Jdi na obsah Jdi na menu
 


3. Provádění technické inspekce

4. 1. 2021

Provádění technické inspekce v případě nebezpečí překročení nejvyššího dovoleného tlaku či teploty

Způsob kontroly za provozu se proto orientuje na zkoušku funkčnosti bezpečnostní výstroje. Proto musí být předepsaná pravidelná kontrola funkčnosti bezpečnostní výstroje. Kontrola zařízení se vztahem k bezpečnostní výstroji: např.: přívodní potrubí k pojistnému ventilu nesmí mít ztrátu funkčnosti např. zacpáno, zamrznuto apod.

Dále by se měl způsob kontroly pro odstranění tohoto rizika za provozu orientovat na tlakovou zkoušku. Výpočet zkušebního tlaku se provádí podle kapitoly 9.3 „Tlaková zkouška“ ČSN EN 13480-5 Kovová průmyslová potrubí Část 5. Kontrola a zkoušení.

Provozovatel zařízení má pod kontrolou určité druhy poruch, neboť „určuje“ provozní zatížení (samozřejmě předpokládáme v rámci všech norem a předpisů), kdežto projektant potrubní trasy může toto provozní zatížení jen předpokládat a na jeho základě může provést u některých mezních stavů výpočet životnosti.

 

Provádění technické inspekce v případě nebezpečí únavového lomu

Jestliže se počet cyklů blíží predikované životnosti, můžeme případný rozvoj samotného únavového lomu kontrolovat metodami NDT. Únavový lom začíná v místě koncentrace napětí, tj. v místě svárů a na tvarovkách potrubí či hrdlech tlakových nádob. Obzvláště vhodná pro rozvíjející se únavový lom je metoda akustickou emisí.

Únavový lom je výsledkem mikroskopických procesů probíhajících ve struktuře materiálu. Postupné rozrušování kovu při proměnlivém zatěžování má nevratný kumulativní charakter, které se navenek projeví až v samotném závěru únavového procesu růstem

makroskopické trhliny a končí únavovým lomem.

Na uvedeném obrázku jsou znázorněna všechna tři stadia porušení materiálu únavou:

  1. Stadium změny mechanických vlastností materiálu
  2.  Stadium nukleace trhlin
  3.  Stadium šíření trhlin až do lomu

 unava.jpg

Podle počtu zatěžovacích cyklů, jež vedou k únavovému lomu, rozlišujeme málocyklovou únavu a mnohocyklovou únavu. Pro mnohocyklovou únavu je charakteristické, že k porušení postačuje relativně nízká úroveň napětí, ale potřebný počet cyklů zatížení je řádově 105 a větší. Naopak pro málocyklovou únavu jsou příznačná vysoká napětí přesahující opakovaně mez kluzu, v důsledku čehož vynikají velké plastické deformace. Počet cyklů nepřesahuje počet 104.

Velice častou příčinou vysokého počtu zatěžovacích cyklů jsou provozní vibrace vznikající v důsledku přítomnosti budícího zdroje, což jsou nejčastěji točivé stroje. Mimo známou otáč­kovou frekvenci točivých strojů se mohou v systémech také generovat tlakové pulzace při kmi­tání vodního sloupce, pokud systém není dokonale odvzdušněn, k vodním rázům při změněn skupenství dodávané kapaliny (voda. pára), popřípadě ke kavitaci.

Tepelná únava. Hlavním rysem degradačního mechanismu tepelné únavy je, že nemá etapu nukleace vad a mikrotrhlinky vznikají během několika málo prvních cyklů. To je způsobeno velkým teplotním a následně deformačním gradientem na povrchu tělesa při teplotních šocích. Významu tento mechanismus nabývá při teplotním rozdílu větším jak 150°C mezi médiem a stěnou. Charakteristickým rysem tepelné únavy je častá změna teploty vyvolávající častou změnu napětí, což může vést až k nukleaci defektu ve velmi krátkém čase. Mezi čtyři nejdůležitější teplotní zatížení patří:

- teplotní rozvrstvení (rozložení) po průřezu na vodorovných úsecích potrubí

- teplotní spád ve směru osy potrubí

- míchání teplého a studeného média v T-kusech

- teplotní šoky a častá změna teploty (odstavení, najíždění)

Vysokocyklová únava je způsobena kmitáním potrubí. V případě kmitání, může potrubí plnit svoji základní funkci dál, potrubí stále kmitá, ale samotnévýrazné škody anebo ztráty na lidských životech pouhým kmitáním nevzniknou, i když to chyba samozřejmě je.

V případě, že se nepodaří kmitání vyřešit odladěním anebo zatlumením je možné vzít na vědomí, že samotné kmitání potrubí není na příčinu neplnění základních funkcí potrubí za těchto podmínek:

  1. Kmitání se však nesmí zvětšovat, tj. musí být ustálené anebo zatlumené.
  2. Je nutné výpočtem ověřit, zda nenastane rozvoj vysokocyklové únavy až k lomu, tj. životnost kmitáním není omezena. I zde můžeme porovnáním dosaženého napětí v potrubí při kmitání porovnámím na únavově křivce získat maximální dovolený počet kmitů pro rizikové místo.

Způsob kontroly, zda teoretické předpoklady fungují, může být takovýto:  Je nutné kontrolovat podmínku nezvětšování amplitudy a frekvence kmitání, dá se to poznat i vizuálně. Další postup je stejný jako u nízkocyklové únavy tj. zapojení NDT. Když se životnost zařízení přibližuje predikované životnosti, je vhodná i tlaková zkouška. 

 

Provádění technické inspekce v případě nebezpečí nadměrné deformace způsobené creepem

Creepová deformace je funkce druhu materiálu, doby expozice, teploty a napětí. V závislosti na velikosti napětí a jeho trvání, se deformace může stát tak velkou, že díl konstrukce již nemůže vykonávat svou funkci. Prakticky každý materiál bude mít creepové deformace při teplotách blížících se teploty jeho tavení. Je zde tedy závislost na počtu provozních hodin (tedy životnosti) při určité teplotě.

Koeficient bezpečnosti SFcr pro odvození dovoleného napětí je brán z meze creepu materiálu.  Není-li životnost specifikována, použije se střední hodnota meze pevnosti při tečení pro 190 000h. V případech, kde nejsou hodnoty pro 190 000 h specifikovány v materiálových normách, se použije střední hodnota meze pevnosti při tečení pro 150 000 h nebo 100 000 h.

V případech, kde je životnost specifikována pro méně než 100 000 h, se použije jedna z následujících metod podle toho, je-li zajištěn monitorovací systém životnosti.

a) Není-li zajištěn, musí být součinitel bezpečnosti SFcr roven 1,5

b) Je-li zajištěn, může se specifikovat součinitel bezpečnosti SFcr 1,25,

Monitorovací systém bezpečnosti sleduje, aby nebyla překročena creepová deformace 1% (střední hodnota) pro 100 000 h. Čili na existenci monitorovacího zatížení je závislý bezpečnostní koeficient pro creepový výpočet do 100 000 provozních hodin. Nad tuto hodnotu provozních hodin není bezpečnostní koeficient na existenci monitorovacího systému závislý.

U stárnutí na creepem, je nutné s ohledem na plánovanou životnost, určit předpokládaný počet provozních hodin pro tuto životnost při předpokládané teplotě. Ke konci životnosti by se mělo sledovat, zda creepová deformace nepřesahuje 1% pro 100 000 h

V materiálových normách jsou obvykle udávány referenční hodnoty meze tečení pro 1% plastického creepového prodloužení, proto právě tuto deformaci hlídáme. Dovolená měření se nejjednodušeji realizují jako opakované měření délky určeného úseku. K tomuto účelu se určuje úsek potrubí, který je v době měření bez izolace a za teploty okolí.

Způsob kontroly. V materiálových normách jsou obvykle udávány referenční hodnoty meze tečení pro 1% plastického creepového prodloužení, proto právě tuto deformaci hlídáme. Dovolená měření se nejjednodušeji realizují jako opakované měření délky určeného úseku. K tomuto účelu se určuje úsek potrubí, který je v době měření bez izolace a za teploty okolí. Může se měřit i obvod potrubí. Ten však vypovídá pouze o creepové deformaci způsobené vnitřním tlakem.  Vhodným zařízením se může provádět i kontinuální sledování a predikce životnosti.

Může se měřit i obvod potrubí. Ten však vypovídá pouze o creepové deformaci způsobené vnitřním tlakem, proto k tomuto saháme tehdy, jsou-li ostatní trvalá zatížení zanedbatelná. 

 

Provádění technické inspekce v případě nebezpečí koroze

Možnosti kontroly postupu koroze/eroze. Všeobecně platí, že při úbytku stěny potrubí nad dovolenou mez, hrozí lom v nejvíce namáhaném místě. Zde koresponduje riziko s mezním stavem potrubí, který je též nazývaný a počítaný jako kontrola pevnosti.

Mezní stav je však ten samý, jako když stoupne napětí nad dovolenou hodnotu, tj. kontrola pevnosti při maximálně dovoleném snížení tloušťky stěny korozí či erozí. Zbytkové riziko je zde rychlost postupu koroze či eroze.

Maximální dovolená hodnota korozního či erozního přídavku se určuje v projektu a ověřuje ve výpočtu z požadované životnosti zařízení a z korozní anebo erozní agresivity dopravovaného média. Hodnota maximálního dovoleného korozně. erozního přídavku a okamžité naměřené hodnoty v určených místech musí být uváděny v provozních dokumentech např. v revizních zprávách apod.

Způsob kontroly. Nejvhodnější způsob kontroly je vnitřní revize a měření tloušťky stěny potrubí ultrazvukovou sondou. Při překročení maximální dovolené hodnoty korozního či erozního přídavku, se musí potrubí vyřadit z provozu.  Při častějším anebo kontinuálním měření můžeme předpovídat i konec životnosti potrubí.

Dále zde je problém nerovnoměrného postupu koroze či eroze. Zde je nejčastější možnost rychlého erozního opotřebení u kolen v případě výskytu pevné fáze v plynu anebo kapalině. Další příklad nerovnoměrného opotřebení je důlková koroze.