НПАОП 0.00-7.02-93Проведення робіт щодо оцінювання залишкової роботоздатності технологічного устаткування нафтопереробних, нафтохімічних та хімічних виробництв

при несоответствии измеренных значений твердости паспортным данным;

при локальном износе /коррозионном, эрозионном/ металла какого-либо элемента конструкции, например отдельной вставки обечайки, днища и т.д.

2.7.2. Отбор проб для определения химического состава производят в соответствии с ГОСТ 7565-81.

Химический анализ содержание углерода, кремния, марганца, серы и фосфора проводят по ГОСТ 22536.1-88, 22536.4-88, 22535.3-87, 22536.2-87, 22536.3-88 или другими методами, по точности не уступающими стандартным.

2.7.3. Отбор проб для определения химического состава основных элементов сосудов производится с наружной поверхности обечаек, днищ, крышек. Для однотипных элементов конструкции достаточно одной пробы. Место отбора пробы должно быть отмечено на чертеже общего вида или эскиза.

2.7.4. Поверхность элемента в месте отбора пробы должна быть очищена от краски, ржавчины, окалины, масла, влаги и обезжирена.

2.7.5. В качестве пробы используют стружку металла весом не менее 30 грамм. Стружка может быть получена при взятии пробы зубилом, пневмозубилом или шабером непосредственно из корпуса сосуда или из темплета в случае проведения механических испытаний.

2.7.6.Результаты анализа химического состава оформляют в соответствии с Приложением 4 и помещают в паспорт сосуда.

2.8. Определение механических характеристик металла

2.8.1. Определение механических характеристик металла производят разру-шающими или неразрушающими методами. Выбор метода осуществляют специа-листы, проводящие обследование.

2.8.2. Образцы, используемые для определения механических характеристик металла, вырезают из заготовок/темплетов/. Темплеты под образцы вырезают из элементов конструкции. Темплеты должны содержать сварной шов.

2.8.3. Места и способы вырезки темплетов в каждом конкретном случае должны быть определены специалистами, проводящими обследование.

2.8.4. Размеры темплетов зависят от типа и количества образцов, необходимых для проведения механических испытаний, но должны быть таковыми, чтобы обеспечить минимальные остаточные напряжения при последующей заварке места темплета.

2.6.5 Обязательные виды механических испытаний: на растяжение при комнатной температуре /в соответствии с ГОСТ 1497-84/,

на ударный изгиб при комнатной температуре /в соответствии с ГОСТ 9454-78/.

2.8.6. Необходимость проведения других механических испытаний устанавливается специалистами, проводящими обследование.

2.8.7. Для каждого вида испытаний должны быть подготовлены не менее трех образцов основного металла и пяти образцов сварного соединения.

2.8.8. Испытания сварных соединений на ударный изгиб производят на образцах с надрезом по оси шва.

2.8.9. К изготовлению образцов предъявляют следующие требования :

направление вырезки образцов выбирается из условий нагружения аппарата или сосуда, технологии получения материала, а также в соответствии с техническими условиями на металлопродукцию;

технология изготовления образцов не должна оказывать существенного влияния на структурное состояние, а также вызывать наклеп;

для намеченной серии испытаний технология изготовления однотипных образцов должна быть одинаковой;

нагрев образца при его изготовлении не должен вызывать структурных изменений и физико-химических превращений в металле;

поверхность рабочей части после механической обработки должна быть в зоне измерений гладкой и однородной и не иметь следов трещин, коррозии, цветов побежалости и других дефектов;

заключительные технологические операции по чистовой обработке /тонкое точение, шлифование, полирование и припуски на них/ должны сводить к минимуму деформацию поверхности образца /наклеп/, должны быть удалены заусеницы на головках и боковых гранях образца;

категорически запрещается править или рихтовать образцы.

2.8.10. Механические испытания основного металла и сварных соединений проводят при комнатной температуре. В случае необходимости проведения механических испытаний при повышении или пони­женных температурах следует руководствоваться следующими стандартами:

при. испытаниях на статическое растяжение при повышенных температурах — ГОСТ 9651-84;

при испытаниях на статическое растяжение при пониженных температурах — ГОСТ 11150-84.

2.9. Экспериментальное определение напряжений, деформаций, перемещений и усилий

2.9.1. Напряжения, деформации и перемещения экспериментально определяют с применением тендометрирования, поляризационно-оптического или других методов. При выборе метода должно быть показано соответствие его возможностей задачам и условиям измерений.

2.9.2. Измерения деформаций и перемещений необходимо производить в строго установленных контролируемых и регистрируемых условиях при действии силовых и температурных нагрузок в соответствии с заданными режимами.

2.9.3. Тензометрирование является одним из основных экспериментальных методов исследования напряженного и деформированного состояния конструкции при изучений поведения натурного объекта в период его эксплуатации.

Этот метод используется в широком диапазоне деформаций и температур при действии на объекты статических, квазистатических и динамических нагрузок.

2.9.4. Типы тензорезисторов должны выбираться с учетом целей и условий эксперимента.

Приклеиваемые тензорезисторы состоят из элемента, чувствительного к деформации /решетки из тонкого листа металлической фольги/, тонкой пленки, которая является изолятором и несущей основой для чувствительного элемента, и контактных площадок для подсоединения выводных проводов.

Размер чувствительного элемента определяется экспериментатором так, чтобы обеспечить минимальную погрешность, связанную с неоднородностью поля деформаций.

Для измерений, при которых не известны как величины, так и направления главных деформаций,используют трехэлементные розетки с ориентацией элементов в 60 °и 45 °.

2.9.5. Для исследований следует применять тензорезисторы, выпускаемые серийно на отечественных /или зарубежных/ предприятиях, прошедшие поверочный контроль и имеющие паспорт, содержащий их метрологические характеристики. При применении нестандартных тензорезистороз следует приводить в отчетах метрологические характеристики тезорезисторов и методики, по которым они определены.

2.9.6. В качестве клеев наиболее широко используют цианоакрилат /"циакрин"/, эпоксидную смолу, полиимид, некоторые виды керамики и др.

Циакрин не требует ни нагревания, ни отвердителя для инициирования полимеризации и может быть использован в диапазоне температур от -32 до 65 °С. Он обеспечивает правильное измерение деформаций не выше 6%. Поскольку прочность клея снижается с течением времени и в результате поглощения влаги, необходимо защищать датчик от влаги при его длительной эксплуатации.

Эпоксидный клей состоит из смолы и отвердителя, который вступает в реакцию со смолой, обеспечивая полимеризацию при повышенных температурах в течение нескольких часов под давлением от 70 до 210 кПа. Рабочий диапазон температур эпоксидных клеев определяется их составом и соответствует температурам от -269 до +260 °С. Допустимое относительное удлинение также зависит от состава клея и изменяется в пределах 3-10%.

Полиимид представляет собой однокомпонентный полимер, который применяют в широком диапазоне температур от -269 до 399 °С. Полиимид отверждается под давлением 275 кПа при температуре 260 °С. Применяют клей при измерении деформаций в условиях повышенных температур, вплоть до 315 °С.

2.9.7. После отверждения клея тензодатчик должен быть покрыт герметиком, таким как парафин, каучук или полиуретан. Покрытие защищает решетку, несущую основу и клей от разрушительного действия влаги и увеличивает ресурс тензодатчика.

2.9.8. Средства защиты тензорезисторов от агрессивных сред и механических повреждений не должны влиять на метрологические характеристики тензорезисторов и искажать напряженное состояние исследуемого элемента.

2.9.9. Все приборы, применяемые для измерения деформаций, проходят метрологическую поверку с периодичностью, регламентируемой технической доку-ментацией на прибор.

2.9.10. При проведении испытаний целесообразно автоматизировать процесс измерений и регистрации данных, применять ЭВМ для обработки результатов экспериментов.

2.9.11. Регистрация наблюдений при испытании объекта иссле­дования на каждой ступени нагружения повторяется не менее 3 раз.

2.9.12. Главные деформации E1, E2 и их направления определяются в соответствии с таблицей Приложения 5 по действительным значениям деформаций.

2.9.13. Главные напряжения и определяются по главным деформациям E1, E2 точках измерения по формулам:

для плоского напряженного состояния

; /2.1./

для одноосного напряженного состояния

/2.2./

Максимальные касательные напряжения определяют по формуле

В формулах /2.1./ — /2.3/ Е — модуль продольной упругости, Па /кгс/мм2/;  — коэффициент Пуассона; G — модуль сдвига, Па /кгс/мм2/.

2.9.14. Для измерения деформаций и перемещений возможно ис­пользование индикаторов часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01мм. Точность показаний подобных приборов достаточна для оценки перемещений в исследуемых точках сосудов и аппаратов химических производств. Рекомендуемая методика измерений приведена в Приложении 6.

3. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ СОСУДОВ РАСЧЕТОМ

3.1. Общие положения

3.1.1. Поверочный расчет проводят с учетом всех расчетных нагрузок и всех расчетных режимов эксплуатации.

3.1.2. Основными расчетными нагрузками являются:

внутреннее или наружное давление;

масса изделия и его содержимого;

дополнительные нагрузки /масса присоединенных изделий и т.д./;

усилия от реакции опор и трубопроводов;

температурные воздействия.

3.1.3. Основными расчетными режимами эксплуатации являются: пуск;

стационарный режим;

остановка;

гидро- или пневмоиспытания;

нарушение нормальных условий эксплуатации;

аварийная ситуация и др.

3.1.4. При поверочном расчете используют механические характеристики, полученные в результате данного обследования, с учетом их изменения на прогнозируемый срок службы при заданных условиях эксплуатации.

3.1.5. Методы, применяемые для определения расчетных нагрузок, расчетных режимов, внутренних усилий, перемещений, напряжений и деформаций рассчитываемых элементов, выбираются специалистами, выполняющими соответствующий расчет.

Расчет типовых узлов деталей и конструкций рекомендуется проводить в соответствии с нормативно-технической документацией /Приложение 7/.

3.2. Оценка прочности сосудов

3.2.1. При проведении поверочного расчета по допускаемым напряжениям на основе анализа условий эксплуатации элементов конструкции для наиболее нагруженных областей определяют наибольшие напряжения, которые сопоставляют с соответствующими допускаемыми напряжениями.

Номинальные допускаемые напряжения определяют по характеристикам материала при расчетной температуре Т.

Номинальное допускаемое напряжение для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных давлением, принимают минимальным из следующих значений:

; /3.1./

где  — минимальное значение временного сопротивления предела прочности при расчетной температуре, МПа /кгс/м2/;

 — минимальное значение условного предела текучести при расчетной температуре, МПа /кгс/м2/;

 — среднее значение предела длительной, прочности при расчетной температуре, МПа /кгс/мм2/;

nb — коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению /пределу прочности/;

nT — коэффициент запаса прочности по пределу текучести;

ng — коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности.

В тех случаях, когда эксплуатация конструкции включает два и более режимов нагружения, отличающихся по температуре или нагрузке, при расчетах необходимо использовать условие прочности по накопленному длительному статическому повреждению:

; /3.2./

где ti — продолжительность работы на i.-м режиме нагружения,z;

[t]I — допускаемое время нагружения, соответствующее пределу длительной прочности /значения могут быть приняты по данным государственных отраслевых стандартов или технических условий/;

 — напряжение i-го режима.

3.2.2. При расчете на статическую прочность проверяют выполнение условий прочности применительно к расчетным нагрузкам, указанным в п.3.1.2, по всем эксплуатационным режимам, указанным в п.3.1.3. При необходимости расчеты проводят с учетом вибрационных нагрузок.

Расчеты рекомендуется проводить по ГОСТ 14249-89, ОСТ 108. 031.08-85, ОСТ 108.031.09-85.

3.2.3. Метод расчета на прочность при малоцикловых нагрузках должен проводиться при количестве главных циклов нагружения от давления, стесненных температурных деформаций или других видов нагружений от 103 и выше за весь срок эксплуатации сосуда.

Расчеты рекомендуется проводить в соответствии с положениями ГОСТ 25859-83, ОСТ 108.031.09-85 с учетом дефектности материала и накопления повреждений в нем.

3.2.4. При расчете на сопротивление хрупкому разрушению элементов оборудования используют такие характеристики материала, как критический коэффициент интенсивности напряжений Кic критическую температуру хрупкости Тк и условный предел текучести .

Если толщина стенок рассчитываемых элементов меньше, чем требуемые толщины для определения значений Кic в соответствии с положениями ГОСТ 25.506-85, при расчетах на сопротивление хрупкому разрушению следует использовать критическое раскрытие трещины dс или другие характеристики /Кс, Jc/. определяемые в соответствии с упомянутым ГОСТ.

Сопротивление хрупкому разрушению считают обеспеченным, если для выбранного расчетного дефекта в виде трещины в рассматриваемом режиме эксплуатации выполняется условие

; /3.3./

где  — допускаемое значение коэффициента интенсивности напряжений.

Индекс i указывает, что допускаемые значения коэффициентов интенсивности напряжений выбирают различными в зависимости от расчетных условий:

i=1 — для нормальных условий эксплуатации;

i=2 — для гидравлических /пневматических/ испытаний и нарушения нормальных условий эксплуатации;

i=3 — для аварийной ситуации.

Порядок расчета коэффициента интенсивности напряжений К1, допускаемого значения коэффициента интенсивности напряжений , критической температуры хрупкости Т „для полуэллиптических поверхностных трещин приведен в Приложении 8.

Если путем расчета определены параметры дефектов, допустимых по условиям обеспечения прочности, то при обследовании оборудования путем контроля необходимо подтвердить отсутствие в оборудовании дефектов, параметры которых превышают допускаемые.

3.2.5. Оценка прочности с учетом коррозионного износа, показателями которого являются скорость коррозии, максимальная глубина локальных коррозионных поражений, проводится для оборудования, работающего в контакте с коррозионно-активными средами. При выборе метода для определения скорости коррозии следует руководствоваться нормативными документами, данными, приведенными в аттестационных отчетах по материалам, либо апробированными в открытой печати. Определение скорости коррозии следует проводить по результатам обследования.

Выбор того или иного метода расчета производят специалисты, выполняющие обследование.

3.2.6. При наличии локальной коррозии /МКК, ножевой, структурно-избирательной, язвенной, питтинговой, коррозионного растрескивания/ решение о возможности дальнейшей эксплуатации оборудования принимают специалисты, проводящие обследование, при условии обеспечения защиты оборудования от локальной коррозии.

3.3. Оценка остаточной работоспособности сосудов

3.3.1. Определение остаточной работоспособности эксплуатируемого оборудования основано на решении задачи индивидуального прогнозирования предельного состояние и остаточного ресурса с целью установления безотказного срока службы при заданных условиях эксплуатации.

3.3.2. При установлении остаточного ресурса должен быть обеспечен запас по переход объекта, в предельное состояние.

3.3.3. Предельное состояние объекта характеризуется критерием предельного состояния. В зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта могут быть установлены два и более критериев, в качестве которых могут служить пределы допускаемых значений некоторых характеристик объекта.

3.3.4. К характеристикам объекта следует отнести:

расчетную толщину стенки;

допускается значение длительной прочности при прогнозировании остаточного ресурса;

допускаемое число циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других видов;

наличие вид и количество дефектов материала объекта;

изменение физико-механических характеристик ниже значений, указанных в нормативно-технической документации;

степень коррозионного износа объекта, характер и виды коррозионных поражений.

3.3.5. Расчеты по предельному состоянию позволяют выявить запас прочности конструкции. Метод расчета по предельному состоянию выбирается организацией, выполняющей расчет. При этом следует различать три вида предельных состояний:

по несущей способности /прочности, устойчивости, выносливости при переменных напряжениях/;

по развитию чрезмерных деформаций /местных пластических деформаций, прогибов, перекосов и др./;

по образовании или раскрытию трещин.

3.3.6. По исчерпании определенного остаточного ресурса, в случае, если объект достиг предельного состояния, он должен быть временно или окончательно изъят из эксплуатации, либо для него необходимо установить новый остаточный ресурс по результатам комплексного обследования технического состояния в соответствии с положениями настоящих Методических указаний. При этом условие п.3.3.2 должно выполняться.

4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБСЛЕДОВАНИЯ

4.1. Результаты каждого вида контроля оформляют в виде актов или протоколов.

4.2. Результаты комплексного обследования и выполненных исследований оформляют в виде технического заключения на каждый объект с приложениями, содержащими материалы обследования, или научно-технического отчета, составленного в соответствии с ГОСТ 7.32-91.

4.3. Рекомендуемая форма титульного листа и последней страницы технического заключения приведены в Приложении 9.

4.4. Научно-технический отчет, составленный организацией, проводящей обследование, передается предприятию-владельцу оборудования.

По требованию предприятия-владельца по результатам научно-технического отчета оформляется Акт на каждый объект /Приложение 10/, который подписывают представители организации, проводившие обследование, главный механик и начальник службы технад зора предприятия-владельца и утверждает главный инженер предприятия-владельца.

4.5. Техническое заключение /п.4.2/и Акт /п.4.4/ прикладываются к паспорту.

4.6. Принятое специалистами, проводящими обследование, решение об объеме ремонтно-восстановительных работ, о необходимости изменения технологического регламента, о необходимости контрольных вырезок металла оборудования для проведения лабораторных исследований /места, размеры и количество/, оформляется в виде "Протокола технического совещания" и утверждается главным инженером или руководителем предприятия-владельца оборудования.

5. ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

При проведении обследования технологического оборудования необходимо соблюдать правила техники безопасности /ТБ/ в полном соответствии с требованиями "Общих правил взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств", “Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", а также действующих внутренних нормативных документов предприятия по безопасности, на котором эксплуатируется данный объект.

Общие основные требования безопасности труда, являющиеся основой обеспечения безопасных условий работы на производстве, изложены в следующих государственных стандартах:

ГОСТ 12.0.004-70. ССБТ. Организация обучения работающих безопасности труда. Основные положения;

ГОСТ 12.0.005-84. ССБТ. Метрологическое обеспечение в области безопасности труда. Основные положения;

ГОСТ 12.1.001-83. Ультразвук. Общие требования безопасности;

ГОСТ 12.1.004-89. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования;

ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны;

ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности;

ГОСТ 12.1.010-76. ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования;

ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

При организации и проведении работ неразрушающими методами контроля необходимо дополнительно к требованию стандартов выполнять требования следующих документов:

правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей;

правил безопасности и производственной санитарии для операторов ультразвуковой дефектоскопии;

санитарных правил при проведении рентгеновской дефектоскопии;

санитарных правил по изотопной дефектоскопии;

норм радиационной безопасности /НРБ-76/;

основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений /ОСП 72/80/; правил безопасности при транспортировании радиоактивных веществ /ПБТРВ-73/.

 

Приложение 1

ОСНОВНЫЕТЕРМИНЫ И ИХ ПОЯСНЕНИЯ