ГОСТ Р 55046-2012

ГОСТ Р 55046-2012 Технічна діагностика. Оцінка залишкового ресурсу сталевих трубопроводів, що довго експлуатуються, на основі результатів механічних випробувань зразків. Загальні вимоги

ГОСТ Р 55046-2012
Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Технічна діагностика

ОЦІНКА ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ ТРИВАЛЬНО ЕКСПЛУАТУЮЧИХ СТАЛЕВИХ ТРУБОПРОВІДІВ НА ОСНОВІ РЕЗУЛЬТАТІВ МЕХАНІЧНИХ ВИПРОБУВАНЬ ЗРАЗКІВ

Загальні вимоги

Technical diagnostics. Визначення residual resource of long used steel pipelines on the basis of samples mechanical tests results. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2014-01-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕН Автономною некомерційною організацією «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (АНО «НДЦ КД»), Академією наук Республіки Башкортостан (АН РБ), Державним унітарним підприємством «Інститут проблем транспорту енергоресурсів» (ГУП «ІПТ професійною освітньою установою «Інженерний центр «Техніка» (НПОУ ІЦ «Техніка»), Товариством з обмеженою відповідальністю «Газпром Трансгаз Уфа» (ТОВ «Газпром Трансгаз Уфа»)

2 ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 132 "Технічна діагностика"

3 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 8 листопада 2012 р. N 700-ст

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ

Правила застосування цього стандарту встановлені у ГОСТ Р 1.0-2012 (розділ 8). Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному (станом на 1 січня поточного року) інформаційному покажчику «Національні стандарти», а офіційний текст змін та поправок — у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковано у найближчому випуску щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет (gost.ru)

Вступ

Трубопроводи в зонах сейсмічної активності, у місцевості з періодичними зсувними явищами, карстовими процесами, у межах міст і населених пунктів, у місцях перетину із залізничними та автомобільними дорогами піддаються дії статичних та циклічних навантажень.

Дослідженнями встановлено, що такі умови навантаження при тривалій експлуатації трубопроводів породжують зміни мікроструктури металу внаслідок процесів деформаційного старіння та уповільненого руйнування (поступового зниження міцності за нормальних температур).

Внаслідок цих процесів відбуваються структурні зміни:

1) деградація механічних властивостей металу, що визначають працездатність трубопроводів.

Причинами деградації є крихкання металу та зменшення сил зв'язків між кристалічними зернами.

Основними механізмами крихтування металу трубопроводів, що довго експлуатуються, є:

- Нагромадження дислокації у бар'єрів;

- еволюція дислокаційних структур;

- утворення та зростання зародків нових карбідних фаз;

- Захід атомів в тетраедричні порожнечі ОКЦ-решітки фериту;

- Розпад цементиту та фрагментація перлітних зерен і т. д .;

2) зниження корозійної стійкості металу трубопроводів, причиною якого в першу чергу є розпад цементиту, що супроводжується подрібненням його пластин і збільшенням протяжності меж зерен. Межі зерен є перешкодою руху дислокацій, породжують зміцнення кристалів, внаслідок чого з'являються додаткові внутрішні напруги та створюються умови для протікання корозії під напругою. В результаті знижується опір металу корозії.

Існуючі методи оцінки залишкового ресурсу трубопроводів засновані на обліку впливу локальних технологічних, конструктивних та експлуатаційних дефектів, що виявляються: зон концентраторів напруг; геометричних та механічних неоднорідностей; корозійних ушкоджень; тріщин та несплошностей різних видів.

У процесі тривалої експлуатації, через зазначені структурні зміни, настання граничного стану може статися і на бездефектних ділянках трубопроводів.

Тому визначення залишкового ресурсу трубопроводу має ґрунтуватися на встановленні реального фізичного стану металу в залежності від часу експлуатації та характеру навантаження.

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на трубопроводи, що експлуатуються в трасових умовах, як у межах спочатку встановлених (проектних) термінів експлуатації, так і після їх перевищення.

Стандарт встановлює загальні вимоги до розрахунково-експериментальної методики оцінки залишкового ресурсу та до прийняття рішення щодо ремонту трубопроводів; до заміни окремих вузлів та виведення з експлуатації трубопроводів на підставі результатів механічних випробувань вирізаних з них зразків.

Цей стандарт розроблено на підставі вимог до порядку визначення залишкового ресурсу потенційно небезпечних об'єктів, викладених у [1], вимог безпеки [2]-[8], узагальнення результатів науково-дослідних робіт [9]-[13], а також вітчизняного та зарубіжного досвіду проектування, монтажу, експлуатації та технічного діагностування трубопроводів.

Стандарт може бути використаний підприємствами та організаціями, які здійснюють експлуатацію та діагностування трубопроводів, що виробили проектний ресурс.

Розрахунково-експериментальна методика, що регламентується цим стандартом, допускає застосування додаткових методів руйнівного та неруйнівного контролю використовуваних зразків з метою уточнення оцінки залишкового ресурсу трубопроводу.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:

ГОСТ Р 27.002−2009* Надійність у техніці. терміни та визначення
_______________
* На території Російської Федерації відновлено дію ГОСТ 27.002-89 з 01.12.2012 (Наказ Росстандарту від 29.11.2012 N 1843-ст), тут і далі за текстом. - Примітка виробника бази даних.

ГОСТ Р 53006-2008 Оцінка ресурсу потенційно небезпечних об'єктів на основі експрес-методів. Загальні вимоги

ГОСТ 12.1.019-79 * Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенклатура видів захисту
________________
* На території Російської Федерації документ не діє. Діє ДЕРЖСТАНДАРТ Р 12.1.019-2009, тут і далі за текстом. - Примітка виробника бази даних.

ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів

ГОСТ 25.502-79 Розрахунки та випробування на міцність у машинобудуванні. Методи механічних випробувань металів. Методи випробувань на втому

ГОСТ 166-89 (ІСО 3599-76) Штангенциркулі. Технічні умови

ГОСТ 427-75 Лінійки вимірювальні металеві. Технічні умови

ГОСТ 1497-84. Метали. Методи випробування на розтягування

ГОСТ 6507-90 Мікрометри. Технічні умови

ГОСТ 28840-90 Машини для випробування матеріалів на розтяг, стиск та вигин. Загальні технічні вимоги

ГОСТ 28841-90 Машини для випробування матеріалів на втому. Загальні технічні вимоги

Примітка — При користуванні цим стандартом доцільно перевірити дію стандартів посилань в інформаційній системі загального користування — на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет або за щорічно видається інформаційному покажчику «Національні стандарти», опублікованому станом на 1 січня , та за відповідними випусками інформаційного покажчика, який щомісяця видається, «Національні стандарти» опублікованим у поточному році. Якщо стандарт посилається (змінений), то при користуванні цим стандартом слід керуватися замінним (зміненим) стандартом. Якщо стандарт зв'язку скасовано без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, застосовується в частині, що не зачіпає це посилання.

3 Терміни та визначення

У цьому стандарті застосовані терміни за ГОСТ Р 27.002 [13], а також наступні терміни з відповідними визначеннями:

3.1 трубопровід: Система послідовно з'єднаних елементів (труб та деталей), руйнування одного з яких виводить з ладу трубопровід.

3.2 ресурс трубопроводу: Напрацювання трубопроводу від пуску до переходу до граничного стану.

3.3 напрацювання: Період застосування трубопроводу без урахування простоїв.

3.4 граничний стан трубопроводу: Технічний стан трубопроводу, за якого виключена його подальша експлуатація.

3.5 залишковий ресурс трубопроводу: Напрацювання трубопроводу з поточного діагностування до переходу в граничний стан.

3.6 деградація механічних властивостей металу: Зміна механічних властивостей металу у часі внаслідок його тонкоструктурних змін під впливом довготривалих навантажень.

3.7 Технічне діагностування трубопроводу: Визначення технічного стану трубопроводу.

3.8 середній залишковий ресурс: Математичне очікування залишкового ресурсу трубопроводу з урахуванням деформаційного старіння.

4 Позначення

У цьому стандарті застосовані такі позначення:

5 Загальні положення

5.1 Оцінка залишкового ресурсу трубопроводів, що довго експлуатуються, поетапно передбачає:

- Накопичення експериментальних даних щодо зміни параметрів, що визначають механічні властивості металу;

- Проведення розрахунків з визначення залишкового ресурсу безпечної експлуатації трубопроводу.

5.2 Розрахунок залишкового ресурсу трубопроводу має передбачати кількісну оцінку механічних властивостей його металу, одержуваних на підставі випробувань зразків стандартними методами; проведення спеціальних випробувань на втому та металографічних досліджень на всіх структурних рівнях (макрозйомка, оптична металографія, електронна мікроскопія).

5.3 Регламентований стандартом спосіб дозволяє визначити залишковий ресурс трубопроводу з призначеним терміном безпечної експлуатації з урахуванням старіння та втоми металу стінки труб.

Спосіб не замінює інших способів діагностування найбільш пошкоджених ділянок трубопроводу, а є доповненням з метою оцінки працездатності трубопроводу в цілому.

6 Вимоги безпеки

6.1 До виконання вимірювань допускають операторів, які мають навички експлуатації обладнання для механічних випробувань металевих зразків, які вміють користуватися відповідними національними та галузевими нормативними та технічними документами, які пройшли навчання роботі з засобами вимірювань та атестованих на знання правил безпеки у відповідній галузі.

6.2 Під час проведення робіт з визначення механічних характеристик, необхідних визначення залишкового ресурсу трубопроводу, оператор повинен керуватися правилами технічної безпеки під час експлуатації електроустановок споживачів* по ГОСТ 12.1.019 і ГОСТ 12 .1.038.
________________
* На території Російської Федерації документ не діє. Діють ПОТ Р М-016-2001 (РД 153-34.0-03.150-00) «Міжгалузеві Правила з охорони праці при експлуатації електроустановок». - Примітка виробника бази даних.

6.3 Роботи проводять відповідно до вимог безпеки, зазначених в інструкції з експлуатації апаратури, що входить до складу використовуваних засобів вимірювальної техніки.

7 Вимоги до засобів вимірювань

7.1 При визначенні меж міцності як засоби вимірювання використовують випробувальні машини за ГОСТ 28840 .

7.2 При проведенні втомних випробувань використовують випробувальні машини за ГОСТ 28841 або спеціально сконструйовані випробувальні пристрої.

7.3 Лінійки металеві повинні відповідати вимогам ГОСТ 427 .

7.4 Штангенциркулі повинні відповідати вимогам ГОСТ 166 .

7.5 Мікрометри повинні відповідати вимогам ГОСТ 6507 .

8 Вимоги до зразків

8.1 Вирізку заготовок для виготовлення зразків здійснюють із трубопроводів, що експлуатуються, як зі стінки труби (основний метал), так і з небезпечних ділянок (зварні шви; місця, що мають концентрації напруг та інші дефекти).

8.2 Відповідно до ГОСТ Р 53006 зразки, вирізані з небезпечних ділянок, за відсутності рівноміцності з основним металом використовують для ухвалення рішення про ремонт та заміну елементів трубопроводу. Зразки, вирізані зі стінки труби, використовують для ухвалення рішення про продовження ресурсу з призначеним терміном безпечної експлуатації або виведення трубопроводу з експлуатації для запобігання катастрофічним аваріям.

8.3 Виготовляють дві партії зразків.

Кожна партія має містити зразки:

- для втомних випробувань, що виготовляються відповідно до вимог до зразків типу IV за ГОСТ 25.502;

- для випробувань на статичне розтягування, що виготовляються відповідно до вимог до зразків типу I згідно з ГОСТ 1497 .

8.4 Число зразків має забезпечити представницьку вибірку для оцінки після їх випробувань середнього залишкового ресурсу трубопроводу із заданою довірчою ймовірністю.

8.5 Одну партію зразків у кількості піддають рекристалізаційному відпалу при температурі 650 °C протягом 1 години з метою усунення впливу старіння (цим досягається імітація вихідного стану металу), другу партію в кількості залишають у стані, відповідному стану металу трубопроводу, що експлуатувався.

9 Порядок проведення випробувань зразків

9.1 Зразки, призначені для випробувань втоми, доводять до руйнування методом консольного або чистого вигину.

9.2 Частота навантаження має бути не більше 40-50 циклів на хвилину. Амплітуду навантаження підбирають з урахуванням максимальної напруги, яка може виникнути в умовах експлуатації трубопроводу.

9.3 За результатами втомних випробувань визначають число циклів до руйнування кожного зразка.

9.4 Зразки, призначені для статичних випробувань, випробовують згідно з ГОСТ 1497 .

9.5 За результатами статичних випробувань визначають межу міцності кожного зразка.

10 Обробка результатів вимірювань

10.1 Розраховують середню кількість циклів навантаження до руйнування відпалених зразків за формулою

. (1)

10.2 Розраховують середнє напрацювання до руйнування відпалених зразків за формулою

(2)

Примітка - З задовільною похибкою можна вважати 500.

10.3 Розраховують середню кількість циклів навантаження до руйнування зразків із металу експлуатованого трубопроводу за формулою

. (3)

10.4 Розраховують ступінь деформаційного старіння металу трубопроводу за формулою

. (4)

10.5 Розраховують середню межу міцності металу трубопроводу за результатами випробувань відпалених зразків за формулою

. (5)

10.6 Розраховують середню межу міцності металу експлуатованого трубопроводу за формулою

. (6)

10.7 Розраховують коефіцієнт зміцнення металу трубопроводу за формулою

. (7)

10.8 Розраховують коефіцієнт деформаційного старіння металу трубопроводу за формулою

. (8)

10.9 Розраховують середній залишковий ресурс трубопроводу за формулою

. (9)

11 Прийняття рішення щодо можливості подальшої експлуатації трубопроводу

11.1 На підставі даних щодо оцінки технічного стану трубопроводу та його залишкового ресурсу приймають рішення про можливість його подальшого застосування відповідно до залишкового або призначеного ресурсу безпечної експлуатації або його ремонту, зниження робочих параметрів або припинення експлуатації.

11.2 Рішення приймається підприємством (організацією), яка проводила технічне діагностування та оцінку залишкового ресурсу.

Додаток, А (рекомендований). Приклад розрахунку середнього залишкового ресурсу газопроводу

Додаток А
(рекомендоване)

А.1 Нижче наводиться типовий приклад визначення залишкового ресурсу газопроводу із сталі марки 17ГС, що експлуатується протягом 40 років, прокладеного в межах міста.

А.2 На зразках, вирізаних з газопроводу відповідно до розділу 8 та випробуваних відповідно до розділу 9 цього стандарту, отримані наступні вихідні дані для розрахунку середнього залишкового ресурсу:

- Середня кількість циклів навантаження до руйнування відпалених зразків 35000;

— середнє напрацювання до руйнування відпалених зразків з металу газопроводу, розраховане за формулою (2) 70 років;

- Середня кількість циклів навантаження до руйнування зразків з металу експлуатованого газопроводу 18500;

- Коефіцієнт зміцнення металу газопроводу 1.1.

А.3 Середня кількість циклів навантаження газопроводу за один рік прийнято рівним 500.

А.4 За формулою (4) розраховують ступінь деформаційного старіння металу газопроводу

.

А.5 За формулою (8) розраховують коефіцієнт деформаційного старіння металу газопроводу

.

А.6 Середній залишковий ресурс трубопроводу розраховують за формулою (9)

року.

А.7 Таким чином, у важких умовах експлуатації (за наявності циклічних навантажень) газопровід зберігає працездатність щонайменше протягом 60 років.

Додаток Б (рекомендований). Використання результатів металографічних досліджень для оцінки залишкового ресурсу трубопроводу

Додаток Б
(рекомендоване)

Б.1 Металографічні дослідження зазвичай виконують для визначення змін структурно-механічних властивостей металу трубопроводу. Їх результати можуть бути використані для встановлення причин аварій, обумовлених розвитком повільно протікають деструктивних процесів металу трубопроводу.

Б.2 Результати електронної мікроскопії можуть бути використані для визначення середньої висоти деформаційного рельєфу поверхні трубопроводу, що характеризує величину накопиченої деформації, пов'язаної зі ступенем зміни значення коефіцієнта старіння деформаційного металу трубопроводу.

Б.3 У ряді випадків після побудови відповідних тарувальних залежностей за результатами металографічних досліджень можна розрахувати середній залишковий ресурс трубопроводу.

Бібліографія

Електронний текст документа
підготовлений ЗАТ «Кодекс» та звірений за:
офіційне видання

М: Стандартінформ, 2013