Проверка состояния металлических резервуаров и ёмкостей методами неразрушающего контроля

Резервуары и ёмкости – контроль качества

Необходимость в хранении больших количеств сыпучих, жидких, а также – газообразных веществ существует с давних пор. Решение задач такого рода шло по пути увеличения ёмкости пригодных для этого закрытых сосудов, а иногда – естественных и искусственных открытых ёмкостей. По сей день проблемы этой сферы принадлежат к наиболее значимым для многих хозяйственных и коммерческих отраслей.

История конструкций резервуаров и ёмкостей

Для хранения и транспортировки сыпучих и жидких веществ использовались любые ёмкости, соответствующие требованиям безопасности и сохранности товара или груза. Всем известны древние конструкции, многие из которых применяются для таких целей по сей день:

1. Плетёные ёмкости и корзины, деревянные изделия
2. Стеклянная тара
3. Металлические ёмкости разных типов
4. Сосуды из пластмасс
5. Керамические сосуды
6. Изделия и конструкции из текстильных и аналогичных мягких материалов.

Вся история развития технологий хранения и транспортировки сыпучих и жидких объектов – это постоянная борьба за более лёгкие и более прочные конструкции, ёмкость которых требуется в постоянно нарастающих масштабах. Кроме ёмкости таких объектов, потребителям важны и другие качества. Вот только несколько из них:

• Невысокая стоимость
• Долговечность
• Совместимость с технологической средой
• Удобство обслуживания.

Первыми объектами, пригодными для хранения или транспортировки, надо полагать, были шитые, плетёные и деревянные ёмкости. Со временем стали использовать сосуды из керамики, стекла и металла, современные конструкции все чаще делаются из пластмасс.

Каркас одного из газгольдеров в Штатах. В процессе возведения подвергается всем видам неразрушающего контроля. На ближней части верхнего пояса виден стержень молниеотвода

Постоянная необходимость увеличения основного параметра таких объектов, вместимости, всегда была одним из главных двигателей развития структур и сооружений такого рода, а также – базой для формирования критериев качества.

СТАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ

По мере совершенствования технологий стало ясно, что наиболее эффективными конструкциями для хранения жидкостей и сыпучих тел, а позднее – газов являются стальные ёмкости и резервуары.

Тонкостенные резервуары из стали

Самые распространённые сегодня крупные сосуды и объёмы, используемые для хранения и транспортировки жидкостей и газов – это тонкостенные резервуары.

Критерием оценки всегда служило сочетание достоинств таких объектов:

1. Возможности промышленного изготовления и обслуживания
2. Способность выдерживать большое давление
3. Устойчивость против коррозии
4. Оптимальная удельная стоимость.

Для резервуаров небольшой и средней ёмкости, которые можно транспортировать, могут быть использованы цветные металлы или пластмасса, а крупные ёмкости для хранения и перевозки разных веществ изготавливают их стали. До конца 19 века это были тяжеловесные и громоздкие сооружения с толстыми стенками, собранными на заклёпках. Благодаря трудам великого русского инженера В.Г.Шухова на нефтяных промыслах близ Баку появились и стали распространятся по всему миру новаторские тонкостенные конструкции резервуаров для нефтепродуктов. Принципы их расчёта и строительство развиваются и сейчас.

Тонкостенный резервуар из стального листа – наиболее оптимальная конструкция для хранения жидкостей, сыпучих тел и газов, работающая в условиях без избыточного давления. В тонкостенной конструкции такого резервуара возникают усилия, вызванные только действием собственного веса содержимого.

За сотню лет эксплуатации сосудов такого типа наработана теоретическая и нормативная база расчёта и проектирования, методики изготовления, обслуживания и ремонта.

Продолжает нарастать опыт изготовления сосудов из стали, предназначенных для работы в условиях избыточного давления. Такие ёмкости требуются во многих сферах, например:

• Резервуары для технологических нужд
• Газгольдеры и баллоны
• Элементы промышленного и транспортного оборудования и техники
• Котлы, реакторы и аналогичные установки.

Нужно отметить, что ёмкости, работающие под давлением, достигающим порой значительных величин – не только сложное, но и опасное оборудование. Изготовление и эксплуатация такого оборудования строго регламентируется и контролируется компетентными органами. Вместе с тем, ёмкости, работающие под давлением – актуальное и интересное поле деятельности инженеров, учёных и дизайнеров.

Газгольдеры и газовозы, резервуары для нефтепродуктов

Современный газгольдер или резервуар газовоза – сложное инженерное сооружение значительной ёмкости. Коммерческое значение многих газов, прежде всего – сжиженного природного и многих других определяет спрос на объекты такого рода и на их обслуживание.

В последние годы сделаны значительные шаги по расширению торговых операций со сжиженным газом, в том числе – по созданию инфраструктуры этого дела. Все чаще сооружаются типичные объекты газового хозяйства:

1. Терминалы
2. Суда-газовозы, железнодорожные и автомобильные цистерны
3. Хранилища разных видов
4. Станции и другие объекты.

Резервуары для газа, необходимые на таких объектах, должны быть устойчивы к типичным угрозам – коррозии, механическим повреждениям. Сжиженные газы требуют и особенных условий – стабильного поддержания пониженной температуры, а в условиях транспортировки – соблюдения требований равновесия жидкого груза.

Крупная авария в Питсбурге, США, 1988 год. Разрушение крупного нефтяного резервуара – очевидное сдедствие недостаточного контроля качества

Аналогичны требования к сосудам и установкам для хранения и транспортировки нефтепродуктов – от танкеров до топливных баков силовых агрегатов.

Поскольку основные объёмы сохраняемых жидкостей и газов имеет некоторые общие свойства, то и требования к качеству ёмкостей для этого аналогичны. Наиболее важное общее требование относится к обеспечению безопасности – большинство газов и жидкостей, важным в коммерческом отношении, принадлежат к горючим или токсичным веществам.

Бункеры и силосы

Сыпучие вещества и грузы представляют самую широкую гамму объектов, для хранения и транспортировки которых требуются специальные конструкции. Это – силосы и бункера, в которых хранят зерновые, муку, цемент, удобрения, сырье и полуфабрикаты для всех видов производства и многое другое.

К таким ёмкостям не предъявляют строгих требований герметичности, но для хранения веществ с большим собственным весом требуется достаточная механическая прочность конструкции. Соответственно высоки требования к фундаментам и опорным узлам таких сооружений.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РЕЗЕРВУАРОВ И ЁМКОСТЕЙ

Как и другие изделия, конструкции и системы, резервуары и ёмкости подлежат нескольким видам контроля качества и состояния. Такие объекты изготавливают и строят в соответствии с ГОСТ и другими нормами. Эти же нормы определяют регламент и порядок оценки качества.

Этапы и виды контроля состояния и качества

Для резервуаров каждого типа применяют свою нормативную методику контроля качества. Общим для всех изделий и конструкций такого рода является первый этап проверок – контроль качества и параметров при изготовлении. Результатом такого контроля является объект, соответствующий стандартам и пригодный к эксплуатации. Этот начальный этап контроля осуществляется силами изготовителя и контролирующих органов.

В зависимости от режима и особенностей эксплуатации таких объектов их пользователи устанавливают порядок текущего контроля качества. Эти работы могут осуществляться силами изготовителя, контролирующих органов, их может выполнить компетентная лаборатория неразрушающего контроля на условиях подряда.

Вот основные этапы и разновидности такого контроля:

• Проверка геометрии
• Оценка состояния крепёжных и опорных узлов и конструкций
• Оценка качества и параметров металла, обнаружение коррозии и механических повреждений
• Контроль состояния сварных швов – основного вида соединений деталей резервуаров в единое целое
• Оценка герметичности.

Для резервуаров и ёмкостей применяют те формы контроля качества, которые предусмотрены ГОСТ и другими стандартами, ими же задан регламент проверок. По необходимости могут быть применены и другие методы и способы.

Задачи оценки качества просты – подтвердить исправность ёмкости и её пригодность к эксплуатации. Контроль качества необходим не только во исполнение требований безопасной эксплуатации, но и после ремонта, при изменении режима использования, по истечении срока службы, определённого производителем. Особенного внимания требуют старые и даже старинные конструкции и установки, многие из которых сделаны из расчёта неограниченно длительной эксплуатации.

Инструментальный неразрушающий контроль

Проверка состояния резервуара или ёмкости осуществляется неразрушающими методами, гарантирующими отсутствие каких-либо повреждений или изменений конструкции. При необходимости может быть выполнен забор образцов материала проверяемого объекта для лабораторного исследования. Возникающие при этом повреждения конструкции носят минимальный характер, а эти операции выполняются таким образом, чтобы исходное качество было легко восстановлено.

Вот несколько наиболее распространённые методы неразрушающего контроля:

1. Контроль радиационной аппаратурой
2. Ультразвуковой контроль
3. Магнитная дефектоскопия и различные электромагнитные технологии
4. Капиллярные методы дефектоскопии.

Любой контроль качества включает необходимые измерения, выполняемые традиционным, оптическим, лазерным и ультразвуковым инструментом. При необходимости применяют видеоконтроль, видеозапись и фотофиксацию, используется инфракрасная (тепловизионная) техника, а также - эндоскопия.

Основные направления оценки качества ориентированы на контроль металла (стали), из которого изготовлен резервуар и на проверку состояния сварных швов. В старых конструкциях проверяют заклёпочные соединения. Проверке подлежит крепёж на резьбовых элементах.

Металл проверяют на цельность и однородность, отсутствие следов повреждений, деформаций, рихтовки, коррозии, контролируется толщина и другие геометрические параметры. Современные тонкостенные ёмкости разработаны таким образом, что листовой металл их корпусов работает только на сопротивление растягивающим усилиям – в этом же направлении ведётся и оценка их состояния. Сварные швы, болтовые или заклёпочные соединения резервуаров проверяют на сохранность, отсутствие коррозии, качество исполнения.

Кроме проверки металла и узлов соединений, от которых зависит прочность и надёжность всей конструкции, выполняют контроль герметичности, без обеспечения которой резервуары за редким исключением к эксплуатации не допускаются.

Результаты оценки качества фиксируются и документируются. Эти результаты принимают за одну из основ решений о продлении срока эксплуатации, о ремонте или изменении режима работы ёмкости или бункера, силоса или цистерн.

Аккуратная и ответственная эксплуатация, своевременный контроль состояние и грамотное обслуживание позволят использовать ёмкость или резервуар значительно дольше срока, установленного производителем.