Аннотация
В пособии рассмотрены различные аспекты технического состояния и диагностики оборудования опасных производственных объектов. Комплексно в форме вопросов и ответов приводятся характеристики опасных производственных объектов и технического состояния оборудования, специфика условий работы оборудования, основные положения по диагностике и неразрушающему контролю. Особое внимание уделено видам и причинам дефектности и поврежденности металла оборудования, различным видам и методам неразрушающего контроля дефектности и свойств металла и их техническим возможностям. Пособие предназначено для специалистов, работающих в области промышленной безопасности и контроля технического состояния опасных производственных объектов, и может быть полезно студентам соответствующих образовательных специальностей.
1.Введение
Обеспечение промышленной безопасности и долговечности работы любого опасного промышленного объекта (ОПО), кроме соблюдения норм эксплуатации, во многом зависит от его технического состояния тесно связанного с дефектностью и повреж- денностью металла объекта за время эксплуатации. Особенно это важно для большого разнообразия видов оборудования ОПО. Основой контроля за техническим состоянием такого оборудования является диагностика, включающая периодический неразрушающий контроль состояния металла оборудования (степень, характер и допустимость дефектности, механические свойства, напряженно-деформированное состояние, структурная деградация и др.) различными видами и методами. От качества контроля технического состояния будет зависеть безопасность дальнейшей эксплуатации стареющего обору- дования и возможность его дальнейшей эксплуатации на рабочих параметрах, включая промышленную, экологическую и экономичес- кую составляющие. Кроме того диагностика и контроль технического состояния оборудования является основным способом предупреж- дения техногенных аварий, приводящих к серьезным последствиям. Результаты такого контроля необходимы также для продления срока безопасной эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса оборудования опасного промышленного объекта.
Таким образом, диагностика и неразрушающий контроль техничес- кого состояния оборудования опасных производственных объектов является важнейшими составляющими системы обеспечения промыш-енной безопасности опасных производственных объектов.
В пособии используются определения, материалы и данные из нормативно- технических документов и технической литературы
2.Термины и cокращения
ОПО — опасный промышленный объект
ТС — техническое состояние
ДТС — диагностика технического состояния
ТСК — технические средства контроля
НК — неразрушающий контроль
НДС — напряженно-деформированное состояние
ВИК — визуально-измерительный контроль
РК — радиационный контроль
УЗК — ультразвуковой контроль
УЗД — ультразвуковая дефектоскопия
АЭ — акустико-эмиссионный контроль
МК — магнитный контроль
МПД — магнитопорошковая дефектоскопия
ММП — метод магнитной памяти
ВК — вихретоковый контроль
ТК — тепловой контроль
КК — капиллярный контроль
СК — стилоскопический контроль
ОНК — оптический неразрушающий контроль
ПРТ — промышленная рентгеновская томография
3. Что необходимо знать об ОПО?
3.1. Какой закон РФ является основой нормативной базы для ОПО?
Основой нормативной базы ОПО является Федеральный закон от 21.07.97 N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» Федеральный закон ФЗ-116 определяет правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов. Данный закон направлен на предупреждение аварий на опасных производственных объектах (ОПО) и обеспечение готовности эксплуатирующих опасные производственные объекты юридических лиц и индивидуальных предпринимателей к локализации и ликвида- дации последствий указанных аварий.
3.2. Какие приняты определения ОПО?
Существует несколько вариантов определения для ОПО. В системе промышленной безопасности Ростехнадзора опасными производ- ственными объектами (ОПО) в соответствии с Федеральным законом ФЗ-116 являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты, указанные в Приложении 1 к насто- ящему Федеральному закону.
В общем cлучае опасный производственный объект (ОПО) — это предприятия и другие объекты, на которых происходит прием, переработка и транспортировка опасных веществ. К ним относятся легковоспламеняющиеся, горючие, токсичные, ядовитые вещества. Более кратко опасный производственный объект (ОПО) — это производственный объект, при эксплуатации которого высок риск ава- рий или иных опасных инциндентов (аварийные ситуации).
3.3. На сколько классов опасности делятся ОПО?
В Приложении 2 к Федеральному закону о промышленной безопасности ОПО делятся на четыре класса опасности:
I класс опасности — опасные производственные объекты чрезвы- чайно высокой опасности;
II класс опасности — опасные производственные объекты высокой
опасности;
III класс опасности — опасные производственные объекты средней опасности;
IV класс опасности — опасные производственные объекты низкой опасности.
3.4. На что влияет класс опасности ОПО?
Присвоенный класс опасности (ОПО) влияет на правила эксплуатации, частоту плановых проверок, осуществление постоянного государственного надзора, другие обязательства.
3.5. Что значит оборудование ОПО?
В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» N116-ФЗ к оборудованию ОПО относятся машины, технологическое оборудование, системы машин и (или) оборудования, агрегаты, аппаратура, механизмы, применяемые при эксплуатации опасного производственного объекта. Все виды технических устройств, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 мегапаскаля (0,7 килограмм-силы на сантиметр квадратный (кгс/см2)) относятся к оборудованию работающему под давлением, включая:
а) пара, газа в газообразном, сжиженном состоянии (сжатых, сжиженных и растворенных под давлением газов);
б) воды при температуре более 115 градусов Цельсия (°C);
в) иных жидкостей при температуре, превышающей температуру их кипения при избыточном давлении 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), а также при эксплуатации зданий и сооружений, предназначенных для осуществления технологических процессов, в составе которых используется перечисленное в пункте 3 ФНП оборудование.
3.6. Что значит техническое состояние оборудования?
Техническое состояние оборудования (ТС) — состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией (ГОСТ 20911—89 Техническая диагнос- тика. Термины и определения).
3.7. От чего зависит ТС оборудования ОПО?
Техническое состояние оборудования зависит от его назначения, характера конструкции и условий эксплуатации ОПО, а также от:
— качество основного металла и сварных соединений
— в основном сталь различных марок, прочностных и структурных классов
Рабочие температуры
— температура– холодный интервал <120C
— теплый интервал от 120 до 450С
— горячий интервал> 450С
Рабочая среда
— кислая
— щелочная
— углекислая
— водородная, сероводородная и др
Рабочие нагрузки
— статические
— динамические
— циклические
— комбинированные
Длительность эксплуатации
— проектная
— выше проектной
3.8. Какие виды ТС ОПО различают?
Различается 5 видов технического состояния (ТСО), характеризуе- мые значением параметров объекта в заданный момент времени:
— исправное — объект соответствует всем требованиям норма- тивно-технической и (или) конструкторской документации;
— неисправное — объект не соответствует хотя бы одному требо- ванию нормативно-технической и (или) конструкторской документа- ции
— работоспособное — значения всех параметров, характеризу- ющих способность объекта выполнять заданные функции, соответст- вуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;
— неработоспособное — значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации
— предельное — дальнейшая эксплуатация объекта технически невозможна или нецелесообразна из-за несоответствия требованиям безопасности или неустранимого снижения эффективности работы.
3.9. Какая общая классификация основных видов ТС?
В зависимости от требований к объекту и категории его ответст- венности устанавливается определенная система организации контроля качества. В основу этой системы положена классификация основных видов технического контроля по отдельным признакам, а именно:
• По стадиям производственного процесса.
— входной (первичный),
— операционный (текущий),
— окончательный (приемочный),
— хранения,
— транспортирования.
Входной контроль имеет целью не допустить использование некачественной продукции поставщика, поступившей к изготовителю.
Под термином предварительный контроль понимают не только проверку изделия, но и работоспособность оборудования, допуска к выполнению работ и квалификации исполнителей работ.
Операционному контролю подвергают технологические процессы по отдельным операциям маршрутной технологии после её заверше- ния или во время исполнения.
Окончательный (приемочный) контроль проводится после завершения всех технологических операций по изготовлению изделия, конструкции, объекта. При приемочном контроле проверяется соответствие изготовленной продукции требованиям НТД (нормативно-технической документации) и принимается решение о её пригодности к использованию.
Хранение и транспортирование готовой продукции осуществля- ется на основе действующей нормативно-технической документации на соответствующий вид продукции
• По объему контролируемой продукции контроль разделяют на сплошной и выборочный.
— Сплошной контроль выполняют для ответственных сварных конструкций.
— Выборочный — при контроле изделий крупносерийного и массо- вого производства.
• По месту проведения контроль делится на:
— стационарный
— подвижный (скользящий).
Стационарный контроль производится на специально оборудованном контрольном пункте или в специальном помещении (например, рентгеноконтроль выполняют в изолированных боксах). Подвижный контроль производится непосредственно на объекте (например, ультразвуковой контроль).
• По характеру и периоду контроль делится на:
— первичный или входной,
— периодический или инспекционный,
— летучий контроль,
— статистический.
Под инспекционным (периодическим) контролем понимают выборочный контроль продукции специальными лицами (инспекторами) для дополнительной проверки качества проконтролированной продукции.
Летучий контроль выполняется с произвольной периодичностью, носит инспекционный характер и выполняется работниками ОТК. При этом контролируется соблюдение технологических процессов (контроль технологической дисциплины),например, последователь- ность выполнения сварных швов, соблюдение правил хранения и условий транспортировки изделий на соответствие требованиям технической документации.
При проверке соблюдения технологического процесса особое внимание уделяется рациональной организации рабочих мест, которая предполагает наличие необходимой технологической документации, оснастки и контрольно-измерительных приборов, а также инструмента и их состояния, соблюдения правил и норм техники безопасности, состояние рабочего места и соответствие его требованиям технологической документации. Такую проверку часто называют контролем производственной дисциплины.
Статистический контроль, как правило, используется в крупносе- рийном и массовом производстве в системе управления качеством продукции. Статистический контроль является средством профилак- тического воздействия на ход технологического процесса с целью его корректировки и исключения появления брака.
• По видам и особенностям проверки контроль делится на:
— неразрушающий
— разрушающий
Разрушающий контроль применяют для получения контролируе- мых количественных показателей продукции. В некоторых случаях контроль проводят с частичным нарушением целостности материала изделия, т.е. путем испытаний фрагмента металла без разрушения объекта.
Неразрушающий контроль не оказывает влияния на целостность продукции и косвенно характеризует ее качество.
• По средствам и методам технический контроль делится на:
— визуальный
— инструментальный.
3.10. Что значит контроль ТС оборудования?
Контроль технического состояния — проверка соответствия значений параметров оборудования требованиям, установленным документацией, и определение на этой основе одного из заданных видов ТС в данный момент времени.
Термин контроль технического состояния применяют, когда основной задачей технического диагностирования является определить вид технического состояния. Определение вида технического состояния оборудования может производиться как в собранном состоянии, так и после его полной разборки.
3.11. Какие основные характеристики ТС металла оборудования?
К характеристикам ТС металла оборудования относятся:
— механические свойства металла,
— дефектность изготовления и эксплуатационная,
— неоднородность напряженно-деформированного состояния (НДС) по зонам концентрации напряжений (ЗКН)
1. Механические свойства металла:
— статические — предел прочности, текучести, относительное удлинение и сужение
— динамические- ударная вязкость
— циклические — пределы мало-многоцикловой выносливости
— жаропрочные — предел длительной прочности
2. Дефектность изготовления:
— металлургическая, возникающие при отливке и прокатке;
— технологическая, возникающая при изготовлении и ремонте (сварка, наплавка, механическая и термическая обработка, калибровка и др.);
3.Дефектность эксплуатационная:
— структурная поврежденность (деградация)
— старение деформационное (120—250С, охрупчивание)
— водородное и сероводородное охрупчивание до температуры 200С,
— водородная коррозия от 200 до 600С,
— тепловое охрупчивание 250—450С, —
— высокотемпературная ползучесть при Т> 450С
— коррозионное и межзеренное растрескивание в различных рабочих средах (сульфиды, хлориды, электролиты, щелочи, водород, сероводород, углекислота и др.),
— коррозионное растрескивание под напряжением (КРН)
— термоциклическое растрескивание
4.Неоднородность НДС по ЗКН
— сварные соединения и швы
— конструктивные концентраторы
— дефекты нарушения физической несплошности металла
— зоны теплового перегрева
3.12. Какие основные виды контроля ТС оборудования?
— периодический осмотр (ревизия) работающего оборудования по регламентам ФНиП
— техническая диагностика по регламенту соответствующего НТД
— экспертиза промышленной безопасности по истечении проект- ного или нормированного НТД срока службы, включающая комплексную диагностику ТС и прогноз остаточного срока службы в соответствии с ФНИП.
3.13. Какими документами устанавливаются требования к оборудованию ОПО?
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением» ТР ТС 032/2013 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».
3.14. Чем определяется специфика работы оборудования ОПО?
Факторами специфики работы ОПО являются:
— токсичность и агрессивность рабочей среды
— воздействие коррозионно-активной рабочей среды
— рабочие параметры (давление, температура)
— действие повторно-статических и циклических рабочих нагрузок
— сложно-напряженное непостоянное состояние металла от рабо- чих нагрузок, упругопластических деформаций и перемещений
— концентраторы напряжений различного рода
— неоднородность структуры и физико-механических свойств металла
— геометрические неоднородности
— природно-климатические условия эксплуатации
— масштабность, кривизна поверхности протяженность конструкций
— разнообразие прочностных категорий мар
