В статье рассмотрены основные проблемы оценки технического состояния оборудования, в частности устьевых арматур. Предложен метод магнитной памяти металла, как альтернатива традиционным методам неразрушающего контроля. Определен состав работ при проведении технического диагностирования устьевых арматур, затронуты вопросы оценки остаточного ресурса.
Ключевые слова: техническое диагностирование, устьевая арматура, метод магнитной памяти металла, остаточный ресурс.
Одна из важнейших задач предприятий нефтяной и газовой промышленности — обеспечение надежности эксплуатации оборудования, в частности устьевых арматур (далее УА), устанавливаемых на нефтяных, газовых и прочих скважинах. Решение этой задачи особенно актуально для оборудования, работающего сверх нормативного срока службы. Одним из эффективных способов обеспечения безаварийной работы технических устройств остается своевременное и качественное проведение экспертизы промышленной безопасности с применением современных, высокоэффективных методов неразрушающего контроля (далее НК).
На сегодняшний день на объектах нефтегазодобывающих предприятий эксплуатируется огромный парк устьевых арматур, значительная часть которых отработала нормативный (расчетный) срок службы.
С учетом стремлений владельцев устьевых арматур к оптимизации и снижению расходов, связанных с оценкой технического состояния оборудования и продлению сроков его эксплуатации встает вопрос о необходимости проведения работ в условиях эксплуатации без демонтажа и разборки арматуры (без вывода из эксплуатации), и как следствие исключающих гидравлические испытания.
Основной проблемой существующих методов технического диагностирования УА, исключающих проведение гидравлических испытаний, является ограничение срока продления назначенного ресурса устьевых арматур на срок не более трех лет.
Следует отметить также отсутствие указаний завода-изготовителя о методах оценки технического состояния УА с целью определения возможности дальнейшей эксплуатации, необходимость детализации и конкретизации общих требований нормативно-технической документации к содержанию, порядку и условиям проведения технического диагностирования.
Изучив опыт специализированных организаций, занимающихся диагностированием и экспертизой промышленной безопасности аналогичного оборудования и учитывая возможность замены гидравлических испытаний 100 %-ным контролем элементов неразрушающими методами, возникла необходимость подбора такого метода, который позволял бы существенно снизить затраты времени и материально-технических средств, а также обладающий высокой степенью достоверности результатов.
Для решения этого вопроса был выбран метод магнитной памяти металла (далее метод МПМ). Метод МПМ позволяет контролировать все виды корпусных деталей без ограничения по конструктивным размерам, элементам, условиям и срокам эксплуатации, изготовленные из конструкционных сталей любого уровня прочности и структурно-механического состояния в литом, кованом, штампованном и др. исполнениях.
Метод МПМ основан на использовании собственного магнитного поля рассеивания (далее СМПР), образующегося в зонах деформации под действием рабочих нагрузок. Магнитная текстура, сформировавшаяся под действием рабочих нагрузок, после их снятия как бы «замораживается». Таким образом, предоставляется возможность считывать эту информацию с помощью специализированных приборов, с дальнейшей оценкой фактического напряженно-деформированного состояния оборудования. СМПР возникает в локальных зонах (0,1 до десятков микрометров) структуры металла и на поверхности и в глубинах слоя металла изделий, в зонах деформации.
Что не маловажно, все измерения по методу МПМ могут производиться на корпусах арматуры непосредственно «на объекте», т. е. без демонтажа и разборки арматуры. Не требуется подготовка поверхности деталей, на которых производится диагностирование.
Состав работ при проведении технического диагностирования УА, включает в себя:
а) анализ технической документации и фактических условий эксплуатации;
б) неразрушающий контроль;
в) прочностные расчеты;
г) расчет и назначение остаточного ресурса.
На этапе неразрушающего контроля методом ММП определяются зоны концентрации напряжений (далее ЗКН) — основные источники развития повреждений. Далее ЗКН, характеризующиеся тревожным, а также неудовлетворительным состоянием, подвергаются дополнительному контролю для определения и уточнения конкретного дефекта.
Завершающим этапом технического диагностирования устьевой арматуры является оценка фактического напряженно-деформированного состояния оборудования и расчет остаточного ресурса. Основными определяющими параметрами при оценке остаточного ресурса рассматриваются коррозионный и эрозионный износ стенок элементов устьевой арматуры и уровень напряжений в ЗКН. В данном случае остаточный ресурс достаточно однозначно рассчитывается, т. к. определяющие параметры имеют численные значения, и имеется возможность их прогнозирования.
Сравнивая применение данного метода диагностирования с аналогичными, можно отметить следующие преимущества:
- возможность применения в условиях эксплуатации без демонтажа и разборки арматуры (без вывода из эксплуатации);
- отсутствует необходимость проведения гидравлических испытаний;
- отсутствует необходимость специальной подготовки контролируемой поверхности;
- высокая производительность;
- возможность оценки остаточного ресурса расчетным методом по двум критериям — коррозионному износу и напряженно-деформированному состоянию;
- возможность документирования и создания банка данных, для статистической обработки результатов контроля по каждой единице оборудования.
Область применения данного метода технического диагностирования устьевых арматур и актуальность постановки данного вопроса будет только расти для крупных нефтегазодобывающих предприятий.
Литература:
- Богданов Е.А. Основы технической диагностики нефтегазового оборудования. М.: Высшая школа, 2006. 279 с.
- Дубов А.А., Дубов Ал.А., Колокольников С.М. Метод магнитной памяти металла и приборы контроля: учеб. пособие. 5-е изд. М.: ИД «Спектр», 2012. 395 с.
