2. Диагностирование сосудов
2. Диагностирование сосудов 
2.1. Сосуды аммиачных холодильных установок в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 10-115-96" (утв. Госгортехнадзором России 18.04.95) и ОСТ 26-291-94 [51] по условиям эксплуатации (взрывоопасная рабочая среда и давление более 0,07 МПа) относятся к сосудам 1 группы.
В данном разделе изложены порядок и методы диагностирования технического состояния сосудов АХУ.
2.2. Диагностирование сосудов должно носить комплексный характер для обеспечения выявления всех факторов, влияющих на безопасность эксплуатации сосудов. В объем диагностирования сосудов, выполненных из сталей в соответствии с ОСТ 26-291 (или зарубежных аналогов отечественных сталей), входит:
а) анализ технической документации на сосуд;
б) наружный и внутренний осмотр сосуда;
в) неразрушающий контроль сварных соединений;
г) толщинометрия несущих элементов сосуда;
д) исследование коррозионного состояния сосуда;
е) исследование механических характеристик металла, химсостава, структуры и других характеристик металла сосуда;
ж) исследование прочности сосуда;
з) проведение пневматических (или гидравлических) испытаний сосуда с контролем методом акустической эмиссии.
Работы по п. п. "а" - "д", "ж" и "з" проводятся в обязательном порядке; работы по п. "е" - при технической необходимости.
2.3. Анализ технической документации предусматривает получение следующих данных:
- о наличии паспорта и правильности его заполнения;
- об изготовлении и монтаже сосуда, в т.ч. название завода-изготовителя, даты изготовления и ввода в эксплуатацию;
- основные технические параметры сосуда и сведения о материале (марке стали, химическом составе, механических свойствах и др.);
- объем и вид неразрушающего контроля при изготовлении сосуда;
- перечень документов, подтверждающих изготовление сосуда в соответствии с требованиями нормативных документов (сертификатов, актов испытаний и т.д.);
- данные об отклонениях от регламента, имевших место при эксплуатации сосуда (нарушениях эксплуатационных режимов, авариях и др.);
- данные о проведенных ремонтах (по какой причине и когда проводились, характеристика дефектов, технология их ремонта и др.).
Результаты анализа технической документации учитываются при определении объема и вида диагностических работ и должны отражать вышеуказанные сведения.
При отсутствии паспорта на сосуд необходимо при проведении диагностирования выполнить работы, позволяющие провести паспортизацию сосуда, в соответствии с требованиями раздела 5.
2.4. Наружный и внутренний осмотр.
2.4.1. Наружный и внутренний осмотр проводится для оценки коррозионного состояния сосуда (определения вида коррозионных повреждений, их размеров и участков локализации), а также выявления дефектов, которые могли возникнуть при транспортировке, монтаже и эксплуатации сосуда.
При осмотре необходимо руководствоваться требованиями "Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 10-115-96", утв. Госгортехнадзором России 18.04.95.
2.4.2. Осмотру подлежат все сварные соединения сосуда с целью выявления в них следующих дефектов:
а) трещин вследствие коррозионного растрескивания;
б) уменьшения исходных толщин несущих элементов из-за общей коррозии;
в) локальных коррозионных поражений в виде язв и раковин, являющихся концентраторами напряжений и возможными источниками зарождения трещин;
г) технологических дефектов сварных швов, не выявленных в процессе изготовления сосуда, развившихся при эксплуатации до опасных размеров;
д) дефектов изготовления типа недовальцовки, смещения кромок стыкуемых элементов и др., а также дефектов, которые могли возникнуть при транспортировке и монтаже (типа вмятин и выпучин).
Наиболее опасными являются дефекты типа "а", возникновение которых возможно при взаимодействии углеродистых и низколегированных сталей с аммиаком, т.к. трещины могут привести к хрупкому разрушению сосуда.
Дефекты типа "б", "в" и "д" повышают напряжения в элементах сосудов, которые могут стать выше допускаемых, в результате чего условия прочности сосуда не будут соответствовать требованиям действующей нормативно-технической документации и состояние сосуда станет опасным.
Дефекты типа "г", развиваясь, могут привести к возникновению трещин и к разрушению сосуда.
2.4.3. Основными зонами сосудов, в которых возможно возникновение дефектов, являются:
- зоны концентрации напряжений (например, места приварки штуцеров, горловин люков к корпусу, места приварки опор и др.);
- сварные швы обечайки, швы приварки днищ и, прежде всего, места пересечений сварных швов;
- нижняя часть обечайки горизонтальных сосудов и нижнее днище вертикальных сосудов, которые наиболее подвержены общей коррозии (особенно, отстойники масла);
- зоны язвенной коррозии;
- зоны ремонтно-сварочных работ.
При диагностировании сосудов на указанные зоны должно быть обращено особое внимание, так как в них возможно появление коррозионного растрескивания. При осмотре необходимо использовать лупы с увеличением от 2,5 до 7.
2.4.4. В случаях, когда сосуд недоступен для непосредственного внутреннего осмотра из-за отсутствия или малых размеров люков, осмотр внутренней поверхности должен производиться с помощью специальных приборов (эндоскопа, перископа, смотровых приборов типа РВП и др.).
2.4.5. Если внутренний осмотр нельзя выполнить с помощью средств, указанных в п. 2.4.4 (например, крайне затруднен или невозможен осмотр маслоотделителей и маслосборников), то он должен быть заменен неразрушающим контролем сосуда акустико-эмиссионным методом и более полной ультразвуковой толщинометрией (см. раздел 2.5 "Толщинометрия стенок сосуда").
2.4.6. Результаты осмотра оформляются в виде акта, который подписывается представителями организации, проводящей диагностирование, и представителями предприятия - владельца сосуда; акт утверждается руководителем организации, проводящей диагностирование (Приложение 1).
2.5. Измерение толщин (толщинометрия) стенок сосуда.
2.5.1. Измерение толщин стенок основных элементов сосудов (обечаек, днищ, крышек, горловин люков, патрубков и др.) проводится методом ультразвуковой толщинометрии (УЗТ). Толщинометрию патрубков необходимо проводить, если их диаметр больше диаметра отверстия, требующего укрепления в соответствии с ГОСТ 24755-89. Для измерений используют отечественные или зарубежные толщиномеры, соответствующие требованиям ГОСТ 25863-83 (например, типа УТ-92П, УТ-93П и др.).
2.5.2. Толщинометрия выполняется с наружной или внутренней поверхности сосуда. Измерения проводятся по 4-м образующим обечайки, 4-м радиусам днища через 90 град. по окружности элемента. Если обечайка состоит из нескольких царг, то измерения проводятся на каждой из них (см. Приложение 2).
2.5.3. Количество точек измерения должно быть:
- на царгах обечайки не менее 3-х точек по каждой образующей (по краям царги и в средней ее части), т.е. не менее 12 точек на каждой царге;
- на днищах и крышках не менее 5 точек (одна точка на полюсе днища и на каждом из 4-х радиусов в точках сопряжения цилиндрической и выпуклой частей);
- на горловинах люков и патрубках не менее 4-х точек (через 90 град. по окружности горловины, патрубка);
- на накладных укрепляющих кольцах горловин люков и патрубков не менее 2 точек (через 180 град. по окружности укрепляющего кольца).
2.5.4. При выполнении толщинометрии сосудов, недоступных для внутреннего осмотра, количество точек измерения (по п. 2.5.3 ) должно быть увеличено. На вертикальных сосудах (отделители масла ОММ, отделители жидкости ОЖ, маслосборники МС, ресиверы дренажные типа РДВ и др.) в зонах, где развитие коррозии наиболее вероятно (см. Приложение 3), количество точек измерения должно составлять:
- на нижнем днище не менее 17 точек (одна точка на полюсе, по 4 точки на каждом из 4-х радиусов, в том числе одна точка в зоне сопряжения цилиндрической и выпуклой части, две точки между указанной зоной и полюсом днища и одна точка вблизи шва приварки днища к обечайке);
- на нижней царге обечайки в дополнение к точкам, указанным в п. 2.5.3, необходимо провести измерения в сечениях на расстоянии 50 и 100 мм от сварного шва.
На горизонтальных сосудах, недоступных для внутреннего осмотра, дополнительные измерения должны выполняться в зоне нижней образующей обечайки; количество измерений в этой зоне должно соответствовать Приложению 4 (измерения выполняют дополнительно по 2 образующим обечайки, расположенным на расстоянии 200 - 250 мм от нижней образующей по обе стороны от нее).
2.5.5. При диагностировании сосудов, имеющих отстойники для масла (горизонтальные ресиверы РВ, РД конденсаторы КТГ, испарители ИКТ), необходимо проводить измерения на обечайках и днищах отстойников, где высока вероятность повышенной общей коррозии.
Количество точек измерения должно быть:
- на обечайках не менее 4-х точек (через 90 град. по окружности);
- на днищах не менее 6 точек (две точки у сварного шва приварки сливного штуцера и по одной на каждом из 4-х радиусов через 90 град. в точках сопряжения цилиндрической и выпуклой частей).
2.5.6. Если при внешнем или внутреннем осмотре будут выявлены дефектные зоны (вмятины, выпучины, области интенсивной общей коррозии и др.), то необходимо провести дополнительные измерения толщин в дефектных зонах; количество точек измерений зависит от размеров дефектной зоны и должно быть достаточным для получения достоверной информации о толщине стенки в зоне дефекта, но не менее 5-ти точек на каждые 100 кв. см площади дефектной зоны.
2.5.7. На участках поверхности сосудов, на которых измеренные толщины стенок значительно различаются (более чем на 10%), необходимо выполнять повторные измерения по сетке с шагом 20 мм. Если толщина стенки по данным измерений в какой-нибудь точке окажется меньше паспортной, то вокруг этой точки должны быть выполнены замеры не менее чем в 4-х точках.
2.5.8. Результаты толщинометрии оформляются в виде протокола, в котором должны быть представлены схема расположения точек контроля и численные значения толщин в этих точках.
2.6. Неразрушающий контроль сварных соединений.
2.6.1. Для выявления дефектов в элементах аммиачных сосудов используются следующие неразрушающие методы контроля:
- ультразвуковая дефектоскопия (УЗД);
- радиографическая дефектоскопия (РД);
- цветная дефектоскопия (ЦД);
- магнитопорошковая дефектоскопия (МПД);
- токовихревая дефектоскопия (ТВД);
- акустико-эмиссионный контроль (АЭ-контроль).
2.6.2. Метод контроля (или сочетание различных методов) выбирается специалистами организации, проводящей диагностирование, таким образом, чтобы была обеспечена максимальная степень выявления недопустимых дефектов. Контроль швов приварки патрубков необходимо проводить, если их диаметр больше диаметра отверстия, требующего укрепления в соответствии с ГОСТ 24755-89. В случае обнаружения дефектов сварных швов контролю должны быть подвергнуты все сварные швы независимо от диаметра патрубка.
2.6.3. Ультразвуковая и радиографическая дефектоскопия, применяемые для выявления внутренних дефектов в сварных соединениях сосудов, должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 14782-86, РДИ 26-01-128-80, ОСТ 26-2044-83, ГОСТ 7512-82 и ОСТ 26-11-03-84.
2.6.4. Цветная дефектоскопия (по ОСТ 26-5-88), магнитопорошковая дефектоскопия (по ГОСТ 21105-75) и токовихревая дефектоскопия проводятся для выявления дефектов в виде поверхностных трещин (чаще всего - трещин коррозионного растрескивания). Эти виды контроля должны применяться в местах концентрации напряжений (см. п. 2.4.3), а также в местах выявления дефектов, возникших при транспортировке и монтаже (вмятины, выпучины, зоны сварки и др.).
Указанные виды контроля (ЦД, РД, МПД и ТВД) могут применяться как отдельно, так и в сочетании друг с другом по решению специалистов организации, проводящей диагностирование.
2.6.5. Метод акустико-эмиссионного контроля позволяет выявить наличие дефектов, склонных к развитию при рабочих нагрузках. Метод АЭ-контроля особенно эффективен при проведении обязательного 100% контроля сосуда, особенно в тех случаях, когда для проведения УЗД есть технические сложности (например, затруднен доступ к сварным швам в полном объеме).
Метод АЭ-контроля в сочетании с подробной толщинометрией является эффективным средством диагностирования сосудов, недоступных для внутреннего осмотра (отделителей масла ОММ, некоторых конструкций ресиверов, отделителей жидкости и др.).
2.6.6. Объем контроля.
2.6.6.1. В соответствии с требованиями Правил объем контроля сварных соединений сосудов 1-й группы, к которой относятся сосуды АХУ, должен составлять 100%.
2.6.6.2. Если при изготовлении сосуд был подвергнут контролю в объеме 100%, то при диагностировании обязательному контролю подвергаются:
а) ультразвуковым (или радиографическим) методом места пересечения продольных и кольцевых швов на расстоянии не менее 250 мм в каждую сторону от точки пересечения швов;
б) ультразвуковым, цветным, магнитопорошковым или токовихревым методами (в сочетании друг с другом или взятым отдельно любым из перечисленных методов) сварные швы приварки патрубков, горловин и штуцеров к корпусу, а также сварные швы в местах приварки к корпусу внутренних устройств;
в) если при осмотре в соответствии с п. 2.4 будут выявлены зоны с дефектами типа вмятин, смещений и уводов кромок стыкуемых элементов, зоны ремонта, то основной металл и сварные швы в этих зонах подвергаются обязательному комплексному 100% контролю для выявления внутренних дефектов и поверхностных трещин.
2.6.6.3. В сосудах, объем контроля которых при изготовлении был менее 100% (или неизвестен), обязательному контролю подлежат:
а) все стыковые (продольные и кольцевые) швы корпуса (обечайки и днищ) ультразвуковым или радиографическим методами в объеме 100% длины;
б) см. п. 2.6.6.2 "б";
в) см. п. 2.6.6.2 "в".
В тех случаях, когда диагностированию подвергается группа идентичных <*> сосудов, допускается, в виде исключения, проводить контроль в следующих объемах: для одного из сосудов в соответствии с п. 2.6.6.3, для остальных - в соответствии с п. 2.6.6.2.
--------------------------------
<*> Под "идентичными" следует понимать сосуды одинаковой конструкции, изготовленные на одном и том же заводе из одного и того же металла, имеющие одинаковые дату изготовления, находящиеся в эксплуатации одинаковое время и в одинаковых условиях. Вопрос о возможности рассматривать сосуды как идентичные должен решаться организацией, проводящей диагностирование.
2.6.6.4. Если при проведении контроля в соответствии с п. п. 2.6.6.2 "а" и 2.6.6.3 "а" хотя бы в одном из идентичных сосудов будут выявлены дефекты, которые не допускаются "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением" и ОСТ 26-291, то все сосуды данной группы подвергаются контролю в соответствии с п. 2.6.6.3 "а".
2.6.7. Проведение неразрушающего контроля и выдача заключений по результатам дефектоскопии допускается только специалистами, имеющими квалификацию не ниже 2-го уровня в соответствии с Правилами аттестации специалистов неразрушающего контроля (утверждены Госгортехнадзором РФ 18.08.92).
2.7. Исследование коррозионного состояния.
2.7.1. Сосуды аммиачных холодильных установок изготавливаются из малоуглеродистых или низколегированных конструкционных сталей марок Ст. 3, 16ГС, 09Г2С и т.п. Коррозионно-активной средой для этих металлов является технический аммиак, выпускаемый по ГОСТ 6221-82. Аммиак является трудногорючим токсичным веществом и в соответствии с ГОСТ 12.1.007-98 относится к четвертому классу опасности. Жидкий аммиак выпускается марок А и Б. Аммиак марки Б имеет повышенное содержание влаги (0,1 - 0,2% воды).
2.7.2. В условиях, характерных для эксплуатации сосудов аммиачных холодильных установок, металл сосудов подвержен равномерной и местами неглубокой язвенной коррозии (до 0,2 - 0,3 мм). Однако в аммиачных сосудах возможно появление одного из наиболее опасных видов коррозии - коррозионного растрескивания, которое возникает в зонах с повышенными значениями остаточных напряжений, прежде всего сварных соединениях.
Вероятность появления коррозионного растрескивания обусловлена тем, что находящиеся в эксплуатации аммиачные сосуды в большинстве случаев при изготовлении не подвергались термической обработке для снятия остаточных напряжений после сварки. Возможный подсос в сосуды воздуха также стимулирует развитие коррозионного растрескивания. Наличие в сварных соединениях дефектов типа поверхностных пор, раковин и др. увеличивает опасность возникновения коррозионного растрескивания.
2.7.3. Исследование коррозионного состояния сосудов должно включать обследование внутренней поверхности сосудов в соответствии с разд. 2.4 настоящей Инструкции.
2.8. Исследование прочности сосудов.
2.8.1. Анализ прочности каждого сосуда является обязательным и одним из наиболее ответственных этапов диагностирования, в результате которого определяются фактические запасы прочности сосуда по его состоянию на момент диагностирования, устанавливается соответствие сосуда требованиям действующих норм прочности и определяются условия дальнейшей его безопасной эксплуатации.
2.8.2. Анализ прочности включает:
а) проведение поверочного расчета сосуда на статистическую прочность с учетом результатов толщинометрии несущих элементов; расчеты выполняются в соответствии с ГОСТ 14249-89, ГОСТ 24755-89, ГОСТ 25221-82 и другими нормативно-техническими документами;
б) проведение расчета на местную прочность в соответствии с требованиями Атомных норм ПНАЭ Г-7-002-86.
2.8.3. В тех случаях, когда прочность какого-либо элемента сосуда по результатам расчета недостаточна, для оценки прочности могут быть использованы специальные (уточненные) методы, в том числе методы численного анализа напряжений с применением ЭВМ, а также экспериментальные методы. При неудовлетворительных результатах специальных исследований рабочие параметры сосуда должны быть снижены до уровня, при котором обеспечивается прочность сосуда.
2.8.4. В случае обнаружения недопустимых дефектов типа вмятин и выпучин, овальности, смещений кромок стыкуемых элементов, внутренних дефектов в сварных швах допускается определять их влияние на прочность сосуда расчетом или экспериментально.
2.8.5. При невозможности расчетной или экспериментальной оценки влияния дефекта или при неудовлетворительных результатах, полученных в соответствии с п. 2.8.4, дефектное место подлежит ремонту (в случае его ремонтопригодности) с обязательным последующим обследованием места ремонта. При невозможности устранения дефекта дальнейшая эксплуатация сосуда должна быть запрещена.
2.9. Определение механических характеристик, химического состава и структуры металла.
2.9.1. Исследования металла проводятся при технической необходимости, когда в процессе эксплуатации могли измениться исходные свойства металла (например, в случае ремонта, аварий, нарушений условий эксплуатации и др.), либо данные о свойствах металла отсутствуют (например, при утрате паспорта). Решение о необходимости проведения исследований металла сосуда принимает организация, проводящая его диагностирование.
2.9.2. При исследовании металла применяются как разрушающие, так и неразрушающие методы. При диагностировании оборудования АХУ предпочтение следует отдавать неразрушающим методам.
2.9.3. При исследовании разрушающим методом из элемента сосуда вырезается заготовка для изготовления образцов; рекомендуемый размер заготовки 100 x 100 мм или D = 150 мм. Определение механических свойств металла проводится по ГОСТ 1497-90, ГОСТ 6996-90, ГОСТ 9454-88 [23, 24, 28].
2.9.4. Отбор проб металла (стружки) для определения его химического состава производится в соответствии с ГОСТ 7122-81.
2.9.5. Ремонтно-восстановительные работы после вырезки заготовок из сосуда с применением сварки должны проводиться только организацией, имеющей разрешение органов Госгортехнадзора на выполнение таких работ.
2.9.6. При исследовании неразрушающим методом временное сопротивление и предел текучести металла могут быть определены с помощью переносных твердомеров по ГОСТ 22761-77 и ГОСТ 22762-79.
2.9.7. Допускается проводить металлографические исследования без вырезки заготовок методом "реплик".
2.10. Пневматические (гидравлические) испытания.
2.10.1. После проведения диагностирования (п. п. 2.2 - 2.9) проводится пневматическое испытание сосуда в соответствии с требованиями "Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".
2.10.2. Пневматические испытания могут быть заменены гидравлическими при условии обеспечения полного удаления воды и просушки сосуда после испытаний; при этом должна обеспечиваться прочность сосуда и опор с учетом весовых нагрузок.
2.10.3. Если при неразрушающем контроле сосуда был использован акустико-эмиссионный метод, то проведение пневматических испытаний в соответствии с п. 2.10.1 не требуется.
2.11. Диагностирование по сокращенной программе.
2.11.1. При отсутствии у владельца АХУ резервных мощностей и невозможности подготовить сосуд к диагностированию в соответствии с п. 1.6 (например, к проведению внутреннего осмотра в теплое время года) допускается, в порядке исключения, проведение предварительного диагностирования по сокращенной программе.
В этом случае диагностирование должно включать:
а) анализ технической документации;
б) наружный осмотр;
в) толщинометрию несущих элементов сосуда;
г) проведение пневматических (или гидравлических) испытаний сосуда с акустико-эмиссионным контролем.
2.11.2. При положительных результатах диагностирования в соответствии с п. 2.11.1 сосуд может быть допущен к временной эксплуатации до проведения диагностирования в полном объеме; допускаемый срок временной эксплуатации зависит от технического состояния сосуда, но не может превышать 2 лет.
2.11.3. При отрицательных результатах диагностирования по сокращенной программе дальнейшая эксплуатация сосуда не разрешается.
2.12. В случае отсутствия паспорта сосуда на основании результатов диагностирования должны быть выполнены работы по его восстановлению в соответствии с разделом 5 настоящей Инструкции.
2.13. Заключение по результатам диагностирования сосудов оформляется в соответствии с требованиями раздела 5.
Остаточный ресурс безопасной эксплуатации сосудов АХУ зависит от их технического состояния, скорости коррозии (изнашивания) и продолжительности эксплуатации, но не должен превышать:
- для сосудов, находящихся в эксплуатации до 20 лет, - 10 лет;
- для сосудов, находящихся в эксплуатации от 20 до 30 лет, - 8 лет;
- для сосудов, находящихся в эксплуатации свыше 30 лет, - 5 лет.
