Существует большой спрос на инспекцию материалов из пластика, армированного стекловолокном (GFRP или GRP) и пластика, армированного углеродным волокном (CFRP или CRP). По сравнению с металлическими компонентами, используемыми в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности, эти композиты обладают большими преимуществами.
Существует большой спрос на инспекцию и контроль материалов из пластика, армированного стекловолокном и пластика, армированного углеродным волокном (CFRP или CRP). По сравнению с металлическими компонентами, используемыми в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности, эти композиты обладают большими преимуществами.
В областях, где есть подозрение на высокий риск коррозии — от морских платформ до наземных технологических установок — пластик армированный стекловолокном, и пластик, армированного углеродным волокном - продемонстрировали большую разницу с точки зрения отношения прочности к весу, срока службы, простоты установки и низких эксплуатационных расходов. Эти преимущества делают трубы из композитных материалов отличным выбором
В то же время существует неопределенность в обеспечении качества из-за отсутствия общей практики контроля. В этой статье описаны передовые методы, помогающие уменьшить эту неопределенность, и она основана на существующих знаниях, касающихся пластиковых материалов, армированных стекловолокном и углеродным волокном.
Как и во всех других материалах, дефекты в стеклопластике и углепластике могут возникать на разных этапах производственного процесса от сырья до готовых компонентов, во время установки и ввода в эксплуатацию или во время самой эксплуатации.
● Ранняя диагностика. Цель контроля перед вводом в эксплуатацию состоит в том, чтобы как можно раньше выявить отклонения от спецификаций или функциональных требований и сформировать основу для корректирующих действий для сравнения с будущими проверками.
●Диагностика на объекте. Во время обслуживания роль инспекции заключается в обеспечении высокого уровня безопасности и регулярности во время эксплуатации, формировании основы для оценки и планирования технического обслуживания (включая «соответствие назначению»), содействии улучшению текущей и будущей конструкции и сравнении новые результаты контроля с первоначальными результатами на этапах производства.
Текущие стратегии, сильные стороны и ограничения
Большинство трубопроводов и резервуаров из композитных материалов исторически проверялись с использованием комбинации визуальных испытаний и испытаний под давлением. Этот подход в целом работает достаточно хорошо, и ожидается, что эти два метода останутся в центре большинства инспекций. Некоторые трудности с историческим подходом были отмечены при использовании стеклопластика и углепластика на производственных объектах. Чрезмерное доверие к испытаниям системы под давлением иногда становилось фактором, способствующим не адекватному контролю качества системы на различных этапах производства, приемки и монтажа.
Критерии визуального осмотра были чрезмерно субъективными, т. е. фотографические стандарты для применения в трубопроводах недоступны. Испытания под давлением часто проводятся на более позднем этапе строительства проекта, что делает любой необходимый ремонт трудным из-за ограниченного доступа и дорогостоящим. Иногда стоимость испытаний под давлением, включая изоляцию систем из стеклопластика или углепластика, превышает стоимость самой системы.
Типы дефектов и на что обращать внимание
Обычно дефекты, которые выявляются при таком контроле, заключаются либо в самих материалах, либо в клеевых соединениях. Для пластиковых труб, армированных углеродным волокном или стекловолокном, процесс менее сложен и более автоматизирован, что приводит к меньшему количеству дефектов в материалах. Фитинги более сложны и обычно не автоматизированы, что может привести к большему подозрению в дефектах.
| Тип дефекта | Описание | Подходящий метод неразрушающего контроля |
| Неправильное клеевое соединение |
Клеевое соединение шва неправильно расположено или конструктивно неверно |
Ультразвуковой контроль (UT), рентгенографический контроль (RT), визуальный контроль (VT) |
| Локальное отсутствие клея | Линия клеевого соединения не заполнена и есть пустоты | UT, RT, термография, гидравлическое испытание |
|
Разрыв и локальное нарушение кристаллической решетки внутри материала |
Слабые связи между адгезивами в стеклопластике и углепластике. Характеризуется локальной потерей структурной непрерывности внутри материала, но материал остается в тесном контакте поперек дефекта. | Ультразвуковой контроль(UT), гидравлическое испытание |
| Недостаточная прочность | Неправильное ламинирование | Ультразвуковой контроль (UT), визуальный контроль (VT) |
| Деламинация |
Область, в которой слои внутри клеевого соединения стеклопластика / углепластика расходятся |
Ультразвуковой контроль(UT), термография(RT),визуальный контроль(VT) |
| Переломы и трещины |
Растрескивание стенки из стеклопластика/карбона, разрыв волокна |
Ультразвуковой контроль(UT), визуальный контроль(VT), термография, рентгенографический контроль (RT) |
|
Пористость, пустоты и включения в матрице |
Воздух, выделение газа во время отверждения, посторонние вещества, отвержденные в ламинате |
Ультразвуковой контроль(UT), рентгенографический контроль (RT) |
| Эрозия |
Внутренний локальный материал, удаляемый абразивной эрозией или кавитацией* |
Ультразвуковой контроль(UT),рентгенографический контроль (RT), термография |
Кавита́ция* — физический процесс образования пузырьков в жидких средах, с последующим их схлопыванием и высвобождением большого количества энергии.
Ультразвуковой контроль материалов стеклопластика и углепластика
При проведении ультразвукового контроля следуйте той же стратегии контроля, что и стратегия контроля коррозии. Важно, чтобы оцениваемая область была достаточно очищена, чтобы облегчить движение датчиков для максимального проникновения ультразвука.
Стандарты калибровки обычно соотносятся с соответствующими размерами исследуемых резервуаров или труб. Калибровочный эталон для клеевых соединений должен быть изготовлен с использованием адгезивных материалов (отрезков труб или клеевых соединений резервуаров) с соответствующими ступенчатыми рисунками, нанесенными на поверхности.
Контролируемые пустоты или участки без клея могут образовываться, например, из-за неполного покрытия клеем или съемными полосками из тефлона. Как внешняя, так и внутренняя и обработанная поверхности должны отражать шероховатость поверхности во время изготовления и стружки адгезивов перед склеиванием.
Вот пример калибровочного образца, который можно использовать для проверки стеклопластика или армированного углеродом пластика, склеенного с трубой
.
Подготовка к ультразвуковому контролю
- Размер и положение любых наблюдаемых дефектов
- Идентификация и местонахождение контролируемого соединения
- Название, тип и серийный номер используемого прибора
- Тип датчика и рабочая частота
- Идентификация используемого стандарта калибровки
- Идентификация используемого шаблона контроля
- Наименование и уровень сертификации оператора
- Дата и время контроля
Что необходимо для контроля:
Eddyfi Technologies предлагает широкий спектр продуктов, которые можно использовать для такого контроля, и как M2M Gekko, так и Mantis™ можно использовать для расширенного ультразвукового контроля с фазированной решеткой (PAUT). Эти инструменты используют высокотехнологичную ультразвуковую методологию. Для получения дополнительной информации, связанной с PAUT, посмотрите здесь .
При выполнении PAUT-контроля одним из важнейших шагов является выбор правильного типа датчиков, которые будут генерировать достаточно энергии для проникновения в композитный материал.
Решение , выходящее за рамки обычного:
Инструменты PAUT, предлагаемые Eddyfi Technologies, поставляются с датчиками и сканером, подобранными вручную для готового к контролю решения.
Настройка для ультразвукового контроля углеродных и стеклопластиковых материалов учитывает несколько параметров. Это включает в себя геометрию образца и параметры материала. Законы фокусировки должны быть достаточно мощными, чтобы воссоздать поведение ультразвука в таких материалах. Программное обеспечение Capture™ , встроенное в портативные PAUT-инструменты Gekko и Mantis, обеспечивает наиболее желаемое фокусное расстояние, наиболее подходящее для контроля материалов сложной геометрии.
Это надежное программное обеспечение оснащено самыми современными инструментами анализа, которые помогают не только обнаруживать, но и обеспечивать наилучшее представление о дефектах в 3D-формате. Приборы обеспечивают большой диапазон ЧСИ, чтобы помочь операторам выбрать наилучший ЧСИ, позволяющий сократить время цикла контроля.
Оценка углеродных и стеклопластиковых материалов с использованием фазированных решеток не только помогает обнаруживать дефекты, но и делает это очень быстро, а это означает, что инспекции повышают производительность.
