильной пористости поверхности) |
| Шестая операция | Проверка поверхности и документирование | Контроль при дневном или искусственном освещении мин. 500Lux (EN 571-1/ EN3059). При использовании флуоресцентного пенетранта: Освещение: < 20 LuxИнтенсивность УФ: 1000μW/cm 2 | Документация на прозрачной пленке | Фотооптическое документирование | Документирование с помощью фото- или видеосъемки |
Таким образом, использование капиллярной дефектоскопии является неотъемлемой и важной частью системы неразрушающего контроля стальных газгольдеров, а качественное исполнение методов капиллярного контроля позволит максимально увеличить эффективность диагностики элементов сосудов, предназначенных для хранения сжиженного углеводородного газа.
Список литературы:
1. ГОСТ 5172-63. «Газгольдеры стальные постоянного объема цилиндрические. Параметры и основные размеры»;
2. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования» (с изменениями № 1, 2). ГОСТ от 15 мая 1980 года № 18442-80;
3. ГОСТ 26-5-99 «Контроль неразрушающий. Цветной метод контроля сварных соединений, наплавленного и основного металла»;
4. РД 03-380-00 «Инструкция по обследованию шаровых резервуаров и газгольдеров для хранения сжиженных газов под давлением».
