Контроль трубопроводов: сравнение радиографического, радиационного и автоматизированного ультразвукового методов контроля.

Экономический аспект проблемы.

Аннотация

В последние годы применение автоматизированного ультразвукового контроля (АУЗК) для контроля сварных соединений трубопровода намного возросло, но при этом он остается достаточно экзотическим видом контроля. Данная статья рассматривает экономическую целесообразность внедрения автоматизированного УЗК по сравнению с традиционной пленочной радиографией.

Введение

Еще недавно контроль сварных соединений трубопровода был целиком областью радиографии. И только с появлением автоматических систем УЗК (к примеру Р-скан 4) обоснованно стал эффективной альтернативой радиографии. Новый руководящий документ, действующий с 2007 г., СТО «Газпром» рекомендует применение АУЗК с автоматической фиксацией и расшифровкой результатов контроля. При этом, ультразвуковая аппаратура АУЗК сварных соединений должна предусматривать получение ультразвукограмм, адекватных по информативности рентгенограммам. Система АУЗК Р-скан 4, например, обладает возможностью точного определения размеров и положения дефектов в сварном шве, при этом сохраняя основные преимущества УЗК над РК, а именно:

лучшее выявление плоскостных дефектов (непроваров, трещин);
высокая скорость контроля;
безопасность для персонала.

Применение систем АУЗК сварных соединений газопроводов и допустимость дефектов определяют по результатам автоматизированного контроля по соответствующим методикам.

Сравнительный анализ трудозатрат при проведении радиационного и ультразвукового контроля.

Ежедневная производительность труда сварочных бригад диктуется в большой степени временем, за которое сварное соединение может быть проконтролировано неразрушающим методом. Традиционно, сварные соединения трубопроводов контролируются через две стенки радиографическим методом. Обычно, чтобы проконтролировать кольцевое сварочное соединение трубы диаметром 720 мм, необходимо сделать 3 экспозиции. При этом, для просвечивания, проявления, сушки радиографической пленки и обработки результатов контроля требуется значительное время. Бригады сварщиков вынуждены ждать результатов контроля, что очень непроизводительно.

В тоже время, бригада из 3 человек, использующая автоматизированные системы контроля (например Р-скан 4), в состоянии не отставать от механизированной сварочной бригады на магистрали, осуществляя контроль более, чем 130 сварных соединений в день. Это в 4 раза производительной, чем при использовании радиографии.

В таблице 1 сравнивается время контроля при рентгенографии и УЗК.

Таблица 1
Время-затраты на контроль сварного соединения трубы диаметром 720 мм с различной толщиной стенок.

Время контроля сварного соединения трубы диаметром 720 мм при 4 вариантах толщины стенок с применением гамма-дефектоскопа (100 кюри), минут
Толщина стенки, мм	14	15	18	22
Начальная установка и подключение защитных барьеров	15	15	15	15
Снимок 1	6	6	18	28
Снимок 2	8	10	20	31
Снимок 3	8	10	20	31
Проявка, сушка и интерпретация	40	40	40	40
Общее время контроля	77	83	86	101
Время контроля сварного соединения трубы диаметром 720 мм при 4 вариантах толщины стенок с применением рентгеновского аппарата на 300 кВ, минут
Толщина стенки, мм	14	15	18	22
Начальная установка и подключение защитных барьеров	20	20	20	20
Снимок 1	6	15	24	36
Снимок 2	10	17	26	38
Снимок 3	10	17	26	38
Проявка, сушка и интерпретация	40	40	40	40
Общее время контроля	88	109	136	172

Толщина стенки, мм	14	15	18	22
Калибровка и прокладка	15	15	15	15
Сканирование сварного соединения и вывод данных	4	4	4	4
Общее время контроля	19	19	19	19

Как видно из таблицы 1, автоматизированный УЗК в 5-10 раз более продуктивен, чем рентген- или гамма-радиография. Если рассмотреть время-затраты на транспортировку и развертывание оборудования, то эффективность еще выше.

Небольшой размер и вес УЗ оборудования (система Р-скан + сканер весит 12 кг) дают возможность погрузить их на борт полно-приводного легкового автомобиля (типа "Нива"). При этом, одна УЗК бригада (как было оговорено) может обслуживать одну, три и даже четыре бригады сварщиков.

Для размещения же лаборатории радиационного контроля, необходима а/м типа УАЗ (лучше УРАЛ или ГАЗ),что связано с необходимостью размещения темной комнаты и рентгеновского аппарата (или гамма-дефектоскопа). В совокупности с большим временем необходимым для проведения контроля это приводит к тому, что одна радиографическая бригада назначается к каждой бригаде сварщиков.

Сравнение стоимости мобильной радиографической лаборатории и мобильной лаборатории с автоматизированной системой контроля.

При учете стоимости проведения радиографического контроля следует учитывать необходимость использования дорогостоящих расходных материалов (рентгеновской пленки и реактивов для фотообработки).

Таблица 2
Стоимость расходных материалов используемых в рентгенографии

ТИП пленки и фотореактивов	Стоимость на день работы (35 стыков трубы 720 диаметра), руб
РТ-1 (проявитель и фиксаж “Формат”)	4851
KODAK АА400 (проявитель и фиксаж “Кодак“)	5399

Таблица 3
Сравнительная стоимость мобильных лабораторий

ТИП мобильной лаборатории	Основные характеристики	Стоимость^*, тыс. руб
Лаборатория РК на базе УАЗ (включая все основное и вспомогательное оборудование)	Гамма-дефектоскоп или импульсный рентген аппарат, ручная фотообработка	2500
Лаборатория РК на базе УАЗ (включая все основное и вспомогательное оборудование)	Рентген-аппарат постоянного потенциала, ручная фотообработка	3100
Лаборатория РК на базе Урал (включая все основное и вспомогательное оборудование)	рентген-аппарат постоянного потенциала, автоматическая фотообработка	4750
Лаборатория РК на базе Урал (включая все основное и вспомогательное оборудование)	рентген-аппарат постоянного потенциала, автоматическая фотообработка, автоматическая расшифровка данных	5000
Лаборатория АУЗК на базе Нива (включая все основное и вспомогательное оборудование)	УЗК дефектоскоп Р-скан 4, сканер, система автоматической расшифровки денных	6500

*Примечание:
в стоимость лаборатории РК входят расходные материалы на 1 сезон (4 месяца)

Следует учесть, что одна лаборатория АУЗК как было показано выше, по эффективности сравнима с 4мя лабораториями РК.

Основные преимущества и недостатки ультразвукового и радиографического контроля.

Таблица 4

Преимущества	Недостатки
Гамма-радиография
Гамма дефектоскоп в 2-3 раза дешевле дешевле, чем рентген-аппарат. Практически не зависим от внешних условий (температура, влажность и т.д.). 100% рабочий цикл.	Строгие требования к транспортировке и применению изотопов. Велика опасность облучения персонала, как в случае нормальной эксплуатации, а особенно в аварийной ситуации. Необходимость удаления персонала с большой площади зоны контроля. Требует темной комнаты и времени на проявление пленки. Необходимы дорогостоящие расходные материалы.
Рентгенография
Качество контроля точнее, чем при гамма-радиографии. Заказчики хорошо знакомы с рентгенографией и готовы принять сварное соединение, основываясь на его рентгенограмме.	Рентгеновские трубки менее надежны, чем гамма-камеры. Намного медленнее, чем УЗК, особенно при большой толщине стенок. Присутствует возможность облучения персонала. Требует темной комнаты и время на проявление пленки. Необходимы дорогостоящие расходные материалы. Невозможна работа при температурах ниже -30 °С.
Автоматизированный УЗК
Наиболее точный метод контроля для плоских дефектов, включая трещины. Самый быстрый метод контроля – один этап УЗК при необходимости может заменить многие этапы радиографического контроля. Быстрая интерпретация. Электронное хранение и поиск данных. Отсутствие расходных материалов. Абсолютная безопасность для персонала.	Необходима зачистка околошовной зоны (только в случае эксплуатационного контроля). Каждая толщина стенки требует калибровки. Невозможна работа при температурах ниже -30 °С.

Выводы:

УЗК с помощью автоматизированных систем проводится в среднем в 4 раза быстрее, чем радиография. Это приводит к уменьшению в 4 раза количества требуемых для эквивалентного объема контроля установок (лабораторий) по сравнению с радиографией.
В настоящие время внедрение АУЗК тормозиться только из-за неосведомленности специалистов и кажущейся дороговизны систем АУЗК.
Данный вид контроля, как было показано выше, технологически и экономически обоснован, имеет всю необходимую нормативную базу, абсолютно безопасен для персонала.

Версия для печати