ОБЗОР МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ - Студенческий научный форум

V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

ОБЗОР МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Мугаллимов И.И. 1
1ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В настоящее время одним из важнейших секторов экономики страны является нефтегазовая промышленность. Уровень развития характеризуется не только объемом продукции, но и показателями качества этой продукции. Расширяются области добычи сырья, модернизируется специализированное оборудование, появляется все больше трубопроводов, транспортируемых сырье в требуемые места. В связи с этим возникает проблема безопасности добычи сырья, его транспортировки, так и проблема безопасности человека, осуществляющего все операции в этой области.

Неразрушающий контроль и диагностика (НКиД) – начинающие и определяющие составные части проблемы безопасности ([Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник [Текст] / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 2003. 656 с., ил.]).

Контроль обозначает проверку соответствия параметров объекта установленным техническим требованиям, а неразрушающие методы контроля не должны нарушать пригодность объекта к применению. Несоответствие продукции установленным требованиям является дефектом, для обнаружения и поиска которого используются теория, методы и средства технической диагностики. НК обеспечивает качество функционирования, надежность и безопасность эксплуатации огромного числа самых разнообразных технических объектов ([Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник [Текст] / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 2003. 656 с., ил.]).

Для решения проблемы безопасности путем НКиД, используется специализированное оборудование: дефектоскопы, толщиномеры, течеискатели и прочее. Разработка данных устройств идет за счет поиска новых методов исследования, повышение таких технических характеристик, как: точность, надежность, малые массогабаритные показатели, многофункциональность и универсальность. Надежность аппаратуры обеспечивается качеством ее элементов, метрологической аттестацией и периодической проверкой.

В настоящее время активно развивается такая область как дефектоскопия и ее практическое применение. Накоплен богатый опыт в области разработки и эксплуатации дефектологического оборудования. В работах С.Я. Соколова ([Соколов С.Я.. Ультразвук и его применение [Текст] // Журнал технической физики. – 1951. – т. 21 вып. 8. – С. 9-27]), В.В. Клюева, Ф.Р. Соснина, В.Н. Филинова ([Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 1 [Текст] / Под ред. В.В. Клюева – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1986. – 488 с.]), Д.Ю. Братчикова, А.К. Морозова и А.И. Синева ([Синев А.И., Морозов А.К., Братчиков Д.Ю.. Дефектоскопия магистральных трубопроводов в реальном времени]), Н.А. Быстровой, В.Я. Великоднева и Г.Х. Мурзаханова ([Мурзаханов Г.Х., Быстрова Н.А., Великоднев В.Я. Расчетно-экспериментальная модель динамического роста трещин в трубопроводе [Текст] // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. – 2009. – № 2. – С. 30–39.]), А.Г. Гумерова, А.П. Медведева, Ю.Г. Рождественского, А.Т. Фаритова и Л.П. Худяковой ([Гумеров А.Г., Медведев А.П., Худякова Л.П., Фаритов А.Т., Рождественский Ю.Г.. Концепция развития системы технического диагностирования промысловых трубопроводов [Текст] //]), А.И. Потапова и В.А. Сясько ([Потапов А. И., Сясько В. А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий: Науч-метод. справ.пособие. СПб: Гуманистика, 2009. – 904 с.]) и др. освещены вопросы, связанные с дефектоскопией магистральных трубопроводов, развитиями дефектов в этих трубопроводах, а также концепцией развития системы технического диагностирования промысловых трубопроводов.

Анализ имеющейся специализированой технической литературы показывает, что развитие научных исследований в области дефектоскопии и их технических реализаций подразумевает проведение исследований закономерностей взаимодействия физических полей и веществ с материалами, элементами конструкций, другими объектами, направленных на развитие физических принципов и разработку новых высокоэффективных и конкурентоспособных методов, средств и информационных технологий, обеспечивающих повышение их качества, безопасности эксплуатации и функционирования.

Неразрушающий контроль – проверка соответствия параметров исследуемого объекта установленным техническим требованиям, не нарушающая при этом пригодность исследуемого объекта к применению. Существует несколько методов неразрушающего контроля, которые в свою очередь, в зависимости от различных критериев, делятся на собственные подтипы. Классификация методов неразрушающего контроля вместе с их подтипами приведена ниже:

  1. Магнитный:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: магнитный.

  2. по первичному информативному параметру: коэрцитивной силы, намагниченности остаточной индукции, магнитной проницаемости, напряженности эффекта Баркгаузена.

  3. по способу получения первичной информации: индукционный, феррозондовый, магнитографический, пондеромоторный, магниторезисторный.

  1. Электрический:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: электрический, трибоэлектрический, термоэлектрический.

  2. по первичному информативному параметру: электропотенциальный, электроемкостный.

  3. по способу получения первичной информации: электропараметрический, электроискровой, рекомбинационного излучения, экзоэлектронной эмиссии, шумовой, контактной разности потенциалов.

  1. Вихретоковый:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: прошедшего излучения, отраженного излучения.

  2. по первичному информативному параметру: амплитудный, фазовый, частотный, спектральный, многочастотный.

  3. по способу получения первичной информации: трансформаторный, параметрический.

  1. Акустический:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: отраженного излучения (эхо-метод), резонансный, импедансный, свободных колебаний, акустико-эмиссионный.

  2. по первичному информативному параметру: амплитудный, фазовый, временной, частотный, спектральный.

  3. по способу получения первичной информации: пьезоэлектрический, электромагнитно-акустический, микрофонный, порошковый.

  1. Радиационный:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: прошедшего излучения, рассеянного излучения, активационного анализа, характеристического излучения, автоэмиссионный.

  2. по первичному информативному параметру: плотности потока энергии, спектральный.

  3. по способу получения первичной информации: сцинтилляционный, ионизационный, вторичных электронов, радиографический, радиоскопический.

  1. Тепловой:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: тепловой контактный, конвективный, собственного излучения.

  2. по первичному информативному параметру: термометрический, теплометрический,

  3. по способу получения первичной информации: пирометрический, жидких кристаллов, термокрасок, термобумаг, термолюминафоров, термозависимых параметров, оптический, интерфереционный, калориметрический.

  1. Радиоволновой:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: прошедшего излучения, отраженного излучения, рассеянного излучения, резонансный.

  2. по первичному информативному параметру: амплитудный, фазовый, частотный, временной, поляризационный, геометрический.

  3. по способу получения первичной информации: детекторный (диодный), болометрический, термисторный, интерфереционный, голографический, жидких кристаллов, термобумаг, термолюминафоров, фотоуправляемых полупроводниковых пластин, калориметрический.

  1. Оптический:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: прошедшего излучения, отраженного излучения, рассеянного излучения, индуцированного излучения.

  2. по первичному информативному параметру: амплитудный, фазовый, частотный, временной, поляризационный, геометрический, спектральный.

  3. по способу получения первичной информации: интерфереционный, нефелометрический, голографический, рефрактометрический, рефлексометрический, визуально-оптический.

  1. Капиллярный:

  1. по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом: недиффузионное проникновение тестового вещества сквозь неплотности преграды.

  2. по первичному информативному параметру: масспектрометрический, адсорбционный.

  3. по способу получения первичной информации: непрерывный пробоотбор.

Основные требования, предъявляемые к неразрушающим методам контроля:

  • возможность осуществления контроля на всех стадиях изготовления, при эксплуатации и при ремонте изделий;

  • возможность контроля качества продукции по большинству заданных параметров;

  • согласование времени, затрачиваемого на контроль, со временем работы другого технологического оборудования;

  • высокая достоверность результатов контроля;

  • возможность механизации и автоматизации контроля технологических процессов, а также управления ими с использованием сигналов, выдаваемых средствами контроля;

  • высокая надежность дефектоскопической аппаратуры и возможность использования ее в различных условиях;

  • простота методик контроля, техническая доступность средств контроля в условиях производства, ремонта и эксплуатации.

Основными областями применения методов неразрушающего контроля являются дефектоскопия особенно ответственных деталей и устройств (атомные реакторы, летательные аппараты, подводные и надводные плавательные средства, космические корабли и т.п.); дефектоскопия деталей и устройств длительной эксплуатации (портовые сооружения, мосты, краны, атомные электростанции, котлы, искусственные спутники Земли); непрерывная дефектоскопия особо ответственных агрегатов и устройств (котлы атомных, тепло- и электростанций), контроль подземных выработок; проведение исследований структуры материалов и дефектов в изделиях с целью усовершенствования технологии ([Каневский И.Н.. Неразрушающие методы контроля: учебное пособие [Текст] // И.Н. Каневский, Е.Н. Сальникова. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 243 с.]).

Эффективность методов НК определяется большим числом факторов, главными из которых являются выявляемость дефектов, производительность, оперативность, безопасность и стоимость.

Визуальные и капиллярные методы контроля изделий из ферромагнитных материалов позволяют обнаруживать дефекты только на поверхности изделия. Магнитными и токовихревыми методами можно обнаружить как поверхностные, так и подповерхностные дефекты. Радиационными и акустическими методамиможно обнаружить поверхностные, подповерхностные и внутренние дефекты.

С точки зрения опасности для обслуживающего персонала выделяются радиационные методы. Определённой токсичностью обладают методы капиллярные и течеисканием при использовании некоторых типов пробных веществ и ультрафиолетовых осветителей. Остальные методы НК не оказывают заметного влияния на здоровье обслуживающего персонала ([]).

Существует множество технических документов в данной области, такие как патенты и ГОСТы. Ниже приведен перечень некоторых из этих документов, относящихся к вихретоковому методу неразрушающего контроля с их кратким описанием:

  1. ГОСТ 24289-80 «Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения» устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области вихретокового неразрушающего контроля качества материалов, полуфабрикатов и изделий.

  2. Патент RU 2306525 C1,16.06.2006 «Устройство калибровки вихретоковых датчиков».

  3. Патент RU 2360268 C1, 29.02.2008 «Вихретоковое устройство».

  4. Патент RU 23123333 C1, 30.08.2006 «Вихретоковое устройство для обнаружения поверхностных и подповерхностных трещин в деталях из токопроводящих материалов».

  5. Патент RU 2411517 C1, 30.06.2009 «Цифровой вихретоковый дефектоскоп».

  6. Патент RU2454555C1, 1.07.2009 «Индуктор вихревых токов для магнитографической дефектоскопии и сканер на его основе».

  7. Патент RU 2370762C2, 25.04.2007 «Вихретоковый дефектоскоп для контроля ферромагнитных труб».

Литература:

  1. Гумеров А.Г., Медведев А.П., Худякова Л.П., Фаритов А.Т., Рождественский Ю.Г.. Концепция развития системы технического диагностирования промысловых трубопроводов [Текст] // Нефтяное хозяйство. – 2005. – №1. – С. 78-83.

  2. Каневский И.Н.. Неразрушающие методы контроля: учебное пособие [Текст] // И.Н. Каневский, Е.Н. Сальникова. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 243 с.

  3. Мурзаханов Г.Х., Быстрова Н.А., Великоднев В.Я. Расчетно-экспериментальная модель динамического роста трещин в трубопроводе [Текст] // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. – 2009. – № 2. – С. 30–39.

  4. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник [Текст] / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 2003. 656 с., ил.

  5. Потапов А. И., Сясько В. А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий: Науч-метод. справ.пособие. СПб: Гуманистика, 2009. – 904 с.

  6. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 1 [Текст] / Под ред. В.В. Клюева – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1986. – 488 с.

  7. Синев А.И., Морозов А.К., Братчиков Д.Ю.. Дефектоскопия магистральных трубопроводов в реальном времени [Текст] // Территория Нефтегаз. – 2010. – №11. – С. 34-35

  8. Соколов С.Я.. Ультразвук и его применение [Текст] // Журнал технической физики. – 1951. – т. 21 вып. 8. – С. 9-27.

Просмотров работы: 4694