Файл: Е. А. Богданов Основы технической диагностики нефтегазового оборудования.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.03.2024
Просмотров: 203
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
каждый из которых создает свое капиллярное давление Pi. Равнодействующая АР = р созданных менисками
/=i
капиллярных давлений существенно превышает давление Р2 и действует в противоположном ему направлении. Под действием суммы давлений У Р пенетрант из полости трещины поднимается на по- /=i
верхность контролируемого объекта, несколько расплываясь над дефектным участком и образуя так называемый индикаторный след. Угол зрения на трещину при этом увеличивается, и индикаторный след можно наблюдать невооруженным глазом или в лупу с небольшим увеличением (рис. 4.4, б). Вещества, вытягивающие пенетранты из полостей дефектов, называют проявителями. Здесь действуют явления сорбции, т. е. поглощения. Различают адсорбцию — поглощение вещества на границе разрыва фаз, и абсорбцию — поглощение вещества всем объемом поглотителя. Если сорбция происходит преимущественно в результате физического взаимодействия, то ее называют физической. Поглощение пенетранта на поверхности частиц проявителя путем их смачивания — явление физической адсорбции. Реже используется химическое взаимодействие пенетранта с веществом снаружи и внутри проявителя. Это явление химической абсорбции.
Индикаторные следы на контролируемой поверхности, образующиеся в результате взаимодействия пенетранта и проявителя, определяют положение соответствующих дефектов. Для повышения визуального восприятия в пенетрант вводят люминофоры, обладающие способностью люминесцировать при воздействии ультрафиолетового излучения, либо цветовые добавки, придающие индикаторному рисунку высокий яркостный и цветовой контраст по сравнению с фоном.
Капиллярные методы контроля предназначены для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом дефектов, выходящих на поверхность, и позволяют контролировать изделия любых форм и размеров, изготовленных как из металлических, так и неметаллических материалов. Имеют ограниченное применение для сварных швов, так как требуют предварительной механической обработки их поверхности с целью удаления чешуйчатости, брызг, окалины и обеспечения плавных переходов между основным и наплавленным металлом. Капиллярный контроль в зависимости от типа проникающего вещества разделяют на контроль с помощью жидких проникающих растворов различного состава и контроль с применением фильтрующихся суспензий (см. табл. 1.3). По способу получения первичной информации (в зависимости от состава проникающего раствора) выделяют яркостный, цветной, люминесцентный и люминесцентно-цветной методы.
Яркостный (ахроматический) метод основан на регистрации контраста ахроматического индикаторного следа (рисунка) на поверхности контролируемого объекта в видимом излучении. Простейшим примером применения яркостного метода является метод керо- 70
Цветной (хроматический) метод в отличие от яркостного осно
синовой или керосино-масляной пробы. При этом в качестве пенетранта используют керосин или его смесь с маслом, а в качестве проявителя — водный или спиртовый раствор мела (спиртовый сохнет быстрее).
ван на регистрации цветных (как правило, ярко-красных) индикаторных следов и отличается несколько большей чувствительностью. Недостатком цветного метода являются высокие требования к остроте зрения, а также отсутствие у контролера нарушений цветового восприятия — дальтонизма (дальтонизм — привилегия мужчин, женщины этим страдают очень редко).
Люминесцентный метод предусматривает введение в пенетрант люминофоров и дополнительно требует наличия источника ультрафиолетового излучения. При облучении индикаторных следов длинноволновым ультрафиолетовым излучением происходит люминесци- рование видимым излучением. Это обеспечивает резкое увеличение контраста индикаторных следов на фоне поверхности контролируемого объекта и повышает чувствительность по сравнению с яркостным методом в некоторых случаях в несколько раз.
Люминесцентно-цветной метод объединяет достоинства и недостатки рассмотренных выше методов. Индикаторный след от дефекта при этом светится при ультрафиолетовом облучении и окрашен при освещении в видимом диапазоне спектра.
С применением фильтрующихся суспензий контролируют конструкции, изготовленные из пористых материалов. Суспензия в своем составе помимо проникающей жидкости содержит цветные, люминесцентные или люминесцентно-цветные вещества размером от тысячных до сотых долей миллиметра. Проникающая жидкость при нанесении ее на контролируемую поверхность поглощается пористым материалом. Поглощение происходит наиболее интенсивно в зоне дефектов, при этом взвешенные частицы, размер которых превышает размер пор, отфильтровываются и осаждаются над дефектом. Места скопления отфильтрованных частиц легко обнаруживаются за счет контраста на фоне поверхности контролируемого объекта.
В отдельный класс выделяют методы, в которых для индикации пенетранта, оставшегося в полости дефекта, применяют различные приборные средства. Эти методы называют комбинированными, поскольку в них для обнаружения дефектов помимо капиллярного эффекта используют также другие физические явления. Согласно ГОСТ 18442—80, к ним относят: капиллярно-электростатический, капиллярно-электроиндукционный, капиллярно-магнитный, капиллярно-радиационный поглощения и капиллярно-радиационный отражения.
Капиллярные методы неразрушающего контроля широко используют в процессе технической диагностики различных видов нефтегазового оборудования: например, для выявления поверхностных дефектов корпусов вертлюгов, щек талевых блоков, буровых крюков и др. Контроль проводят по следующим этапам: подготовка поверхности объекта к контролю, обработка дефектоскопическими материалами, осмотр и выявление дефектов, окончательная очистка контролируемой поверхности.
Подготовка объекта к контролю включает в себя очистку и сушку контролируемой поверхности и полостей дефектов. Цель этого этапа заключается в обеспечении доступа индикаторного пенетранта в дефекты, а также в устранении возможности образования фона и ложных индикаций. Очистка может производиться следующими способами: механическим, растворителями, химическим, электрохимическим, ультразвуковым. Механический способ используют при наличии на поверхности ржавчины, окалины, сварочного флюса, краски и т. д. Очистку осуществляют путем пескоструйной обработки, металлическими щетками, механическим шлифованием, шабрением и др. Недостатком этого способа является высокая вероятность закрытия устьев полостей дефектов.
При отсутствии механических препятствий проникновения пенетранта для очистки поверхности применяют органические растворители и водные моющие средства, наносимые вручную. Для интенсификации процесса очистки изделие может погружаться в ультразвуковую ванну с моющим раствором. В более ответственных случаях применяют химическую или электрохимическую очистку, заключающуюся в травлении поверхности слабыми растворами кислот или травлении под воздействием электрического поля.
После очистки изделия непосредственно перед нанесением пенетранта производится его сушка с целью удаления воды или растворителя с поверхности изделия и полостей дефектов, затем проверка контролируемой поверхности на степень обезжиривания. Наиболее простой метод оценки степени обезжиривания основан на способности воды или моющего раствора сохранять на обезжиренной поверхности металла в течение определенного времени сплошности, т. е. не собираться в капли. Поверхность считается обезжиренной, если в течение 60 с сплошность пленки воды не нарушилась.
Обработка дефектоскопическими материалами составляет основную часть процесса контроля и выполняется в следующем порядке: нанесение пенетранта на контролируемую поверхность, удаление избытков пенетранта, нанесение проявителя. Нанесение пенетранта производится погружением, кистью или напылением с помощью аэрозольного баллона, пульверизатора или краскораспылителя. Для лучшего проникновения в полости дефектов пенетрант в зависимости от его состава выдерживают на поверхности 10...20 мин, после 72
чего избыток пенетранта удаляют с помощью протирки обтирочными материалами, смоченными в очистителе, или промыванием струей воды. В некоторых случаях для интенсификации пропитки применяют воздействие ультразвуковых колебаний, повышение избыточного давления или, наоборот, вакуумирование. Неполное удаление пенетранта с поверхности приводит к образованию фона и появлению ложных индикаций. Вместе с тем при удалении избытков пенетранта важно не вымыть его из полостей дефектов. Иногда для окончательного удаления избытков пренетранта используют специальные вещества — гасители, позволяющие в результате химического воздействия на тонкий поверхностный слой пенетранта устранить фон на контролируемой поверхности (ГОСТ 18442-80).
Проявление — это процесс образования индикаторных следов в местах наличия дефектов. Проявитель в виде тонкодисперсного порошка или водной или спиртовой суспензии наносят на поверхность после ее подсушивания. Способы нанесения те же, что и для пенетранта. Важным требованием является равномерность распределения пенетранта по поверхности.
Выявление дефектов производится визуально — путем осмотра контролируемой поверхности через 10...20 мин после нанесения проявителя. Для ускорения проявления может использоваться вакуумирование, нагрев или вибрация. При яркостном и цветном методе обязательным условием является хорошее освещение поверхности объекта контроля. При использовании люминесцентного метода выявление дефектов производится в затемненном пространстве по индикаторным следам, светящимся под воздействием ультрафиолетового излучения. Требования к уровню освещенности при разных методах и допускаемые к применению источники света приведены в ГОСТ 18442-80.
В ряде случаев проявить индикаторные следы удается без предварительной пропитки пенетрантом, используя свойства технологической среды конкретного оборудования. Так, если в трещине находится щелочь, то ее можно проявить фенолфталеином. Если оборудование работает в масляной среде, то ее удаляют (протирают) и осматривают при облучении ультрафиолетовой лампой. Индикаторные следы всех дефектов становятся отчетливо заметными, так как масло является хорошим люминофором. При наличии сомнений поверхность протирают еще раз и контроль повторяют заново.
Чувствительность капиллярного контроля помимо соблюдения заданной технологии в значительной мере определяется качеством, правильностью подбора и совместимостью дефектоскопических материалов: выбранный пенетрант должен хорошо смачивать поверх-
73 ность контролируемого объекта, смываться очистителем, проявляться соответствующим проявителем. В связи с этим дефектоскопические материалы в нормативно-технической документации на капиллярный контроль соответствующих объектов всегда рекомендуются в виде наборов или комплектов.
Чувствительность капиллярных методов определяется наименьшей шириной раскрытия выявленных дефектов при обязательном соблюдении следующих условий: использование заданных дефектоскопических материалов и соблюдение технологии контроля. Достигаемый класс чувствительности (по ГОСТ 18442—80) в зависимости от ширины раскрытия дефекта приведен в табл. 4.1.
Таблица 4.1
/=i
капиллярных давлений существенно превышает давление Р2 и действует в противоположном ему направлении. Под действием суммы давлений У Р пенетрант из полости трещины поднимается на по- /=i
верхность контролируемого объекта, несколько расплываясь над дефектным участком и образуя так называемый индикаторный след. Угол зрения на трещину при этом увеличивается, и индикаторный след можно наблюдать невооруженным глазом или в лупу с небольшим увеличением (рис. 4.4, б). Вещества, вытягивающие пенетранты из полостей дефектов, называют проявителями. Здесь действуют явления сорбции, т. е. поглощения. Различают адсорбцию — поглощение вещества на границе разрыва фаз, и абсорбцию — поглощение вещества всем объемом поглотителя. Если сорбция происходит преимущественно в результате физического взаимодействия, то ее называют физической. Поглощение пенетранта на поверхности частиц проявителя путем их смачивания — явление физической адсорбции. Реже используется химическое взаимодействие пенетранта с веществом снаружи и внутри проявителя. Это явление химической абсорбции.
Индикаторные следы на контролируемой поверхности, образующиеся в результате взаимодействия пенетранта и проявителя, определяют положение соответствующих дефектов. Для повышения визуального восприятия в пенетрант вводят люминофоры, обладающие способностью люминесцировать при воздействии ультрафиолетового излучения, либо цветовые добавки, придающие индикаторному рисунку высокий яркостный и цветовой контраст по сравнению с фоном.
-
Классификация и особенности капиллярньих методов
Капиллярные методы контроля предназначены для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом дефектов, выходящих на поверхность, и позволяют контролировать изделия любых форм и размеров, изготовленных как из металлических, так и неметаллических материалов. Имеют ограниченное применение для сварных швов, так как требуют предварительной механической обработки их поверхности с целью удаления чешуйчатости, брызг, окалины и обеспечения плавных переходов между основным и наплавленным металлом. Капиллярный контроль в зависимости от типа проникающего вещества разделяют на контроль с помощью жидких проникающих растворов различного состава и контроль с применением фильтрующихся суспензий (см. табл. 1.3). По способу получения первичной информации (в зависимости от состава проникающего раствора) выделяют яркостный, цветной, люминесцентный и люминесцентно-цветной методы.
Яркостный (ахроматический) метод основан на регистрации контраста ахроматического индикаторного следа (рисунка) на поверхности контролируемого объекта в видимом излучении. Простейшим примером применения яркостного метода является метод керо- 70
Цветной (хроматический) метод в отличие от яркостного осно
синовой или керосино-масляной пробы. При этом в качестве пенетранта используют керосин или его смесь с маслом, а в качестве проявителя — водный или спиртовый раствор мела (спиртовый сохнет быстрее).
ван на регистрации цветных (как правило, ярко-красных) индикаторных следов и отличается несколько большей чувствительностью. Недостатком цветного метода являются высокие требования к остроте зрения, а также отсутствие у контролера нарушений цветового восприятия — дальтонизма (дальтонизм — привилегия мужчин, женщины этим страдают очень редко).
Люминесцентный метод предусматривает введение в пенетрант люминофоров и дополнительно требует наличия источника ультрафиолетового излучения. При облучении индикаторных следов длинноволновым ультрафиолетовым излучением происходит люминесци- рование видимым излучением. Это обеспечивает резкое увеличение контраста индикаторных следов на фоне поверхности контролируемого объекта и повышает чувствительность по сравнению с яркостным методом в некоторых случаях в несколько раз.
Люминесцентно-цветной метод объединяет достоинства и недостатки рассмотренных выше методов. Индикаторный след от дефекта при этом светится при ультрафиолетовом облучении и окрашен при освещении в видимом диапазоне спектра.
С применением фильтрующихся суспензий контролируют конструкции, изготовленные из пористых материалов. Суспензия в своем составе помимо проникающей жидкости содержит цветные, люминесцентные или люминесцентно-цветные вещества размером от тысячных до сотых долей миллиметра. Проникающая жидкость при нанесении ее на контролируемую поверхность поглощается пористым материалом. Поглощение происходит наиболее интенсивно в зоне дефектов, при этом взвешенные частицы, размер которых превышает размер пор, отфильтровываются и осаждаются над дефектом. Места скопления отфильтрованных частиц легко обнаруживаются за счет контраста на фоне поверхности контролируемого объекта.
В отдельный класс выделяют методы, в которых для индикации пенетранта, оставшегося в полости дефекта, применяют различные приборные средства. Эти методы называют комбинированными, поскольку в них для обнаружения дефектов помимо капиллярного эффекта используют также другие физические явления. Согласно ГОСТ 18442—80, к ним относят: капиллярно-электростатический, капиллярно-электроиндукционный, капиллярно-магнитный, капиллярно-радиационный поглощения и капиллярно-радиационный отражения.
-
Технология капиллярного контроля
Капиллярные методы неразрушающего контроля широко используют в процессе технической диагностики различных видов нефтегазового оборудования: например, для выявления поверхностных дефектов корпусов вертлюгов, щек талевых блоков, буровых крюков и др. Контроль проводят по следующим этапам: подготовка поверхности объекта к контролю, обработка дефектоскопическими материалами, осмотр и выявление дефектов, окончательная очистка контролируемой поверхности.
Подготовка объекта к контролю включает в себя очистку и сушку контролируемой поверхности и полостей дефектов. Цель этого этапа заключается в обеспечении доступа индикаторного пенетранта в дефекты, а также в устранении возможности образования фона и ложных индикаций. Очистка может производиться следующими способами: механическим, растворителями, химическим, электрохимическим, ультразвуковым. Механический способ используют при наличии на поверхности ржавчины, окалины, сварочного флюса, краски и т. д. Очистку осуществляют путем пескоструйной обработки, металлическими щетками, механическим шлифованием, шабрением и др. Недостатком этого способа является высокая вероятность закрытия устьев полостей дефектов.
При отсутствии механических препятствий проникновения пенетранта для очистки поверхности применяют органические растворители и водные моющие средства, наносимые вручную. Для интенсификации процесса очистки изделие может погружаться в ультразвуковую ванну с моющим раствором. В более ответственных случаях применяют химическую или электрохимическую очистку, заключающуюся в травлении поверхности слабыми растворами кислот или травлении под воздействием электрического поля.
После очистки изделия непосредственно перед нанесением пенетранта производится его сушка с целью удаления воды или растворителя с поверхности изделия и полостей дефектов, затем проверка контролируемой поверхности на степень обезжиривания. Наиболее простой метод оценки степени обезжиривания основан на способности воды или моющего раствора сохранять на обезжиренной поверхности металла в течение определенного времени сплошности, т. е. не собираться в капли. Поверхность считается обезжиренной, если в течение 60 с сплошность пленки воды не нарушилась.
Обработка дефектоскопическими материалами составляет основную часть процесса контроля и выполняется в следующем порядке: нанесение пенетранта на контролируемую поверхность, удаление избытков пенетранта, нанесение проявителя. Нанесение пенетранта производится погружением, кистью или напылением с помощью аэрозольного баллона, пульверизатора или краскораспылителя. Для лучшего проникновения в полости дефектов пенетрант в зависимости от его состава выдерживают на поверхности 10...20 мин, после 72
чего избыток пенетранта удаляют с помощью протирки обтирочными материалами, смоченными в очистителе, или промыванием струей воды. В некоторых случаях для интенсификации пропитки применяют воздействие ультразвуковых колебаний, повышение избыточного давления или, наоборот, вакуумирование. Неполное удаление пенетранта с поверхности приводит к образованию фона и появлению ложных индикаций. Вместе с тем при удалении избытков пенетранта важно не вымыть его из полостей дефектов. Иногда для окончательного удаления избытков пренетранта используют специальные вещества — гасители, позволяющие в результате химического воздействия на тонкий поверхностный слой пенетранта устранить фон на контролируемой поверхности (ГОСТ 18442-80).
Проявление — это процесс образования индикаторных следов в местах наличия дефектов. Проявитель в виде тонкодисперсного порошка или водной или спиртовой суспензии наносят на поверхность после ее подсушивания. Способы нанесения те же, что и для пенетранта. Важным требованием является равномерность распределения пенетранта по поверхности.
Выявление дефектов производится визуально — путем осмотра контролируемой поверхности через 10...20 мин после нанесения проявителя. Для ускорения проявления может использоваться вакуумирование, нагрев или вибрация. При яркостном и цветном методе обязательным условием является хорошее освещение поверхности объекта контроля. При использовании люминесцентного метода выявление дефектов производится в затемненном пространстве по индикаторным следам, светящимся под воздействием ультрафиолетового излучения. Требования к уровню освещенности при разных методах и допускаемые к применению источники света приведены в ГОСТ 18442-80.
В ряде случаев проявить индикаторные следы удается без предварительной пропитки пенетрантом, используя свойства технологической среды конкретного оборудования. Так, если в трещине находится щелочь, то ее можно проявить фенолфталеином. Если оборудование работает в масляной среде, то ее удаляют (протирают) и осматривают при облучении ультрафиолетовой лампой. Индикаторные следы всех дефектов становятся отчетливо заметными, так как масло является хорошим люминофором. При наличии сомнений поверхность протирают еще раз и контроль повторяют заново.
-
Проверка чувствительности капиллярного контроля
Чувствительность капиллярного контроля помимо соблюдения заданной технологии в значительной мере определяется качеством, правильностью подбора и совместимостью дефектоскопических материалов: выбранный пенетрант должен хорошо смачивать поверх-
73 ность контролируемого объекта, смываться очистителем, проявляться соответствующим проявителем. В связи с этим дефектоскопические материалы в нормативно-технической документации на капиллярный контроль соответствующих объектов всегда рекомендуются в виде наборов или комплектов.
Чувствительность капиллярных методов определяется наименьшей шириной раскрытия выявленных дефектов при обязательном соблюдении следующих условий: использование заданных дефектоскопических материалов и соблюдение технологии контроля. Достигаемый класс чувствительности (по ГОСТ 18442—80) в зависимости от ширины раскрытия дефекта приведен в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Класс чувствительности | Минимальная ширина раскрытия дефекта, мкм |
1 | < 1 |
2 | 1 ... 10 |
3 | 10... 100 |
4 | 100 ... 500 |
Технологический | Не нормируют |