(343) 287-55-66
Виды деятельности


 
 
   

Типология дефектов трубопроводов пара и горячей воды

Сафина И.С., Каузова П.А., Гущин Д.А.

//Журнал "ТехНадзор" №2(111) февраль 2016г.

Трубопроводы пара и горячей воды эксплуатируются в сложных условиях, так как, кроме воздействия собственного веса с учетом находящихся в них рабочих сред, установленной на них арматуры, они находятся под воздействием массы теплоизоляции и термических переменных напряжений. Это совместное воздействие на трубопроводы, находящиеся одновременно под напряжениями растяжения, изгиба, сжатия и кручения, вызывает необходимость тщательного обоснования их механической прочности и расчета конструкций для обеспечения безопасности при их эксплуатации.

Основными причинами аварий трубопроводов пара и горячей воды, являются дефекты трубопроводов, допущенные при их проектировании, ошибки при выборе материалов, схем и конструкций трубопроводов с учетом свойств транспортируемой среды; недостаточная оценка компенсации тепловых удлинений трубопроводов; отступление от проекта при строительно-монтажных работах; нарушения режима эксплуатации трубопроводов, в том числе несвоевременный и некачественный ремонт, эксплуатационные повреждения трубопроводов; гидравлические удары; неудовлетворительное проведение технического освидетельствования трубопроводов, контрольно-измерительной аппаратуры, запорной и регулирующей арматуры, отступление от требований промышленной безопасности и т.д.

В ходе проведения технического диагностирования более 100 трубопроводов пара и горячей воды в период 2012-2015 гг. выявлено, что около 80% объектов имеют несоответствия существующим требованиям промышленной безопасности.

Процентное соотношение наиболее опасных дефектов и повреждений трубопроводов пара и горячей воды показано на рисунке 1.


Рисунок 1. Процентное соотношение дефектов и повреждений трубопроводов пара и горячей воды

Результаты статистики диагностирования трубопроводов пара и горячей воды показывают, что среди всех обнаруженных дефектов наибольшую часть составляют дефекты сварных соединений. При дефектоскопии сварных соединений трубопроводов были выявлены следующие виды дефектов: отклонение размеров шва от требований нормативных документов (составляющие 35,3% дефектов сварных соединений), непровары (30,7%), смещение стыкуемых кромок (16,7%), несплавления, подрезы, сквозные свищи и т.д. (рис.2, рис.3). Данные дефекты снижают механические свойства металла (прочность, ударную вязкость и т.п.), а также герметичность изделия, создают дополнительные центры концентрации напряжений. Во время длительной эксплуатации дефекты сварных швов под действием коррозии и концентрации напряжений могут приобрести опасные размеры. Причинами возникновения дефектов сварных соединений могут быть различные обстоятельства: низкое качество свариваемого металла, неисправное или некачественное оборудование, неверный выбор сварочных материалов, нарушение технологии сварки или неправильный выбор режима, недостаточная квалификация сварщика. Появление свищей и разрывов стыков из-за некачественной сварки являются результатом неправильной разделки кромок стыка и его сборки, а также несоблюдения допусков и наличия непроваров.


Рисунок 2. Превышение высоты валика усиления                            Рисунок 3. Недопустимое смещение кромок сварного                                                                                                                                                                           соединения

Недоброкачественная сварка, нарушение требований к расположению трубопроводов относительно опорных конструкций, недопустимые расстояния, регламентируемые для сварных соединений конструкции, нарушение геометрии сварных соединений, переломы осей трубопроводов относят к дефектам монтажа. Опасны защемления элементов трубопровода, которые препятствуют свободному расширению при нагреве. К дефектам монтажа также относится использование ненормативных элементов, создающих дополнительные источники нескомпенсированных напряжений в сварных швах.

Одним из основных видов дефектов трубопроводов пара и горячей воды является коррозионный износ, возникающий из-за высокой коррозионной активности среды. Особую опасность представляет локальная неоднородная коррозия, которая может образовываться как в результате механических повреждений изоляционного покрытия и попадания влаги в пространство между трубопроводом и защитным покрытием, так и вследствие напряжений, существующих в металле. Без проведения специальных диагностических мероприятий такие несоответствия практически невозможно выявить вплоть до возникновения аварии [1].

Среди повреждений основного металла трубопроводов выделяют дефекты потери металла (41,4%), дефекты геометрии – 34,5% и дефекты, связанные с нарушением сплошности металла – 24,1%. Дефекты геометрии и потери металла носят эксплуатационный характер, дефекты, связанные с нарушением сплошности металла, – технологический. Причинами образования трещин и разрывов трубопроводов пара и горячей воды являются пороки в металле, дефекты и неправильная термообработка стыков, неправильное гнутье и монтаж, а также гидравлические удары.

Следующие по частоте несоответствия, встречающиеся на трубопроводах, – дефекты запорной и регулирующей арматуры. Более 84% этих дефектов приходятся на потения или течь сквозь детали арматуры. Причиной этого могут быть изъяны, возникшие в процессе литья, износа уплотнительных поверхностей корпуса, коррозионного износа поверхности шпинделя, присутствия на поверхности корпуса пустот, пор, раковин, свищей, трещин в местах изменения радиуса корпуса. Повреждения опорных конструкций трубопроводов приводят к нерасчетным (повышенным) весовым нагрузкам, что способствует прогибу труб и повреждению металла в местах максимального прогиба. Разрушение опор приводит к возникновению дополнительных напряжений, ведущих к потере конструктивной прочности трубопроводов.

Отсутствие на трубопроводах, которые могут быть отключены запорными органами, дренажных устройств для удаления конденсата ведет к гидравлическому удару. Конструкция дренажных устройств должна предусматривать возможность контроля их работы в период прогрева трубопровода. Отсутствие в верхних точках трубопроводов «воздушников» делает невозможным удаление воздуха из трубопроводов, что приводит к ухудшению теплопередачи. Отсутствие манометров ведет к нарушению контроля безопасной эксплуатации оборудования.

Тепловая изоляция поверхностей трубопроводов играет основную роль в уменьшении потерь теплоты. Неудовлетворительное состояние или отсутствие изоляции на паропроводе способствует значительной конденсации пара, отсутствие изоляции в доступных для обслуживающего персонала местах приводит к травмированию работников.

Из вышесказанного следует, что для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды небходимо предпринимать проектно-строительные, организационные и контрольные меры.

Проектно-строительные решения, направленные на соблюдение технологических требований и обеспечение безопасной эксплуатации оборудования, включают в себя выбор схемы трубопровода его конструкции, способа прокладки трубопроводов и системы дренажа, размещения опор, запорной арматуры и прочего, проведение расчетов на прочность и компенсацию тепловых удлинений.

Организационные меры предполагают регистрацию трубопроводов, их периодическое техническое освидетельствование, испытания на прочность и плотность, обучение, аттестацию и систематическую проверку знаний обслуживающего персонала, ведение технической документации и другие мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации трубопроводов и их ремонта.

Контрольные меры осуществляются с помощью контрольно-измерительной аппаратуры, запорной и регулирующей арматуры, которые должны быть расположены на трубопроводах в доступных для обслуживания местах, снабжены площадками, лестницами или иметь
дистанционное управление [2].

Литература:

  1. Филиппов С.Ю. Диагностика трубопроводов пара и горячей воды без вывода из эксплуатации. // Журнал «Химическая техника». 2015, №5.
  2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25.03.2014г. №116.