PECA™ контроль коррозии под противопожарной защитой (CUF)

Сосуды под давлением в виде сфер Хортона поддерживаются над землей несколькими стальными опорами. Для предотвращения катастрофического выхода из строя в случае пожара ножки покрыты защитным слоем огнезащитного материала. Со временем и при попадании воды под этим защитным слоем может развиться коррозия под огнезащитой (CUF). Скрытый от глаз, он ставит под угрозу структурную целостность опор сферы. Исторически сложилось так, что две стратегии были привилегированными для контроля. Первый требует снятия и повторного нанесения всего защитного слоя для визуального и ультразвукового контроля на голую сталь. В качестве альтернативы визуальный осмотр может быть выполнен с установленной пассивной защитой за счет меньшей достоверности и невозможности обнаружить внутреннюю коррозию. Обычный импульсный вихревой метод (PEC) также использовался для оценки остаточной толщины стенок опор. Последние разработки Eddyfi Technologies в области PEC с введением динамического сканирования и массива (PECA) технология изменила статус-кво, обеспечив гораздо большую производительность, охват, обнаружение и уверенность; технология обеспечивает высокий уровень достоверности без затрат на ненужную зачистку и повторное нанесение бетона, снижая общие затраты на проверку и ремонт на 70-90 процентов! Давайте посмотрим поближе.

Сферы Хортона — это большие сосуды под давлением, в которых хранятся газообразные углеводороды, такие как бутан, пропан и природный газ, под таким давлением, что они остаются в жидком состоянии.

Сферы стоят над землей на цилиндрических стальных ножках. Ножки покрыты огнеупорным материалом, обычно бетоном, чтобы предотвратить разрушение в случае пожара. Структурная целостность опор необходима для обеспечения безопасности сосуда под давлением. К сожалению, при попадании воды и времени под защитным слоем может развиться CUF. Медленно действуя незаметно, коррозия ослабляет конструкционную сталь, нарушая ее целостность и потенциально приводя к драматическим последствиям. Попадание воды внутрь опоры приводит к коррозии с теми же последствиями, но с еще меньшими визуальными признаками.

Рисунок 1: Резервуар для хранения Horton Sphere

Чтобы предотвратить вредный отказ, необходимо периодически проверять противопожарную защиту опоры сферы. API 2218 и API RP 583 рекомендуют проверять огнезащиту на наличие трещин, вздутий или пятен ржавчины, которые указывают на CUF. Стандарты рекомендуют выполнять выборочное удаление противопожарной защиты для осмотра основания и армирования. К сожалению, CUF не всегда отображает эти признаки. 

Инженер по надежности Келли П. Калье комментирует: « Я был свидетелем многих областей, где, как мы обнаружили, присутствовала деградация, но визуально не было трещин, отслоений, вздутий или пятен на всей ножке сферы ». Поскольку видимых признаков может и не быть, « полагаться только на визуальный осмотр может создать ложное чувство безопасности и привести к катастрофе »

Чтобы повысить доверие, некоторые владельцы активов пойдут на то, чтобы за большие деньги снять противопожарную защиту, чтобы провести осмотр голой стали. Эта процедура эффективна, но очень трудоемка и очень дорога. В следующей таблице представлен пример общей стоимости осмотра 10 ножек сферы с зачисткой и заменой противопожарной защиты.

Таблица 1 : Стоимость УЗ-контроля со снятием и укладкой бетона

При традиционном контроле непокрытой трубы более 80% общей стоимости осмотра приходится на снятие пассивного огнезащитного слоя до осмотра и установку новой пассивной защиты после самого осмотра.

Импульсный вихреток использовался для проверки CUF в сферах в течение последних десятилетий с некоторым успехом. PEC использует магнитный импульс для создания вихревых токов в стальной опоре при отрыве. Измеряя затухание вихревых токов внутри компонента, технология может вычислить усредненную толщину стенки по всей поверхности датчика. К сожалению, старая технология PEC была связана с ограниченной производительностью и способностью обнаруживать небольшие дефекты.

Присутствие проволочной сетки из углеродистой стали или арматурных стержней в бетонном слое также создавало проблемы, потому что реакция небольшой мешающей части аналогична реакции более тонкой стенки, что потенциально может привести к ложным срабатываниям.

Система Lyft® , представленная в 2016 году, заново изобрела PEC, позволив проводить динамический (непрерывный и закодированный) сбор данных. Eddyfi Technologies разработала датчики и инструмент для динамического сбора данных, отойдя от традиционных конструкций датчиков PEC. Это нововведение удвоило возможности производительности. Меньшая занимаемая площадь по сравнению со старой технологией PEC также позволяла обнаруживать меньшие показания. В 2018 году выпуск первого датчика Pulsed Eddy Current Array (PECA) с 6 каналами и зоной покрытия 457 миллиметров (18 дюймов) изменил правила игры, повысив производительность с пяти до десяти раз! Внедрение этих инноваций является частью ДНК Lyft, и Eddyfi стремится постоянно улучшать возможности системы посредством обновлений программного и аппаратного обеспечения.

Рисунок 2: Контроль ножек сферы с помощью PECA

Для владельцев Lyft, которые проверяют опоры сфер, было несложно интегрировать PECA в свои проверки. Операторы могут развертывать датчики либо с помощью строительных лесов, либо с помощью веревочного доступа. В настоящее время Eddyfi Technologies изучает дистанционно развернутую инспекцию.

Чтобы решить проблему проволочной сетки и арматуры, присутствующих в противопожарной защите, мы разработали алгоритм специального назначения, который сводит к минимуму риск ложного срабатывания из-за мешающих компонентов из углеродистой стали. Этот алгоритм можно включить в любой системе Lyft, установив флажок «Проволочная сетка/армирующий стержень» в определении компонента перед контролем.

Оставшаяся толщина стенки доступна инспекционной группе в режиме реального времени. Как только область коррозии обнаруживается с помощью PEC, противопожарная защита удаляется локально для проведения дальнейшей оценки признаков.

Микаэль Лемэр, эксперт по неразрушающему контролю в Mistras, наблюдал за сотнями сферических ножек, проверенных с помощью системы Lyft. Его предпочтительным методом контроля является развертывание PECA с помощью канатного доступа. Он рекомендует своим клиентам использовать PECA, чтобы обеспечить почти 100-процентный охват. Келли П. Кайе также предпочитает развертывание PECA с помощью веревочного доступа для проверки ножек сферы. Повышенная производительность позволяет инспекторам выполнять сканирование с более высоким разрешением, увеличивая вероятность обнаружения небольших дефектов и сводя к минимуму риск ложных срабатываний.

Рисунок 3: Сканирование техником по канатному доступу с помощью PECA

PEC обнаруживает и оценивает степень коррозии под защитным слоем бетона. Отчет об инспекции может быть предоставлен клиенту в течение короткого времени, чтобы оценить, присутствует ли коррозия в компоненте. Отчет об инспекции эффективно создается в программном обеспечении для создания отчетов SurfacePro 3D . Это программное обеспечение позволяет пользователям добавлять 3D-модели данных контроля, что дает владельцу активов лучшее представление об активах на их объекте.

Оба сотрудника согласны с тем, что Lyft и PECA значительно повышают уровень достоверности результатов проверки по сравнению с исключительно визуальной проверкой или обычной проверкой PEC опор сфер. Повышенная производительность позволяет улучшить разрешение, лучше различать функции и значительно снизить риск ложных срабатываний.

В следующей таблице представлены предполагаемые общие затраты на проект с использованием различных сценариев развертывания. В одном случае повреждений не обнаружено; во втором типичное поражение CUF обнаруживается на локализованных участках 50% ног; удаление и повторное применение противопожарной защиты только в областях, представляющих интерес для инспекций PEC, показано в более позднем сценарии.

*Учитывая, что строительные леса устанавливаются на опоры, на которых имеются повреждения

Независимо от того, обнаружено повреждение или нет, PEC обеспечивает значительную экономию средств по сравнению с традиционной проверкой голого металла, когда большая часть бетона удаляется на участках, где нет повреждений. Общая стоимость проекта также лишь незначительно выше при использовании PEC по сравнению с визуальным контролем без зачистки, но обеспечивает гораздо более высокую вероятность обнаружения (PoD) и уровень достоверности.

Рисунок 4: 3D-модель SurfacePro данных PEC

В этом примере данные PEC показывают область с подозрением на коррозию. В бетоне не было видимых трещин, выпуклостей или пятен ржавчины, которые могли бы свидетельствовать о повреждении. Локальное снятие противопожарной защиты однозначно выявило степень повреждения, как показано на следующем рисунке. Стальная ножка толщиной 11 мм (0,4 дюйма) проржавела до сквозного отверстия. Внутри конструкции также была обнаружена вода, что позволяет предположить, что коррозия проникла внутрь конструкции.

Рисунок 5: Локальное удаление CUF после обнаружения с помощью PECA

Если бы был произведен только визуальный осмотр бетона с выборочным удалением огнезащиты, то эта коррозия осталась бы незамеченной. Он продолжал бы расти, что могло бы привести к катастрофическим последствиям. К счастью, Lyft и PECA обеспечивают почти 100-процентную проверку покрытия без удаления противопожарной защиты . При периодическом осмотре PEC обеспечивает обнаружение дефектов до того, как они достигнут такой степени повреждения.