Программа технического диагностирования автоклава с целью определения соответствия действующей нормативной документации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Кубышкин Ю.Н.1, Невструев А.В.2, Молчанов О.С.3, Ушаков В.Е.4, Ванюков В.В.5 ©

Начальник лаборатории НКиД Закрытого акционерного общества "Технотест-Орел"; 2начальник производственного отдела Общества с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Таймыр Эксперт Сервис"; 3специалист по промышленной безопасности подъемных сооружений Общества с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Таймыр Эксперт Сервис"; 4начальник лаборатории неразрушающего контроля Общества с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Таймыр Эксперт Сервис"; 5эксперт.

ПРОГРАММА ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АВТОКЛАВА С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ НОРМАТИВНОЙ

ДОКУМЕНТАЦИИ

Аннотация

В данной статье рассмотрена программа определения соответствия технического состояния автоклава, требованиям нормативных документов в области промышленной безопасности и возможности дальнейшей эксплуатации.

Ключевые слова: анализ, обследование, техническое состояние, техническое

диагностирование, автоклав.

Keywords: analysis, inspection, technical condition, technical diagnostics, digester.

Цель проведения технического диагностирования:

Техническое диагностирование автоклава с целью определения его соответствия требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 [2] (далее ФНП) является документом, определяющим:

- соответствие сосуда требованиям промышленной безопасности;

- техническое состояние сосуда на момент проведения диагностирования;

- работоспособность и условия дальнейшей эксплуатации сосуда до очередного обследования.

Программа технического диагностирования разработана на основании требований:

- ФЗ № 116 от 21.07.97 г. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1];

- Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 [2];

- РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния н определению остаточною срока службы сосудов н аппаратов» [3];

- СО 153-34.17.439-03 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением» [4];

Автоклав работает в технологической линии последовательно включенных автоклавов. Рабочее давление в автоклаве 1,5 Мпа, температура рабочей среды +150 С. Автоклав предназначен для осуществления процесса окисления водной пульпы пирротинового концентрата газообразным кислородом. Конструктивно автоклав изготовлен в виде

© Кубышкин Ю.Н., Невструев А.В., Молчанов О.С., Ушаков В.Е., Ванюков В.В., 2015 г.

цельносварного горизонтального сосуда, разделенного на части перегородками. Внутри автоклава установлены 12 трубчатых теплообменников, а снаружи, по верхней образующей, установлены 4 перемешивающих двухрядные мешалки турбинного типа со скоростью вращения 196-250 оборотов в минуту. Автоклав состоит из сварной цилиндрической обечайки и двух штампованных эллиптических днищ. Обечайка собрана из девяти царг.

Общие требования и порядок подготовки автоклавов к диагностированию:

- автоклав проводов, соединяющих автоклав с источниками давления;

- отключить электрооборудование автоклава от всех источников питания, вывесить предупредительные плакаты;

- снять изоляцию, демонтировать внутренние и наружные устройства автоклава, препятствующие осмотру, а также контролю овальности корпуса автоклава;

- внутреннюю и наружную поверхность автоклава очистить от технических отходов, загрязнений, продуктов эрозии и коррозии металла. Стыковые сварные швы и их околошовную зону зачистить до металлического блеска по 150мм в каждую сторону от оси сварного шва. Зачистке подлежат также места приварки опор, накладок под опоры, угловые сварные швы приварки штуцеров, обечаек лазов и люков, а также прилегающая зона металла по обе стороны от угловых сварных швов шириной по 50мм;

- внутри и снаружи освещенность автоклава должна быть не менее 500 люкс с напряжением источника питания внутри сосуда не более 12 В;

- предоставляется вся техническая документацию на автоклав (паспорт автоклава, сборочный чертеж, расчеты на прочность, ремонтный журнал, инструкцию по эксплуатации и монтажу, эксплуатационные документы и т.д.);

- перед началом работ предоставляется график проведения подготовительных работ и диагностирования;

- до начала диагностирования назначается руководитель работ по проведению диагностирования, который руководит всеми подготовительными работами (подготовка рабочих мест, зачистка, постройка лесов, размещение персонала, а при необходимости и обеспечение персонала транспортом, руководитель работ осуществляет координацию проведения всех работ по диагностированию автоклавов и отвечает за своевременную подготовку рабочих мест, полноту и качество подготовки (зачистки) металла автоклава для проведения неразрушающих видов контроля;

- автоклав до начала выполнения любых внутренних работ должны быть подвергнуты тщательной обработке (нейтрализации, дегазации и т.д.) в соответствии с инструкцией по безопасному ведению работ, утвержденной главным инженером предприятия- владельца автоклава;

- работы по подготовке автоклава к техническому диагностированию выполняются организацией-владельцем автоклава;

- контроль качества металла и сварных швов, а также техническое диагностирование автоклавов выполняется аттестованными специалистами по выполняемым видам работ в соответствии с требованиями нормативной документации;

- визуально-измерительный контроль элементов автоклава выполняется в соответствии с требованиями РД 03-606-03;

- контроль сплошности металла и сварных швов проводится ультразвуковом методом (УК), либо радиационным методом (РК);

- контроль толщины стенки элементов автоклава проводится методом ультразвуковой толщинометрии (УЗТ);

- проверка уровня чувствительности при проведении УК проверяется через каждые 1000мм проверенного сварного шва иди через 30 минут работы дефектоскопа.

- гидравлическое испытание корпуса автоклава пробным давлением проводится при удовлетворительных результатах технического диагностирования в соответствии с требованиями «Инструкции по монтажу и эксплуатации автоклава».

Анализ технической документации:

- ознакомление с эксплуатационно-технической документацией на автоклав (паспорт автоклава, чертежи, монтажная (ремонтная) документация, схемы включения) результаты предыдущего диагностирования, предписания, результаты технических освидетельствований и осмотров, инструкции по монтажу и эксплуатации, проектная документация, сведения по КИПиА, прочностные расчеты и другая документация, характеризующая техническое состояние автоклава);

- анализ конструктивных особенностей автоклава и технологии его изготовления, сведений о методах и объемах неразрушающего контроля металла и сварных швов, сварочных материалах и технологии сварки элементов автоклава;

- оценка проектных технических характеристик и их соответствия фактическим условиям эксплуатации по температуре, давлению, рабочей среде, режиму работы, количеству остановов и гидроиспытаний, возможности колебаний давления более 15% от номинального значения и ориентировочной периодичности этих колебаний;

- определение наиболее нагруженных элементов автоклава;

- анализ данных о проведенных ремонтах и заменах элементов автоклава, повреждениях, отказах и неисправностях корпуса и элементов корпуса автоклава, отказах системы безопасности автоклава за весь период эксплуатации;

- анализ переписки с заводами, институтами и проектным организациями по вопросам монтажа, эксплуатации и ремонта автоклавов;

- техническая документация должна быть предоставлена владельцем автоклава за три недели до начала диагностирования автоклава.

Наружный и внутренний осмотр автоклава:

- осмотр наружной и внутренней поверхностей обечайки, днищ, крышек и обе чаек лазов, штуцеров и опор автоклава проводится для оценки физического состояния поверхностей элементов автоклава и сварных швов, для выявления эрозионного и коррозионного износа и других наружных дефектов, которые могли возникнуть при транспортировке, монтаже и эксплуатации автоклава.

- осмотр сварных соединений и элементов корпуса автоклава проводится для выявления трещин возникших вследствие коррозионного растрескивания металла, локальных утонений стенки элементов автоклава за счет коррозионного или эрозионного износа, металлургических дефектов металла типа «закат» и других поверхностных видимых дефектов, технологических дефектов сварных швов и околошовной зоны, не выявленных в процессе изготовления автоклава и развившихся при эксплуатации до опасных размеров, выпучин и вмятин возникших при эксплуатации, транспортировке или монтаже, видимых остаточных деформаций и потери формы корпуса и элементов автоклава, участков автоклава, подвергшихся ремонту, дефектов уплотнительных поверхностей фланцевых разъемов и крепежа, несоответствие проекту опорной части автоклава, нарушений сплошности и повреждений внутренней футеровки автоклава.

- внутренняя поверхность автоклава облицована свинцом толщиной 6мм и покрыта кирпичной футеровкой. Поэтому внутренняя поверхность автоклава осматривается для выявления поврежденных участков футеровки.

Контроль соответствия системы автоматизации автоклава:

- проверка соответствия существующей системы автоматизации проектной;

- рабочая документация на систему автоматизации должна соответствовать требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной

безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 [2];

- приборы КИПиА должны пройти метрологическую поверку и иметь соответствующие клейма.

Измерение геометрических размеров элементов корпуса автоклава:

- измерение величины катетов угловых сварных швов приварки штуцеров, обечайки, лаза, бобышек, элементов опор и т.д.;

- измерение величины усиления по высоте и ширине стыковых и продольных сварных швов корпуса автоклава;

- измерение величины смещения или увода кромок, а также нелрямолинейности в сварных соединениях корпуса автоклава и его элементов;

- измерение овальности проводить в местах, свободных от внутренних устройств, сварных швов, люков и штуцеров (измерение овальности корпуса выполняется в по перечных сечениях по двум взаимно - перпендикулярным направлениям).

- измерение линейных размеров и глубины обнаруженных при осмотре дефектов в виде деформации (выпучин или вмятин) на корпусе, трещин, рисок, глубины коррозии или видимых дефектов сварных швов автоклава;

- измерение геометрических размеров отдельных коррозионных язвин, цепочек и скоплений коррозионных язвин, участков поврежденных коррозией или эрозией, участков с поврежденной антикоррозионной зашиты;

- измерение толщины стенки элементов на контрольных участках после механического удаления металла, поврежденного язвенной коррозией (толщина стенки, линейные размеры контрольных участков);

- измерение прогиба корпуса автоклава. Контроль геометрических размеров и формы основных элемента автоклава проводится для получения информации об их изменениях по отношению к первоначальным (проектным) геометрическим размерам и форме.

Измерение толщины стенок корпуса (обечаек и днищ) автоклава, обечайки, лаза, люков и штуцеров:

- измерения методом ультразвуковой толщинометрии (далее - УЗТ) толщины стенки в местах ремонтных выборок и обнаруженных ранее дефектов, в местах повышенного коррозионного или эрозионного износа стенок элементов автоклава выполняется в объеме 100% от их наличия.

- участки контроля выбираются по результатам визуального осмотра.

- контроль методом УТ толщины стенки обечаек, днищ и патрубков автоклава проводить со стороны внешней или внутренней поверхности автоклава.

- контроль толщины стенки выполняется в 6 точках по окружности обечайки корпуса автоклава.

- на каждой царге обечайки автоклава проводится не менее пяти измерений толщины стенки по одной образующей (в нижней, средней и верхней зонах обечайки). На днищах проводить не менее шести измерений толщины стенки на каждом из шести радиусов, а на крышках лазов - не менее трех измерений на каждом из четырех радиусов вокруг штуцеров (в зоне шириной до 30 мм от направленного металла угловых сварных швов) выполняется по 4 измерения толщины стенки корпуса автоклава на 12. 3. 6 и 9-часах периметра отверстия под штуцер;

- если днище сварное (состоит из нескольких листов), то измерение толщины стенки проводить на каждом листе;

- толщину стенки патрубков, штуцеров и лазов необходимо измерять, если их диаметр больше диаметра отверстия, требующего укрепления или диаметры штуцеров 100 мм и более. Контроль толщины стенки выполняют в 4 точках периметра штуцера или обе чайки лаза;

- на участках корпуса автоклава с повышенным коррозионным или эрозионным поражением, расслоения металла, вмятин или выпучин количество точек измерения;

- если толщина стенки в локальных точках поверхности будет меньше номинальной на 10% и более, необходимо выполнить измерение УТ не менее чем в 4-х точках вокруг этих участков.

- толщина металла определяется как среднее значение по результатам 3-х измерений на измеряемом участке, если толщина стенки находится в пределах допуска номинальной толщины стенки и фиксируется минимальная толщина на вмятинах: выпучинах, участках эрозионного и коррозионного износа.

Контроль металла угловых сварных швов и контрольных участков:

- на каждой царге обечайки и на каждом днище выполнить визуальный и измерительный контроль (далее - ВИК) и МК контрольных участков 200х200 мм не менее 1 участка на каждом элементе (корпуса автоклава). Места контроля намечаются после выполнения ВИК. Каждый контрольный участок проверить ультразвуковым контролем (далее - УЗК) для выявления несплошностей и других дефектов на внутренней поверхности автоклава. УЗК выполнять в двух плоскостях (по периметру образующей и но оси автоклава) и в двух взаимопротивоположных направлениях;

- на наружной или внутренней поверхности корпуса автоклава, вокруг отверстий требующих укрепления или если диаметр штуцера более 100 мм, выполнить ИД или ультразвуковой контроль (включая металл углового сварного шва и штуцера) по всей окружности отверстия с шириной контролируемой зоны не менее 50 мм по обе стороны от сварного шва. Зачистка поверхности автоклава под ультразвуковой контроль выполняется на ширине 28+70мм, но не менее 150мм;

- метод контроля или сочетания методов контроля угловых сварных швов выбирают специалисты, выполняющие диагностирование автоклава;

- при обнаружении недопустимых дефектов в сварных швах контролю подвергаются все угловые сварные швы автоклава независимо от их диаметра.

Объем контроля металла стыковых, кольцевых и продольных сварных швов:

- стыковые (кольцевые) сварные швы корпуса автоклава контролируются методом ВИК в объеме 25% их длины. Ультразвуковой контроль каждого сварного шва участков пересечения кольцевых и продольных сварных швов длиной 300мм участка, считая от точки их пересечения.

Околошовная зона зачищается на ширине не менее 150мм по обе стороны от кромок усиления сварного шва.

- продольные (горизонтальные) сварные швы обечайки корпуса и днищ автоклава контролируются методом ВИК и УЗК в объеме 100% их длины;

- поверхность металла и около шовной зоны сварного шва приварки опор к корпусу автоклава контролируются методом ВИК и МК в объеме 25% их длины;

- внутренняя поверхность корпуса автоклава контролируются методом ВИК в объеме 100% поверхности без снятия футеровки. Контролируется сплошность футеровки;

- внутренняя поверхность футеровки поверхности без снятия футеровки. Контролируется сплошность футеровки корпуса и днищ автоклава в местах приварки кронштейнов и других внутренних устройств контролируются по периметру приваренных устройств методом ВИК в объеме 100% их периметра;

- при обнаружении недопустимых дефектов объем контроля аналогичных элементов увеличивается до 100%;

- визуальный осмотр крепежных деталей фланцевых разъемов автоклава проводится в объеме 100% их количества;

- при обнаружении участков корпуса автоклава имеющих утонение толщины стенки > 10 % от номинальной величины выполнить УК и МК этих участков;

- крепежные детали фланцевых разъемов должны быть очищены от грязи, масла, краски и так далее;

- выполнить УЗТ и УЗК участков радиусного перехода (сопряжения) цилиндрической части обечайки к сферической, части обечайки. Контроль выполнить на 2 участках длиной по 500-600мм, расположенных на осевых линиях автоклава (места контроля устанавливаются по результатам ВИК внутренней поверхности днищ при обнаружении нарушения футеровки).

- объемы и виды контроля могут быть изменены (увеличены) специалистами выполняющими НК и ТД после выполнения ВИК или других видов контроля;

- места выполнения контроля указываются в эскизах и схемах контроля прилагаемых к заключениям по результатам проведения неразрушающего контроля

- результаты всех видов контроля оформляются соответствующими типовыми «Протоколами», актами и другой отчетной документацией. По результатам диагностирования оформляется «Заключение по техническому диагностированию автоклава» с указанием разрешенного срока эксплуатации автоклава.

- окончательный срок эксплуатации автоклава и дополнительные объемы контроля устанавливается специалистами по результатам экспертизы результатов технического диагностирования и выполнения прочностного расчета корпуса автоклава с учетом фактического количества циклов остановов - пусков автоклава.

- экспертную оценку состояния металла автоклава и прочностные расчеты выполняются в течение до 3 месяцев при уменьшении толщины стенки металла элементов автоклава ниже расчетной;

- при выявлении случаев аварийных остановов автоклава из-за повреждений основного металла корпуса или сварных швов или нарушений условий эксплуатации (температура, давление, среда), которые могут привести к изменению исходных свойств основного металла и сварных швов, необходимо будет выполнить определение химического состава, металлографии и механических свойств металла и сварных швов.

Результаты технического диагностирования записываются в паспорт автоклава.

Литература

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (ФЗ-№116, Принят Государственной Думой 20 июня 1997 года).

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116.

3. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов н аппаратов".

4. СО 153-34.17 439-2003. "Инструкция по продлению службы сосудов, работающих под давлением”.