186105. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés belső túlnyomásnak kitett szerkezeti elemek, pl. csővezetékek üzemképességét csökkentő maradó alakváltozások megelőzését célzó üzemközbeni felügyeletre
1 186105 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés, mely lehetővé teszi, hogy belső túlnyomásnak kitett szerkezeti elemek állapotában üzem közben bekövetkező változásokat üzem közbeni folyamatos felügyelet keretében időben észlelhessük ahhoz, hogy megelőzzük az üzemképességet csökkentő maradó alakváltozások kialakulását. A találmány segítségével újszerű módon figyelemmel kísérhető üzemi folyamatokra különösen jellemző pl. csővezetékek állapotának üzem közbeni alakulása, ezért a továbbiakban ilyen alkalmazási területből kiindulva tárgyaljuk a találmányt; alkalmazhatósága azonban erre nem korlátozódik. Minden olyan helyen, ahol a belső túlnyomás elviselése közben fokozatosan módosul a szerkezeti elem teherbíró képessége, illetve belső feszültségállapota, a találmány szerinti komplex figyelési mechanizmus és az egyfelől a terhelés alatti alakváltozás, másfelől az alakváltozáskor fennálló üzemi hőmérséklet folytonos és/vagy mintavételes felügyelete révén kapott mérési értékek gyors feldolgozása lehetővé teszi a maradó alakváltozás kialakulásának olyan időben való észlelését, amikor akár a veszélyeztető állapot regeneráló intézkedések révén való megszüntetése útján meg tudjuk még előzni a szerkezeti elem meghibásodásából eredő üzemzavart vagy baleseti veszélyt. A mondottakból következik, hogy a találmány szerint elérhető megnövelt üzembiztonság számos alkalmazási területen különleges jelentőséggel bír. Az üzemeltetés szempontjából kritikus nyomástartó elemek, pl. csővezetékek meghibásodásának előrejelzéséhez jelenleg is alkalmazott — hagyományos — diagnosztizálási módszerek egyike az előre betervezett karbantartások, nagyjavítások ideje alatt elvégzett szerteágazó szerkezetvizsgálat. Az elvégzett roncsolásmentes, s szükség esetén roncsolásos vizsgálatok hasznos információkat adnak, bár többnyire igen költséges, hosszadalmas eljárások és csak a berendezés tartós üzemszüneti állapotában valósíthatók meg. Az üzemeltetés biztonságának növelése szerte a világon felvetette az ún. állapotfüggő karbantartás kiterjesztésének igényét, s ez csak az anyagok kimerülési folyamata nyomonkövetésének ismeretén alapulhat. A káreseteket, töréseket mindig repedésképződés, majd repedésterjedés folyamata előzi meg. A repedésterjedés kezdeti szakasza stabil, egy adott kritikus méret elérése után azonban a repedésterjedés ugrásszerű változást, törést okoz, ha nem történik beavatkozás. A jelenleg alkalmazott szerkezetvizsgálatok eredményei mindössze egy adott állapotra jellemző mérőszámokat szolgáltatnak az üzemeltetőnek. A találmány szeinti eljárás alkalmazása révén a kisciklusú fáradásra (és kúszásra) igénybevett nyomástartóedény elemeknél, csővezetékeknél a stacioner és instacioner üzemvitelek szerkezeti anyagra gyakorolt hatásaira visszavezethető várható meghibásodások igen nagy pontosságai és kellő időben előrejelezhetők, s a kimerülési folyamat figyelembevételével tervezhetők be a szükségessé váló nagyjavítások, rekostrukciók, szerkezeti elem cserélések időpontjai is. A berendezés és felszerelése az üzemvitel szempontjából kritikus csővezetékekre az állapotfüggő karbantartási rendszerhez olyan információtöbbletet szolgáltat, amely az eddigieknél biztonságosabb alapokon teszi lehetővé az anyagban az üzemeltetés során kialakuló károsodások folyamatos követését. A jelenlegi roncsolásmentes csővezetékvizsgálati módszerek, amelyekkel az üzemelő vezetékek állapotát a leállások során, üzemszünetekkor vizsgálják, kevés információt szolgáltatnak ahhoz, hogy az állapotfüggő karbantartás megvalósítható legyen. A jelenleg az energiaipari és vegyipari csővezetékeknél alkalmazott roncsolásmentes vizsgálatok lehetőségei és korlátái a következők: A) Optikai (vizuális) (szemrevételezés) (nagyító) endoszkóp, üvegszáloptika, fotó, film, televízió, replikás metallográfiái vizsgálat (ez már bizonyos beavatkozás az anyagba) B) Penetrációs festékdiffúziós felületvizsgálat fluorescens diffúzió C) Mágneses vasporos felületvizsgálat fluorescens D) Radiográfia röntgen izotóp lineáris gyorsító, betatron E) Ultrahang falvastagságmérő hibakereső F) Akusztikai emisszió G) Magnetoinduktiv mágneses villamos (örvényáram) H) Feltágulásmérés A) Az optikai vizsgálati módszerek a szerkezeti anyagok felületéről adnak szubjektív képet, azaz a vizsgáló személy képességétől, gyakorlatától, figyelmétől, stb. függ az értékelés. A fénykép, film, televízió (telerecording) lehetővé teszi az egyéni szubjektivitás bizonytalanságának a csökkentését, de minden részlet a gyakorlatban nem rögzíthető. A felület csiszolása, polírozása, majd maratása után replika segítségével a szemcseszerkezet is vizsgálható. E módszer eredményessége döntő mértékben függ a vizsgálati hely kijelölésétől, s csak a kritikus helyek igen kis részének vizsgálatára alkalmas. Diagnosztizálható : a) színváltozás (korrózió, hőhatás, stb.) b) helyi alakváltozás (de csak akkor, ha az alakváltozás mértéke nagyon nagy, ha nagyobb mint 10—15%-os). c) a felbontóképességnél nagyobb mértékű felületi részletek. B) A penetrációs vizsgálatok bármely anyag felületig nyitott kapilláris jellegű folytonossági hiányait képesek kimutatni -10 °C és +260 °C hőmérséklet határok között. Bármely módszert alkalmazzuk, a viszgálat végül is optikai értékelésre vezethető vissza (lásd: optikai vizsgálat). Diagnosztizálható: a) repedés b) hegesztési kötéshiba c) porozitás d) pitting Nem értékelhető ezek mélysége. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
