Промышленная безопасность оборудования. Способы контроля качества деталей с целью выявления коррозионных дефектов различных типов . Проблемы промышленной безопасности оборудования на современном этапе Эксплуатационная надежность оборудования, отработавшего расчетный срок службы в условиях агрессивного воздействия внешних и рабочих сред Вопросы повышения надежности и безопасной эксплуатации оборудования опасных производств решаются в рамках Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 20. 06. 1997 № 116 ФЗ. На основании этого закона Российская Федерация приняла на себя обязательства по совершенствованию системы промышленной безопасности, ее интеграции в европейские и общемировые нормативы в рамках международного стандарта ИСО 9001.
В связи с резким старением парка оборудования, отсутствием его плановых реноваций, повторным введением отдельных агрегатов и производств в целом в эксплуатацию после длительных, многолетних простоев, особо остро встают проблемы промышленной безопасности, охраны труда и снижения аварийности и травмоопасности производства. Только на химических предприятиях Северо-Западного округа, по данным Главной Государственной Инспекции по охране труда, за период с 1999 по 2001 г. число аварий превысило 9000, при этом погибли 340 человек и еще 963 получили инвалидность или профессиональные заболевания. В целом по стране число аварий в промышленности в 2001 г. выросло по сравнению с 1999 г. более, чем в полтора раза, причем около 70 % всех аварий совершаются по причине изношенного оборудования, снижения надежности и работоспособности материалов и их коррозионных и коррозионно-усталостных повреждений.
В нормативных документах по вопросам промышленной безопасности, принимаемых в последние годы ужесточаются требования к надежности, долговечности, ресурсу и параметрам безопасной эксплуатации оборудования. В дополнение к Федеральному закону о промышленной безопасности принят ряд подзаконных и ведомственных актов, таких как: «Правила применения технических устройств на опасных производственных объектах» , введенные Постановлением Правительства Российской Федерации № 1540 от 25. 12. 1998 г. , распоряжение Правительства Российской Федерации № 854 -р от 20. 07. 2000 г. об утверждении «Перечня технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах» и др. правительственные документы. На основании этих документов ответственность за безопасность эксплуатации оборудования и охрану труда на опасных предприятиях была возложена на МЧС, Министерства труда и здравоохранения, профсоюзы, Государственный горный и технический надзор (ГГТН РФ) и Госстандарт РФ. В результате совместной деятельности ГГТН и Госстандарта РФ был издан согласованный перечень оборудования опасных производственных объектов, подлежащих обязательной сертификации документов, в частности: Сборник документов ГГТН РФ № 25 «Перечень оборудования опасных производств, подлежащих обязательной сертификации» ; приказ ГГТН РФ № 115 от 27. 08. 2001 г. ; РД 03 -484– 02. Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах; СП 111 -10 -58– 01. «Организация и проведение производственного контроля охраны труда и промышленной безопасности» .
К новым документам, регулирующих правила безопасной эксплуатации оборудования опасных производств, является нормативный документ «Общие требования к охране труда в организации» , гармонизирующий отношения в этой области между отечественными актами и общеевропейской системой безопасности труда УНСАС 18. 01. 99 и ГОСТ Р 51. 901– 2002 «Управление надежностью. Анализ технического риска технологических систем» . ГОСТ Р 27. 002– 2002 расшифровывает термин «надежность» и дает основные направления развития системы экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования опасного оборудования. Согласно ГОСТ Р 27. 002– 2002 термин «надежность» включает в себя такие понятия, как «долговечность» — срок службы оборудования до списания или капитального ремонта.
Долговечность определяется как время (число лет) от изготовления оборудования до его списания. «Ресурс» или средний ресурс до списания оборудования или его капитального ремонта — часть долговечности, которая определяется как время нахождения оборудования под эксплуатационной нагрузкой. Ресурс может определяться в часах, циклах работы или пуско-остановах оборудования. Составляющей долговечности является «безотказность» или вероятность безотказности работы оборудования, которая согласно требованиям ГОСТ Р 27. 002– 2002 должна находиться в пределах Р = 0, 95¸ 0, 99. Для получения точного значения безотказности величину Р следует умножить на коэффициент оперативной готовности, который, например, для арматуры различного оборудования опасных производств, составляет 0, 99999– 0, 999999. В понятие «надежность» входит также ремонтируемость или ремонтопригодность оборудования — т. е. время или стоимость ремонтных работ, необходимых для поддержания его безотказности в период всего срока эксплуатации (ресурса), и «сохраняемость» — неизменность формы, размеров и эксплуатационных параметров оборудования вплоть до исчерпания его ресурса.
Оценить комплекс проблем промышленной безопасности оборудования, учесть все факторы риска, возникающие в ходе проектирования, изготовления, монтажа, эксплуатации и ремонта «вручную» , без применения современных систем АСУТП, оказывается практически невозможно. Поэтому требования всех международных и отечественных стандартов по вопросам промышленной безопасности сведены в программные комплексы моделирования надежности и безопасности промышленных систем. Самыми известными и широко применяемыми программными комплексами являются: «Риск спектрум» (Швеция) (этот комплекс получил наибольшее признание, принят и широко используется в 37 странах мира, в том числе в России); «Сапфир» (США); отечественные программные системы типа ПК АСМ-201, ПК АСМ СЭМА и др. Эти комплексы включают в себя нормирование всех стадий проектирования оборудования и основных операций по его монтажу и эксплуатации.
В области оценки производственных и эксплуатационных рисков оборудования опасных производств разработан ряд алгоритмов и принципов обеспечения безопасности производственных систем, выделяемых в новое научное направление — механику катастроф. На рис. 1. а и 1. б приведен ряд алгоритмов расчета безопасной эксплуатации оборудования опасных производств, решаемых в рамках механики катастроф Рис. 1. а. Концепция обеспечения безопасности оборудования опасных производств
. 1. б. Принципы анализа и обеспечения инженерной безопасности оборудования опасных производств
Предметом механики катастроф являются основные аварии, связанные с механическими и коррозионно-механическими разрушениями, последствия которых имеют принципиальное, с точки зрения безопасности, значение. Методы механики катастроф включают в себя совокупность моделей, теоретических положений и принципов науки о прочности, в том числе с учетом образования трещин, зон локальных пластических деформаций, влияния коррозионных сред. Во многих странах мира ведутся интенсивные разработки обобщенной концепции максимальной гипотетической аварии. Эта концепция позволила сформулировать первоочередные задачи в развитии промышленной безопасности оборудования опасных производств и основные направления в изучении технических систем в рамках механики катастроф, в частности:
- установление внешних нагрузок, действующих на элементы системы, исходя из реальных режимов ее эксплуатации как при нормальных, так и при аварийных условиях; - исследование напряженно-деформированного состояния высоконагруженных несущих элементов системы с учетом внешних и внутренних динамических нагрузок; - определение прочности, повреждаемости и масштабов возможных разрушений элементов конструкции технических систем; -оценка последствий подобных разрушений; -выбор мер и рекомендаций по исключению или снижению возможного ущерба от катастрофических и опасных разрушений.
Аварии и катастрофы, как правило, сопровождаются возникновением и развитием трещин в зонах повышенной концентрации напряжений, в местах локального изменения механических свойств — охрупчивания, которое может быть связано с межкристаллитными коррозионными повреждениями, коррозионным растрескиванием, усталостно-коррозионными процессами. Таким образом, проблема анализа и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования опасных производств оказывается тесно связанной с решением задач анализа кинетики трещинообразования, причин возникновения в материале конструкций различного вида дефектов, изменения структурного состояния сталей, их охрупчивания в процессе эксплуатации.
Основными задачами, решаемыми при коррозионных испытаниях сталей и сплавов, являются: -определение принципиальной возможности возникновения коррозионных повреждений в том типе оборудования, в котором предполагается использование материала; -выявление тех коррозионных механизмов, действие которых может привести к разрушению данного материала от возникновения и развития коррозионных дефектов; -определение возможности применения стали или сплава для конструкции, вероятности появления в нем различных коррозионных дефектов и интенсивности их развития при эксплуатации или простое ; -проведение сравнительной оценки коррозионной склонности этого материала в различных средах, воздействию которых может подвергаться в ходе эксплуатации, сопоставление полученных данных с информацией о стойкости ранее применявшихся материалов и прогноз целесообразности использования этого материала; -оценка изменения коррозионной стойкости материала в ходе длительной эксплуатации оборудования и влияния этих изменений на ресурс оборудования в целом. Прогноз должен включать не только оценку повышения коррозионной стойкости конструкции применении нового материала, но также оценку экономической эффективности при замене, определение возможности возникновения технологических и эксплуатационных сложностей при изготовлении и работе оборудования, где будет применяться данный материал.
Первые три группы испытаний можно провести в лабораторных условиях. Они позволяют ускоренными методами и за короткий срок оценить коррозионные свойства материала в заданных условиях. Лабораторные исследования в зависимости от методики их проведения условно можно подразделить на собственно коррозионные испытания, а также электрохимические и физические методы исследования. Четвертая группа исследований предполагает полупромышленные испытания материала, сопоставимые по длительности со сроком службы оборудования, в котором предполагается применение материала, анализ условий монтажа, влияние эксплуатационных и технологических особенностей этого оборудования на коррозионные свойства материала.
. Методы неразрушающего контроля крупногабаритного оборудования, отработавшего расчетный срок службы, с целью обнаружения зон, поврежденных различными видами коррозии К числу методов, получивших наибольшее распространение при оценке состояния металла с целью обнаружения коррозионных дефектов, относятся: 1. Оптико-визуальный метод, основанный на различном отражении света от различных участков контролируемой поверхности. Поверхностные дефекты можно наблюдать невооруженным глазом и с помощью оптических устройств. Достоинствами метода являются простота контроля и применяемых приборов, относительно небольшая трудоемкость. К недостаткам — малая чувствительность и, как следствие, недостаточная надежность метода, необходимость применения других методов контроля для подтверждения полученных результатов.
2. Акустические методы, основанные на сравнении различий в упругих колебаниях, возбуждаемых в материале, при наличии или отсутствии в нем дефектов. Это методы звукового (свободных колебаний) и ультразвукового диапазонов. Применение ультразвука дает возможность фактически неограниченного проникновения в глубину металла и обнаружения дефектов при любом их расположении. 3. Акустическая эмиссия, которая возникает в диапазоне звуковых колебаний вследствие освобождения энергии в твердых телах, подвергнутых пластической деформации или разрушению. Часть этой энергии преобразуется в упругие волны, которые распространяются в материале и могут быть обнаружены на его поверхности с помощью соответствующих преобразователей. Метод акустической эмиссии, как один из методов контроля, широко применяется при контроле сосудов, трубопроводов, емкостей, теплообменников, обязательно используется при контроле оборудования, подвергаемого пневматическим испытаниям.
4. Метод вихревых токов, основанный на регистрации распределения вихревых токов, наводимых электромагнитным преобразователем в контролируемом объекте. Применяется для обнаружения поверхностных дефектов в магнитных и маломагнитных деталях. Этот метод позволяет выявить нарушения сплошности, в основном трещины на различных по конфигурации деталях, имеющих защитные покрытия. На основе метода вихревых токов разработаны приборы для контроля лопаток турбин, сварных соединений и т. п. 5. Радиационные методы обнаружения дефектов и несплошностей в контролируемом объекте. В этом случае используется эффект изменения параметров проникающего ионизирующего излучения, взаимодействующего с контролируемым объектом. Наиболее распространенным среди них является рентгеноструктурный метод, широко применяемый, например, при контроле основного металла и сварных соединений трубопроводных систем
6. Методы проникающих жидкостей, нашедшие широкое применение благодаря своей простоте, высокой скорости и технологичности контроля. Их называют методами химического контроля, основаны на использовании эффектов капиллярности, диффузии, сорбции светового и цветового контраста. На подготовленный поверхность наносят проникающую жидкость, которая заполняет полости дефектов (язв, раковин, волосовин, трещин). Затем эту жидкость удаляют с поверхности контролируемой зоны, она остается только в полостях. Проявление поврежденных зон возможно либо с помощью специального освещения , либо с помощью специальных проявителей. Метод вошел в обязательные способы контроля металла оборудования, перечисленные в нормативных требований , под названием капиллярной или цветной дефектоскопии. Он служит не только для обнаружения дефектов , но и как метод, подтверждающий результаты контроля состояния поверхности , полученные другими способами. Кроме цветной дефектоскопии, к этой группе методов относятся методы люминесцентной и люминесцентно-цветной дефектоскопии, фильтрующихся жидкостей, радиоактивных жидкостей. 7. Магнитные методы контроля металла основаны на изменении состояния локальных магнитных полей над зоной дефектов или единичным повреждением металла. Они позволяют выявить как поверхностные дефекты, так и участки с подповерхностными изменениями структуры материала, различными видами повреждений. Дефект выявляется с помощью изменения магнитного сопротивления, намагниченности, магнитной проницаемости или магнитной индукции в зоне повреждения. К числу таких методов относятся магнитопорошковый, магнитографический и феррозондовый методы.
Скачать презентацию Промышленная безопасность оборудования Способы контроля качества деталей с
контроль БЖД5.ppt