ПРАКТИКА РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ПБ 03 – 585 – 03

М.М. Гнедин, Д.И. Галкин

Радиографический контроль (далее по тексту – РК) сварных соединений применяется при изготовлении, монтаже и ремонте технологических трубопроводов.
Согласно требованию п.2.1.4. ПБ 03-585-03 категории трубопроводов устанавливаются разработчиком проекта для каждого трубопровода и указываются в проектной документации.
При этом согласно требованию п.7.3.9. ПБ 03-585-03неразрушающему контролю подвергают наихудшие по результатам внешнего осмотра сварные швы по всему периметру трубы. Число контролируемых сварных швов определяется техническими условиями на объект, но во всех случаях должно быть не ниже приведенных в табл. 12[1].

Схемы радиографического контроля сварных соединений
РК сварных соединений трубопроводов проводится по схемам, приведенным на черт. 5 ГОСТ 7512-82 [2]. При контроле технологических трубопроводов наибольшее распространение получили схемы 5в и 5г (рис. 1).

Рис.1. Наиболее используемые схемы РК кольцевых сварных соединений техно-логических трубопроводов (1 – источник излучения, 2 – объект контроля, 3 – радиогра-фическая пленка, 4 – эталон чувствительности)

Согласно [2] схема 5в применяется для трубопроводов диаметром менее 100 мм. Для контроля всего сварного соединения по данной схеме требуется не менее двух экспозиций, полученных путем поворота источника на 90ºотносительно первоначального положения. При этом следует учитывать, что на одном снимке подлежат расшифровке верхняя и нижняя части сварного соединения протяженностью πD/4 каждая (где D - наружный диаметр трубопровода). Согласно [2] при просвечивании «на эллипс» эталон чувствительности необходимо располагать со стороны поверхности трубопровода, обращенной к источнику излучения (см. рис. 1). В этом случае размеры изображения эталона на снимке будут увеличены по сравнению с его реальными геометрическими размерами. Канавочные эталоны следует устанавливать на расстоянии не менее 5 мм от шва с направлением канавок вдоль шва.
Согласно [2] схема 5г применяется для трубопроводов диаметром более 50 мм. Для контроля всего сварного соединения по данной схеме требуется не менее трех экспозиций. Минимальное количество участков (экспозиций) Nзависит от отношений d/D и f/D и определяется согласно [2] Приложение 4 по формуле:

Графическое изображение данной зависимости, полученное авторами, приведено на рис. 2.

Рис. 2. График для определения минимального количества экспозиций по схеме черт. 5г ГОСТ 7512-82

Для контроля всего сварного соединения необходимо при каждом следующем просвечивании поворачивать источник излучения на угол 360º/Nотносительно предыдущего положения. Длина снимка должна обеспечивать перекрытие не менее 20 мм смежных участков сварного соединения. На одном снимке подлежит расшифровке участок сварного соединения протяженностью πD/N. Согласно [3] на границах контролируемых за одну экспозицию участков необходимо устанавливать ограничительные метки. Для выполнения данного требования на практике часто используется маркировочный (мерный) пояс. Согласно [2] при контроле по схеме 5г эталон чувствительности устанавливается со стороны кассеты с пленкой (см. рис. 1) на расстоянии не менее 5 мм от шва с направлением канавок поперек шва. При контроле кольцевых швов трубопроводов с диаметром менее 100 мм допускается не устанавливать ограничительные метки, а канавочные эталоны - устанавливать с направлением канавок вдоль шва.

Пример определения количества экспозиций
Определить какое количество экспозиций требуется для контроля трубопровода ø159х8,0 мм? Расстояние от источника излучения до поверхности трубопровода fсоставляет 100 мм.
1. Вычисляем отношения d/D и f/D:
d/D=(159-2·8,0)/159=0,90
f/D=100/159=0,63
2. На графике рис. 2 определяем точку с координатами (0,90;0,63). Данная точка (см. рис. 2) находится в области, соответствующей N=4.
Таким образом, для контроля сварного соединения трубопровода при заданных условиях требуется 4 экспозиции.
Следует отметить, что определенное на основании рис. 2 количество экспозиций отличается от значений N, полученных в соответствии с Приложением 2 РДИ 38.18.020. Так, согласно табл. П 2.4 [3] для контроля сварного соединения трубопровода при заданных условиях достаточно N=3 экспозиции. Авторы связывают данное различие с ошибкой, допущенной разработчиками табл. П 2.4 [3].

Оценка качества сварных соединений технологических трубопроводов
В процессе оценки качества по результатам радиографического контроля исходными данными являются снимки каждого отдельного участка сварного соединения. При традиционной системе, оценка качества проводится для каждого снимка, и, в случае положительного заключения «да» («годен») по всему комплекту снимков данного соединения, оно в целом признаётся годным. В ПБ 03-585-03 установлен другой подход к оценке качества:
1. Оценку качества сварных соединений по результатам радиографического контроля следует проводить по балльной системе.
2. Суммарный балл качества сварного соединения определяется сложением наибольших баллов, полученных при раздельной оценке качества соединений по плоскостным (трещины, несплавления, непровары) и объёмным (поры, шлаковые включения) дефектам согласно таблицам 11 и 13 ПБ 03-585-03.
3. В заключении или журнале радиографического контроля следует указать балл сварного соединения, определённый по таблице 13, наибольший балл участка сварного соединения, определённый по таблице 11, а также суммарный балл качества сварного соединения (например: 0/2=2 или 6/6=12).
Таким образом, реализация балльной оценки требует введения дополнительных граф (см. табл. 1) в традиционную форму заключения по результатам радиографического контроля.

Последовательность принятия решения при балльной оценке сварных соединений технологических трубопроводовследующая:
1. Выявленные при расшифровке каждого снимка несплошности следует записать в графу «Условная запись обнаруженных несплошностей по ГОСТ 7512-82». В конце условной записи несплошностей, обнаруженных на одном снимке, требуется указать суммарную длину объемных дефектов на любом участке шва длиной 100 мм (в случае, если протяженность контролируемого участка менее 100 мм, указывается суммарная длина объемных дефектов на всем участке). После условной записи непровара, используя знаки «<» или «>», необходимо оценить его глубину (в % по отношению к номинальной толщине стенки).
2. Используя табл. 11 ПБ 03-585-03, произвести оценку каждой объемной несплошности (включения, поры, скопления) в баллах.
3. В графу «Максимальный балл по объемным дефектам» записать максимальный балл, из определенных в соотвествии с п. 2 и п. 3.
4. Определить суммарную длину (в мм) непроваров, т.е. провести сложение длин непроваров, выявленных на отдельных снимках участков шва, а затем определить долевую протяжённость непроваров относительно периметра трубы πD.
5. Согласно таблице 13 [1] определить балл сварного соединения по плоским. дефектам. Полученный результат записать в графу заключения «Оценка качества в баллах. Балл по плоским дефектам».
6. Записать в графе заключения «Суммарный балл» суммарный балл качества сварного соединения в виде условной дроби, в числителе которой балл, определённый по п.5, а в знаменателе- балл, определённый по п. 3, затем произвести сложение этих величин, определить и записать суммарный балл.
7. На основании полученного значения суммарного балла и требований таблицы п.7.3.14 ПБ 03-585-03 определить годность сварного соединения и записать в графу «Заключение о годности».

Примечания
1.Употребляемый в тексте термин «дефект» взят из [1] и подразумевает изображение несплошности (несовершенства), обнаруженной в процессе расшифровки снимка (снимков).
2.Необходимость записи обнаруженных несплошностей, в т.ч. и объёмных, для каждого участка следует как из требований п.7.3.14 ПБ 03-585-03, так и из необходимости определения места ремонта сварного соединения.

Пример принятия решения при балльной системе оценки качества
По результатам радиографического контроля на три снимка (участка) сварного соединения Ø159х6 мм трубопровода III категории (схема 5г):
- на первом участке обнаружены две поры диаметром 0,6 мм и одна пора диаметром 1,0 мм;
- на втором участке обнаружен непровар по оси глубиной до 20% и длиной 20 мм;
- на третьем участке обнаружен непровар по оси глубиной до 20% и длиной 30 мм, цепочка шлаков длиной 3,0 мм с максимальным размером включения 0,6 мм и 5 пор диаметром 0,8 мм каждая.
1. Заполняем графу «Условная запись обнаруженных несплошностей по ГОСТ 7512-82».
2. В соответствии с табл. 11 ПБ 03-585-03 проводим оценку каждой объемной несплошности:
- уч. 1: П0,6 – 1 балл (Ø<0,8 мм); П1,0 – 2 балла (Ø=1,0 мм); Σ2,2 – 1 балл (Σ<5,0 мм);
- уч. 2: объемных несплошностей не обнаружено – 0 баллов;
- уч. 3: Ц3,0Ш0,6 – 1 балл (длина цепочки=3,0 мм; Ø<0,8 мм); П0,8 – 1 балл (Ø=0,8 мм); Σ7,0– 2 балла (5,0мм<Σ<10,0 мм).
3. В соответствующую графу табл. 1 записываем максимальный балл по объемным дефектам для каждого участка. В соответствии с п. 7.3.5 ПБ 03-585-03 оценку третьего участка следует увеличить на один балл, т.к. на данном участке обнаружена цепочка пор.
4. В соответствии с табл. 13 ПБ 03-585-03 определяем балл по плоским дефектам, для этого рассчитываем:
- суммарную длину непровара в соединении: 20+30=50мм;
- долевую протяженность непровара: периметр трубы πD=3,14·159= 500мм; долевая протяженность непровара - 50/500=1/10.
Согласно табл. 13 ПБ 03-585-03 непровару глубиной до 20% и суммарной длиной до 1/4 периметра присваивается балл 2.

1. Записываем суммарный балл в виде дроби: в числителе балл сварного соединения по плоским дефектам - 2 и в знаменателе наибольший балл объемным дефектам - 3, т.е. 2/3=5.
2. Согласно таблице п.7.3.14 ПБ 03-585-03 сварное соединение трубопровода III категории признается негодным, если суммарный балл равен или больше 5. В рассматриваемом случае суммарный балл равен 5, поэтому в заключении о годности ставится запись «не годен».

Об определении требуемой чувствительности контроля.
Требуемая чувствительность радиографического контроля определяется, исходя из категории трубопровода и радиационной толщины (в месте установки эталона чувствительности).
Согласно ПБ 03-585-03 при радиографическом контроле следует обеспечить чувствительность для трубопроводов на Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2), категорий I и II - на уровне класса 2 (по ГОСТ 7512-82), для трубопроводов категорий III, IV и V - на уровне класса 3.
В соответствии с общепринятым определением [4] радиационная толщина – суммарная длина участков оси рабочего пучка направленного первичного ионизирующего излучения в материале контролируемого объекта. Таким образом, при просвечивании по схемам, приведенным на рис. 1, радиационная толщина (в месте установки канавочного эталона чувствительности) рассчитывается по формуле:
PT=2·HT+hэт,
где:
PT, мм – радиационная толщина (в месте установки канавочного эталона чувствительности);
HT, мм – номинальная толщина стенки трубопровода;
hэт, мм – высота канавочного эталона чувствительности, по которому определяется достигнутая чувствительность (при использовании канавочного эталона № 11 hэт= 2 мм).

Об определении глубины непровара
Для балльной оценки сварного соединения по плоским дефектам согласно табл.13 ПБ необходимо определить глубину непровара (до 5%, 10%, 20% или более).
В п.7.3.14 ПБ декларируется, что «при необходимости точная глубина непровара определяется методом профильной радиографической толщинометрии в месте его наибольшей величины по плотности снимка или по ожидаемому местоположению».
Проведение радиографической профильной толщинометрии технологических трубопроводоврегламентируется РДИ 38.18.001-83 [5], «устанавливающей методику, порядок, режимы контроля и оценку погрешностей измерения толщины стенок трубопроводов, недоступных для контроля ультразвуковым методом». При этом в [5] отсутствуют указания по оценке глубины непровара.
Следует отметить, что в известных научно-технических изданиях по радиационной дефектоскопии [6,7] указанный метод толщинометрии не упоминается и не рассматривается.
На практике при оценке глубины непровара корня шва используют канавочные эталоны чувствительности. Глубина непровара считается не превышающей глубины канавки эталона, если при визуальном или фотометрическом сравнении оптическая плотность изображения непровара не превышает оптической плотности изображения канавки (при условии одинаковой оптической плотности фона в районах расположения канавок и непровара.) [8].
Отмечается, что глубина непровара, определённая этим способом, оказывается заниженной по сравнению с истинной величиной по следующим причинам:
­ ширина непровара может быть 0,1мм и менее, т.е. значительно меньше ширины канавки эталона (0,5 мм и более);
­ в отличие от канавки, имеющей правильную геометрическую форму, непровар не лежит в одной плоскости, может иметь переменное раскрытие и оканчиваться усообразными трещинами, в связи с чем степень почернения плёнки в месте непровара не отражает действительную величину последнего и ослабление сечения;
­ в отличие от канавки непровар может быть заполнен шлаком.
Оптимальным решением проблемы определения глубины непровара в сварных соединениях технологических трубопроводов на наш взгляд была бы разработка соответствующей методики ультразвукового контроля, но пока практической информации по этому вопросу не имеется.

Список литературы

1. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов (ПБ 03-585-03). Серия 03 Выпуск 25 / А.И. Субботин [и др.].­ М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора в России», 2003. ­152 с.
2. ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. ­М.: Стандартинформ, 2008. – 19 с.
3. РДИ 38.18.020-95. Радиографический контроль сосудов, аппаратов и трубопроводов. – Волгоград: АООТ «ВНИКТИнефтехимоборудование», 1995. ­ 44 с.
4. ГОСТ 24034-80. Контроль неразрушающий радиационный Термины и определения. ­М.: Издательство стандартов, 1989. – 46 с.
5. РДИ 38.18.001-83. Инструкция по радиографической профильной толщинометрии трубопроводов. – Волгоград: «ВНИКТИнефтехимоборудование», 1984. ­ 46 с.
6. В.А. Добромыслов. Радиационные методы неразрушающего контроля. М.: Машиностроение, 1999 ­ 103 с.
7. Клюев В.В., Соснин Ф.Р. Теория и практика радиационного контроля. М: Машиностроение, 1998 ­170 с.
8. Зуев В.М., Табакман Р.Л., Удралов Ю.И. Радиографический контроль сварных соединений. ­Санкт-Петербург:Энергоатомиздат, 2001 ­143 с.

 
Информация об источнике
Автор: Гнедин М.М., Усачев Е.Ю., Галкин Д.И.