CC BY
50
ДИАГНОСТИКА
УДК 620.1+622.692.4 67
Неразрушающий контроль стыковых соединений труб газопроводов
Д.В. Важенин
руководитель обособленного подразделения1 molkon@bk.ru
Д.М.Коваль
главный инженер обособленного подразделения1
Е.Ю. Ярусов
руководитель группы1
B.Г. Савин
заместитель руководителя сектора1
Д.С. Соловьев
руководитель сектора1
C.Л. Лимарь
инженер-технолог1
В.В. Пушкаревский
руководитель сектора1
М.М. Романов
ведущий инженер1
1ЗАО НПЦ «МОЛНИЯ», Москва, Россия
В сварных соединениях труб газопроводов, выполненных контактной стыковой сваркой с помощью токов высокой частоты, одним из наиболее опасных дефектов являются трещины, в т.ч. сквозные. В статье рассматривается оптимальный комплекс методов выявления трещин в соединениях действующих газопроводов, выполненных стыковой сваркой с нагревом кромок токами высокой частоты (ТВЧ).
Материалы и методы
Трубы из мало-углеродистых сталей исследовались визуально-измерительным, ультразвуковым, радиографическим, вихретоковым и магнитопорошковым методами.
Ключевые слова
неразрушающий контроль, контактная стыковая сварка, трещины в сварных соединениях
В соответствии с требованиями нормативно-технической документации ОАО «Газпром», не допускаются трещины любой длины и направления относительно сварного шва, независимо от категории газопровода и требуемого уровня качества.
Специалистами ЗАО НПЦ «Молния» были проведены исследования сварных соединений, выполненных контактной стыковой сваркой с помощью токов высокой частоты, стандартными методами неразрушающего контроля, в соответствии с действующими ГОСТ и собственными технологическими картами. В работе были использованы образцы, вырезанные на трассе газопровода из трубы, в которой содержались трещины, развивающиеся с наружной и внутренней поверхности сварного соединения, а также сквозные трещины. Диаметр трубы составлял 219 мм., толщина стенки — 8 мм., материал — Ст 3 сп.
Применялись следующие методы и виды неразрушающего контроля: визуальный и измерительный контроль (ВИК), магнитопо-рошковая, магнитная дефектоскопия (МПД), дефектоскопия проникающими веществами (ПВД), вихретоковый контроль (ВК), ультразвуковой контроль (УК) в автоматическом и ручном режимах, радиографический контроль (РК).
Чувствительность к дефектам и производительность этих методов представлена в справочнике по неразрушающему контролю под редакцией академика В.В. Клюева [1]. Дополнительно были проведены металлографические исследования сварных соединений. Для металлографического анализа сварных соединений готовились шлифы их поперечного сечения по ГОСТ 10243-75 [2]. Установлено, что в структуре сварного соединения отсутствует литой металл, в плоскости соединения находится обезуглероженная полоска с примыкающими к ней участками с обычной структурой перегретого металла. В сечении шва обнаруживаются трещины, идущие от внутренней поверхности и наружной поверхности трубы. В металле трубы обнаруживаются неметаллические включения (например, сульфиды- 4 балла по ГОСТ 1778-70, метод Ш6) [3], расположенные вдоль направления проката. В зоне шва металл трубы пластически деформируется, направление течения металла при деформации кромок листа совпадает с полосами неметаллических включений.
Для проведения ВИК [4] применялась лупа с 10-кратным увеличением. При осмотре были выявлены трещины с шириной раскрытия от 0,1 мм. К недостаткам данного метода следует отнести большие затраты времени и высокую зависимость выявляемости дефектов от человеческого фактора.
Неразрушающий контроль сварных соединений методами МПД и КД [5, 6, 7] проводился последовательно на одних и тех же участках образцов. Были выявлены индикаторные следы, характерные для трещин в средней части сварного соединения, ориентированные вдоль сварного шва, как с наружной, так и с внутренней поверхности.
Установлено, что для выявления трещин в сварных соединениях, выполненных стыковой сваркой с нагревом кромок листа ТВЧ, предпочтительнее метод магнитной дефектоскопии, так как он менее требователен к качеству зачистки поверхности, более чувствителен к дефектам и требует меньших затрат на подготовку сварного соединения.
Вихретоковый контроль [8] проводился вихретоковым датчиком, встроенным в дефектоскоп УД3-103. Были зарегистрированы сигналы от всех трещин, выявленных методом МПД. Амплитуды и форма сигналов от трещин соответствовали искусственным дефектам глубиной 0,2 мм, 0,5 мм и 1,0 мм. Положительной стороной ВК является возможность косвенно по амплитуде сигнала оценить глубину дефектов. К сожалению, аналогичные по форме и амплитуде сигналы были зарегистрированы и от допустимых рисок, присущих этим объектам.
Метод ультразвуковой дефектоскопии (УК) в автоматическом режиме проводился с применением установки «Скаруч». При этом были выявлены все дефекты образцов, однако трещины были классифицированы не только как плоскостные дефекты, но и ошибочно, как объемные и объемно-плоскостные. Недостатком метода является невозможность определения глубины залегания дефектов.
Ультразвуковая дефектоскопия (УК) [9] в ручном режиме проводилась совместно эхо-и дельта- методами. Дельта-метод основан на использовании дифракции на дефекте поперечной волны от наклонного преобразователя с трансформацией в продольную и приемом ее прямым преобразователем.
При проведении работ дельта-методом признаком дефекта в сечении шва является многократно отраженный от краев дефекта сигнал, принимаемый прямым преобразователем. Этот метод обеспечивает высокую достоверность оценки типа дефекта по различиям в форме и амплитуде сигналов.
При контроле образцов в ручном режиме с применением совместно эхо- и дельта- методов были выявлены все трещины на образцах (трещины на внешней и внутренней поверхностях сварного соединения и сквозные трещины), причем применение дельта-метода позволило идентифицировать выявленные дефекты, как плоскостные.
Радиографический контроль сварных соединений [10] проводился с использованием портативного импульсного рентгеновского аппарата «Арина-3» по схеме просвечивания через две стенки на рентгеновскую пленку РТ-1 со свинцовыми экранами. По результатам РК кольцевых сварных соединений, выполненных ТВЧ, можно сделать вывод о низкой выявляемости трещин — не было выявлено ни одной трещины, глубиной менее 2 мм. Достичь высоких значений выявляемо-сти дефектов и производительности можно при использовании мелкозернистых рентгеновских пленок и рентгеновских аппаратов непрерывного действия. К сожалению, они сильно уступают импульсным рентгеновским аппаратам по маневренности.
Итоги
Исследования показали, что для диагностирования сварных соединениий газопроводов из труб, выполненных стыковой сваркой, с целью выявления внутренних трещин, и трещин, выходящих на поверхность объекта (рис. 1, 2) наибольшей эффективностью обладают ультразвуковые методы контроля в сочетании с визуально-измерительным и магнитопорошковым.
Выводы
1. Надежное выявление трещин в стыковых сварных соединениях с нагревом кромок ТВЧ достигается комплексным применением методов неразрушающего контроля.
2. Рекомендуются следующий оптимальный состав методов и порядок контроля стыковых сварных соединений труб на
газопроводах: проверка загазованности шурфа с помощью газоанализатора и зачистка сварного соединения, затем проводится визуальный и измерительный, магнитопорошковый и ультразвуковый контроль.
Список используемой литературы
1. Неразрушающий контроль: Справочник в 8 т. под общей ред. В.В. Клюева.
М.: Машиностроение, 2005.
2. ГОСТ 10243-75 Сталь. Метод испытаний и оценки макроструктуры.
3. ГОСТ 1778-70 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений.
4. РД 03-606-03 Инструкция по визуальному и измерительному контролю.
5. ГОСТ 21105-87 Контроль
неразрушающий. Магнитопорошковый метод.
6. ГОСТ 18442-80 Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования.
7. РД-13-06-2006 Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах.
8. ГОСТ 24289-80 Контроль неразру-шающий вихретоковый. Термины и определения.
9. ГОСТ 14782-86 Контроль неразруша-ющий. Сварные соединения. Методы ультразвуковые.
10. ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод.
Рис. 1 — Обнаруженная по изменению цвета растительности утечка газа через сквозную трещину на трассе газопровода
Рис. 2 — Фотография сквозных трещин в сварных соединениях
ENGLISH
DIAGNOSTICS
Non-destructive testing of butt joints of pipes gas pipelines
UDC 620.1+622.692.4
Authors:
Dmitriy V. Vazhenin — head of subdivision1; molkon@bk.ru
Dmitriy M. Koval — chief engineer of subdivision1;
Evgeniy Y. Yarusov — head of the group1;
Vladimir G. Savin — deputy head of the sector1;
Denis S. Soloviev — head of the sector1;
Sergey L. Limar — process engineer1;
Victor V. Pushkarevskiy — head of the sector1;
Mikhail M. Romanov — senior engineer1;
"MOLNIA" SPC, CJSC, Moscow, Russian Federation
Abstract
In welded joints of gas pipelines pipes butt welded with the help of high frequency current, one of the most dangerous defects are cracks including through cracks. The article discusses an optimal complex of methods for crack detection in joints of pipes operational gas pipelines butt welded to the edges of the heating by high-frequency current (HFC).
Materials and methods
Low-carbon steel pipes were tested by methods of visual measurement, ultrasonic,
radiographic, eddy-current and magnetic particle.
Results
Tests have shown that for diagnosing welded joints of gas pipelines pipes butt welded in order to detect internal cracks and cracks, onto the object's surface (Fig. 1, 2) are the most effective ultrasonic inspection methods in combination with visual measurement and magnetic particle.
Conclusions
1. Reliable cracks detection in the butt-welded
to the edges of the heating by HFC is achieved by using complex of nondestructive testing methods.
2. It is recommended optimal complex of methods and verification arrangements of welded joints of gas pipelines pipes are checking a gas content of pit by a gas analyzer, a polishing of welded joint and then proceed to a visual measurement, magnetic particle and ultrasonic testing.
Keywords
non-destructive testing,
resistance butt welding, joint weld cracks
References nonmetallic inclusions. equipment and installations used and
1. Nerazrushayushchiy kontrol' [Non- 4. Guidance document 03-606-03 Manual for exploited at hazardous production
Destructive Testing]. Guide in 8 vol., ed. visual and measuring control. facilities.
by V.V. Klyuev. Moscow: Mashinostroenie, 5. GOST 21105-87 Non-destructive testing. 8. GOST 24289-80 Eddy current non-
2005 Method of magnetic particle testing. destructive testing. Terms and Definitions.
2. GOST 10243-75 Steel. Method of test and 6. GOST 18442-80 Non-destructive testing. 9. GOST 14782-86 Non-destructive testing.
estimation of the macrostructure. Capillary methods. General requirements. Welded joints. Ultrasonic methods.
3. GOST 1778-70 Steel. Metallographic 7. Guidance document 13-06-2006 Guidelines 10. GOST 7512-82 Non-destructive testing.
methods for the determination of to conduct a capillary control of technical Welded joints. Radiography method.
