*- трубопроводы высокоаварийные, как правило, требуют срочной замены и их техническое состояние известно.
Для проведения диагностических работ длина шурфа должна быть не менее 2 м, расстояние от трубопровода до стенок шурфа должно составлять не менее 1 м в обе стороны, глубина шурфа должна быть не менее чем на 0,5 м ниже нижней образующей трубопровода. Схема шурфования диагностируемого трубопровода представлена на рисунках 3-4.
 Рисунок 3. Вид сверху обследуемого участка трубопровода
Рисунок 4. Схема шурфования диагностируемого трубопровода
Порядок выполнения работ по диагностированию
Объемы и виды работ
Объемы и виды работ по техническому диагностированию трубопровода устанавливаются (в зависимости от категории риска) в ТЗ и Программе производства работ, разработанной на основании одной из пяти Типовых Программ производства работ, приведенных в пункте 4.3 настоящего документа и шаблонах Ш-01.06.06-01, Ш-01.06.06-02, Ш-01.06.06-03, Ш-01.06.06-04, Ш-01.06.06-05. .
При техническом диагностировании проводится контроль состояния изоляционного покрытия трубопровода, контроль качества основного металла и сварных швов трубопровода.
Контроль основного металла трубопровода включает:
визуально-измерительный контроль;
определение фактической толщины стенки;
ультразвуковой контроль тела трубы в шурфах и на оголенных участках трубопровода;
магнитопорошковый или капиллярный контроль металла;
измерение твердости основного металла труб.
Контроль качества сварных швов трубопровода проводится по всей длине шва на открытых участках (в шурфах) с помощью визуально-измерительного, ультразвукового контроля, измерения твердости металла шва и зон термического влияния.
Магнитопорошковый и капиллярный методы используются в качестве дополнительных для уточнения параметров выявленных дефектов.
Оценка механических свойств металла, определение химического состава и микроструктуры металла являются дополнительными методами и проводятся для трубопроводов со сроком эксплуатации более 30 лет и/ или при отсутствии сведений о механических свойствах металла труб по сертификатным данным.
Типовой программой работ могут предусматриваться акустико-эмиссионный контроль, магнитометрический контроль, внутритрубная дефектоскопия.
Места расположения обязательных точек замеров при ультразвуковой толщинометрии стенок трубопровода и твердометрии, а также дефектоскопии сварных швов указаны на рисунках 5-9.
где: L1 = L2 = L3 = 650 мм
I - IV - зоны контроля УЗТ; II- зона контроля твердометрии.
Рисунок 5. Зоны контроля для трубопроводов диаметром более 159 мм
где: L1 = L2 = L3 = L4 = L5= 380 мм
I - VI - зоны контроля УЗТ; III- зона контроля твердометрии.
Рисунок 6. Зоны контроля для трубопроводов диаметром менее 159 мм
где:
А – А и Б – Б - зоны контроля, требующие зачистки всей образующей поверхности металла пришовной кольцевой зоны, шириной вдоль оси трубопровода по 100 мм с каждой стороны шва.
Рисунок 7. Распределение зон контроля на участке трубопровода при наличии монтажных сварных стыков.
г
де:
L – сектор, ограничивающий зачистку нижней образующей, шириной вдоль оси трубопровода не менее 100 мм. На секторе выполняется непрерывное сканирование толщины с отнесением минимальной толщины к т.5;
( 12ч, 3ч, …, 9ч ) – ориентация зон зачистки поверхности металла по ходу потока;
т.1, т.2, т.3, т.4, т.5, т.6, т.7, т.8 – места замеров УЗТ зон контроля I, II, III, IV с размером зоны зачистки поверхности металла 30 х30 мм для трубопроводов диаметром более 159 мм;
т.1,т.3(или 7),т.4,т.6 – места замеров твердометри зоны контроля II для трубопроводов диаметром более 159 мм.
Рисунок 8. Схема распределения точек а УЗТ и твердометрии для трубопроводов диаметром более 159 мм
где:
L – сектор, ограничивающий зачистку нижней образующей, шириной вдоль оси трубопровода не менее 100 мм. На секторе выполняется непрерывное сканирование толщины с отнесением минимальной толщины к т.5;
(12ч, 3ч, …, 9ч) – ориентация зон зачистки поверхности металла по ходу потока;
т.1, т.2, т.4, т.5, т.6, т.8 – места замеров УЗТ зон контроля I, II, III, IV, V,VI с размером зоны зачистки поверхности металла 30 х30 мм для трубопроводов диаметром менее 159 мм;
т.1,т.3(или 7),т.4,т.6 – места замеров твердометрии зоны контроля III трубопроводов диаметром менее 159 мм.
Рисунок 9. Схема распределения точек а УЗТ и твердометрии для трубопроводов диаметром менее 159 мм
На рисунках 5-9 указано минимальное количество сечений и точек замеров на обследуемом участке трубопровода. Количество замеров увеличивается в случае обнаружения дефектов до полного выявления дефектной зоны.
При обнаружении дефектов в шурфе необходимо проследить их протяженность. В случае если размеры шурфа не позволяют выполнить исследования, то выполняется дополнительное вскрытие трубопровода. Границы дефектной зоны считаются установленными, если на протяженности в 1 м от ее границ дефектов не обнаружено.
При завершении этапа полевых работ на трубопроводе (участке трубопровода) должен быть представлено предварительное заключение о техническом состоянии трубопровода по согласованной с УЭТ ДЗО форме, а также приложены копии документов с результатами УЗТ.
Перечень применяемых методов контроля
При диагностировании трубопровода в шурфах, на участках надземной и наземной прокладки трубопровода применяются следующие методы контроля [5]:
контроль состояния изоляционного покрытия трубопровода в шурфах и на открытых участках, включающий:
визуальный контроль состояния покрытия;
определение толщины покрытия;
определение адгезии покрытия;
неразрушающий контроль сварных соединений и тела трубы, включающий:
визуально-измерительный контроль;
ультразвуковой контроль;
капиллярный контроль;
магнитопорошковый контроль;
акустико-эмиссионный контроль;
магнитометрический контроль;
ультразвуковую толщинометрию трубопровода;
исследование химического состава;
механические испытания образцов труб;
металлографические исследования;
твердометрию.
Перечень необходимых методов контроля для каждой из пяти Программ диагностирования в зависимости от категории риска эксплуатации трубопровода устанавливается в соответствии с требованиями таблицы 2 настоящих МУ.
Для контроля качества металла и сварных швов для трубопроводов средней, высокой, очень высокой категории риска (Программы работ №№2-4) при возможности проведения должна назначаться внутритрубная диагностика.
При техническом диагностировании подводных переходов промысловых трубопроводов должны проводиться водолазные обследования, инженерно-геологические работы в соответствии с требованиями РД 39-30-1060-84 «Инструкция по обследованию технического состояния подводных переходов магистральных нефтепроводов» [25].
Требования к применяемым методам контроля
Требования к проведению контроля качества изоляционного покрытия трубопровода.
Контроль качества наружного изоляционного покрытия трубопровода в шурфах и на участках надземной и наземной прокладки трубопровода проводится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98 [31].
При контроле качества изоляционного покрытия необходимо выполнить ВИК изоляции в шурфах и установить тип изоляционного покрытия, его конструкцию и толщину, характер и размеры повреждений изоляции, а также адгезию изоляции к поверхности трубы.
Визуальный осмотр изоляционного покрытия проводится по всей длине участка трубопровода, доступного для контроля. Изоляционное покрытие должно быть сплошным, не иметь механических повреждений.
Толщина защитного покрытия контролируется неразрушающими методами с помощью толщиномеров, позволяющих измерять толщину с точностью 0,1 мм.
Проверку толщины защитного покрытия трубопровода проводят в четырех точках одного сечения. Значения толщины изоляционного покрытия должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51164-98 [31].
Измерения адгезии покрытия к металлу трубы проводятся с помощью адгезиметров в четырех точках одного сечения по усилию, установленному для соответствующего изоляционного покрытия ГОСТ Р 51164-98 [31].
Требования к проведению визуально-измерительного контроля трубопровода
Визуально-измерительного контроль трубопровода выполняется до проведения контроля другими методами в соответствии с требованиями РД 03-606-03 [17].
Для проведения визуально-измерительного контроля на контролируемом участке производится удаление изоляционного покрытия и очистка всей поверхности тела трубы. Визуально-измерительному контролю подвергается вся поверхность контролируемого участка трубы.
Визуальный контроль выполняется невооруженным глазом или с помощью лупы. Увеличение лупы при обследовании основного материала и сварных соединений должно быть не менее чем 4-х кратное.
При визуально-измерительном контроле выявляются наружные дефекты основного металла и определяются размеры выявленных дефектов (задиры, забоины, царапины, риски, деформации, трещины, вмятины, прогибы, коррозионные повреждения, изменения исходной формы, или косвенные признаки дефектов и отказов (утечки, запах, "потения" материала – выступания на наружной поверхности трубопроводов капель жидкости).
При визуально-измерительном контроле сварных соединений труб определяются их геометрические размеры и отсутствие поверхностных дефектов шва.
При обнаружении дефектов, размеры которых не определяются измерительным контролем, обследуемые участки должны быть подвергнуты контролю другими неразрушающими методами.
Результаты визуально-измерительного контроля оформляются в соответствии с требованиями РД 03-606-03 [17].
Требования к проведению ультразвукового контроля металла и сварных швов трубопровода.
Ультразвуковой контроль сварных соединений и металла труб проводится в соответствии с ВСН 012-88 [61]. Параметры контроля устанавливаются в соответствии с ГОСТ 14782-86 [27].
Целью проведения ультразвукового контроля является определение наличия и местоположения внутренних и наружных дефектов (трещин, непроваров, пор, шлаковых включений и др.) в сварных соединениях и металле труб.
В обязательном порядке ультразвуковой контроль металла труб проводится:
в местах обнаружения дефектов, выявленных другими методами неразрушающего контроля;
в местах с обнаруженными локально-деформированными участками. В этом случае деформированную зону и прилегающую к ней зону недеформированного металла шириной 150 мм по периметру следует подвергать контролю на отсутствие трещин.
по нижней образующей трубопровода зоны от 5 до 7 часов каждого сечения с применением сканирующих ультразвуковых приборов.
Ультразвуковому контролю подвергается 100% длины сварного шва (кольцевого, продольного), находящегося в шурфе или на открытом участке трубопровода. Количество сварных швов, подвергаемых УЗК на открытых участках трубопровода, должно быть не менее двух на участке длиной 500 м.
При исследовании кольцевых сварных швов следует проверять и примыкающие продольные швы на протяжении не менее 250 мм от пересечения сварных швов.
Применяемая аппаратура должна отвечать требованиям ГОСТ 23049, ГОСТ 26266-90 [35], иметь сертификат о внесении в Госреестр средств измерений РФ и свидетельство о плановой метрологической поверке.
Настройка и проверка чувствительности должна производиться на аттестованных стандартных образцах. Все действия по настройке и контролю должны быть документированы.
При автоматической (компьютерной) регистрации данных должна сохраняться первичная информация, допускающая ее проверку путем повторения контроля или с помощью альтернативного метода контроля.
Результаты ультразвукового контроля оформляются в виде заключения установленной формы. К заключению должна быть приложена схема проконтролированного участка с указанием на ней мест расположения выявленных дефектов.
Требования к проведению ультразвуковой толщинометрии металла трубопровода.
Целью проведения толщинометрии является определение фактической толщины стенки трубопровода и сравнения ее с номинальной и предельно допустимой для данного трубопровода.
Определение фактической толщины стенки труб производится ультразвуковыми толщиномерами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 28702-90 [36].
Распределение зон контроля (сечений) на обследуемом участке трубопровода и схема распределения точек замеров указана в разделе 6.1.
Программой работ может быть предусмотрена УЗТ по нижней образующей трубопровода зоны от 5 до 7 часов с применением сканирующих ультразвуковых приборов.
Объем работ по измерениям толщин корректируется в зависимости от результатов визуально-измерительного контроля.
Толщина стенки должна измеряться дополнительно в местах с обнаруженными коррозионными повреждениями и рядом с выявленными дефектами на расстоянии 40-50 мм от них на четырех равномерно охватывающих дефектную зону контактных площадках.
Для каждой контактной площадки регистрируется минимальное значение толщины из трех измерений.
При обнаружении зон расслоений и зон уменьшения номинальной толщины более 15% необходимо устанавливать их границы. Измерения в зонах дефектов должны выполняться по сетке с шагом не более 30 мм.
На участках поверхности трубопровода, на которых измеренные толщины стенки значительно различаются в пределах одного участка (более чем на 15 %), необходимо выполнять повторные измерения по сетке с шагом 20 мм.
При ультразвуковой толщинометрии проводится измерение толщины стенки в околошовной зоне сварных швов - не менее чем в 4-х точках равномерно по кольцевому шву и не менее чем в 4-х точках на 1 м продольного шва с каждой стороны шва.
Результаты ультразвуковой толщинометрии оформляются в виде Протокола установленной формы. К Протоколу должна быть приложена схема проконтролированного участка с указанием на ней мест расположения выявленных дефектов.
Требования к проведению магнитопорошкового контроля трубопровода.
Магнитопорошковый контроль производится в соответствии с ГОСТ 21105-87 [30].
При магнитопорошковом контроле за счет обнаружения магнитных полей рассеяния, возникающих вблизи дефектов после намагничивания объекта контроля, выявляются поверхностные и подповерхностные дефекты металла (трещины, закаты, включения, расслоения и т.п.).
Магнитопорошковому контролю подлежат участки трубопровода и сварных швов в области дефектов, выявленных другими методами неразрушающего контроля, в случаях, если требуется уточнение параметров дефектов.
Результаты магнитопорошкового контроля оформляются в виде заключения установленной формы.
Требования к проведению капиллярного контроля трубопровода.
Капиллярный контроль производится в соответствии с ГОСТ 18442-80 [28].
При капиллярном контроле за счет проникновения индикаторных жидкостей в полости дефектов металла объекта контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуально выявляются поверхностные и сквозные несплошности (трещины, закаты, расслоения и т.п.).
Капиллярному контролю подлежат участки трубопровода и сварных швов в области дефектов, выявленных другими методами неразрушающего контроля, в случаях, если требуется уточнение параметров дефектов.
Участки трубопровода и сварные соединения по результатам контроля капиллярным (цветным) методом считаются годными, если индикаторные следы дефектов отсутствуют.
Результаты капиллярного контроля оформляются в виде заключения установленной формы.
Требования к проведению акустико-эмиссионного контроля трубопровода.
Акустико-эмиссионный контроль трубопровода производится в соответствии с требованиями ПБ 03-593-03 [09].
Применяемая для АЭ-контроля аппаратура должна отвечать требованиям РД 03-299-99. Используемая АЭ аппаратура должна быть откалибрована и поверена в установленные сроки в соответствии с ПБ 03-593-03 [09].
Основной целью выполнения АЭ-контроля является обнаружение, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками акустической эмиссии, связанными с несплошностями на поверхности или в стенке трубопровода, сварного соединения и конструктивных элементов.
АЭ-контроль проводится на основании разработанной исполнителем работ Программы работ по АЭ-контролю. Программа работ должна быть согласована предприятием Заказчиком.
Акустико-эмиссионный контроль включает:
подготовительные работы;
выполнение АЭК;
оценка дефектов и оформление результатов контроля.
Перед проведением работ по АЭ контролю следует:
максимально устранить источники акустических помех;
откалибровать АЭ аппаратуру;
определить уровень шума и радиус зоны приема датчиков.
При выполнении акустико-эмиссионного контроля контролируемый участок трубопровода должен быть отсечен от примыкающих трубопроводов и обеспечен шурфами.
Нагружение трубопровода осуществляется путем повышения внутреннего давления рабочей среды. Порядок, последовательность и параметры нагружения участка трубопровода определяются в Программе работ.
Рабочее нагружение имеет целью выполнение АЭК.
При проведении АЭ контроля необходимо производить непрерывное наблюдение за поступающими данными. Если в ходе нагружения будет отмечено аномальное увеличение активности АЭ – источники АЭ IV класса опасности (см. п. 6.3.7.12), то для предупреждения возникновения аварии, работы должны быть прекращены до выяснения причин обнаруженного явления.
После обработки принятых сигналов результаты контроля представляются в виде идентифицированных и классифицированных источников АЭ.
Выявленные и идентифицированные источники АЭ в соответствии с ПБ 03-593-03 [09] оцениваются по степени опасности на четыре класса:
источник I класса - пассивный источник;
источник II класса - активный источник;
источник III класса - критически активный источник;
источник IV класса - катастрофически активный источник.
Места обнаружения источников сигналов II, III и IV классов на трубопроводе должны быть подвергнуты дополнительному неразрушающему контролю для уточнения типа, размеров дефекта и его местоположения.
По результатам акустико-эмиссионного контроля оформляется отчет в соответствии с требованиями ПБ 03-593-03 [09], который должен содержать протокол и заключение АЭ контроля с приложением реализованного графика нагружения объекта.
Требования к проведению измерений твердости металла трубопровода.
Измерения твердости металла проводятся в соответствии с ГОСТ 22761-77 [42]. Измерение твердости основного металла стенки труб производится с помощью переносных твердомеров с целью определения фактической твердости по шкале Бринелля (Роквелла) и сопоставления с допустимыми значениями твердости.
По результатам измерения твердости косвенным путем определяются фактические механические свойства металла.
Измерения твердости выполняются на трубопроводе в местах, указанных на рисунках 7.1 и 7.3.
Механические характеристики основного металла и околошовной зоны должны быть не ниже норм, установленных в действующей нормативно- технической документации на металл трубы.
Если по результатам твердометрии установлено несоответствие механических характеристик металла установленным нормам, количество точек замеров должно быть увеличено до определения границы дефектной зоны. На таких участках проводится экспресс-химанализ металла, дополнительно назначается вырезка образцов для проведения лабораторных механических испытаний.
Результаты твердометрии оформляются протоколом.
Требования к проведению химического анализа, механических испытаний и металлографических исследований металла и сварных соединений трубопровода.
Механические испытания, химический анализ и металлографические исследования металла и сварных соединений проводятся при отсутствии данных о первоначальных свойствах основного металла и сварных соединений, когда предполагаются ухудшения механических свойств металла в процессе эксплуатации, а также согласно п. 6.3.8.5.
Механические испытания образцов металла и сварных соединений, вырезанных из трубопровода, проводятся с целью определения фактических механических свойств металла и сварных соединений по результатам контрольных измерений и производятся в соответствии с ГОСТ 6996-66.
Механические характеристики основного металла и сварных швов должны быть не ниже норм, установленных в действующей нормативно- технической документации на металл трубы.
Определение химического состава металла производится в соответствии с ГОСТ 7565-81 [39], ГОСТ 7122-81 [38].
Определение химического состава металла производится для уточнения фактической марки стали и установления ее соответствия паспортным данным, а также в случае отсутствия в паспорте данных о марке стали, из которой выполнен трубопровод.
Установление химического состава сталей и их марок при техническом диагностировании выполняется на трубопроводе экспресс-методами с применением анализаторов химического состава или дополнительно на вырезанных из трубопровода образцах металла с применением стационарного лабораторного оборудования.
Металлографическое исследование осуществляется для определения структуры и свойств металла (при необходимости).
При получении неудовлетворительных результатов по какому–либо виду испытаний на образцах допускается повторное испытание на удвоенном количестве образцов по тому же виду испытаний. Если при повторном испытании будут получены результаты, не удовлетворяющие установленным нормам, то считается, что свойства металла неудовлетворительны.
Требования к проведению магнитометрического контроля трубопровода
Магнитометрический контроль осуществляется в соответствии РД 102-008-2002 «Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом» [20].
Определение возможностей и областей применения магнитометрического контроля, общие требования к аппаратуре и технологии изложены в пункте 9.2 настоящих методических указаний.
Требования к проведению внутритрубной диагностике трубопроводов
Производство работ по внутритрубной диагностике трубопроводов должно выполняться в соответствии с требованиями раздела 7 настоящих методических указаний.
Краткое описание внутритрубных средств очистки и диагностики трубопроводов приведено в справочных приложениях 3-4.
Требования к обработке результатов полевых измерений
Статистическая обработка первичных данных результатов полевых измерений должна выполняться в соответствии с рекомендациями ГОСТ 8.207-76 «Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения» [26].
По результатам выполненных измерений в шурфах рассчитываются следующие вероятностные параметры:
минимальная толщина трубопровода в зоне общих коррозионных повреждений;
скорость общей коррозии;
минимальная толщина трубопровода в зоне локальных коррозионных повреждений;
максимальный размер (длина, ширина) локальных коррозионных повреждений;
скорость локальной коррозии.
Минимальная толщина трубопровода в зоне общих коррозионных повреждений определяется как наименьшая из следующих величин:
толщины трубопровода, измеренной в точках с 8 до 4 часов по ходу часовой стрелки;
вероятностной толщины трубопровода (tобщ), определяемой по результатам сканирования зоны нижней (5-7 часов) зоны трубопровода по формуле:
tобщ =  - - , где
- среднее арифметическое результатов толщинометрии;
- доверительная граница случайной погрешности с вероятностью 95% определяется по формуле (1):
 , (1)
где
r=1,96 - коэффициент Стьюдента;
 - среднее квадратическое отклонение результатов толщинометрии, определяемое по формуле (2):
 , (2)
где
хi - i-й результат измерения толщины;
n - число точек, в которых проводилась толщинометрия.
- приборная погрешность измерения толщины.
Скорость общей коррозии определяется по формуле с учетом применяемого защитного антикоррозионного покрытия по формуле (3):
Vобщ = (t-tобщ)/T, где (3)
t – проектная толщина трубопровода, включающая допуск на прокат и припуск на коррозию;
T – срок между вводом в эксплуатацию (после строительства, ремонта) трубопровода и диагностированием.
Минимальная толщина трубопровода в зоне локальных коррозионных повреждений (уменьшение толщины трубопровода более чем 0,9∙tобщ) определяется для участков с локальными коррозионными повреждениями по формуле (4):
tлок = лок - лок - , где (4)
лок - среднее арифметическое результатов толщинометрии в зонах с локальными коррозионными повреждениями;
лок - доверительная граница случайной погрешности с вероятностью 95% определяется по формуле (5)
 , (5)
где
r - коэффициент Стьюдента, определяемый по таблице 4 в зависимости от количества обнаруженных локальных коррозионных повреждений;
лок - среднее квадратическое отклонение результатов толщинометрии, определяемое по формуле (6)
 , (6)
где
хi - i-й результат измерения минимальной толщины трубы в зоне локального коррозионного повреждения;
n - число локальных коррозионных повреждений.
- приборная погрешность измерения толщины.
Таблица 4. Значения коэффициента Стьюдента (r) в зависимости от количества локальных коррозионных повреждений.
n
|
r
|
n
|
r
|
4
|
3,182
|
17
|
2,120
|
5
|
2,776
|
19
|
2,101
|
6
|
2,571
|
21
|
2,086
|
7
|
2,447
|
23
|
2,074
|
8
|
2,365
|
25
|
2,064
|
9
|
2,306
|
27
|
2,056
|
10
|
2,262
|
29
|
2,048
|
11
|
2,228
|
31
|
2,043
|
13
|
2,179
|
∞
|
1,960
|
15
|
2,145
|
|
| |
