Приложение 6. Методика акустико-эмиссионной диагностики металлоконструкций подъемников для капитального и текущего ремонта скважин

Приложение 6

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 в области АЭ-диагностики и предназначен для специалистов, имеющих опыт выполнения работ и 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 осцилляции;

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

  2.1. Комплексная  оценка  технического  состояния   металлоконструкций 

       подъемника                                                        

  2.2. Оценка технического состояния узла (элемента) металлоконструкций  

Порядок и объем работ зависят от требований к характеру диагностики металлоконструкций подъемника.

Условно принимаются 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;

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 подъемника зависят 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 экустико-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 двух 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 четырех зон при наличии аппаратуры из четырех 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 отдать 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 к АЭ-диагностике металлоконструкций подъемника выполняются работы по подготовке подъемника и АЭ-аппаратуры к испытаниям, выполняются 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 0,5Q_н, Q_н и К_и Q_н, где Q_н - номинальная грузоподъемность, К_и - 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 руководителя испытаний;

подъем и опускание груза или натяжение талевого блока, закрепленного на "мертвом" якоре выполнять по возможности медленнее, плавно, без рывков;

запрещается совмещение операций;

запрещаются 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 (номер канала, номер предусилителя, номер кабеля, величина ослабления и пр.), места установки АЭ-датчиков, данные по нагружению и калибровке. В ПЭВМ вводятся 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 2-3 с 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.

В целях 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 выполняются в соответствии с рекомендациями приложения 6.5. АЭ.

При этом учитывается, что наибольшее расстояние между датчиками не должно превышать 3 м, так как 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, так как при изготовлении, эксплуатации, транспортировке, хранении, утилизации комплексов технических средств акустико-эмиссионной диагностики не имеется вредных воздействий на элементы окружающей среды: воздуха, воды, почвы, растительного и животного мира.