Состояние объектов повышенной
опасности находится в центре
внимания органов по надзору за
охраной труда, экспертных
организаций, поскольку от условий,
продолжительности и интенсивности
их эксплуатации и качества
обслуживания в большой степени
зависит, насколько они будут
безопасными и надежными в работе.
Эти вопросы с каждым годом
становятся все более актуальными,
поскольку старение основных фондов
во многих отраслях промышленности
значительно опережает темпы их
обновления. Сегодня многие из них, в
частности грузоподъемные
сооружения, уже давно отработали
свой нормативный ресурс, однако
используются, причем по два, а то и
по три срока. Конечно, объекты
продолжают эксплуатироваться на
законном основании, поскольку
периодически проходят
предусмотренную в таких случаях
экспертизу относительно
пригодности их к дальнейшему
использованию по назначению. Но
всегда ли выводы экспертизы
отображают действительное
положение дел?
Этот вопрос далеко не риторический,
поскольку при оценке остаточного
ресурса стареющего оборудования
традиционные методы
неразрушающего контроля с
использованием ультразвука,
радиографии, магнитопорошковой и
цветной дефектоскопии
малоэффективны. Они, как известно,
направлены на поиск и обнаружение
конкретных дефектов. При этом
определение размеров этих дефектов
(глубины залегания, протяженности),
находящихся в объеме основного
металла или в металле сварного
соединения, является сложной
практической задачей. Однако если
размеры дефекта определены
(современные дефектоскопы решают
эту задачу), то остается оценить
степень опасности этого дефекта и
ответить на вопрос, развивается он
или нет. Для этого необходимо
сделать контрольный расчет на
прочность данного узла с учетом
размеров дефекта. К сожалению, в
широкой практике такие расчеты не
выполняются. Следовательно,
существующие нормы о допустимости
дефектов являются условными.
Научно обоснованных норм о
допустимых размерах дефектов с
точки зрения механики разрушений и
прочности оборудования в широкой
практике нет.
Возможны ситуации, когда
выявленный дефект, считающийся
допустимым, в дальнейшем при
эксплуатации приведет к разрушению
объекта. Такая авария произошла в
ОАО «Холод» (Хмельницкий) осенью 2004
г. из-за трещины, образовавшейся на
трубопроводе аммиака в цехе № 2. Как
выяснила экспертиза, это произошло
вследствие заводского дефекта,
который в процессе эксплуатации
развился и привел к разрыву
трубопровода.
Во время аварии, которая произошла
на автомобильной газозаправочной
станции ООО «Бутан», погиб человек
и нанесен огромный материальный
ущерб. В ходе расследования
трагедии был выявлен дефект
монтажа газопровода, что и привело
вскоре к разрушению сварного шва и
утечке сжиженного газа. Если бы в
свое время при проведении
испытания был дополнительно
применен метод акустической
эмиссии, то эту аварию можно было бы
предотвратить.
Если рассматривать, скажем,
возможности магнитопорошкового и
вихреструйного методов контроля,
направленных на определение
поверхностных трещин, то здесь
следует заметить, что несмотря на
то, что современная аппаратура и
технология контроля с
использованием упомянутых методов
ныне широко используется, до сих
пор во многих отраслях
промышленности для
эксплуатирующегося оборудования
нет норм допустимых размеров
поверхностных дефектов. К тому же
существующие нормы для выбраковки
и используемые контрольные
образцы, например, в
магнитопорошковой дефектоскопии,
были разработаны для нового
оборудования. Для эксплуатируемого
оборудования эти нормы непригодны
по таким причинам: во-первых, без
снятия окалины, поверхностной
коррозии невозможно применить
указанные нормы и методы контроля,
а это дополнительный объем работ,
на что нужны соответствующие
финансовые затраты со стороны
собственника того или иного
объекта. Во-вторых, эти нормы с
точки зрения механики разрушений
требуют специального
обоснованного практически для
каждого объекта контроля.
Следует указать также на
непригодность традиционных
методов неразрушающего контроля
для определения дефектов на ранней
стадии их развития. Все большее
количество специалистов начинает
понимать, что самым опасным во
многих случаях (особенно на
стареющем оборудовании) является
преддефектное состояние металла,
когда в его структуре произошли
необратимые изменения, и
повреждение вследствие усталости
может произойти внезапно и нередко
в тех зонах, где его не ожидают.
Уровень чувствительности
традиционных методов не позволяет
выявить преддефектное состояние
металла.
Проблема технической диагностики
оборудования состоит в отсутствии
ее научной методологии,
недостаточной эффективности
традиционных методов
неразрушающего контроля металла,
отсутствии совершенных методик
определения остаточного ресурса
оборудования. При оценивании
ресурса оборудования сейчас широко
применяются методы и средства
структурно-механических свойств
металла (измерение твердости,
коэрцетивной силы и других
магнитных характеристик металла,
определение структурных изменений
и другие методы). Разработаны и
применяются на практике
комплексные методы неразрушающего
контроля физико-механических
свойств металла. Анализ
существующих методов
неразрушающего контроля
повреждений и деградации металла
свидетельствуют об их низкой
эффективности при оценивании
ресурса промышленного
оборудования, в частности объектов
повышенной опасности. Становится
понятной и закономерной тенденция
к переходу от традиционной
дефектоскопии к технической
диагностике с использованием
принципиально других методов
контроля и подходов. К ним
относятся метод акустической
эмиссии и метод магнитной памяти
металла. Эти две методики получили
нынче самое широкое
распространение при проведении
ранней диагностики повреждений
оборудования и конструкций.
Метод акустической эмиссии по
своей способности к выявлению в
металлоконструкциях процесса
образования трещин значительно
превышает возможности
традиционных методов
неразрушающего контроля. С его
помощью можно обследовать каждый
узел в течение небольшого
промежутка времени. Он позволяет
выявлять развивающиеся дефекты и
оценить степень опасности и место
их нахождения.
Метод магнитной памяти в
дополнение к результатам,
полученным методом акустической
эмиссии, дает информацию о
фактическом
напряженно-деформированном
состоянии объекта контроля, что
позволяет более объективно
определить причину образования
зоны концентрации напряжений —
источника развития повреждения.
Кроме того, с использованием метода
магнитной памяти становится
возможным выполнить 100%-ное
обследование оборудования с
выявлением зон концентрации
напряжений и дефектов на раннем
этапе их развития. Имея полную
информацию о
напряженно-деформированном
состоянии и о развивающихся
дефектах (это явление особенно
опасно), и о влиянии каждого из них
на остаточный ресурс оборудования,
можно получить наиболее полную
информацию о пригодности
оборудования к дальнейшей
эксплуатации и об объемах
восстановительных работ,
необходимых для продления ресурса
работоспособности узлов.
Сейчас большинство экспертных
организаций не работает над
внедрением методов контроля,
которые позволяют определить
действительное состояние объектов
повышенной опасности, отработавших
установленный ресурс. В то же время
этот вопрос является достаточно
актуальным не только при
проведении технического
диагностирования имеющихся в
Украине объектов повышенной
опасности (речь идет о тех из них,
которые отработали установленный
ресурс), но и оборудования,
завезенного из-за границы. Несмотря
на успешную сертификацию, которую
проводят соответствующие
специалисты, и положительные
результаты обследований,
проведенных экспертными
организациями (при помощи
традиционных методов
неразрушающего контроля), оно
нередко оказывается опасным для
дальнейшей эксплуатации.
Как свидетельствуют материалы
расследования обстоятельств и
причин аварий, обычно разрушаются
узлы, подвергающиеся значительным
нагрузкам. При этом трещины
развиваются медленно (в течение
нескольких лет) или же мгновенно
(при хрупком разрушении). Последнее
создает наибольшую опасность для
конструкций, поскольку происходит
без заметной деформации или
образования видимых трещин и
поэтому трудно диагностируется
традиционными методами контроля.
Результаты многолетней
эксплуатации башенных кранов (КБ
403А, КБ 403Б, КБ 401А) позволяют сделать
вывод, что наименее надежным узлом
башенного крана является кольцевая
неповоротная рама — сложная
сварная конструкция с местами
повышенной концентрации
напряжений, для которой расчет
напряженного состояния затруднен.
На башенных кранах, изготовленных
до 1990 г., эти конструкции не
обеспечивали необходимой несущей
способности, что приводило к их
разрушению в процессе
эксплуатации. Выявлять аналогичные
конструктивные недостатки можно
только при помощи методов
акустической эмиссии и магнитной
памяти металла.
Эта новация, безусловно, найдет
широкое применение при определении
технического состояния
оборудования тепловой энергетики,
нефтеперерабатывающего и газового
комплекса, где в связи с большими
объемами обследований
традиционные методы контроля
являются неэффективными. При
проведении ГП «Подольский
экспертно-технический центр»
технического диагностирования
семи аммиачных сосудов в ЗАО
«Хмельницкая кондитерская фабрика
«Кондфил» традиционными методами
дефекты не были замечены.
Дополнительно применив метод
акустической эмиссии, были
выявлены трещины в двух сосудах,
которые при дальнейшей
эксплуатации могли привести к
аварии и ее роковым
последствиям.
Пришло время изменить подходы к
проведению технического
диагностирования производственных
объектов, отработавших расчетный
срок, с целью определения их
реального остаточного ресурса
дальнейшей безопасной
эксплуатации. По мнению автора,
перспективным является переход к
эксплуатации оборудования
повышенной опасности «по
фактическому состоянию», а не «по
сроку службы». При этом должно
стать обязательным внесение
заводом-изготовителем в паспортные
характеристики каждого объекта
повышенной опасности значений
коэрцетивной силы в зонах
концентрации напряжений, что
является необходимым начальным
условием воплощения в жизнь этой
самой современной
эксплуатационной концепции,
которая позволит поднять
промышленную безопасность на
современный уровень.
А. КИЛИМНИК, начальник ГП
«Подольский экспертно-технический
центр»
