CC BY
25
УДК: 93/94
https://doi.org/10.24412/2226-2296-2021-3-4-48-51
I
I
Развитие технического обслуживания нефтеперекачивающего оборудования
А.Р. Валеев1, Б.Н. Мастобаев1, Э.М. Мовсумзаде12
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450064, г. Уфа, Россия
ORCID ORCID ORCID
https://orcid.org/0000-0001-7197-605X, E-mail: anv-v@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-5379-9520, E-mail: mastoba@mail.ru http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
2 Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), 117997, Москва, Россия ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
Резюме: В статье рассматривается развитие технического обслуживания нефтеперекачивающего оборудования на территории
России. Рассмотрено зарождение и становление основных методов контроля оборудования в нефтегазовой отрасли, а именно
акустико-эмиссионный метод контроля, а также ультразвуковой, капиллярный, магнитопорошковый. Проанализированы ключевые
моменты в применении рассмотренных методов на различных этапах становления технического обслуживания.
Ключевые слова: техническая диагностика, техническое обслуживание, акустико-эмиссионный метод контроля, ультразвуковой
метод контроля, капиллярный метод контроля, магнитопорошковый метод контроля, история науки и техники.
Для цитирования: Валеев А.Р., Мастобаев Б.Н., Мовсумзаде Э.М. Развитие технического обслуживания нефтеперекачивающего
оборудования // История и педагогика естествознания. 2021. № 3-4. С. 48-51.
DOI:10.24412/2226-2296-2021-3-4-48-51
Благодарность: Исследование выполнено при поддержке гранта президента РФ MK-1188.2021.4.
FORMATION OF MAINTENANCE OF OIL PUMPING EQUIPMENT Anvar R. Valeev1, Boris N. Mastobaev1, Eldar M. Movsumzade12
1 Ufa State Petroleum Technological University, 450064, Ufa, Russia ORCID ORCID ORCID
2 Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art) 117997, Moscow, Russia ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
Abstract: The article discusses the development of maintenance of oil pumping equipment in Russia. The origin and formation of the main methods of equipment control in the oil and gas industry, namely the acoustic-emission control method, as well as ultrasonic, capillary, magnetic powder, are considered. The analyzed key points in the application of the considered methods at various stages of the formation of maintenance
Keywords: technical diagnostics, maintenance, acoustic emission control method, ultrasonic control method, capillary control method, magnetic powder control method, history of science and technology.
For citation: Valeev A.R., Mastobaev B.N., Movsumzade E.M. FORMATION OF MAINTENANCE OF OIL PUMPING EQUIPMENT. History and
Pedagogy of Natural Science. 2021, no. 3-4, pp. 48-51.
DOI:10.24412/2226-2296-2021-3-4-48-51
Acknowledgments: The reported study was funded by The Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation according to the research project MK-1188.2021.4.
https://orcid.org/0000-0001-7197-605X, E-mail: anv-v@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-5379-9520, E-mail: mastoba@mail.ru http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
Техническое обслуживание нефтеперекачивающего оборудования является важной составляющей его эксплуатации. Существующие нормы были утверждены в руководящем документе РД 08.00-60.30.00-КТН-016-1-05 Руководство по техническому обслуживанию и ремонту оборудования и сооружений нефтеперекачивающих станций [1]. Представленные нормы и методы контроля являются на данный момент общепризнанными и традиционными, но так было не всегда.
На сегодняшний день механотехнологическое оборудование нефтеперекачивающих станций контролируется следующими методами: магнитометрический, акустико-эмиссионный, ультразвуковой, капиллярный, магнитопо-
48
рошковый [2]. Рассмотрим историю возникновения и развития данных методов.
Первые научные исследования акустико-эмиссионной диагностики начались в начале ХХ века, когда в 1916 году Г. Чохральский описал акустические явления в цинке и олове [3].
Следующий этап был связан с исследованием акустической эмиссии на образцах. Первые исследования акустической эмиссии на образцах были проведены в Германии Ф. Форстером и Э. Шейлом в 1936 году. Они отмечали звуковые эффекты при образовании мартенсита в стали с 29% никеля.
Акцентированное исследование акустической эмиссии началось в Германии в начале 1950-х годов И. Кайзером.
История и педагогика естествознания
3-4 • 2021
Он испытывал образцы из обычных конструкционных материалов на предмет корреляции акустической эмиссии и кривой нагружения. Он смог регистрировать акустическую эмиссию во всех испытанных им материалах, включая олово, свинец, дюралюминий, медь, латунь, чугун, сталь конструкционную, сталь инструментальную и дерево.
Работы по интенсивному исследованию акустической эмиссии были продолжены в конце 1950-х - начале 1960-х годов в США Б.Х. Скофилдом, К.А. Тэтро и другими исследователями. Своеобразная апробация метода акустической эмиссии как инструмента для обнаружения дефекта произошла в 1961 году, когда А.Т. Грин при гидроиспытаниях корпусов ракет отметил звуковые эффекты, которые он продолжил регистрировать с использованием приборов. Осмотр объекта контроля выявил в корпусе развивающуюся трещину, которая затем привела к преждевременному разрушению.
Тот факт, что, анализ акустической эмиссии позволяет обнаружить развивающийся дефект, определить его координаты и предсказать возможное разрушение, немедленно стимулировал его более широкое и глубокое изучение.
Научная и деловая активность американских специалистов Б.Х. Скофилда, К.А. Тэтро, Х. Данегана, А.Т. Грина начиная с середины 1960-х годов привела к ускоренному и широкому использованию метода акустической эмиссии для контроля промышленных объектов в США. Первая компания по производству аппаратуры акустической эмиссии и контроля производственных объектов была создана Х. Да-неганом в 1969 году.
Исследования акустической эмиссии в СССР были начаты в конце 60-х годов ХХ века в НПО «Дальстандарт», НПО «ЦНИИТМАШ», ПО «Волна», ИМЕТ, НИИТМ, ИАЭ и ряде других организаций. Первый всесоюзный семинар «Неразрушающий контроль напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов и изделий с использованием эмиссии волн напряжений» был организован под руководством В.А. Грешникова в Хабаровском филиале ВНИИФТРИ в 1972 году. Первая всесоюзная конференция по акустической эмиссии была проведена в 1984 году в Ростове-на-Дону.
В 1970 году в НПО «ЦНИИТМАШ» начались работы в области акустико-эмиссионного контроля под руководством В.И. Иванова, когда возникла необходимость комплексного и системного подхода оценки безопасности производственных объектов. Метод акустической эмиссии в этом отношении давал больше возможностей, чем другие методы неразрушающего контроля. Проводились исследования во всех направлениях, которые обеспечивали использование метода для исследования свойств материалов, развития
В.И. Иванов
3-4 ■ 2021 История и педагогика естествознания
дефектов, контроля процессов сварки, исследований и разработки в области неразрушающего контроля.
В контексте нефтехимического оборудования началось исследование применения акустической эмиссии в 1978 году, когда в лабораториях НПО «ВНИКТИ «Нефтехимо-борудование» были развернуты соответствующие работы.
Первые в стране профессиональные работы по контролю промышленных объектов в нефтяной, газовой, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности и в энергетике с помощью акустической эмиссии начались в 1985 году в ОАО «Оргэнергонефть» (Самарский филиал) под руководством И.Э. Власова
Ультразвуковому контролю предшествовало открытие и исследование пьезоэффекта в 1880 году такими учеными, как Жак и Пьер Кюри. В 1914 году на данный эффект обратили внимание французский ученый П. Ланжевен, разработавший кварцевый излучатель, и эмигрировавший во Францию русский изобретатель К.В. Шиловский, которому принадлежит идея гидролокатора. Ими был создан опытный образец прибора с электроакустическим преобразователем, и в мае 1916 года они получили патент под наименованием «Описание аппаратов и способов их применения для подачи направленных подводных сигналов и для локализации подводных препятствий» [4].
Первое упоминание о методе контроля, использующем ультразвук, можно отнести к 1928 году, когда С.Я. Соколову был выдан патент № 11371 на изобретение «Способ и устройство для испытания металлов», в котором использовались колебания высокой частоты, и по их поглощению предлагалось судить об его свойствах [5] Также он установил способность ультразвуковых волн распространяться в металлах на большие расстояния без заметного поглощения. На этой основе ученый первым в мире предложил новый метод контроля качества изделий без их разрушения -метод ультразвукоскопии (ультразвуковой дефектоскопии). С.Я. Соколов также заложил основы акустической голографии и выдвинул идею исследования структуры твердых тел и фазовых переходов ультразвуковым методом. В 1935 году он сконструировал ультразвуковой дефектоскоп прямого видения, основанный на принципе сквозного просвечивания металлов. С.Я. Соколов благодаря своему вкладу в развитие ультразвуковой дефектоскопии и акустической микроскопии стал членом-корреспондентом АН СССР и лауреатом двух Сталинских премий.
Далее ультразвуковой контроль начал получать широкую известность, его развитие и применение изучалось в различных отраслях промышленности.
Значительный вклад в развитие ультразвукового контроля в нефтегазовой отрасли внес А.С. Матвеев, организо-
А.Н. Крылов
вавший одну из первых в России лабораторий ультразвуковой дефектоскопии. В 1951 году им совместно с коллегами был создан один из первых в СССР массовых дефектоскопов УЗД-7.
В середине 1950-х годов сотрудниками НИИ химического машиностроения (НИИхиммаш) впервые осуществлялся контроль сварных швов с помощью наклонного преобразователя на Ангарском нефтехимическом комбинате. В 1955-1957 годах были разработаны методы и средства для контроля электрошлаковых швов большого сечения. Для автоматизированного контроля качества сварных соединений химической и нефтяной аппаратуры были созданы и эксплуатировались установки УКСА-04М, УКСА-05С и УД-81УА.
Внедрение ультразвукового контроля в производство нефтехимического оборудования способствовало совершенствованию технологического процесса и повышению качества.
Начало применения магнитопорошкового метода относится к 1910-1912 годам, когда русский и советский математик, механик и кораблестроитель, академик Петербургской академии наук (будущий Герой Социалистического
1. Рельсовый однониточный велодефектоскоп системы Ф.М. Карпова
Труда, лауреат Сталинской премии) А.Н. Крылов применил его для контроля ферромагнитных изделий массового производства.
В 1922 году был запатентован магнитный метод обнаружения дефектов артиллерийских стволов с помощью магнитного порошка, открытый У.Э. Хоуком во время Первой мировой войны.
В 1927 году изобретатель Ф.М. Карпов разработал дефектоскоп-электромагнит для контроля осей и колесных пар вагонов. С тех пор стали развиваться теория и практика магнитопорошкового контроля, были установлены основные закономерности, разработаны различные дефектоскопы и измерительная аппаратура, проводились исследования магнитных индикаторов (фото 1).
Компания Magnaflux в 1935 году получила патент на технологию изготовления магнитных частиц разного размера и разных магнитных характеристик, покрытых смазочным материалом, и частиц, покрытых немагнитным флюоресцирующим материалом. В 1936 году армейский и морской воздушный корпус США принимают стандарты контроля, разработанные Magnaflux и используют их в своих ремонтных цехах.
В 1940 году издаются Правила контроля методом магнитного порошка. Это издание становится первым в мире учебником по магнитопорошковому контролю.
Впервые материалы для капиллярного контроля были приведены в 1956 году в военной спецификации MIL-1-25135, которая впоследствии (1996-й и переиздание в 2002 году) трансформировалась в AMS-2644 (American Material Specification). Первый лист качества продукции (ныне именуемый QPL SAE AMS-2644) был издан в 1957 году и с тех пор регулярно пополняется новыми материалами. Затем с середины 60-х годов начали использоваться высокочувствительные водосмываемые пенетранты. Далее разрабатывались гидрофильные эмульгаторы, пенетранты с чувствительностью более высокого уровня, а также распознавание различий в чувствительности сухих, водных и безводных мокрых проявителей. В целом основной метод капиллярного контроля не изменялся в течение многих лет. В России и на всем постсоветском пространстве в практике капиллярного контроля используется в качестве основного ГОСТ 18442-80 [6].
Заключение
В продолжение развития технического обслуживания нефтегазового оборудования и в целях предотвращения внезапного отказа оборудования из строя в конце XX века начато активное применение методов технической диагностики, которые позволяют идентифицировать дефекты непосредственно во время эксплуатации.
Определение дефектов оборудования без остановки и разборки оборудования дает огромные возможности в обеспечении непрерывной и надежной работы оборудования. Стоит ожидать, что существующий тренд на повышение автоматизации технического обслуживания продолжится и совместно с разработкой новых методов технического обслуживания и технической диагностики позволит повысить общую эффективность работы оборудования в нефтегазовой отрасли.
¡50)
История и педагогика естествознания
3-4■2021
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
РД 08.00-60.30.00-КТН-016-1-05 Руководство по техническому обслуживанию и ремонту оборудования и сооружений нефтеперекачивающих станций.
РД 153-39.4Р-124-02 О порядке проведения технического освидетельствования и продления срока службы технологического оборудования НПС МН.
Иванов В.И. Об истории развития метода акустико-эмиссионной диагностики // Территория NDT. 2019. № 1. С. 44-51. Rayleigh L. (Strutt J.W.) On Waves Propagated along the Plane Surfaces of an Elastic Solid // Prac. London Math. Soc. 1885. 17. Р. 4-11. Патент СССР № 11371 класс 42k. 29. Способ и устройство для испытания металлов / Соколов С.Я. Опубл.: 30.09.1929. Бюл. № 6. ГОСТ 18442-80 Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования
REFERENCES
RD 08.00-60.30.00-KTN-016-1-05 Rukovodstvo po tekhnicheskomu obsluzhivaniyu i remontu oborudovaniya i sooruzheniy nefteperekachivayush-chikh stantsiy [RD 08.00-60.30.00-KTN-016-1-05 Guidelines for the maintenance and repair of equipment and structures of oil pumping station]. RD 153-39.4R-124-02 O poryadke provedeniya tekhnicheskogo osvidetel'stvovaniya i prodleniya sroka sluzhby tekhnologicheskogo oborudovaniya NPS MN [RD 153-39.4R-124-02 On the procedure for technical examination and extension of the service life of the technological equipment of the OPS of trunk pipelines].
Ivanov V.I. On the history of the development of the method of acoustic emission diagnostics. Territoriya NDT, 2019, no. 1, pp. 44-51 (In Russian). Rayleigh L. (Strutt J.W.) On waves propagated along the plane surfaces of an elastic solid. Proc. London Math. Soc., 1885, no. 17, pp. 4 - 11. Sokolov S.YA. Sposob i ustroystvo dlya ispytaniya metallov [Method and device for testing metals]. Patent SSSR, no. 11371, 1929. GOST18442-80 Kontrol' nerazrushayushchiy. Kapillyarnyye metody. Obshchiye trebovaniya [State Standard 18442-80. Non-destructive testing. Capillary methods. General requirements].
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Валеев Анвар Рашитович, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Мастобаев Борис Николаевич, д.т.н., проф., завкафедрой транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Мовсумзаде Эльдар Мирсамедович, д.х.н., проф., чл.-корр. РАО, советник ректора, Уфимский государственный нефтяной технический университет, Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство).
Anvar R. Valeev, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University. Boris N. Mastobaev, Dr. Sci. (Tech.), Prof., Head of Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University. Eldar M. Movsumzade, Corresponding Member Russian Academy of education, Dr. Sci. (Chem.), Prof., Adviser to the Rector, Ufa State Petroleum Technological University, Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art).
3-4 • 2021
История и педагогика естествознания
