Отдел по работе с клиентами:

+7 (495) 789-76-55

Адреса в других городах: 
Томск 
Самара
Нижний Новгород

Ликвация (от лат. liquatio – разжижение, плавление) – неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации. Ликвационные включения возникают в результате того, что состав кристаллов, образующихся в начале затвердевания, может существенно отличаться от состава последних порций кристаллизующегося раствора. Ликвация приводит к неравномерности свойств металла, а ликвационные включения могут развиться в расслоения.

Небольшие ликвационные включения, не выходящие на внутреннюю и внешнюю поверхности трубы, не представляют большой опасности, т.к. они не уменьшают общую толщину стенки. Но само наличие таких включений требует повышенного внимания к эксплуатируемому участку, которое заключается в усилении контроля за состоянием тела трубы, за выявлением расслоений и определением направления их развития. 

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax..jpg

Рис.1. Фотография среза трубы с выходящим на внутреннюю поверхность расслоением.

Ликвационные включения, обладающие повышенной твердостью и хрупкостью, являются концентраторами напряжений, что приводит к зарождению усталостных трещин. В условиях циклического нагружения (при воздействии внутреннего давления газа, температурных перепадов) микротрещины могут сливаться и приводить к расслоению основного металла, в том числе выходящему на поверхность (рис 1). Такие трубы наиболее подвержены усталостному разрушению.

Для своевременного выявления и мониторинга развития дефектов подобного рода в АО НПЦ «Молния» применяется ультразвуковой толщиномер с датчиком пути, на основе показаний которого строится дефектограмма обследуемого участка. Установлено, что ликвационные включения на начальной стадии эксплуатации газопровода практически не дают сигналов о дефектности трубы. С течением времени, особенно при циклических нагрузках, дефекты подрастают и сливаются, образуются внутренние трещины, направленные параллельно поверхности или под небольшим углом, в том числе с выходом на поверхность. Определить, выходит или нет данный дефект на поверхность, можно при проведении толщинометрии по всему сечению трубы, с построением круговой дефектограммы и анализу ее профиля. Контроль всего сечения трубы с небольшим шагом сканирования является обязательным фактором качественной диагностики.

В процессе отработки технологии контроля проведено исследование вырезанной трубы, на срезе которой визуально видны выходящие на поверхность расслоения и внутренние трещины, образовавшиеся вдоль ликвационных полос. Труба изготовлена из стали Ст20, ее диаметр 426 мм, толщина стенки 16мм, срок эксплуатации 35 лет.

Построение круговых дефектограмм (рис. 2) позволяет наглядно оценить профиль сечения тела трубы и выявить места расслоений, как выходящих, так и не выходящих на поверхность. Анализ профиля также позволяет оценить минимальную рабочую толщину стенки трубы, По профилю определяется направление ликвационных полос, и проводится оценка их развития.

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.55948569.jpg

Рис.2. Круговая дефектограмма трубы с дефектами 

При анализе дефектограммы вышеприведенного участка трубы можно получить характеристики дефектных зон:
расслоение в верхней части от зоны 9 (выход на поверхность) к зоне 2 через зону 1, в которой происходит активное зарождение и слияние трещин с уменьшением рабочей толщины стенки (расслоение выходит на поверхность);
трещины в зонах 3 и 4 проходят внутри тела трубы, параллельно поверхности, прочность трубы снижается незначительно, но само наличие дефектов подобного рода говорит о некачественном изготовлении и усталости металла;
в зоне 5 выявлена локальная трещина на линии ликвации;
расслоение, выходящее на поверхность, в нижней части трубы от зоны 6 до зоны 7, в результате выхода на поверхность расслоения рабочая толщина стенки уменьшается;
в зоне 8, также как в зоне 1, происходит групповое зарождение трещин, но в отличие от зоны 1, в зоне 8 пока нет близко расположенного выхода трещины на поверхность.

Круговые дефектограммы позволяют отличить ликвационные включения (они как правило прерывисты) от более протяженных расслоений. Кроме того, построение дефектограмм позволяет определить направление развития внутренних трещин. В большинстве случаев ликвационные включения расположены на одной глубине. Иногда встречаются трубы, в которых глубина залегания ликвационных включений различна, как на рассмотренном на рис. 3 примере.

В этом случае в дальнейшем может произойти расслоение с выходом на поверхность. Следует усилить контроль за состоянием трубы при отсутствии значительных ликвационных участков, или вырезать ее, при наличии объединенных в трещины ликвационных включений. 
Ниже приведены дефектограммы, полученные при проведении диагностических работ:

рис. 3 – труба с ликвацией и расслоениями выходящими наружу;

рис. 4 – труба с ликвационными зонами по центру стенки;

рис. 5 – труба без внутренних дефектов.

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.12318162.jpg
Рис. 3. Дефектограмма трубы с выходящими наружу расслоениями и ликвационными включениями.

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.76698224.jpg

Рис. 4. Дефектограмма трубы с ликвационными включениями.

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.5894283.jpg

Рис. 5. Дефектограмма трубы без внутренних дефектов.

Для получения полной картины состояния металла труб с ликвационными включениями и расслоениям, были проведены металлографические исследования.

Рассмотрены образцы с ликвационными включениями, вырезанные из труб, изготовленных из стали 17Г1С, с толщиной стенки 16 мм. Микроисследование показало, что основной металл образцов имеет полосчатую феррито- перлитную структуру. Полосчатость феррито-перлитной структуры по ГОСТ 5640-68 соответствует 5 баллу (рис.6).

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.30315529.jpg

Рис.6. Микроструктура основного металла (х200)

В результате металлографических исследований было обнаружено, что основной металл образцов состоял из двух слоев металла - по 8 мм. В месте контакта имеется прослойка, в которой имеются нарушения сплошности. В образцах основного металла линия контакта идет по всей длине образцов основного металла, а в образцах со сварным соединением линия контакта заканчивается у металла шва.

Макроструктура образца, вырезанного в зоне ликвационных включений, представлена на рис.7. Линия контакта неоднородна. На участке №1 (рис.7 ) имеются нарушения сплошности прослойки. На участке №2 (рис.7 ) соединение плотное. 

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.83733888.jpg

Рис.7. Макроструктура образца из стали 17Г1С. (х 4)

Макроструктура образца сварного соединения в зоне ликвационных включений представлена на рис.8. На макрошлифе обнаружена пора №1 и шлаковое включение №2. По линии контакта основного металла имеются участки №3 и №4 с нарушением сплошности прослойки и участок №5 плотного соединения. На других образцах в зоне ликвационных полос наблюдались участки с расслоениями и развивающимися трещинами.

http://www.npcmolniya.ru/userfiles/clauses/44/operativnaya-diagnostika-i-monitoring-rassloenij-v-gazoprovodax.52325666.jpg

Рис.8. Макроструктура образца со сварным соединением. (х 4 )


Стандартное, нормированное в НТД, проведение толщинометрии по четырем точкам сечения трубы не позволяет получить полную характеристику состояния тела трубы.

Для получения достоверных сведений и исключения пропуска таких внутренних дефектов, как выходящие наружу расслоения, рекомендуется проводить толщинометрию по всему сечению трубы с минимальным шагом сканирования. Особенно актуально проведение такого обследования на трубах среднего и большого диаметра (от 325 мм), прослуживших 25 и более лет. Сканирование следует проводить рядом с местами сосредоточения нагрузок (врезки, отводы, опоры, запорно-регулирующая арматура). Последовательная диагностика, например через 1-3 года, позволяет на ранней стадии выявлять возникновение дефектов, определять скорость и направленность их развития. Сканирование трубы в разных сечениях позволяет оценить состояние и развитие дефекта по протяженности.

Контроль тела трубы такого рода не занимает много времени и может проводиться совместно с контролем сварных соединений (в околошовной зоне). Практически полная автоматизация контроля – от непосредственной диагностики до формирования результатов позволяет практически сразу делать вывод о состоянии диагностируемого объекта.

Периодическая диагностика труб с ликвационными включениями, с составлением и анализом полученных круговых дефектограмм, позволяет вести мониторинг развития расслоений, обеспечивает качественный контроль за техническим состоянием труб и соединительных деталей без перебраковки и недопущением перехода трубы в предельное состояние.