Неразрушающий контроль резервуаров

Неразрушающий контроль резервуаров вертикальных стальных для нефти и нефтепродуктов

Неразрушающий контроль (НК) на резервуарах вертикальных стальных (РВС) обязателен потому, что они относятся к опасным производственным объектам (ОПО), подведомственным Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзору). На них распространяется закон №116-ФЗ от 21.07.1997 года, а также Федеральные нормы и правила проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), утверждённые Приказом Ростехнадзора от 20 октября 2020 года №420.

Содержание:

Для чего на РВС проводят неразрушающий контроль
Кто выполняет работы по НК на РВС
Какая аппаратура НК для этого нужна
Неразрушающий контроль разных элементов конструкции РВС
Обработка результатов НК
Больше информации по теме

Задачи неразрушающего контроля на РВС

Если учесть, что РВС предназначены для хранения сырья и продукции (нефти и нефтепродуктов), то согласно вышеуказанным документам ЭПБ проводится в обязательном порядке, если:

истекает срок службы, установленный проектом;
в проекте не прописан расчётный срок эксплуатации (либо документация утеряна);
произошла авария и были повреждены несущие конструкции;
заканчивается срок без опасной эксплуатации, установленный заключением ранее проведённой экспертизы.

Неразрушающий контроль проводится на этапе строительства, ремонта и реконструкции резервуаров для того, чтобы:

проверять качество сварных соединений на предмет отсутствия дефектов, которые превышают допуски, заложенные в нормативно-технической и проектно-конструкторской документации;
оценивать степень износа и производить расчёт прочности и остаточного ресурса отдельных частей и РВС в целом. Например, поясов стенки, днища, понтона, кровли, патрубков и пр. Подробнее о том, какие конструктивные элементы резервуаров подвергаются неразрушающему контролю – читайте ниже;
определять скорость коррозионного поражения металла;
проверять герметичность понтона – конструкции, предназначенной для защиты от испарения нефти и нефтепродуктов, потери содержимого РВС, загрязнения внешней среды и снижения пожароопасности и взрывоопасности;
выявлять поверхностные дефекты металлоконструкций (коррозионные язвы, трещины, поры и прочее);
оценивать состояние антикоррозионных покрытий (нормальных, усиленных или особо усиленных) внутри резервуара, измерять толщину и выявлять дефекты (отслоения, наплывы, инородные вкрапления, потёки и прочие неоднородности);
контролировать качество ремонта и реконструкции РВС;
составлять дефектные ведомости и точнее планировать ремонты, поддерживая тем самым резервуарный парк в работоспособном и безопасном состоянии.

Проведение неразрушающего контроля – важная часть технического диагностирования резервуаров. Это даёт исходную информацию для экспертов промышленной безопасности, на основании которой они готовят своё заключение о пригодности РВС к дальнейшей эксплуатации. Либо, наоборот, о его аварийном состоянии, необходимости остановки эксплуатации и ремонтно-восстановительных работ.

Наконец, НК востребован не только для ЭПБ, но и в рамках технического освидетельствования РВС. Данное мероприятие относится к сфере государственного надзора и проводится специальными комиссиями на объектах, эксплуатация которых ещё не начиналась либо была приостановлена.

При проведении неразрушающего контроля на вертикальных стальных резервуарах для хранения нефти и нефтепродуктов ориентируются на следующие руководящие документы: Руководство по безопасности (утверждённое Приказом Ростехнадзора №136 от 31.03.2016 года), СТО 02494680-0030-2004, ГОСТ 31385-2016, РД 08-95-95, ВСН 311-89, РД-77.060.00-КТН-234-12, СА 03-008-08, методику 4276/755-00.022 МУ. Правда, статус последних двух НТД считается неопределённым. В «Транснефти» ещё действуют РД-23.020.00-КТН-283-09, РД-77.060.00-КТН-234-12 и др. Плюс – нормативная документация по каждому методу НК. Например, ГОСТ Р ИСО 16809-2015 для ультразвуковой толщинометрии или ГОСТ 7512-82 для рентгенографического контроля.

Квалификационные требования к специалистам

Для проведения неразрушающего контроля на резервуарах лаборатория должна быть аттестована в соответствии с СДАНК-01-2020 или СНК ОПО РОНКТД-03-2021 (в зависимости от Системы НК, в каждой - свои, хоть и во многом похожие правила). Для работы на объектах "Транснефти" действует свой порядок аттестации. Причём в области аттестации (приложении к свидетельству от НОАЛ) должен быть указан п. 8.4 «Резервуары взрывопожароопасных и токсичных веществ», а также п. 8.12 «Технологические трубопроводы, трубопроводы пара и горячей воды» (для обследования трубопроводов и соединительных деталей вне РВС). Кроме ЛНК как организации, должен быть аттестован её персонал (в соответствии с СДАНК-02-2020 или СНК ОПО РОНКТД-03-2021). Обычно требуется наличие специалистов не ниже II квалификационного уровня. В удостоверении также должны быть указаны п. 8.4, 8.12 и др.

Требования к технической оснащённости

Как мы увидим далее, из всех методов неразрушающего контроля на резервуарах нефти и нефтепродуктов чаще всего применяются ВИК, УЗК (включая УЗТ), РК, ПВТ, МК и АЭ. Для каждого метода – свой набор необходимого оборудования и дефектоскопических материалов.

Визуальный и измерительный (ВИК). Не обойтись без специального набора (линейки, рулетки, лупы, угольника), образцов шероховатости и фонарика.
Ультразвуковой (УЗК и УЗТ). В лаборатории должны быть толщиномеры и дефектоскопы – классические для традиционного УЗК и с фазированными решётками – для технологий ФАР. Плюс пьезоэлектрические преобразователи (наклонные совмещённые и раздельно-совмещённые, ПЭП с ФАР и другие), а также механизированные, механизированные и/или автоматизированные сканирующие устройства. Для корректного выставления чувствительности и проверки работоспособности приборов понадобятся также настроечные образцы с искусственными отражателями. Для обеспечения акустического контакта – контактная жидкость (полипропиленгликоль, различные гели, масло, реже – пасты). Для оценки качества зачистки поверхности ввода - образцы шероховатости поверхности сравнения либо профилометры.
Радиографический (РК). Для радиографического неразрушающего контроля горизонтальных сварных соединений между 3 и 4 поясами стенки резервуара, а также вертикальных швов и перекрестий требуется направленный рентгеновский аппарат постоянного потенциала. Желательно – легче и компактнее (так как приходится поднимать по лесам). Возможность выдавать большие экспозиционные дозы приветствуется, но без излишеств (толщина стенки может составлять всего 10–12 мм). В качестве детекторов чаще всего применяется рулонная (реже – форматная) рентгеновская плёнка. Для её проявки и сушки нужные проявочные и сушильные машины, для расшифровки – негатоскоп и денситометр (для проверки оптической плотности). Некоторые заказчики требуют сдавать не только экспонированную плёнку, но и оцифрованные рентгенограммы. В этом случае понадобится сканер (дигитайзер). В 2018/2019 гг. были разработаны и стали внедряться комплексы цифровой радиографии на базе плоскопанельных детекторах. Изначально такие системы применялись на магистральных трубопроводах, но некоторые производители уже выпускают каретки достаточной длины, чтобы светить более протяжённые участки горизонтальных швов между поясами. Тем не менее, по техническим и по финансовым соображениям предпочтение по-прежнему отдают плёнкам, которые «заряжены» в кассеты и закреплены на объекте при помощи магнитов (по другую сторону стенки от ИИИ). Для более точного определения координат дефектов и экономии время на разметку применяются также мерные пояса.
Капиллярный контроль – цветная дефектоскопия (ПВК) для выявления поверхностных несплошностей и течеискание (ПВТ, вакуумирование, пузырьковый метод) для проверки герметичности конструкций. В первом случае необходимы дефектоскопические материалы (пенетрант, проявитель, очиститель), контрольные образцы для проверки их чувствительности, а также светильники, СИЗ (очки, резиновые перчатки, СИЗ) и много ветоши. Для течеискания используются вакуумные рамки с манометром, насос (для создания вакуума в пространстве под рамкой) и мыльный раствор. Для проверки индикаторного состава могут пригодиться контрольные течи. Для приготовления и нанесения последнего понадобится ведро, щётки.
Магнитный (МК). Понадобится портативное намагничивающее устройство и контрольные образцы, изготовленные из материалов, магнитные свойства которых идентичны свойствам металла, из которого выполнены элементы резервуара – объекта неразрушающего контроля. Забегая вперёд, отметим, что магнитопорошковая дефектоскопия проводится преимущественно для стыковых сварных соединений днища с применением сухих порошков или аэрозолей. Иногда требуется также наличие магнитоизмерительной системы, принцип работы которой построен на методе эффекта Холла.
Акустико-эмиссионный (АЭ). Для обследования и/или непрерывного мониторинга технического состояния РВС применяются многоканальные акустико-эмиссионные системы. На стенках резервуара размещают датчики АЭ, которые по кабелям через (волноводы - при наличии), усилители и фильтры передают сигналы на центральный блок для обработки.

Контроль диэлектрической сплошности антикоррозийного покрытия производится при помощи электроискровых дефектоскопов и датчиков-электродов. Принцип действия основан на подаче испытательного напряжения: если покрытие имеет недопустимые утонения, микроотверстия либо вовсе отсутствует в исследуемой зоне, то электронный блок фиксирует пробой (контакт токоведущей части с металлическим основанием ОК, который сопровождается видимой "искрой") и оповещает оператора световым и/или звуковым сигналом.

Мерительные инструменты и приборы неразрушающего контроля, которые относятся к средствам измерения, должны быть внесены в Госреестр СИ, подлежат первичной метрологической аттестации и периодической поверке/калибровке. Метрологическое обслуживание СИ – одно из базовых требований для обеспечения единства измерений в соответствии с законом №102-ФЗ от 26.06.2008 года.

Какие элементы резервуаров подвергают неразрушающему контролю и какие методы применяют

Полное техническое диагностирование резервуаров вертикальных стальных предполагает комплексный мониторинг с использованием разных видов НК. Тщательному обследованию подлежат как несущие, так и ограждающие конструкции РВС, а также компоненты вне резервуара.

Днище

В обязательном порядке проверяют следующие конструктивные элементы:

центральную часть;
внутреннюю и внешнюю (включая сварные швы) часть окрайки;
стыковые сварные соединения окраечных листов днища с клиновидным зазором;
продольные и поперечные сварные швы листов, собранных встык и внахлёст;
сварные швы и основной металл листов в узлах тройного нахлёста;
швы центральной части днища с листами окрайки;
шов приварки накладки на днище;
сварные швы приварки направляющих к днищу;
опорные стойки под трубопроводы и подкладные листы на днище;
зумпф зачистки, шов его сварки и шов приварки к днищу.

Методы неразрушающего контроля для днища резервуара – ВИК, УЗТ, МК. В тех местах, где магнитный контроль показал дефекты, дополнительно проводится ультразвуковая дефектоскопия с применением фазированных антенных решёток. То же самое – если проверка антикоррозионного покрытия особо усиленного типа выявила нарушение диэлектрической сплошности. Швы листов и накладок на днище дополнительно тестируют на герметичность методом вакуумирования.

Стенка

Обследование начинается с геодезических измерений. С их помощью определяют осадку фундамента, горизонтальность днища и отклонение конструкции от вертикали. Если на этом этапе проблем с резервуаром не выявлено, то переходят к неразрушающему контролю стенок, а именно:

первого пояса;
второго и третьего пояса – внутри и снаружи;
среднего и верхнего пояса – внутри и снаружи;
уторных, горизонтальных и вертикальных сварных швов;
люков, патрубков, их воротников и сварных швов приварки к стенке и фланцам;
сварного шва усиливающего листа воротника с окрайкой днища – при наличии;
приёмо-раздаточных патрубков;
накладок крепления лестниц и кронштейнов;
лестниц, лестничных площадок и ограждений (включая шахтную, или кольцевую, лестницу);
сварных швов сегментов колец жёсткости и колец жёсткости со стенками;
места удаления временных ремонтных элементов (например, креплений для строительных лесов);
пенокамеры;
точек подключения электрохимической защиты, молниезащиты и заземления.

Методы неразрушающего контроля для стенок резервуаров – ВИК, УЗТ, УЗК, РК (для перекрестий первого и второго пояса). Для первого пояса дополнительно проводятся механические испытания и анализ химического состава металла. В ряде случаев вместо обычного визуального и измерительного контроля выполняется осмотр с применением оптических приборов (например, оптико-эмиссионных спектрометров).

Стальная крыша

Особое внимание уделяют следующим её компонентам:

усиливающим листам, сварным соединениям между ними и сварным швам приварки к стенкам;
сегментам опорных колец, стыковым сварным соединениям между ними и сварным швам приварки колец к стенке;
сварным соединениям балок и конструкций крыши и сварным швам приварки балок к опорному кольцу;
настилу, его сварным соединениям и сварным швам приварки к каркасу;
несущим конструкциям крыши;
центральной опорной стойке. Данный элемент крышки резервуара, помимо неразрушающего контроля, подвергается геодезическим измерениям;
кольцевой площадке на крыше и площадке обслуживания оборудования;
накладкам и кронштейнам для крепления конструкций и элементов РВС;
люкам и патрубкам, сварным швам их приварки к воротникам (и воротников к настилу);
дыхательной и предохранительной арматуре;
точкам подключения заземления понтона.

Для неразрушающего контроля стальной крыши резервуаров практикуются методы ВИК и УЗТ. Сварные соединения листов настила дополнительно испытывают давлением и проверяют при помощи вакуумирования.

Крыша купольного типа из алюминиевых сплавов

Программа обследования данного конструктивного элемента включает в себя обследование:

опорного кольца и сварных швов его сегментов между собой;
опорных кронштейнов и сварных швов с опорным кольцом;
антикоррозионного покрытия на опорном кольце и кронштейнах;
стержней (образующих сетчатый несущий каркас крыши);
узловых колпаков;
нижних и верхних узловых накладок;
карты обшивки;
вентиляционного патрубка;
люков;
узлов прохода направляющей трубы и заземления купольной крыши;
оборудования (уровнемера, пробоотборника, патрубка замерного люка) и площадок для его обслуживания;
патрубков сигнализатора максимального уровня;
лестницы обслуживания вентиляционных патрубков;
опорных балок и сварных швов между ними и опорными втулками.

Купольную крышу из алюминиевых сплавов на вертикальных стальных резервуарах проверяют двумя основными методами неразрушающего контроля – ВИК и УЗТ. Сварные швы сегментов опорного кольца дополнительно подвергают ультразвуковой дефектоскопии. Применительно к самому кольцу практикуют нивелирование с целью подтверждения внутреннего диаметра и пространственного положения. На верхних узловых накладках дополнительно закладывают контроль затяжки болтовых соединений. Для карты обшивки обязательными также являются испытания на водонепроницаемость. В случае с наименее ответственными элементами дело ограничивается обычным осмотром. Например, этого будет достаточно для оценки состояния резиновых уплотнителей и нержавеющей сетки на кольцевом продухе купола.

Стальной или алюминиевый понтон

Первый вариант встречается на РВС для особо агрессивных жидкостей. На понтонах из нержавеющей стали неразрушающему контролю подвергаются:

опорных стоек и направляющих;
поплавков (при наличии) и болтовых креплений к балкам;
верхних и нижних балок;
настила;
юбки;
затвора между понтоном и стенкой;
противопоротного механизма;
люка-лаза (или предохранительного клапана);
дренажных устройств;
уплотняющего зазора между патрубками и направляющими РВС;
измерительной трубы радарного уровнемера;
точек подключения заземления.

Понтоны из алюминиевых сплавов у вертикальных горизонтальных резервуаров также проверяют двумя базовыми методами неразрушающего контроля – ВИК и УЗТ. В рамках технического диагностирования также контролируют затяжку болтовых креплений. Для поплавков закладывают испытания избыточным давлением. Геодезические измерения – обязательны для опорных стоек, направляющих и измерительной трубы уровнемера.

Трубопроводы, соединительные детали и прочие объекты вне резервуара

Пожалуй, не будем подробно останавливаться на обследовании фундаментов, лестниц, колодцев, электрохимической защиты и прочих сооружений, которые обычно подлежат геодезическим измерениям, нивелированию и стандартному осмотру. Собственно, неразрушающий контроль актуален по большей части для трубопроводов:

технологических;
подслойного пожаротушения, размыва донных отложений, промышленно-дождевой канализации, охлаждения и прочих инженерных систем резервуара.

Последние проверяют методами ВИК и УЗТ. Для кольцевых сварных соединений – практикуют УЗК. Гораздо интереснее организован неразрушающий контроль наземных и подземных технологических трубопроводов, необходимых для эксплуатации резервуаров, и соединительных деталей к ним. Дефектоскопии подлежат:

основной металл секций трубопроводов и деталей;
продольные, поперечные и кольцевые сварные швы;
околошовная зона.

Здесь предусмотрено большее многообразие методов НК. Дополнительно к базовым ВИК и УЗТ проводится УЗК и магнитная дефектоскопия.

Оформление результатов

Полученные в ходе неразрушающего контроля результаты заносят в акты/протоколы/заключения установленной формы (для каждого метода – свои) – по каждому конструктивному элементу резервуара. Как правило, в заключениях содержатся:

сведения о резервуаре – его местоположение, объём, инвентарный номер, размеры, толщина стенок;
наименование лаборатории неразрушающего контроля и номер свидетельства об аттестации;
ФИО специалиста, который непосредственно проводил дефектоскопию, и номер его квалификационного удостоверения;
ФИО специалиста, который выдал заключение, и номер его квалификационного удостоверения;
наименование оборудования, настроечных образцов и расходных материалов, которые применялись для НК. Для СИ требуется указывать дату и номер свидетельства о поверке и срок её действия;
номера технологических карт (причём не только на контроль, но и на сварку);
шифр бригады или клеймо сварщика;
сведения о методике проведения контроля;
описание выявленных дефектов – протяжённости, ширины раскрытия (глубины залегания), площади, координат залегания и пр. У каждого вида неразрушающего контроля свои возможности по выявлению и определению параметров дефектов в конструкции резервуаров. И запись дефектов, соответственно, тоже. В РК, например, дефектоскописты оперируют условными обозначениями вида и характера дефектов. В капиллярном контроле практикуется фотофиксация индикаторных рисунков. В ультразвуковой дефектоскопии запись дефекта может состоять из: - буквы (указывает на вид дефекта по протяжённости),
- цифры (указывает наибольшую глубину залегания несплошности в мм),
- ещё одной цифры (для обозначения условной протяжённости дефекта в мм),
- буквы (сообщает о том, превышает ли амплитуда эхо-сигнала от отражателя допустимый уровень). Поскольку неразрушающий контроль производится не сразу на всём резервуаре, а поступательно на отдельных участках, то нужно перенести разметку исследуемой зоны на эскиз (чертёж, схему) и обозначить на нём обнаруженные несплошности, указать их координаты, изобразить направление перемещения датчиков (при УЗК), количество и местоположение точек для измерения толщины (при УЗТ) и пр. Если какие-то зоны оказались недоступны для обследования – их тоже нужно обозначить на эскизе. Наглядное изображение проблемных мест сильно упростит последующий ремонт (и не даст повода проверяющим усомниться в полноте отчёта);
собственно, сам вердикт-заключение (например, «годен», или «ремонт», или «вырезать», или «соответствует требованиям действующей НТД» и пр.). В среде дефектоскопистов есть расхожая аббревиатура – «ДНО» – которая расшифровывается как «Дефектов Не Обнаружено». Именно дефектов, а не несплошностей. Чтобы лучше понять разницу, обратимся к ГОСТ Р 55724-2013, в котором говорится, что «дефект – каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям». То есть: если параметры несплошности укладываются в допуски, то дефектом она не считается;
дата проведения контроля, дата оформления заключения и подписи ответственных лиц.

Требования к оформлению заключений по итогам неразрушающего контроля на резервуарах разных заказчиков могут отличаться. Запрашивать образцы (шаблоны) данной документации нужно заранее, если её, например, не предусмотрели в качестве приложений к договору на проведение работ.

На основании заключений (актов, протоколов контроля) составляется дефектная ведомость и технический отчёт, из которых, в свою очередь, складывается общая картина о фактическом состоянии РВС. Главный документ по итогам технического диагностирование – заключение экспертизы промышленной безопасности, в котором объект признают годным к эксплуатации (до истечения следующего расчётного периода) либо аварийным и подлежащим ремонту. И отчёт, и заключение ЭПБ должны храниться с остальной технической документацией на резервуар.

Вместо послесловия

На форуме «Дефектоскопист.ру» зарегистрированы тысячи специалистов, которые каждодневно проводят неразрушающий контроль резервуаров на нефтебазах, нефтетерминалах и нефтеперерабатывающих заводах по всей стране. Вы можете задать любой вопрос по техническому диагностированию РВС, от настройки чувствительности глубиномера УЗ-дефектоскопа до расшифровки рентгеновских снимков и правильного использования условных записей дефектов.

В помощь дефектоскопистам, которые работают на «бочках», на форуме доступны разделы с обсуждениями УЗК, ВИК, ПВК и ПВТ, МК, АЭ, РК и других методов. При помощи поиска по сайту вы легко отыщете множество полезных лайфхаков для неразрушающего контроля резервуаров.