4.3.10. Лабораторні дослідження металу здійснюються з метою встановлення відповідності фізико-механічних властивостей вимогам НД і виявлення змін, що виникли внаслідок тривалої експлуатації у середовищі з вмістом водню або у разі порушення нормальних умов роботи.
Лабораторні дослідження металу проводяться у випадках:
а) тривалого перегрівання стінки при температурахвище розрахункових, що за умов безпосереднього контакту металу з середовищем із вмістом водню призводить до зміни властивостей матеріалу і виникнення водневої корозії;
б) незадовільних результатів вимірювання твердості металу за даними діагностики;
в) якщо за даними неруйнівного металографічного контролю виявлені мікроструктури, які не відповідають вимогам технічних документів на метал у вихідному стані;
г) за наявності випинань, здуттів, розшарувань та інших дефектів, що впливають на роботу посудини, якщо причина їх виникнення за допомогою неруйнівного металографічного контролю не з'ясована;
ґ) якщо настав термін проведення дослідження металу, вказаний в експертному висновку за результатами попереднього обстеження.
Зразки для лабораторних досліджень виготовляють з темплетів, які можуть бути наскрізними і ненаскрізними. Місце вирізання темплета визначається фахівцем, що виконує експертне обстеження, і погоджується з роботодавцем. Це місця в елементах конструкції, які мали найбільш тривалий контакт технологічного середовища з матеріалом (під дефектною ділянкою покриву), а також найбільш високу в даній конструкції температуру стінки (за показаннями термопар).
Ненаскрізний темплет вирізається у разі необхідності виконання металографічного контролю і хімічного аналізу. Якщо виникає необхідність у проведенні механічних випробувань, вирізають наскрізний темплет. Не допускається вирізання наскрізного темплета діаметром більше 110 мм.
При вирізанні темплета слід враховувати вимоги ОТУ 1-79 "Сосуды и аппараты. Общие технические условия на ремонт корпусов" (далі - ОТУ 1-79), згідно з яким мінімальна відстань кромки отвору в стінці корпусу реактора (штуцера) від зварного шва дорівнює величині, яка не менша за трикратну товщину стінки корпусу (штуцера). Процедура вирізання темплета ізаварювання отвору у стінці корпусу, днища чи штуцера реакторів із вуглецевих і низьколегованих марганцевистих сталей наведена у додатку 6 до цього Порядку. Для реакторів із хромомолібденових і двошарових сталей технологію вирізання темплета необхідно розробляти у кожному конкретному випадку.
На кожен темплет роботодавець складає паспорт за формою, наведеною у додатку 7 до цього Порядку, до якого долучає ескіз об'єкта із зазначенням місця вирізання. Темплети із паспортом, копіями щорічних звітів про температуру стінок корпусу і штуцерів (форма звіту наведена у додатку 5 до цього Порядку) направляються на дослідження в експертну організацію, що зазначена в пункті 2.5 розділу II цього Порядку. За результатами дослідженьробиться висновок щодо наявності водневої корозії (зневуглецювання і зниження твердості)та можливості подальшої експлуатації об'єкта.
Допускається вирізання темплета з корпусу чи штуцера замінити вирізанням котушки трубопроводу реакторного блока. Таке рішення повинно бути обґрунтовано фахівцями, що проводять експертне обстеження.
Лабораторні дослідження металу передбачають:
а) аналіз хімічного складу і карбідний аналіз. Таке дослідження проводять з метою встановлення відповідності хімічного складу паспортним даним (або вимогам діючих стандартів) та виявлення змін вмісту вуглецю внаслідок зневуглецювання в результаті водневої корозії. Хімічний склад металу визначається за допомогою стандартних методів аналізу відповідно до вимог НД.
Для визначення хімічного складу відбираються проби металу у вигляді стружки, яку отримують безпосередньо з поверхні об'єкта у таких місцях:
у реакторів з торкрет-бетонним футеруванням - із внутрішньої поверхні під дефектною ділянкою покриву;
у реакторів без торкрет-бетонного футерування - із зовнішньої поверхні (за потреби із внутрішньої поверхні) обичайок, днищ, штуцерів. Для однотипних елементів достатньо однієї проби;
у зонах, де за показанням поверхневих термопар була максимальна температура стінки;
у місцях незадовільних показань твердості;
у зварних з'єднаннях - від основного і наплавленого металу.
Для запобігання попаданню в пробу металу різного роду забруднень поверхня металу повинна бути зачищена до металевого блиску. Відбирання стружки виконується шляхом свердлування сухим чистим свердлом без застосування охолоджувальних емульсій чи мастил. При цьому діаметр і глибина отвору на поверхні посудини мають бути не більше 5 мм;
б) металографічне дослідження мікроструктури і визначення наявності водневої корозії. Такі дослідження потрібно проводити на шліфах, виготовлених із темплета. Якщо темплет містить зварний шов, то шліф для дослідження повинен охоплювати весь переріз шва, а також зони термічного впливу та прилеглі до них ділянки основного металу.
Допускається виготовлення металографічних шліфів на зразках, вирізаних для інших видів контролю стану металу, таких як механічні випробування, за умови дотримання вимог розділу IX цього Порядку.
Металографічні дослідження передбачають:
вивчення макроструктури, виявлення недопустимих дефектів за ГОСТ 10243-75;
вивчення мікроструктури основного металу та різних ділянок зварного з'єднання, визначення розміру зерен згідно з ГОСТ 5639-82;
визначення неметалевих включень, вивчення їх розподілу згідно з ГОСТ 1778-70;
визначення величини зневуглецьованого шару згідно з ГОСТ 1763-68.
Визначення характеристик мікроструктури має виконуватися при 100- і 500- кратному збільшенні (як правило);
в) механічні випробування. Обов'язковими є випробування на розтяг при температурі від 15 до 30° C і розрахунковій температурі стінки корпусу реактора, випробування на ударний згин при температурі від 15 до 30° C і розрахунковій температурі стінки корпусу реактора, а також визначення твердості.
За необхідності додатково до вказаного проводять випробування металу на в'язкість руйнування і тривалу міцність.
Зразки для механічних випробувань мають відповідати таким вимогам:
технологія виготовлення зразків не повинна суттєво впливати на структурний стан та спричиняти наклепування;
для наміченої серії випробувань технологія виготовлення однотипних зразків повинна бути однаковою;
нагрівання зразка під час його виготовлення не повинно призвести до структурних змін та фізико-хімічних перетворень у металі;
поверхня робочої частини зразка після механічної обробки в зоні вимірювання повинна бути гладкою й однорідною, не мати слідів тріщин, корозії, кольорів мінливості та інших дефектів;
завершальні технологічні операції чистової обробки (тонке точіння, шліфування, полірування та припуски на них) повинні звести до мінімуму деформацію поверхні зразка (наклепування); мають бути видалені задирки на головках і бокових гранях зразка;
забороняється випрямляти чи рихтувати зразки.
Випробування на розтяг потрібно виконувати відповідно до ГОСТ 1497-84 "Металлы. Методы испытаний на растяжение" (далі - ГОСТ 1497-84), ГОСТ 9651-84 "Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах" (далі - ГОСТ 9651-84) та ГОСТ 28870-90 "Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направлении толщины" (далі - ГОСТ 28870-90). При кожній температурі випробовують не менше трьох зразків. За результатами випробувань визначають тимчасовий опір, умовну границю плинності, відносне видовження та відносне звуження.
Випробування на ударний згин потрібно виконувати відповідно до ГОСТ 9454-78 "Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах" (далі - ГОСТ 9454-78), а на схильність металу до механічного старіння - за ГОСТ 7268-82 "Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб" (далі - ГОСТ 7268-82). Ударна в'язкість при кожній температурі випробувань визначається за даними випробувань трьох - п'яти зразків.
Випробування на твердість за Брінеллем, Роквеллом чи Віккерсом виконують згідно з ГОСТ 9012-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю" (далі - ГОСТ 9012-59), ГОСТ 9013-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу" (далі - ГОСТ 9012-59), ГОСТ 2999-75 "Металлы. Метод измерения твердости алмазной пирамидой по Виккерсу" (далі - ГОСТ 2999-75) відповідно та ГОСТ 22761-77 і ГОСТ 22762-77.
Характеристики тріщиностійкості визначаються згідно з ГОСТ 25.506-85 "Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении" (далі - ГОСТ 25.506-85).
Випробування на тривалу міцність повинно проводитися відповідно до ГОСТ 10145-81 "Металлы. Метод испытания на длительную прочность" (далі - ГОСТ 10145-81).
Механічні властивості зварного з'єднання потрібно визначати за методами, встановленими ГОСТ 6996-66 "Сварные соединения. Методы определения механических свойств" (далі - ГОСТ 6996-66).
Показники механічних властивостей визначаються як середнє арифметичне результатів, що отримані при випробуванні заданої кількості зразків. Загальний результат випробувань вважають незадовільним, якщо результати випробувань хоча б одного із зразків нижчі, ніж встановлені нормою: щодо тимчасового опору це складає більше ніж 10 %, щодо ударної в'язкості - більше ніж 10 Дж/см2.
Кількість проведених випробувань має бути достатньою для достовірного визначення відповідних характеристик і їх залежності від експлуатаційних факторів, оцінки границь розкиду даних з урахуванням впливу відхилень, що допускаються в хімічному складі матеріалу і в технології виготовлення напівфабрикату чи виробу.
Якщо результати випробувань не задовольняють хоча б один із перевірених показників, допускається проведення повторних випробувань при збільшенні кількості зразків у два рази. Якщо ж і після цього отримано результати, що не відповідають встановленим нормам, то ухвалюється рішення про незадовільну якість металу.
Результати лабораторних досліджень оформлюються у вигляді науково-технічного звіту, складеного відповідно до вимог ДСТУ 3008-95, який має містити дані досліджень. Усі відомості про матеріали, характеристики і показники мають бути представлені у вигляді таблиць, графіків, рисунків, фотографій тощо та супроводжувального тексту з указанням методик проведення випробувань, типу зразків, зон їх вирізання.
4.4. Аналіз результатів контролю і проведення розрахунків на міцність:
4.4.1. Отримані в результаті контролю дані щодо геометричних розмірів і властивостей металу елементів об'єкта порівнюються з паспортними даними. Виявлені відхилення розмірів і дефекти порівнюються з такими, що відповідають вимогам ГСТУ 3-17-191-2000 "Посудини та апарати стальні зварні. Загальні технічні умови" (далі - ГСТУ 3-17-191-2000) та НД за нормами оцінки якості.
4.4.2. Перевірний розрахунок на міцність потрібно проводити з використанням отриманих при обстеженні фактичних даних з урахуванням усіх розрахункових навантажень і режимів експлуатації відповідно до вимог чинних НД і ОМД, у тому числі ДСТУ 4046-2001, ГОСТ 14249-89 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность" (далі - ГОСТ 14249-89), ГОСТ 24755-89 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий" (далі - ГОСТ 24755-89), ГОСТ 25215-82 "Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность" (далі - ГОСТ 25215-82), ГОСТ 25859-83 "Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках" (далі - ГОСТ 25859-83), ОСТ 108.031.08-85 "Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Общие положения по обоснованию толщины стенки" (далі - ОСТ 108.031.08-85), а також НД щодо розрахунків на міцність посудин та апаратів, що працюють у корозійноактивних середовищах із вмістом сірководню.
До основних розрахункових навантажень належать:
а) внутрішній тиск;
б) температурна дія.
До основних розрахункових режимів експлуатації належать:
а) пуск;
б) стаціонарний режим;
в) зупинка;
г) гідро- чи пневматичні випробування;
ґ) порушення нормальних умов експлуатації;
д) аварійна ситуація тощо.
При цьому номінальні допустимі напруження повинні встановлюватися для розрахункового ресурсу на базах 200000, 250000 і 300000 годин.
4.4.3. Розрахунком на міцність мають підтверджуватися можливість експлуатації об'єкта за робочими технологічними параметрами, що вказані в паспорті, або ж визначатися допустимі (знижені) значення технологічних параметрів подальшої безпечної експлуатації.
4.5. Критерії оцінки технічного стану
4.5.1. Якість основного металу і зварних з'єднань об'єкта має відповідати вимогам НД щодо виготовлення, зварювання і проведення дефектоскопічного контролю, у тому числі ГСТУ 3-17-191-2000, РД 24.030.101-88, та вимогам нормативно-правових актів з охорони праці.
Якість зварних з'єднань за результатами неруйнівного контролю характеризується як задовільна чи незадовільна:
задовільна якість - у разі виявлення в з'єднанні лише допустимих дефектів, кількість яких менша за встановлену норму, або при задовільному рівні чутливості використаного методу контролю не виявлено дефектів;
незадовільна якість - у разі виявлення в з'єднанні недопустимих дефектів або кількість допустимих несуцільностей перевищує встановлену норму.
4.5.2. Якщо при неруйнівному контролі виявлено зовнішні або внутрішні дефекти, що не відповідають нормам, встановленим ГСТУ 3-17-191-2000, РД 24.030.101-88 та/чи іншими НД щодо виготовлення, зварювання і проведення дефектоскопічного контролю, якість металу оцінюється згідно з нормами, погодженими з автором проекту або спеціалізованою науково-дослідною організацією.
4.5.3. За результатами неруйнівного контролю недопустимими дефектами є:
а) тріщини всіх видів і напрямків, що розміщені в металі шва, вздовж лінії сплавляння та в навколошовній зоні основного металу; непровари (несплавлення), розташовані у поверхні чи по перерізу зварного з'єднання (між основним металом і швом, а також між окремими валиками і шарами); незаварені (чи неповністю заварені) перепали, свищі, підрізи; непровари в корені шва в стиках, що зварені з підкладним кільцем; несуцільності в зварних швах трубних елементів, розміри і кількість яких перевищують норми, встановлені РД 38.13.004-86. Такі дефекти можуть бути виявлені при візуальному контролі поверхні зварних з'єднань і наплавлень;
б) у листовій сталі - порушення суцільності листа за ГОСТ 22727-88; у двошаровій сталі - порушення суцільності зчеплення шарів, що перевищує норми для 1-го класу суцільності листа за ГОСТ 10885-85 "Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая. Технические условия" (далі - ГОСТ 10885-85); у штампованих заготовках - дефекти, що перевищують норми групи якості 2nза ГОСТ 24507-80 "Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии" (далі - ГОСТ 24507-80); у стикових, кутових і таврових зварних з'єднаннях і наплавленнях - дефекти, що за своєї еквівалентної площі, умовної протяжності і кількості на певній ділянці довжини чи площі перевищують норми, встановлені в паспорті та/або НД. Такі дефекти виявляються при ультразвуковому контролі;
в) тріщини всіх видів і напрямків, непровари, несплавлення, пори, шлакові включення, що перевищують норми, встановлені ДСТУ EN 12517-2002 "Неруйнівний контроль зварних з'єднань. Критерії приймання для радіографічного контролю зварних з'єднань" (далі - ДСТУ EN 12517-2002), ГОСТ 23055-78 "Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля" (далі - ГОСТ 23055-78), що виявляються при контролі зварних з'єднань радіографічним методом;
г) індикаторні рисунки осаджень магнітного порошку на поверхні зварних з'єднань і наплавлень, що виявляються при магнітопорошковому методі контролю, та такі, що не відповідають вимогам ДСТУ EN 1291-2002;
ґ) поодинокі чи групові індикаторні рисунки круглої чи подовженої форми на поверхні зварних з'єднань і наплавлень, що виявляються при контролі капілярним методом, а також такі, що не відповідають вимогам ДСТУ EN 1289-2002;
д) тріщини, закови, закатини, раковини, розшарування, вирванці, що виявляються візуальним, капілярним або магнітним методом контролю на поверхні кованих, штампованих елементів посудини, сортовому прокаті чи плакувальному шарі двошарової сталі.
4.5.4. За результатами контролю методом АЕ технічний стан об'єкта приймається роботоздатним (задовільним), якщо відсутні активні джерела АЕ, що реєструються, згідно з вимогами ДСТУ 4227-2003.
4.5.5. Механічні характеристики металу основних елементів конструкції повинні відповідати таким, що вказані в експлуатаційних документах виробника, і задовольняти вимоги відповідних НД.
Допускається зниження тимчасового опору і границі плинності при температурі 20° C не більше ніж на 5 % порівняно з вимогами технічних умов на постачання.
Відношення границі плинності до тимчасового опору не повинно перевищувати 0,65 для вуглецевих сталей і 0,75 для легованих сталей.
Відносне видовження має дорівнювати не меншеніж 19 % для вуглецевих сталей і 16 % для легованих сталей.
Мінімальне значення ударної в'язкості, отримане на зразках з концентратором типу V за ГОСТ 9454-78, повинно бути не нижче ніж 25 Дж/см2, а на зразках з концентратором типу U - не нижче ніж 30 Дж/см 2.
При вимірюванні твердості зміна твердості не повинна бути більшою за такі значення:
| Початкове число твердості HB матеріалу (за НД на постачання) | 120 - 150 | 151 - 200 | 201 - 250 | 250 |
| Допустиме відхилення числа твердості HB | - 20 | - 30 | - 40 | - 50 |
4.5.6. За результатами хімічного аналізу зменшення вмісту вуглецю у матеріалі корпусу і металі шва не повинно перевищувати таких значень:
| Початковий (за паспортом) вміст вуглецю, % | 0,10 - 0,15 | 0,16 - 0,20 | 0,21 - 0,30 | 0,30 |
| Допустиме зменшення вмісту вуглецю, % | 0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,07 |
4.5.7. За результатами мікроструктурних досліджень стан металу приймається задовільним, якщо відсутні аномальні зміни структури металу і ознаки водневої корозії (зниження концентрації вуглецю в поверхневому шарі металу чи зневуглецювання).
При оцінюванні стану основного металу і зварних з'єднань дефекти мікроструктури слід поділяти на дві групи:
технологічні, обумовлені засобом виробництва металу чи виготовлення виробу;
експлуатаційні, обумовлені номінальними робочими параметрами чи відхиленнями від них, а також тривалістю експлуатації.
Результати металографічного аналізу доцільно зіставляти з результатами всього комплексу досліджень стану металу, що унеможливить допущення помилкових висновків.
4.6. Визначення можливості експлуатації за робочими технологічними параметрами:
4.6.1. Необхідною умовою безпечної подальшої експлуатації об'єкта за розрахунковими чи дозволеними технологічними параметрами є відповідність елементів об'єкта критеріям міцності, встановленим чинними НД, у тому числі ГОСТ 14249-89, ГОСТ 24755-89, ОСТ 108.031.10-85 "Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Определение коэффициентов прочности" (далі - ОСТ 108.031.10-85) тощо.
4.6.2. Якщо згідно з критеріями міцності для окремих елементів конструкції не забезпечується нормативний запас міцностіза розрахунковими параметрами (внаслідок зменшення товщини стінок або інших пошкоджень чи відхилень та зниження механічних властивостей основного металу і зварних з'єднань), продовження терміну експлуатації можливе при встановленні знижених значень технологічних параметрів (що має підтверджуватися розрахунками на міцність) або після відновлювального ремонту цих елементів.
4.6.3. На основі позитивних результатів експертного обстеження та даних випробувань на міцність і відповідно до вимог ДСТУ 4046-2001 експлуатація реактора продовжується на строк не більше ніж чотири роки за розрахунковими чи зниженими технологічними параметрами водневмісного середовища.
4.6.4. Якщо за результатами експертного обстеження об'єкт не відповідає критеріям оцінки технічного стану, визначеним у пункті 4.5 розділу IV цього Порядку, і встановлення знижених значень технологічних параметрів (тиску, температури) призводить до порушення технологічного процесу, експлуатація об'єкта забороняється.
V. Порядок технічного огляду і експертного обстеження теплообмінників установок каталітичного риформінгу та гідроочищення
5.1. Безпечність теплообмінників:
Безпечність теплообмінників зумовлена:
щоденним контролем температури на вході та виході з трубного і міжтрубного просторів, результати вимірювання якої слід заносити у режимні аркуші;
недопущенням перевищення значень робочих технологічних параметрів (температура і тиск), вказаних у технологічному регламенті.
5.2. Технічний огляд:
5.2.1. Технічний огляд теплообмінників проводиться відповідно до вимог Порядку, затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 26.05.2004 N 687, та нормативно-правових актів з охорони праці.
5.2.2. Для теплообмінників, що вичерпали граничний строк експлуатації, обсяг, методи і періодичність технічних оглядів встановлюються за результатами технічного діагностування і визначеного залишкового ресурсу відповідно до чинних нормативно-правових актів з охорони праці. При цьому на основі позитивних результатів експертного обстеження термін чергового технічного огляду призначається не пізніше ніж через чотири роки.
5.2.3. Випробування на міцність при технічному огляді теплообмінника необхідно проводити з АЕ контролем відповідно до вимог ДСТУ 4046-2001, ДСТУ 4223-2003 за процедурою згідно з розділом VIII цього Порядку.