Не «за терміном служби», а «за фізичним станом»?

Стан об’єктів підвищеної небезпеки перебуває в центрі уваги органів з нагляду за охороною праці, експертних організацій, оскільки від умов, тривалості та інтенсивності їх експлуатації та якості обслуговування великою мірою залежить, наскільки вони будуть безпечними та надійними в роботі. Ці питання з кожним роком стають все актуальнішими, оскільки старіння основних фондів у багатьох галузях промисловості значно випереджає темпи їх оновлення. На сьогодні чимало з них, зокрема вантажопідйомні споруди, вже давно відпрацювали свій нормативний ресурс, проте використовуються, причому по два, а то й по три терміни. Звичайно, об’єкти продовжують експлуатуватися на законній підставі, оскільки періодично проходять передбачену в таких випадках експертизу щодо придатності їх до подальшого використання за призначенням. Але чи завжди висновки експертизи відображають дійсний стан речей?

Це запитання далеко не риторичне, оскільки під час оцінювання залишкового ресурсу старіючого устаткування традиційні методи неруйнівного контролю з використанням ультразвуку, радіографії, магнітопорошкової та кольорової дефектоскопії є малоефективними. Вони, як відомо, спрямовані на пошук і виявлення конкретних дефектів. При цьому визначення розмірів цих дефектів (глибини залягання, протяжності), що містяться в об’ємі основного металу або в металі зварного з’єднання, є складним практичним завданням. Проте якщо розміри дефекту визначені (сучасні дефектоскопи вирішують це завдання), то залишається оцінити ступінь небезпеки цього дефекту і відповісти на запитання, розвивається він чи ні. Для цього необхідно зробити контрольний розрахунок на міцність даного вузла з урахуванням розмірів дефекту. На жаль, у широкій практиці такі розрахунки не виконуються. Отож, існуючі норми щодо допустимості дефектів є умовними. Науково обгрунтованих норм щодо допустимих розмірів дефектів з точки зору механіки руйнувань і міцності устаткування в широкій практиці немає.
Можливі ситуації, коли виявлений дефект, що вважається допустимим, у подальшому під час експлуатації призведе до руйнування об’єкта. Така аварія сталася у ВАТ «Холод» (Хмельницький) восени 2004 р. через тріщину, що утворилась на трубопроводі аміаку в цеху № 2. Як з’ясувала експертиза, це сталося через заводський дефект, який у процесі експлуатації розвинувся та призвів до розриву трубопроводу.
Під час аварії, яка сталася на автомобільній газозаправній станції ТОВ «Бутан», загинула людина та були заподіяні величезні матеріальні збитки. У ході розслідування трагедії було виявлено дефект монтажу газопроводу, що й призвело згодом до руйнування зварного шва і витік зрідженого газу. Якби свого часу під час проведення випробування був додатково застосований метод акустичної емісії, то цій аварії можна було запобігти.
Якщо розглядати, скажімо, можливості магнітопорошкового і вихороструминного методів контролю, спрямованих на визначення поверхневих тріщин, то тут слід зауважити, що незважаючи на те, що сучасна апаратура і технологія контролю з використанням згаданих методів нині широко використовується, досі у багатьох галузях промисловості для устаткування, яке експлуатується, немає норм допустимих розмірів поверхневих дефектів. До того ж існуючі норми для вибракування та контрольні зразки, що використовуються, наприклад, у магнітопорошковій дефектоскопії, були розроблені для нового устаткування. Для устаткування, що експлуатується, ці норми непридатні з таких причин: по-перше, без зняття окалини, поверхневої корозії неможливо застосувати вказані норми і методи контролю, а це додатковий обсяг робіт, на що потрібні відповідні фінансові витрати з боку власника того чи іншого об’єкта. По-друге, ці норми з точки зору механіки руйнувань потребують спеціального обгрунтування практично для кожного об’єкта контролю.
Слід вказати також на непридатність традиційних методів неруйнівного контролю для визначення дефектів на ранньому етапі їх розвитку. Все більша кількість фахівців починає розуміти, що найнебезпечнішим у багатьох випадках (особливо на старіючому устаткуванні) є переддефектний стан металу, коли в його структурі відбулися незворотні зміни, і пошкодження через утому може статися раптово і нерідко в тих зонах, де воно не очікується. Рівень чутливості традиційних методів не дає змоги виявити переддефектний стан металу.
Проблема технічної діагностики устаткування полягає у відсутності її наукової методології, недостатній ефективності традиційних методів неруйнівного контролю металу, відсутності досконалих методик визначення залишкового ресурсу устаткування. Під час оцінювання ресурсу устаткування зараз широко використовуються методи і засоби структурно-механічних властивостей металу (вимірювання твердості, коерцетивної сили та інших магнітних характеристик металу, визначення структурних змін та інші методи). Розроблено і застосовуються на практиці комплексні методи неруйнівного контролю фізико-механічних властивостей металу. Аналіз існуючих методів неруйнівного контролю пошкоджень і деградації металу свідчить про їхню низьку ефективність під час оцінювання ресурсу промислового устаткування, зокрема об’єктів підвищеної небезпеки. Стає зрозумілою і закономірною тенденція до переходу від традиційної дефектоскопії до технічної діагностики з використанням принципово інших методів контролю і підходів. До них належать метод акустичної емісії та метод магнітної пам’яті металу. Ці два методи набули нині найбільшого поширення під час проведення ранньої діагностики пошкоджень устаткування і конструкцій.
Метод акустичної емісії за своєю здатністю до виявлення в металоконструкціях процесу утворення тріщин значно перевищує можливості традиційних методів неруйнівного контролю. За його допомогою можна обстежити кожен вузол протягом невеликого проміжку часу. Він дає змогу виявляти дефекти, які розвиваються, і оцінити ступінь небезпеки та місце їх знаходження.
Метод магнітної пам’яті в доповнення до результатів, отриманих методом акустичної емісії, дає інформацію про фактичний напружено-деформований стан об’єкта контролю, що дає змогу об’єктивніше визначити причину утворення зони концентрації напруг — джерела розвитку пошкодження. Крім того, з використанням методу магнітної пам’яті стає можливим виконати 100%-не обстеження устаткування з виявленням зон концентрації напруг та дефектів на ранньому етапі їх розвитку. Маючи повну інформацію про напружено-деформований стан та дефекти, що розвиваються (це явище є особливо небезпечним), та про вплив кожного з них на залишковий ресурс устаткування, можна отримати найбільш повну інформацію про придатність устаткування до подальшої експлуатації та обсяг відновлювальних робіт, необхідних для продовження ресурсу роботоздатності вузлів.
Зараз більшість експертних організацій не працює над впровадженням методів контролю, які дають змогу визначити дійсний стан об’єктів підвищеної небезпеки, що відпрацювали встановлений ресурс. У той же час це питання є досить актуальним не тільки під час проведення технічного діагностування наявних в Україні об’єктів підвищеної небезпеки (йдеться про ті з них, що відпрацювали встановлений ресурс), а й устаткування, завезеного з-за кордону. Незважаючи на успішну сертифікацію, яку проводять відповідні фахівці, та позитивні результати обстежень, здійснених експертними організаціями (за допомогою традиційних методів неруйнівного контролю), воно нерідко виявляється небезпечним для подальшої експлуатації.
Як свідчать матеріали розслідування обставин та причин аварій, зазвичай руйнуються вузли, що піддаються значним навантаженням. При цьому тріщини розвиваються поволі (упродовж кількох років) або ж миттєво (при крихкому руйнуванні). Останнє створює найбільшу небезпеку для конструкцій, оскільки відбувається без помітної деформації або утворення видимих тріщин і тому важко діагностується традиційними методами контролю. Результати багаторічної експлуатації баштових кранів (КБ 403А, КБ 403Б, КБ 401А) дають змогу зробити висновок, що найменш надійним вузлом баштового крана є кільцева неповоротна рама — складна зварна конструкція з місцями підвищеної концентрації напруг, для якої розрахунок напруженого стану утруднений. На баштових кранах, виготовлених до 1990 р., ці конструкції не забезпечували необхідної несучої здатності, що призводило до їх руйнування в процесі експлуатації. Виявляти аналогічні конструктивні недоліки можна лише за допомогою методів акустичної емісії та магнітної пам’яті металу.
Ця новація, безумовно, знайде широке застосування при визначенні технічного стану устаткування теплової енергетики, нафтопереробного та газового комплексу, де у зв’язку з великими обсягами обстежень традиційні методи контролю є неефективними. Під час проведення ДП «Подільський експертно-технічний центр» технічного діагностування семи аміачних посудин у ЗАТ «Хмельницька кондитерська фабрика «Кондфіл» традиційними методами дефектів не було помічено. Додатково застосувавши метод акустичної емісії, були виявлені тріщини в двох посудинах, які при подальшій експлуатації могли призвести до аварії та її фатальних наслідків.
Настав час змінити підходи до проведення технічного діагностування виробничих об’єктів, які відпрацювали розрахунковий термін, з метою визначення їх реального залишкового ресурсу подальшої безпечної експлуатації. На думку автора, перспективним є перехід до експлуатації устаткування підвищеної небезпеки «за фактичним станом», а не «за терміном служби». При цьому повинно стати обов’язковим внесення заводом-виготівником у паспортні характеристики кожного об’єкта підвищеної небезпеки значень коерцетивної сили в зонах концентрації напруг, що є необхідною початковою умовою втілення в життя цієї найсучаснішої експлуатаційної концепції, яка дасть змогу підняти промислову безпеку на сучасний рівень.

О. КИЛИМНИК, начальник ДП «Подільський експертно-технічний центр»