Инструкция по техническому диагностированию состояния передвижных установок для ремонта скважин
 Скачать 1.48 Mb.
|
|
Методика акустико-эмиссионной диагностики металлоконструкций подъемников для капитального и текущего ремонта скважин 1. Общие положения 1.1. Настоящая методика устанавливает порядок и объем работ при акустико-эмиссионных исследованиях по оценке технического состояния металлических конструкций подъемников согласно требованиям ГОСТ и нормативных материалов. 1.2. Целью АЭ диагностики металлоконструкций подъемников является повышение достоверности оценки технического состояния металлоконструкций подъемников при их обследовании и, в конечном счете, повышение безопасности эксплуатации подъемников, рекомендуемых к эксплуатации. Кроме того, дополнительный экономический эффект возможен в результате оценки дефектов как "неопасных" для безопасной эксплуатации подъемника, которые при визуальном обследовании были признаны опасными и требовался ремонт узла (элемента) металлоконструкций. 1.3. Настоящий методический материал предполагает уровень квалификации дефектоскописта не ниже II-го в области АЭ- диагностики и предназначен для специалистов, имеющих опыт выполнения работ и имеющих сертификат дефектоскописта. Ни одна часть данного документа не может быть размножена, перепечатана или переведена на другой язык без письменного разрешения авторов. По результатам АЭ диагностики составляется Акт, рекомендуемая форма которого представлена в Приложении 6.1. АЭ. 1.4. Методика составлена применительно к использованию АЭ- комплекса на базе приборов АФ-15 и ПЭВМ типа IBM PC или ему подобного. 1.5. Термины, используемые в методике, определены ГОСТ 27655-88 "Акустическая эмиссия. Термины, определения, обозначения". Дополнительно приняты следующие термины: - величина относительной энергии АЭ - определяется как квадрат амплитуды АЭ, умноженный на число осцилляций; - активная зона АЭ - зона металлоконструкций, имеющая повышенную активность АЭ от дефекта в этой зоне, выявленного по принятым критериям; - контролируемая зона металлоконструкций - область элемента (узла) металлоконструкций, ограничиваемая АЭ датчиками при локализации источника. 2. Порядок выполнения работ Порядок и объем работ зависит от требований к характеру диагностики металлоконструкций подъемника. Условно принимается два типа диагностики: - в первом случае производится комплексная оценка технического состояния металлоконструкций подъемника; этой оценке подвергаются металлоконструкции, например, подъемников, отработавших нормативный срок службы, а также подъемников, у которых необходима оценка технического состояния всех узлов металлоконструкций; - во втором случае выполняется диагностика определенной зоны конкретного узла (элемента) металлоконструкций подъемника; в данном случае выполняется дополнительная оценка технического состояния и несущей способности узла (элемента) подъемника, например, подъемника, у которого узел (элемент) металлоконструкций подвергался ремонту, либо элемент содержит трещины (остаточные деформации) 2.1. Комплексная оценка технического состояния металлоконструкций подъемника. При комплексной оценке подъемника АЭ диагностикой выполняются следующие этапы: - предварительный этап; - подготовительные работы; - оценка общего фона АЭ металлоконструкций подъемника; - АЭ диагностика контролируемых зон; - анализ результатов, принятие решения. 2.2. Оценка технического состояния узла (элемента) металлоконструкций. В этом случае исключается этап оценки общего фона АЭ металлоконструкций и остаются этапы: - предварительный; - подготовительные работы; - АЭ диагностика контролируемой зоны; - анализ результатов, принятие решения. Следует отметить, что объем работ и трудозатраты во втором случае значительно меньше, однако, в связи с отсутствием общей оценки всех узлов металлоконструкций подъемника, достоверность оценки технического состояния металлоконструкций и дальнейшая безопасность эксплуатации зависит от надежности оценки, выполненной при визуальном обследовании. 3. Акустико-эмиссионная измерительная аппаратура Конфигурация АЭ измерительной системы (АЭ диагностический комплекс) и требования к ее узлам представлены в Приложении 6.2 АЭ. 4. Предварительный этап акустико-эмиссионной диагностики 4.1. При комплексной оценке состояния металлоконструкций подъемника на стадии предварительного этапа выполняется анализ технической документации и конструкций подъемника. При этом определяются наиболее нагруженные зоны металлоконструкций (потенциально активные), где возможно образование, дефектов (трещин, пластических деформаций). При наличии данных о поломках узлов металлоконструкций подъемника, аналогичных обследуемой модели, их следует учесть при выборе контролируемых зон. При отсутствии данных в качестве контролируемых зон металлоконструкций, где следует установить датчики, для оценки общего фона АЭ принимаются: 2 датчика на 2-х опорах (аутригерах); 2 датчика на раме шасси (на продольных балках); 2 датчика на опоре мачты; 1 датчик на опорной секции мачты (у пяты мачты) и 1 датчик на выдвижной секции (в зоне фиксатора). Предлагаемые для контроля участки металлоконструкций подъемника показаны в Приложении 6.3 АЭ. Если требуется продиагностировать на подъемнике одновременно более 4-х зон при наличии аппаратуры из 4 приборов АФ-15, либо при наличии аппаратуры с меньшим количеством каналов, то выполняется группировка датчиков. Датчики группируются таким образом, чтобы их контролируемые зоны металлоконструкции наибольшим образом нагружались при принятой схеме нагружения подъемника. При назначении схемы нагружения узла (элемента) металлоконструкций подъемника следует дать предпочтение схеме, при которой имеют место наибольшие растягивающие напряжения в элементе при анализе трещин и/или наибольшие сжимающие напряжения в элементе при анализе остаточных деформаций (проверка местной устойчивости). Уровень и характер нагружения подъемника (продолжительность нагрузки, выдержка под грузом, разгрузка, паузы, последовательность и количество подъемов) принимаются по рекомендациям, изложенным в Приложении 6.4. АЭ. 4.2. При оценке технического состояния узла (элемента) металлоконструкции на стадии предварительного этапа определяется схема нагружения подъемника, обеспечивающая наибольшую его нагруженность, а также количество, уровень и характер нагружения (Приложение 6.4. АЭ) и места установки АЭ датчиков определяются конфигурацией узла/элемента с учетом условия, чтобы расстояние между датчиками было не более 5 м (см. Приложение 6.3. АЭ и 6.5. АЭ). 5. Подготовительные работы При подготовке и АЭ- диагностике металлоконструкций подъемника выполняются работы по подготовке подъемника и АЭ аппаратуры к испытаниям, выполняется подготовка конструкции к установке АЭ датчиков, установка датчиков и предусилителей, калибровка аппаратуры. 5.1. Подъемник устанавливается в рабочее состояние на испытательной площадке. Производится набор необходимых испытательных грузов из числа имеющихся, из условия обеспечения значения близких 0,5 Qн, Qн и Ku Qн, где Qн - номинальная грузоподъемность, Ku - коэффициент испытательной перегрузки (см. Приложение 6.4. АЭ) или при испытаниях с помощью "мертвого" якоря устанавливается тарированный датчик нагрузки на "мертвом" конце талевой системы. При технической возможности необходимо подключить к подъемнику дистанционный пульт управления. АЭ аппаратура устанавливается в безопасной зоне. Производится дополнительный инструктаж машиниста подъемника, отметив следующее: - программа нагружения подъемника; - немедленное выполнение заранее обусловленных указаний руководи геля испытаний; - подъем и опускание груза или натяжение талевого блока, закрепленного на "мертвом" якоре выполнять по возможности медленнее, плавно, без рывков; - запрещается совмещение операций; - запрещается при АЭ диагностике хождение по конструкции и другие механические воздействия на нее. 5.2. Рекомендации по установке АЭ датчиков и предусилителей на конструкции подъемника, погашению шумов, калибровке АЭ аппаратуры изложены в Приложении 6.5. АЭ. В Акте (Приложение 6.1. АЭ) фиксируются данные по аппаратуре (N канала, N предусилителя, N кабеля, величина ослабления и пр.), места установки АЭ датчиков, данные по нагружению и калибровке. В ПЭВМ вводится программа записи и обработки АЭ сигналов с датчиков, данные о подъемнике и условиях испытания. Выполняется пробный пуск на 10 - 20 с. 6. Оценка общего фона акустической эмиссии металлических конструкций подъемника Оценка общего фона АЭ металлических конструкций выполняется на подъемниках из условий, рассмотренных ранее (см. п.2). Программа АЭ комплекса включается за 2 - 3с до включения механизмов подъемника. Целесообразно на втором цикле нагружения (режим 14 - 14, Рис. 6.4.1 Приложения 6.4. АЭ) при нагрузке (с подвешенным и опущенным грузом) на 5 - 10 с отключить/остановить общий приводной двигатель. С целью обеспечения безопасности проведения испытаний и предотвращения разрушения конструкции нагружение должно быть прекращено в случае значительного роста активности АЭ. Конструкция срочно разгружается и следующее нагружение выполняется с половинной величиной от предыдущего При этом активность АЭ на участках 4 - 5 не должна увеличиваться, а на участках 1 - 2 и 5 - 6 должна отсутствовать (см. Рис. 6.4.1 в Приложении 6.4 АЭ). По АЭ данным выполняется оперативный анализ и выявляются "активные" зоны металлоконструкций подъемника по критериям АЭ диагностики, изложенным в Приложении 6.6 АЭ. Программа выполняет поставленный анализ АЭ информации в соответствии с методологией, изложенной в Приложении 6.6 АЭ. Далее, выявленные "активные" зоны металлоконструкций подъемника диагностируются в режиме локализации, если этот режим работы не проводился. 7. Акустико-эмиссионная диагностика контролируемых зон Схема нагружения подъемника принимается при условии наибольшей нагруженности контролируемой зоны Характер нагружения принимается в соответствии с Приложением 6.4 АЭ. Расположение датчиков на контролируемой зоне зависит от конструктивного решения узла и его размеров. Установка АЭ датчиков и предусилителей, исключение помех и калибровка аппаратуры выполняется в соответствии с рекомендациями Приложения 6.5 АЭ. При этом учитывается, что наибольшее расстояние между датчиками не должно превышать 3 м, т.к. аппаратура работает в режиме локализации. Методология получения АЭ данных соответствует изложенной в п. 6. Имитатором уточняется место расположения дефекта в контролируемой зоне, если дефект имеется по критериям АЭ диагностики. В случае, если источник АЭ (визуально, ультразвуком) не обнаружен, дается рекомендация машинисту подъемника взять это место под особое наблюдение при дальнейшей эксплуатации подъемника и при обнаружении (выходе дефекта на поверхность) трещины прекратить эксплуатацию подъемника. Дальнейшая безопасная эксплуатация подъемника зависит от степени опасности дефекта и его развития, что оценивается на втором этапе диагностики. 8. Анализ результатов и принятие решения Окончательное решение о техническом состоянии и несущей способности металлоконструкций подъемника (его узла, элемента) принимается в результате комплексного анализа АЭ информации по совокупности критериев (см. Приложение 6.6 АЭ). Составляется Акт (см. Приложение 6.1 АЭ), в котором отражаются все данные по АЭ диагностике и ее результаты. 9. Техника безопасности и охрана окружающей среды При проведении испытаний по АЭ диагностике металлоконструкций подъемника необходимо соблюдать требования Инструкции по эксплуатации подъемника испытуемой модели. Учитывать условия обеспечения безопасности, изложенные в п. 5.1 и п. 6. Перед включением АЭ аппаратуры оператор должен убедиться в надежности заземления прибора. АЭ аппаратуру следует подключать к малонагруженной электролинии, а на рубильник необходимо вывесить табличку с надписью "Не выключать - идут испытания". При работе с АЭ аппаратурой необходимо соблюдать требования безопасности при работах с радиочастотами по ГОСТ 12.1.006-84 и Инструкций по эксплуатации приборов АФ-15, ПЭВМ и т.п. Измерительная аппаратура и операторы должны находиться в безопасной зоне. При значительном росте активности АЭ во время действия нагрузки дальнейшее нагружение прекращается и конструкция разгружается. Работа с комплексом технических средств акустико-эмиссионной диагностики не влияет на состояние санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала если при проведении работ по диагностике соблюдаются требования ГОСТ 12.1.001-83, ГОСТ 12.2.003-74 и ГОСТ 12.3.002-75. В случае травмирования или плохого самочувствия работника ему необходимо прекратить работу, известить об этом руководителя работ и обратиться в медпункт или вызвать скорую медицинскую помощь, а члены бригады должны оказать первую доврачебную помощь пострадавшему. Требования по охране природы не предъявляются, т.к. при изготовлении, эксплуатации, транспортировании, хранении, утилизации комплексов технических средств акустико-змиссионной диагностики не имеется вредных воздействий на элементы окружающей среды: воздуха, воды, почвы, растительного и животного мира. Приложение 6.1 АЭ АКТ акустико-эмиссионной диагностики металлических конструкций подъемника N ____________________ модель _______________________________________________________________ принадлежащего ________________________________________________________________________________ (владелец подъемника) г. _______________________________________________ " ________ " ___________________________.199___ г. Комиссия в составе председателя __________________________________________________________________ (должность, Ф.И.О., N удостоверения) и членов ________________________________________________________________________________________ (должность, Ф.И.О., N удостоверения) в соответствии с ______________________________________ от ________________ N _____________________ (письмо, договор) выполнила работы по АЭ диагностике МК подъемника ________________________________________________ (тип) __________________________________________________________, за N ___________________________ (подъемника, модель) рег. N ___________________________________, выпущенного в 19____________ году ________________________________________________________________________________________________ (наименование завода-изготовителя) введен в эксплуатацию в 19 _______ году АЭ диагностика МК выполнена по методике ЦНИП СДМ. 1. Материал металлоконструкций подъемника Мачта _________________________________________________________________________________________ Рама шасси _____________________________________________________________________________________ Опора мачты ____________________________________________________________________________________ Аутригеры ______________________________________________________________________________________ Балкон верхового рабочего ________________________________________________________________________ 2. Схема установки АЭ датчиков и имитаторов на конструкции _______________________________________________________________________________________________ (выполнение эскизов с габаритными размерами, указанием расстояний между датчиками, ________________________________________________________________________________________________ места расположения сварных швов, перегородок, шарниров, окончания листов _______________________________________________________________________________________________ положение имитаторов и пр.) Примененная АЭ аппаратура ______________________________________________________________________ (тип, N, изготовитель) _______________________________________________________________________________________________ Данные по датчикам, предусилителям, калибровке АЭ аппаратуры представлены в таблице 6.6.1 (заполняется на отдельном листе). Таблица 6.6.1.
Характеристики затухания сигнала в контролируемой зоне и оценка точности локализации при различных положениях имитатора представлены в Таблице 6.6.2. Таблица 6.6.2.
3. Диаграмма нагружения подъемника, схема нагружения _______________________________________________________________________________________________ (груз, положение мачты, нагрузка, выдержка, разгрузка, пауза, число циклов нагружения и пр.) _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 4. Полученные АЭ данные диагностирования узлов подъемника ________________________________________________________________________________________________ (распечатка либо сохранение на дискете) узел (код) _______________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ 5. Корреляция накопленных АЭ данных с критериями наличия дефекта, графическое изображение зон, в которых наблюдаются отклонения от норм ________________________________________________________________________________________________ 6. Особые отклонения от норм, наблюдаемые при АЭ диагностике ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ 7. Выводы о техническом состоянии и несущей способности МК _______________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ Председатель комиссии ________________________ Члены комиссии ______________________________ ______________________________ Приложение 6.2 АЭ Состав АЭ измерительной системы и требования к ней 1. АЭ аппаратура должна обеспечивать: - фиксирование и вычисление параметров сигналов АЭ (активность, число импульсов, скорость счета, суммарный счет, амплитуда), оценивать вторичные параметры (величина относительной энергии, координата источника АЭ); - обрабатывать АЭ информацию и представлять в виде гистограмм и графиков. 2. Для выполнения АЭ диагностики на объектах эксплуатации подъемников целесообразно, чтобы АЭ аппаратура была смонтирована на транспортном средстве (микроавтобусе типа РАФ, УАЗ и т.п.). 3. Типовая конфигурация АЭ измерительной системы представлена на Рис. 6.2.1 и содержит следующие элементы:  Рис. 6.2.1 1 - датчик (АЭ преобразователь); 2 - предусилитель; 3 - основной усилитель; 4 - блок измерения значений пиковой амплитуды, активности и скорости счета; 5 - блок определения разности времени прихода АЭ сигнала (вычисления координат); 6 - устройство согласующее; 7 - устройство ввода-вывода; 8 - ПЭВМ типа IBM PC; 9 - дисплей; 10 - принтер/плоттер для отображения информации; 11 - накопитель на магнитном диске; 12 - датчик имитатор; 13 - блок генерации импульсов. 4. Технические требования к элементам АЭ системы. 4.1. Датчики (АЭ преобразователи). АЭ преобразователи должны иметь следующие частотные зоны: 0,2 - 0,5 МГц, 0,2 - 2,0 МГц с коэффициентом преобразования 1,6 х 10 В/м; 0,5 - 1,0 МГц с коэффициентом преобразования 8х 10 В/м и 0,02 - 0,2 МГц с коэффициентом преобразования 1,6 х 10 В/м. Датчики крепятся к конструкции при помощи магнитных держателей. 4.2. Кабель, передающий сигнал от датчика, должен быть коаксиальным с волновым сопротивлением 50 Ом. С учетом минимизации наводок от электромагнитных полей, длина кабеля от преобразователя до предусилителя, как правило, не превышает 0,5 м, а от предусилителя до усилителя - до 200 м. 4.3. Предусилители. Коэффициент усиления предусилителя должен быть не менее 40 дБ. Диапазон рабочих частот предусилителя от 20 кГц до 2 МГц. 4.4. Основной усилитель. Коэффициент усиления основного усилителя должен быть не менее 40 дБ при частотном диапазоне от 20 кГц до 2 МГц. Основной усилитель должен обеспечивать ступенчатую регулировку усиления с шагом 1дБ, а также содержать фильтры с частотой среза: ФВЧ, кГц - 20, 200, 500, 1000; ФНЧ, кГц - 200, 500, 1000,2000. 4.5. Устройство для измерения разности времен прихода. Устройство должно обеспечивать измерение разности времен прихода сигнала для минимального количества преобразователей, необходимых для локализации источников АЭ. Разность времен прихода, предпочтительно, должна представляться в цифровой форме в диапазоне измерения от 8 до 800 мкс при погрешности измерения не более 3,0 мкс. 4.6. Блок для измерения величины пиковой амплитуды. Динамический диапазон регистрации амплитуды сигналов АЭ от 50 до 5000 мВ. 4.7. Оборудование для обработки данных. Это оборудование должно иметь возможность вычисления координат АЭ источников, величины относительной энергии АЭ и др., рассчитанных на основе информации о разности времен прихода АЭ сигналов и характеристиках сигналов АЭ (по ГОСТ 27655-88) при следовании импульсов не чаще 1000 имп/с по каждому каналу и продолжительности накопления информации не менее 20 минут. Оборудование должно содержать компьютер, периферийные устройства и программное обеспечение. В качестве компьютера могут применяться любые ЭВМ из семейства IBM PC. Приложение 6.3 АЭ Типовые схемы установки АЭ датчиков из конструкции подъемника Рекомендуемые зоны контроля при АЭ диагностики МК подъемника представлены на Рис. 6.3.1. Характерные примеры установки датчиков, предусилителей и имитатора даны на Рис. 6.5.1.  Рис. 6.3.1. Приложение 6.4. АЭ |