CC BY
110ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ СВАРКИ ТРУБОПРОВОДОВ Мигачева Г.Н.
Мигачева Галина Николаевна - кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии машиностроения, сертификации
и методики профессионального образования, Институт инженерно—педагогического образования, Россйский профессионально-педагогический университет высшего образования,
г. Екатеринбург
Аннотация: в статье приведены данные по методам оценки качества сварки трубопроводов, сравнение возможностей различных методов контроля качества сварки, приведены выборки дефектов сварных швов.
Ключевые слова: сварка магистральных трубопроводов, методы неразрушающего контроля, дефекты сварных швов, контроль качества.
В настоящее время средний срок эксплуатации около 40% магистральных газопроводов превысил 30-летний рубеж. Старение магистральных трубопроводов влечет за собой большой объем работ по их ремонту и реконструкции [1]. Неразрушающий контроль (НК) качества сварных соединений - важнейшая технологическая операция, выполняющая функцию подтверждения соответствия качества сварочных работ требованиям нормативной документации, где ультразвуковой метод неразрушающего контроля (УЗК) является одним из основных. Современный уровень развития средств неразрушающего контроля и их многообразие также требуют рационального выбора способов, в зависимости от примененной технологии сварки и, в целом, от организации сварочно -монтажных работ на объекте.
Классификация видов НК установлена государственным стандартом ГОСТ Р 56542-2015. «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов» [2]. Методы каждого вида неразрушающего контроля классифицируются по следующим признакам:
- характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом;
- первичным информативным параметрам;
- способам получения первичной информации.
Вид НК Обнаруживаемые дефекты Сложность применения Достоинства Недостатки
ВИК Наружные, видимые Низкая Низкая стоимость и сложность Обнаружение только наружных дефектов
РК Внутренние и наружные Средняя Не высокая сложность, возможность обнаружения внутренних и наружных дефектов, простота идентификации Не возможность выявления трещиноподобных дефектов с малым раскрытием
УЗК Внутренние и наружные Высокая Не высокая стоимость, возможность обнаружения внутренних и наружных дефектов и уменьшения трудоёмкости за счёт механизации и автоматизации Сложность в идентификации дефектов, высокие требования к квалификации персонала.
В названии методов присутствуют классификационные признаки видов, свойственных данному методу неразрушающего контроля. Рассмотрим подробнее основные, применяемые при контроле сварных швов:
визуальный и измерительный контроль [3]., радиографический метод неразрушающего контроля [4]., ультразвуковой метод неразрушающего контроль [5].
Для сравнения методов НК и для наглядности результатов построим гистограмму (рис. 1).
нвик ирк НУЗК
6 -|-
5
4
3
2
1 0
Стоимость Затраты на Оперативность Выявляемость Сложность оборудования контроль контроля дефектов контроля
Рис. 1. Оценка методов НК 10
Как видно из представленной гистограммы по выявляемости дефектов на первом месте стоит УЗК, но в тоже время этот метод контроля является и самым сложным, и основной сложностью является идентификация вида и размера обнаруженного дефекта. Но затраты на контроль и оборудование УЗК гораздо меньше чем на РК позволяющего получить более точную информацию о видах и размерах дефектов. ВИК также менее затратен, но этот метод даёт информацию только о поверхностных дефектах, в следствие чего может применяться только совместно с другими методами позволяющими обнаруживать поверхностные и внутренние дефекты.
На основе результатов работы [7] с целью определения проблем при проведении НК сварных соединений, на основании заключений по НК, была проведена выборка наиболее часто встречавшихся дефектов сварных швов при проведении капитального ремонта участка магистрального газопровода «Пунга-Ухта-Грязовец» Нюксенского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Ухта».
В процессе анализа заключений по НК была составлена таблица по видам наиболее часто встречающихся дефектов сварных швов, результаты представлены на рис. 2. Из представленной диаграммы видно, что почти половина (47%) дефектов обнаружено в корне сварного шва, из которых около 10% (22% от общего числа дефектов) превышение проплава (провис), и около 8% (18% от общего числа дефектов) утяжины, такие дефекты не являются особо опасными, и допускаются если они не превышают установленных размеров.
Рис. 2. Диаграмма распределения дефектов сварных соединений МГ «Пунга-Ухта-Грязовец»
При монтаже магистральных трубопроводов применяются трубы Ду 700 - 1400, с толщиной стенки 8 - 21 мм. Сортамент труб применяемых при монтаже магистральных и технологических трубопроводов регламентирован ГОСТ 31447-2012 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия» [6].
Рис. 3. Диаграмма распределения общего количества дефектов сварных соединений
Из представленных диаграммы видно, что по виду дефектов наибольшее влияние на качество сварочного процесса имеют дефекты типа: шлаковое включение; превышение проплава; утяжина. Но в тоже время при анализе процесса по критичности дефектов дефекты типа: превышение проплава и утяжина исключаются из списка дефектов оказывающих особое влияние на процесс сварки. Такие дефекты легко обнаруживаются при УЗК, но идентификация их затруднена в виду схожести показаний ультразвукового дефектоскопа при регистрации дефектов типа: трещина в корне; непровар; несплавление в корне; провис; утяжина. Помощь в идентификации таких дефектов может оказать визуальный контроль, но проведение такого контроля затруднено ограничением доступа к корню сварного шва, или радиографический контроль но он самый трудоёмкий и дорогостоящий из всех методов контроля.
При монтаже магистральных газопроводов самыми распространёнными видами дефектов являются дефекты сварных швов. Происхождение таких дефектов различно, и обусловлено разнообразными причинами. Но в данной работе мы рассматриваем не сами дефекты сварных швов, а процесс контроля, идентификации и определения допустимости дефектов.
При проведении контроля конечный продукт - заключение в котором указываются все обнаруженные дефекты, их размеры, местоположение, и допустимость по НТД.
При неверной идентификации дефекта происходит не верная оценка его допустимости, следовательно применимо к данному случаю возможно говорить о браке, как о недостоверно проведённом контроле.
Недостоверность контроля так же имеет различные причины. В первую очередь можно назвать - «человеческий фактор», и это зачастую - недостаточная квалификация специалистов, для минимизации данного фактора в предложенной работе приведены планы занятий по повышению квалификации дефектоскопистов ультразвукового контроля. Но существует ещё и такой фактор имеющий большое значение для результатов контроля как - «погрешность измерения» возникающий из-за изменений условий измерения, это составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну или другую сторону какого-либо из параметров.
Для точного определения вида и координат дефектов обнаруженных при УЗК необходимо проводить дополнительные измерения, что возможно только при наличии достаточного времени и не возможно в трассовых условиях.
В следствии этого зачастую чтоб не допустить аварийной ситуации, дефекты классифицируются по более жёсткому признаку, и сварной шов вырезается, что приводит к увеличению продолжительности и удорожанию работ.
В связи с тем, что при больших объёмах сварочных работ в основном стали применяться механизированные и автоматизированные способы сварки, возникла потребность в оперативном выполнении значительных объёмов работ по НК сварных соединений. На основании анализа проведения работ по НК, приходим к выводу что самым оптимальным методом контроля, позволяющим выявить большинство дефектов сварных швов, можно признать УЗК. Для сокращения времени контроля целесообразно применение механизированного и автоматизированного ультразвукового контроля. При проведении механизированного и автоматизированного ультразвукового контроля возникают затруднения в идентификации вида дефектов в корне сварного соединения, к примеру дефекты типа «утяжина» и «непровар» регистрируются дефектоскопом одинаково, в то время как допустимые размеры первого: h < 0,2S, но < 2,0мм; ll < 2S, но < 50мм; ЕД < 100мм , а второго гораздо меньше: h < 0,05S, но < 0,75 мм; ll < S, но < 15 мм; ЕД < 30 мм.
Для совершенствования контроля предлагается использовать автономный робот ,позволяющий проводить визуальный контроль корня сварного шва [7].
Список литературы
1. Гостинин И.А., Вирясов А.Н., Семенова М.А. Анализ аварийных ситуаций на линейной части магистральных газопроводов. [Электронный ресурс] // «Инженерный Вестник Дона», 2013. № 1. Режим доступа http://cyberleninka.ru/article/n/analizavariynyhsituatsiynalineynoychastimagistralnyhgaz oprovodov (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус. / (дата обращения: 21.03.2018).
2. ГОСТ Р 56542-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. Введ. 2016-06-01. Москва: Стандартинформ, 2015. 15 с.
3. РД 03-606-03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю. Введ. 2003-07-17. Екатеринбург: Урализдат, 2004. 88 с.
4. ГОСТ 7512-82. Межгосударственный стандарт. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод (с Изменением № 1). Взамен ГОСТ 7512-75. Введ. 1982-12-20. Введ. 2013-01-01. Москва: Издательство стандартов, 1982. 32 с.
5. ГОСТ Р 55724-2013. Национальный стандарт Российской Федерации. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые Введ. 2015-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 44 с.
6. ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012. Национальный стандарт Российской Федерации. Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением. Введ., 2012. 11-22. Москва: Стандартинформ, 2014. 36 с.
7. Мигачева Г.Н., Зыков Д.В. Анализ причин брака монтажа магистральных трубопроводов / Сборник статей 4 Всеросийской научно-практической конференции с международным участием. Под научной редакцией Б.Н. Гузанова // Екатеринбург: РГППУ, 2017. С. 117-122.
