Теория и практика в акустико-эмисионном контроле

Оборудование, находящееся в длительной эксплуатации, накапливает массу дефектов (в том числе и опасных), свя­занных с частичной потерей (деградацией) механических свойств. Материал разрушается даже при незначительных колебаниях нагрузки (давление, температура) со скоростью, сопоставимой со скоростью звука.

Для того чтобы не упу­стить момент разруше­ния и проводить анализ уровня опасности при эксплуатации такого объекта, необходимо про­водить непрерывный контроль объекта в реальном времени. В таких ситуациях рекомендуется устанавливать комплексные си­стемы мониторинг-контроля, с помощью которых можно про­водить анализ технического со­стояния и расширять пределы эксплуатации, сопровождая объ­ект почти до критического со­стояния.

В декабре 2006 г. был произ­веден монтаж и наладка систе­мы комплексного диагностиче­ского мониторинга (КДМ), она принята в опытную эксплуата­цию, а 7 февраля 2007 г. с уча­стием представителей Проматомнадзора были проведены приемочные испытания и сдача системы в промышленную эксплуатацию.

Основным методом диагно­стики в системе мониторинга реактора Р-301 является ме­тод акустико-­эмиссионного контроля.

Были установ­лены датчики акустической эмиссии АЭ, температуры, вибрации и давления, пре­доставляющие информацию о текущем состоянии реактора

Во время эксплуатации си­стема анализирует и накапливает всю информацию о техническом состоянии контролируемого объ­екта в реальном времени.

Данные диагностирования непрерывно поступают в модули, где оцифровываются, подвергаются предварительной обработке и далее передаются на централь­ную вычислительную станцию для окончательной обработки и отображения на дисплее в дис­петчерской в режиме реальноговремени. За время промышленной эксплуатации системы КДМ состояние реактора Р-301 ухудшилось.

Активность отдельных зон значительно увеличилась, что свидетельствовало о прогрессирующем развитии дефектов и возможности разрушения реактора. Исходя из анализа скорости нарастания акустической активности за период с января по май 2007 г. была запланирована и успешно осуществлена остановка реактора.

После остановки на демонтированном реакторе проведены работы по неразрушающему контролю с целью установления причин перехода реактора в предельное состояние. По результатам внутреннего осмотра обнаружены многочисленные нарушения целостности плакирующего слоя (вплоть до полного его отсутствия на отдельных участках) (фото 2).

Фото 2. Нарушение целостности плакирующего слоя

Размеры повреждений доходят до 5 мм. Эти повреждения ведут к нарушению структуры металла и резкой деградации механических свойств силовой оболочки.По результатам ультразвукового контроля выявлены многочисленные несплошности в сварных швах и расслоения основного металла.

Протяженность несплошностей по длине достигает 100 мм, по глубине – 15 мм. В одной из наиболее активных зон несплошности выявлены как в сварных швах, так и в околошовной зоне. Определенные несплошности залегают на разных глубинах – от 26 до 80 мм. Данные повреждения свидетельствуют о значительной деградации с потерей механических свойств металла, что и приводит к хрупкому разрушению объекта.

Таким образом, применение системы КДМ позволило, с одной стороны, продлить срок эксплуатации реактора, а с другой – избежать его разрушения. Составляющие экономического эффекта от внедрения системы КДМ:

• непрерывная эксплуатация системы КДМ без остановки производства в течение более шести месяцев;
• предотвращение разрушения реактора в процессе эксплуатации со всеми вытекающими последствиями;
• демонтированная система КДМ может быть легко адаптирована для другого оборудования завода.

ООО «ИНТЕРЮНИС и К» иООО «ИНТЕРЮНИС» работаютна базе ряда совместных дог-ворных отношений и располагают высококвалифицированным персоналом II и III уровней неразрушающего контроля, самой современной аппаратурой визуального, магнитного, ультразвукового, акустико-эмиссионного и других видов неразрушающего контроля.

Современный уровень оборудования и технологий контроляв комплексе с высокой квалификацией сотрудников позволяют выявлять опасные и склонные к опасности зоны; скрытые и явные дефекты, не останавливая технологический процесси не производя затраты на подготовку к контролю и обследованию: к примеру, не требуется снимать наружную изоляцию либо внутреннюю футеровку, а также позволяют совмещатьгидро- и пневмо испытания, сопровождая процессом акустико-эмиссионного контроля.

В 2008 г. компанией ООО«ИНТЕРЮНИС» установлена система КДМ в ОАО «Гродно Азот», где по результатам проведенного в дальнейших планах применения систем КДМ значится активное их внедрение как на действующих объектах, так и на стадии проектирования, а также завершение формирования соответствующей нормативной базы.

Технического диагностирования шахтногок онвертора Р-2 было обнаружено много дефектов. На наружной и внутренней поверхностях конуса конвертора выявлены многочисленные (более 100) трещины длиной до 120 мм (фото 3), в зонах расположения трещин – существенные микроструктурные изменения в сравнении с типичной картиной, характерной для стали 09Г2С. Это, во-первых, разнозернистость структуры (фиксируются участки протяженностью около 1 мм с балльностью 6 на фоне мелкозернистой структуры с балльностью 12), во-вторых, перлит практически отсутствует, ауглерод находится в виде карбидов, в основном по границам зерен.

Фото 3. Результаты контроля внутренней поверхности шахтного конвертора Р-2

Данные факторы негативно сказываются на стойкости металла в отношении возникновенияи межкристаллитного развития трещин после ремонта в процессе дальнейшей эксплуатации конвертора. Причиной наблюдаемых процессов изменения структуры явилось поверхностное воздействие температурного нагрева и деформации металла при проведении технологических операций (прокатка, штамповка, гибка) с нарушением технологии.

В результате было установлено, что при дальнейшей эксплуатации конвертора возможно образование и развитие новых дефектов, что может привести к его разрушению. Для повышения безопасности эксплуатации конвертора было принято решение установить систему КДМ для оперативного анализа технического состояния конвертора.

Система КДМ смонтирована и пущена в эксплуатацию в октябре 2008 г. и работает в непрерывном режиме по настоящее время.

Параллельно рассматривается возможность наращивания системы КДМ на конверторе Р-2 для контроля отдельно стоящего увлажнителя Е-2.

В дальнейших планах применения систем КДМ значится активное их внедрение как на действующих объектах, так и на стадии проектирования, а также завершение формирования соответствующей нормативной базы.

СОВМЕСТНЫЕ ПРОЕКТЫ В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ:

1989–1990 гг. – проведение совместных исследований в механике разрушения металлических пластин с искусственно выращенными трещинами в результате многократных воздействий растягивающих-сжимающих нагрузок. Испытания проводились совместно с политехническим институтом Нижнего Новгорода, московским центром «Тест» (17-й лабораторией института металлургии им. Байкова АН СССР, московской компанией СП «ИНТЕРЮНИС» на базе испытательной линии фирмы SHENK. В результате приобретен ценнейший опыт по акустико-эмиссионому контролю при разрушении образцов и сосудов (тонкостенных ресиверов).

1992–1994 гг. – совместное участие в запуске системы мониторинга контроля на аммиачных хранилищах ST1 и ST2 объемом 50000 м3 каждый на припортовом заводе AS «VENTAMONIAKS» в г. Вентспилсе, Латвия.

1999 год – проведение совместных работ в проекте по комплексной оценке состояния водных коммуникаций в Гусеве, Светлом  Калининградской области.

2004–2005 гг. – совместные работы по диагностированию объектов железнодорожного транспорта, в том числе по контролю литых базовых деталей вагонов (боковые рамы, надрессорные балки).

2006–2007 гг. – разработка, монтаж, пусконаладка и эксплуатация комплексной системы мониторинга на реакторе риформинга Р301 на Мозырском нефтеперерабатывающем заводе.

2008–2009 гг. – разработка, монтаж, пусконаладка и эксплуатация системы комплексного мониторинга шахтного конвертора Р-2 на ОАО
«Гродно Азот».

2009 год – прорабатывается возможность наращивания существующей системы мониторинга на конверторе Р-2 для контроля отдельно стоящего увлажнителя Е-2 на ОАО «Гродно Азот».

Вышеперечисленные системы комплексного мониторинга монтируются на объекты, накопившие многочисленные дефекты (глубокие трещины, коррозионное растрескивание и др.), не позволяющие эксплуатировать эти объекты без использования систем непрерывного контроля в режиме реального времени.