К ВОПРОСУ О НЕСОВЕРШЕНСТВЕ ПОДХОДОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ РАДИАЦИОННОМ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

д.т.н. Быстрова Н.А., к.т.н. Галкин Д.И., А.В.Ходжаева

Радиационный метод контроля качества (РК) широко применяется на этапе заводского изготовления труб и выполнения строительно-монтажных работ по сооружению магистральных трубопроводов. Основным преимуществом метода является наглядность представления результатов контроля, благодаря чему, в большинстве случаев, контролю данным методом подлежат 100% сварных соединений трубопроводов. Распространенность данного метода позволяет утверждать, что РК является важной составляющей обеспечения промышленной безопасности объектов трубопроводного транспорта.
Одним из основных этапов РК является анализ полученных теневых изображений несплошностей на рентгеновском (радиографическом) снимке, характеристиками которых являются тип несплошности, габаритные размеры, суммарная протяженность, площадь проекций несплошностей на базовой длине и пр [1]. Путем сравнения характеристик теневого изображения несплошности с допустимыми значениями, определенными нормативной документацией на РК, принимается решение о соответствии (не соответствии) сварного соединения установленным требованиям.
Критерии идентификации не имеют точного описания в НТД, что приводит к существенной неопределенности в результатах расшифровкирадиографических снимков. Подтверждение данного факта приведено в работе [2], в которой выполнен статистический анализ с целью выявления степени согласованности мнений специалистов, осуществивших расшифровку одних и тех же снимков.
На рис. 1 приведена оценка риска неверной интерпретации несплошности по данным опроса 9 специалистов РК. В результате по мнению самих специалистов наибольший риск неправильной интерпретации наблюдается для таких дефектов как: непровар, несплавление, канальная пора (35%, 34%, 31% соответственно), наименьший – для поры единичной (20%). Следует отметить, что для отдельных пар дефектов риск неправильной интерпретации превышает 50%: Ak-Bd, Da-Dc.

Рис. 1. Оценка среднего риска неверной интерпретации несплошности по данным опроса/ Символом ● обозначен максимальный ожидаемый риск ошибки для отдельных пар дефектов (приведены в скобках)

При расшифровке снимков мнения специалистов наиболее согласованы при отнесении несплошности к типу Ас (сильная согласованность наблюдается в 100% случаев), Е (90% случаев), Bc (77,8 % случаев), Аа (75% случаев). В остальных случаях согласованность составляет менее 70%. В общем и целом согласованность мнений специалистов можно охарактеризовать как низкую, т.к. для наиболее характерных типов несплошностей сварных соединений Aa, Ak, Ba, Bd, Da, Dc, Fc2 (см. условные обозначения на рис.1) следует ожидать случайную согласованность, а сильная согласованность наблюдается лишь в 35,3% случаев. Классификация согласованности мнений на случайную и сильную проводится на основании значения коэффициента контингенции, рассчитанного по методике, приведенной в [2].
Следует предположить, что разброс мнений во многом определяется отсутствием в РФ единой системы подготовки специалистов РК. Это касается программ подготовки, требований к образовательным учреждениям, осуществляющим подготовку по данному методу, а также нежелания работодателя проводить длительное обучение сотрудников с отрывом от производства. Функционирующие в настоящее время независимые органы по аттестации не имеют единого подхода по проверке специалистов по уровню знаний, навыков и умений, в следствии чего результат работы различных органов значительно отличается.
Также одним из нерешенных вопросов является отсутствие общих подходов в установлении норм отбраковки по результатам РК: при большом количестве нормативных документов по РК нет единства в критериях и нормах отбраковки. Данный факт можно продемонстрировать на примере анализа норм отбраковки, установленных документами трубопроводной отрасли: РД-25.160.10-КТН-016-15, СТО ГАЗПРОМ 2-2.4-083 и ВСН 012. Казалось бы логичным ожидать сопоставимые результаты по нормам отбраковки, установленным в этих документах, однако, на практике дело обстоит иначе (см. рис. 2).
Как видно из диаграммы рис. 2 требования рассматриваемых документов не совпадают как по количеству критериев, так и по граничным значениям, установленным для каждого критерия.
Следует обратить внимание, что в каждый из рассматриваемых документов характеризуется также неоднозначностью отбраковки. Например, несплошности типа шлаковый карман, несплавление, внутренний подрез дают очень схожее теневое изображение, существенные визуальные отличия в проекциях этих несплошностей отсутствуют. Несмотря на это, для трубопроводов II, III, IV категории в РД-25.160.10-КТН-016-15 для каждой из этих несплошностей установлены свои критерии отбраковки: шлаковый карман – l≤S, но ≤30мм; Σ300 ≤30мм; межслойное несплавление – l≤2S, но ≤25мм; Σ300 ≤25мм; внутренний подрез - l≤100мм; Σ300 ≤150мм (l – размер дефекта, определяемый вдоль шва; Σ300 - суммарная протяжённость дефектов на длине сварного шва, равной 300 мм; S – толщина стенки трубы). Таким образом, существующие нормы предоставляют возможность подгонки результатов в зависимости от первоначальной установки.

Рис. 2. Нормы отбраковки сварных соединений (по конкретным критериям) толщиной 10,0 мм в соответствии с требованиями различных нормативно-технических документов (в скобках приведен масштабный фактор).

Достигнутый уровень науки о прочности таков, что он позволяет разработать процедуру определения предельных размеров дефектов, исходя из эксплуатационных требований. Рассчитывать на то, что эти требования можно будет расклассифицировать на группы и указывать каждый раз лишь класс дефектности не следует, так как слишком велико число вариантов нагрузок и условий эксплуатации [3]. То есть, нормирование максимальных размеров несплошностей имеет смысл только для конкретного объекта (участка объекта) контроля и конкретных условий его эксплуатации. Кроме того, необходимо учитывать, что применяемые методы и технологии неразрушающего контроля в большинстве случаев не позволяют уверенно установить тип несплошности и определить его характеристики (кривизна несплошности на всей ее поверхности, глубина залегания, ориентация несплошности в объекте контроля), без чего не удается достичь приемлемой достоверности прочностных расчетов. Следовательно, без существенных допущений нельзя связывать результаты неразрушающего контроля с работоспособностью объекта контроля. Таким образом, существующие в руководящей документации нормы отбраковки по результатам неразрушающего контроля, в т.ч. РК не гарантируют, что наличие в объекте дефектов с размерами, превышающими допустимые, приводит к критическому снижению работоспособности в процессе эксплуатации. Скорее, данные нормы необходимо рассматривать как способ поддержания технологической дисциплины в условиях производства. Данная логика все же не отменяет необходимости разработки единых подходов к установлению норм отбраковки.
На современном этапе развития российской промышленности, ориентированной на решение задач выхода производимой в РФ продукции на качественно новый уровень, способный обеспечить ее конкурентоспособность на мировых рынках и, как следствие, ее реализацию в различных странах и регионах мира, такими документами могут стать адаптированные к российским условиям международные требования, имеющие логичную и понятную структуру. При этом отраслевая специфика не должна создавать новую ветвь нормативных документов, а должна ссылаться на решения, предлагаемые в основополагающих документах. За основу можно принять систему нормативных документов ISO. На этапе проектирования каждому сварному соединению присваивается уровень качества, который определяет методы и объем контроля, технологию их применения и нормы отбраковки. Таким образом, задачей которая ставится перед отраслью (организацией), является описание критериев отнесения сварных соединений к тому или иному уровню качества.
Таким образом существующие НТД по РК магистральных трубопроводов нуждаются в и приведении их к единым унифицированным критериям отбраковки, а так же в установлении единых объективных критериев идентификации типа несплошности.

1. Гнедин М.М. Оценка качества сварных соединений технологических трубопроводов по результатам радиографического контроля в соответствии с ПБ 03-585-03 / М.М.Гнедин, Е.Ю.Усачев, Д.И.Галкин и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2011. - №12. – С.30-33
2. Алёшин Н.П. Статистическая оценка результатов расшифровки радиографических снимков сварных соединений / Н.П.Алёшин, Д.И.Галкин, О.И.Колесников, А.С.Сорокин // Сварка и диагностика. -2015. - №1. - С. 11-14.
3. Винокуров В.А. и др. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / В.А. Винокуров, С.А.Куркин, Г.А.Николаев; под ред. Б.Е.Патона – М.: Машиностроение. 1996. – 576 с.: ил.
4. Быстрова Н.А. Состояние и проблемы системы аттестации персонала в области оценки соответствия на опасных производственных объектах / Н.А.Быстрова, Д.И.Галкин // Сварка и диагностика. -2013. - №4. - С. 42-44.

 
Информация об источнике
Автор: Быстрова Н., Галкин Д., Ходжаева А.