Повышение безопасности сосудов, работающих под давлением с помощью комплексного акустико-эмиссионного метода обследования сосудов

Improving of the safety of receptacles working under pressure using the integrated acoustic emission technique of receptacles examination

1 2 3

Bylj ev Ju. , Medvedeva A. , Afanasjev R. ,

Minaev Ju.4, Lobar I.5

Повышение безопасности сосудов, работающих под давлением с помощью комплексного акустико-эмиссионного метода обследования сосудов Быльев Ю. В. , Медведева А. Н. , Афанасьев Р. В. ,

Минаев Ю. А.4, Лобарь И. Н.5

1 Быльев Юрий Владимирович /Byljev Jurii - технический директор;

2Медведева Алина Николаевна /Medvedeva Alina - эксперт промышленной безопасности;

3Афанасьев Руслан Владимирович / Afanasjev Ruslan - начальник лаборатории;

4Минаев Юрий Анатольевич /Minaev Jurij - эксперт промышленной безопасности;

5Лобарь Игорь Николаевич /Lobar Igor - эксперт промышленной безопасности,

ООО «НПП НОБИГАЗ», г. Ростов-на-Дону

Аннотация: исследована методика неразрушающего контроля на основе акустико-эмиссионного метода. Разработаны предложения по улучшению методики акустико-эмиссионного контроля на основе введения критерия опасности источников АЭ сигналов с учетом индивидуальных особенностей и параметров нагружения объекта.

Abstract: the nondestructive methodology on the basis of acoustic emission technique has been researched. The proposals have been developed on improving the methodology of acoustic emission control on the basis of the introduction of the danger criterion of sources of AE signals taking into account the individual characteristics and parameters of the object loading.

Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, акустико-эмиссионный контроль, сосуд под давлением.

Keywords: industrial safety expertise, acoustic emission control, receptacle under pressure.

Сокращение количества аварий связанных с пожаром, взрывом, выбросом химически опасных веществ, связано в первую очередь с обеспечением надежности сосудов, работающих под давлением - как емкостей, содержащих наибольшее количество опасных веществ, и разрушение которых приводит к наиболее тяжелым последствиям. Вместе с тем при обследовании данного вида оборудования выявляется ряд несовершенств, связанных с методикой проведения акустико-эмиссионного метода неразрушающего контроля.

Отбраковка оборудования производится после проведения соответствующих гидро- или пневмоиспытаний, результаты которых часто трудно интерпретировать, поэтому, согласно Приказа Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [1], именно акустико-эмиссионный метод является тем инструментом, которой обеспечивает безопасность и информативность в ходе испытаний. Помимо этого, согласно ПБ-03-593-03 [2], результаты акустико-эмиссионного контроля являются приоритетными по сравнению с другими методами неразрушающего контроля при оценке технического состояния. Таким образом, фактически именно на основании данных акустико-эмиссионного контроля проводится отбраковка сосудов давления. Для повышения уровня промышленной безопасности необходимы дополнительные критерии безопасности, позволяющие с большей точностью выявить сосуды, находящиеся в состоянии предразрушения, с целью своевременного их вывода из эксплуатации.

Обнаружено [3], что система акустико-эмиссионных локаций в цилиндрических обечайках сосудов давления обладает геометрическим центром, положение которого стабилизируется перед разрушением, а в его сечении возможно разрушение объекта. Локации перед разрушением самоорганизуются, и на поверхности образуются четко очерченные ромбические структуры, подобные полосам Людерса при растяжении образцов. Это говорит о том, что нельзя рассматривать возникающие локации как разрозненные источники, а следует оценивать акустическую активность объекта в целом. Основные эксперименты по нагружению образцов до разрушения подтвердили ранее полученные выводы [3] о взаимовлиянии источников и позволили выдвинуть гипотезу, что в результате перераспределения акустических свойств в материале образуется единая цилиндрическая фазовая колебательная поверхность. Теоретически рассчитанные образцы такой фазовой колебательной поверхности приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Теоретическая фазовая колебательная поверхность

Изучение дискретных свойств АЭ параметров позволило сделать вывод о возможности применения квантовой теории для определения параметров предразрушения.

Анализируя перемещение геометрического центра, можно сделать вывод, что перемещение энергетического центра локаций говорит о степени готовности системы к разрушению. Изменение положения энергетического центра говорит о том, что задействуются механизмы конкурирования в выборе места разрушения, а стабильность центра говорит о том, что выбор системы в отношении места разрушения сделан, и происходит накопление энергии для образования новой (новых) поверхности (поверхностей).

В результате экспериментов [4] у поврежденных сосудов подтвердилось незначительное отклонение центра масс от первоначального. Подтвердилось наличие перехода на повышенный уровень энергии. При рассмотрении системы в объемной модели подтвердилось явление самоорганизации части локаций. Совокупность признаков подтверждает, что аппарат находится в состоянии предразрушения. Применение данного критерия опасности источников АЭ сигналов на реальных объектах позволяет разработать алгоритм расчета комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления, который может служить дополнением к регламентированным в ПБ-03-593-03 критериям опасности АЭ сигналов и повышению уровня промышленной безопасности объектов, которые имеют в эксплуатации сосуды под давлением.

Литература

1. Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [Электронный ресурс] Режим доступа:

http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=163796;fld=134;dst=100012;md=0.7336354 462895542 (Дата обращения 05.10.2015).

2. Постановление Госгортехнадзора РФ от 09.06.2003 N 77 «Об утверждении Правил организации и

проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов» [Электронный ресурс] Режим доступа:

http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=43374;dst=0;ts=D7835D12DF14F016C9BD C6D60A7F2730;rnd=0.2860230482183397 (Дата обращения 05.10.2015).

3. Гайдукевич У. П. Акустическая эмиссия развивающихся дефектов с точки зрения синергетики и теории фракталов / У. П. Гайдукевич, И. Р. Кузеев. // Фракталы и прикладная синергетика «ФиПС-2005», материалы четвертого международного междисциплинарного симпозиума, г. Москва 14-17 ноября 2005 г. - М., Интерконтакт, Наука, 2005. - С. 64.

4. Кузеев И. Р. Изучение эхогенности поверхности цилиндрических образцов методом акустической эмиссии. / И. Р. Кузеев, У. П. Гайдукевич // Остаточный ресурс нефтегазового оборудования / материалы семинара в рамках Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывоопасных и химически опасных производственных объектах», г. Уфа, 13 -14 февраля 2008 г. - г. Уфа, Изд-во «Центр безопасности эксплуатации сложных технических систем», 2008. - С. 9-13.