Вопрос 38


Вопрос 38
НАДЕЖНОСТЬ АРМАТУРЫ. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Трубопроводная арматура, эксплуатируемая на магистральных трубопроводах, является объектом повышенной опасности, поскольку целый ряд возможных отказов арматуры, таких как:
разрушение корпусных деталей;
нарушение герметичности по отношению к внешней среде;
нарушение внутренней негерметичности;
нарушение функционирования (открыто - закрыто) может привести к аварийным ситуациям с тяжелыми экологическими последствиями для здоровья и жизни людей и окружающей среды. .В связи с этим первостепенное значение приобретает обеспечение безопасности арматуры.
По данным зарубежных исследований основное количество дефектов арматуры связано с нарушением герметичности.
Наименее надежными в работе оказались дисковые затворы. Типичный дефект дисковых затворов - негерметичность в седле. Этот же вид дефекта является основным и у параллельных и клиновых задвижек, запорных клапанов (вентилей), предохранительных и обратных клапанов.
У дроссельных клапанов основная причина выхода из строя - эрозия уплотнительных поверхностей узла затвора, у пробковых кранов - заклинивание пробки и задир уплотнительных поверхностей. У шаровых кранов причины отказов примерно равномерно распределяются между неправильным выбором материала, негерметичностью в затворе, эрозией и износом уплотнительных поверхностей, заклиниванием пробки и задиром уплотнительных поверхностей.
Главные особенности арматуры, влияющие на ее работоспособность в загрязненных рабочих средах.
Во-первых, при скользящем движении запорного элемента относительно седла особенно часто происходит защемление твердых частиц и их внедрение в уплотнительную поверхность, поэтому желательно снабжать уплотнение специальными защитными или очистными элементами. При отрыве запорного элемента от седла (в дисковых затворах и клиновых задвижках) уплотнения в основном подвергаются эрозии потоком, но возможно также и защемление твердых частиц на последней стадии закрывания.
Во-вторых, седла арматуры поворотного типа (кранов и затворов) обычно больше подвергаются воздействию потока, чем седла арматуры с линейным перемещением (клапанов и задвижек). Снизить уровень повреждения седел можно путем уменьшения размеров полостей в корпусе.
Шаровые краны в основном показали хорошую работоспособность. На жидкости с содержанием твердых частиц в кранах с полимерными седлами мелкие частицы внедрялись в мягкие седла и образовывали налет на металлической пробке. В результате увеличивалось трение, и крутящий момент управления начинал возрастать уже после нескольких циклов срабатывания, пока не превышал максимальный момент привода, что приводило к заклиниванию. Наблюдалось также повреждение уплотнения, вследствие чего резко возрастала утечка через затвор.
Надежность клиновых задвижек оказалась выше по сравнению с другими типами арматуры. Клиновые задвижки обеспечивают долговечность и герметичность, на их работу мало влияет внедрение небольшого количества твердых частиц в уплотнение. Благодаря клиновому эффекту герметичность в затворе удается сохранить. Однако в дисковых затворах повышена опасность эрозии уплотнения, вызванной потоком, особенно в положении диска, близком к закрытому, когда скорость потока резко возрастает. Долговечность дисковых затворов изменяется в широких пределах в зависимости от конкретной конструкции. Результаты эксплуатации показали, что арматура создает значительно больше проблем, чем ожидалось, и ее эксплуатация обходится дорого. Арматура всех типов имеет недостаточную надежность; наиболее часто встречающиеся дефекты — негерметичность в затворе, схватывание и. заклинивание.
Небольшое содержание мелких абразивных частиц в рабочей среде сильно влияет на работоспособность арматуры всех видов. В общем наиболее надежными на среде с содержанием абразивных частиц оказались задвижки, далее в порядке снижения надежности - пробковые краны, дисковые затворы и шаровые краны (хотя отдельные конструкции дисковых затворов и шаровых кранов показали очень высокую надежность).
Условия эксплуатации должны учитываться и изготовителями и потребителями арматуры в большей степени, чем это делается в настоящее время. Особенно важно делать различие между чистыми и загрязненными средами. Изготовители арматуры должны проводить испытания опытных образцов арматуры на потоке, с тем чтобы получить более правильную оценку их эксплуатационных качеств и крутящего момента, требуемого для управления. Наконец, потребители арматуры должны побудить изготовителей разрабатывать и осуществлять программы совершенствования выпускаемой арматуры и расширение областей ее применения (в том числе и для абразивных сред).
Герметичность арматуры во многом зависит от состояния уп-лотнительных элементов, основным диагностическим признаком работоспособности арматуры является внутренняя герметичность. В подавляющем числе случаев арматура переходит в неисправное состояние не из-за потери прочности корпуса, а из-за нарушения внутренней герметичности. Последнее часто зависит от технологических условий эксплуатации и качества ремонта. Наиболее жестким технологическим условиям эксплуатации подвергается запорная, обратная и регулирующая арматура.
Значительное количество арматуры, не отработав установленного ресурса, требует демонтажа и замены из-за несвоевременно выполненных диагностических работ. Выбор наиболее рационального метода диагностики арматуры должен основываться на результатах анализа условий эксплуатации и фактически отработанного ресурса. Из эксплуатационных факторов следует оценить напряжения на корпус и патрубки арматуры от дополнительных (помимо внутреннего давления) нагрузок от температурных удлинений и деформаций технологической трубопроводной обвязки, просадки грунта под опорами, перемещения подсоединенных трубопроводов из-за оползней, изменения русла водного перехода, размыва трассы трубопровода. Такие дополнительные напряжения, являющиеся потенциальным источником появления и развития дефекта корпусных деталей арматуры, особенно в местах концентрации напряжений, целесообразно обнаруживать и оценивать магнитометрическим методом.
Магнитометрический метод неразрушающего контроля (метод магнитной памяти металла) основан на использовании остаточной намагниченности металла, которая возникает при действии технологических, конструкционных и эксплуатационных факторов. Магнитометрический метод контроля позволяет оценивать напряженно-деформированное состояние корпуса арматуры, а также их основных узлов и деталей.
При проведении контроля магнитометрическим методом поверхность оборудования должна быть очищена от грязи и масла. Зачистка металла и какая-нибудь подготовка поверхности не требуется. На объект контроля наносится разметка мелом. На поверхности корпуса арматуры наносится разметка в виде сетки по вертикали и горизонтали с равным шагом. Сетка наносится через каждые 80-100 мм. Горизонтальные линии сетки обозначаются буквами, вертикальные - цифрами.
Диагностирование осуществляется сканированием датчика прибора (индикатора концентрации напряжений) вдоль горизонтальных линий разметки поверхности объекта контроля. При пересечении датчика цифровой и алфавитной сетки фиксируются и записываются максимальные значения напряженности магнитного поля рассеяния со знаком плюс или минус. Скачкообразное изменение величины напряженности магнитного поля с одновременным изменением его знака указывает на концентрацию остаточных напряжений.
Если сумма абсолютных значений напряженности разноименных знаков, расположенных в районе одной или двух сеток составляет 200-450 А/м, то эти зоны подлежат диагностированию ультразвуковым, магнитопорошковым, капиллярным методам или другими методами неразрушающего контроля с целью выявления дефектов в виде трещин, разрывов и пр.
Зоны, где сумма абсолютных значений напряженности магнитного поля превышает 450 А/м, и в которых не обнаружены дефекты ультразвуковым, магнитопорошковым и капиллярным методами контроля, должны в дальнейшем диагностироваться магнитометрическим и другими методами неразрушающего контроля повторно через 6-12 мес. Для проведения магнитометрического контроля используются индикаторы концентрации напряжений ИКНМ-2Ф, ИКН-1М или другие.
Если технологическая обвязка оборудования НПС позволяет проводить нагружение арматуры давлением до 1,1рраб (рраб - рабочее давление) и исключает воздействие гидродинамических явлений на сигнал датчиков дефектоскопической аппаратуры, то наряду с магнитометрическим можно применять акустико-эмиссионный метод неразрушающего контроля оборудования.При акустико-эмиссионном (АЭ) контроле осуществляется регистрация акустического сигнала, возникающего при развитии трещины. Классификация сигналов АЭ позволяет оценивать их по степени опасности. Зоны, где выявлены сигналы АЭ II, III, IV классов, подлежат диагностированию ультразвуковым, магнитопорошковым, капиллярным методами контроля для обнаружения возможных дефектов корпуса арматуры.
Сигналы АЭ классифицируются по следующим четырем критериальным источникам:
источник I класса - пассивный источник;
источник II класса - активный источник;
источник III класса - критически активный источник;
источник IV класса - катастрофически активный источник.
Датчики (преобразователи) АЭ рекомендуется устанавливать в районе входного и выходного патрубка, на верхней и нижней части корпуса арматуры. Для уменьшения уровня помех во время проведения контроля должны быть приостановлены все посторонние работы. Должно быть исключено передвижение автотранспорта, проведение сварочных и монтажных работ, работа подъемно-транспортных механизмов, расположенных рядом. Для проведения акустико-эмиссионного (АЭ) контроля применяются АЭ системы типа «A-Line 32 Д» или аналогичные, отечественные или импортные, имеющие не менее 4 каналов для сбора информации и обеспечивающие локализацию и определение координат источников акустических сигналов.
Арматура, длительно эксплуатируемая на НПС. подвергается гидроабразивному и коррозионному воздействию среды, результатом которого является утонение стенок. Поэтому после 20-30 лет эксплуатации необходимо контролировать толщину стенок корпуса, в местах наиболее подвергаемых указанному воздействию, с учетом конструктивного исполнения оборудования.
Для контроля рекомендуется использовать портативные толщиномеры, например, ультразвуковые типов УТ-93П, УТ-80.
Изложенные методы диагностики и дефектоскопии не позволяют обнаружить дефекты, связанные с внутренней негерметичностью.
В условиях эксплуатации арматуры на НПС можно использовать следующие методы.

Приложенные файлы

  • docx 19299499
    Размер файла: 22 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий