С.Ю.Иванов OOO "Полюс-Тест"(812) 982-92-40

А.А.Лобашев, А.Ф.Остривной ФГУП "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева"(812) 323-96-28 lobashev@vniim.ru, A.F.Ostrivnoy@vniim.ru

Ю.М.Шарыгин, С.И.Погуляев Инженерно-технический центр ООО "Газпром трансгаз Ухта" (8216) 77-33-83iusharygin@sgp.gazprom.ru, spoguliaev@sgp.gazprom.ru

Метрология и стандартизация в нефтегазовой отрасли - 2013

Калибровка приборов неразрушающего контроля для измерения механических напряжений

в стальных трубопроводах

Основными задачами Общества являются транспорт газа по системе магистральных газопроводов, бесперебойная поставка газа промышленным и коммунально-бытовым потребителям.

Протяжённость газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Ухта» в однониточном исполнении составляет около 15 тысяч км. Из них: магистральные газопроводы – свыше 13 тысяч км, газопроводы-отводы – около 2 тысяч км.

При эксплуатации объектов транспорта газа и нефти зачастую возникает необходимость в проведении оперативного контроля с целью определения уровня напряженно-деформированного состояния для последующей оценки степени опасности при различных видах воздействий.

Измерения механического напряжения необходимы для повышения уровня безопасности эксплуатации промышленных объектов: нефте- и газопроводов, строительных сооружений, оборудования электростанций, транспорта и других.

Наличие неконтролируемых механических напряжений может привести как к разрушению объекта, так и к непредсказуемости его ресурса.

Метрологическое обеспечение таких приборов на необходимом уровне в Российской Федерации в настоящее время отсутствует, т.к. для этого нет соответствующей инфраструктуры: эталона единицы механического напряжения и нормативной базы.

В обращении в РФ находится значительное число приборов, область применения которых - анализ механических напряжений, но поверяются они на соответствие метрологическим правилам и нормам по измерениям параметров различных (по принципу действия приборов) физических полей, а связь этих параметров с параметрами полей механических напряжений остается неизвестной, ненормированной и не поверяемой. Это обстоятельство сдерживает развитие такой важнейшей области применения СИ, как неразрушающий контроль, необходимый для обеспечения безопасности различных объектов.

Первой в Российской Федерации большой работой по калибровке приборов неразрушающего контроля была совместная работа, выполненная в рамках договора между «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» и «Газпром трансгаз Ухта» по градуировке измерителей механических напряжений.

Парк калибруемых приборов был представлен следующим оборудованием:

анализатор механических напряжений и структуры металлов «Интроскан-2»

измеритель напряжений «ИН-5101А»

магнито-анизотропный сканер дефектоскоп «Комплекс-2.05»

Задача измерений механических напряжений ( ) в твердом деформируемом теле состоит в сравнении измеряемого поля напряжений с известным (эталонным) полем, воспроизводимым в стандартном образце с известными свойствами.

В процессе калибровки приборов в образце должны создаваться такие условия, которые будут соответствовать реальным условиям эксплуатации конструкционного элемента. Поэтому, стандартные образцы необходимо изготавливать одинаковыми по свойствам с объектом, на котором будет проводиться контроль НДС. К таким свойствам можно отнести: химический состав стали, термообработку при изготовлении, микроструктуру, технологию изготовления, качество поверхности контроля. Также не маловажно воссоздание в образце напряженно-деформированного состояния, соответствующего тому, что возникает в контрольной зоне конструкционного элемента в условиях реальной работы.

Калибровка приборов проходила на образцах, вырезанных из различных трубных сталей магистральных газопроводов, в том числе вновь вводимых в эксплуатацию. С целью снятия остаточных напряжений, образцы были подвергнуты отжигу в вакуумной печи.

Калибровка анализатора «Интроскан-2» проводилась на 3 образцах, вырезанных из труб Ø1420×18,7 мм производства Харцызского трубопрокатного завода (образец 2А) и Японии (образец 4А) из марки стали Х70 (здесь марка стали обозначена по нормативному пределу текучести), а также трубы Ø1420×26,4 мм производства Выксунского металлургического завода из стали класса прочности К60 (образец 6А).

Корреляция

N

nn

N

nn

N

nnn

ff

fffcor

1

2

1

2

1,

σ, МПа

f, у.е.

Калибровка данных приборов и, в конечном итоге, полученные калибровочные кривые используются для реальной работы по определению НДС с последующей оценкой эксплуатационной безопасности объектов газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Ухта». На сегодняшний день заключения, оформленные по результатам этой работы, носят рекомендуемый характер ввиду отсутствия узаконенной метрологической базы по измерениям механических напряжений.

Проведенная работа еще острее выявила общие проблемы метрологического обеспечения измерения механических напряжений.

Отсутствие в настоящее время возможности получения единицы измерения механического напряжения должным образом, которое обусловлено отсутствием эталона механических напряжений, не позволяет приборам неразрушающего контроля напряжений работать на должном уровне точности и достоверности, который необходим для обеспечения безопасности сооружений и объектов.

Для метрологического обеспечения единства измерений механических напряжений в Российской Федерации необходимо:

• создание эталонной установки для воспроизведения и передачи размера единицы механического напряжения;• разработка методик калибровки и поверки средств измерений механических напряжений;• изготовление набора стандартных образцов для воспроизведения механических напряжений и исследование их характеристик;• создание базы калибровочных зависимостей для различных марок сталей в ранге рекомендуемых справочных данных (РСД);• разработка и утверждение соответствующих ГОСТов.