Классификация морских подводных трубопроводов (МПТ) входит в сферу деятельности Российского морского регистра судоходства (РС) с 2003 года. В том же году Регистром были разработаны и изданы Правила, содержащие основные принципы классификации этих морских инженерных сооружений. На основе опыта технического наблюдения за постройкой и эксплуатацией МПТ, а также изготовлением материалов и изделий для них, одобрения технологических процессов, используемых при постройке, ведется постоянная работа по совершенствованию требований РС, направленная на обеспечение безопасности этих объектов. Какие возможности для применения современных технологий дают требования новой редакции Правил МПТ?
С 1 января 2016 года действует новая редакция Правил классификации и постройки морских подводных трубопроводов РС (Правила МПТ). В ней подробно рассматриваются вопросы сварки и неразрушающего контроля, который применяется как при изготовлении сварных стальных труб, так и при укладке трубопроводов на трубоукладочном судне/барже. В частности, большое внимание уделено сварке монтажных кольцевых стыков труб и необходимых при этом методах контроля качества сварных соединений.
Требования Правил МПТ распространяются на сварку конструкций стальных подводных трубопроводных систем, подлежащих техническому наблюдению и освидетельствованию Регистром на стадиях изготовления стального проката для труб, трубной продукции, укладки (монтажа) трубопровода. Также они применяются при изготовлении изделий и сборочных единиц для трубопроводов, ремонте с применением сварки и контроле качества сварных соединений.
Согласно Правилам, техническому наблюдению Регистра подлежат:
- испытания на свариваемость листового стального проката (штрипса), предназначенного для изготовления сварных труб, и бесшовных труб. Испытания проводятся для определения уровня качества стали как основного металла и допуска ее к производству;
- технологические процедуры сварки при производстве сварных труб;
- технологические процедуры сварки стыковых (монтажных) кольцевых сварных соединений при укладке (монтаже) трубопровода;
- процедуры неразрушающего контроля сварных соединений и нормы дефектности сварных соединений, включая ее расчетные параметры, приведенные на основании инженерной оценки критичности дефекта. Последнее применяется только для стыковых кольцевых швов;
- процедуры ремонта сварных швов;
- аттестация сварщиков;
- одобрение сварочных материалов.
Техническое наблюдение Регистра за сваркой начинается уже на стадии признания поставщиков стального проката. На ней определяется уровень качества основного металла и одобряется категория (марка) стали для постройки трубопровода. Состав испытаний на свариваемость определен Правилами МПТ. В частности, он включает испытания на трещиностойкость сварного соединения (CTOD) и коррозионную стойкость в соответствии с классами трубопроводов, которые определены Правилами.
Ответственным этапом технического наблюдения РС является и одобрение сварочных процедур для признания поставщиков сварных труб. В этом случае, дополнительно к приведенному выше, одобряются технологии ремонтной сварки и процедуры неразрушающего контроля, применяемые в процессе производства партий труб.
Неразрушающий контроль сварных соединений выполняется во время контрольных (квалификационных) испытаний для признания поставщиков и в процессе производства сварных труб. Он производится в соответствии с признанными Регистром международными и национальными стандартами. Процедуры неразрушающего контроля, разрабатываемые и применяемые предприятием-изготовителем, должны быть одобрены Регистром и содержать информацию о методах проведения такого контроля и применяемых стандартах. Кроме того, информация должна включать используемое в процессе выполнения контроля основное и вспомогательное оборудование, его чувствительность, параметры искусственных дефектов и методы калибровки, процедуры настройки оборудования, оценки дефектов, оформления отчетов и документов по результатам контроля.
Более того, Правила МПТ в новой редакции рекомендуют обобщать информацию об обнаруженных допустимых дефектах на всех этапах изготовления стального проката и труб, отводов и фитингов, а также постройки (монтажа) трубопровода. При этом имеются ввиду дефекты стальных листовых заготовок, бесшовных труб, сварных труб, изготовленных из листового проката (включая дефекты продольного/спирального сварного шва), заготовок для изготовления отводов/фитингов (mother pipes), стыковых кольцевых сварных швов при укладке (монтаже) трубопровода. Выявленные на указанных выше стадиях допустимые дефекты могут быть учтены при составлении информационной базы данных дефектов для фиксации начального технического состояния трубопровода (после завершения постройки) и при их контроле в процессе эксплуатации.
Назначаемые при изготовлении стального проката и труб величины допустимых дефектов и их расположение в стенке трубы/проката не должны превышать величины допустимых дефектов, которые определяются в последующем для стадии эксплуатации морского подводного трубопровода, например, при проведении внутритрубной диагностики после завершения постройки трубопровода.
Говоря о стадии технического наблюдения Регистра за укладкой морских трубопроводов, в частности за операциями по сварке стыковых (монтажных) кольцевых швов, следует упомянуть о требованиях нового раздела в Правилах МПТ, которые касаются применения инженерной оценки критичности дефектов для определения допускаемых дефектов при сварке. Под инженерной оценкой критичности дефекта (ECA – Engineering Critical Assessment) понимается расчетная методика (которая, в частности, основывается на стандарте BS 7910) по определению допустимых дефектов при сварке на основании механики разрушения, в том числе предполагающая применение специализированного программного комплекса. Применение ECA предусматривает и ГОСТ Р 54382-2011.
Оценка проводится путем определения первоначальных критериев приемки дефектов сварных соединений и должна гарантировать, что допущенные при постройке трубопровода дефекты в стыковых кольцевых сварных швах не станут причиной хрупкого разрушения. Такая гарантия должна распространяться как на исходное состояние, так и на период срока службы трубопровода, когда размер дефектов может увеличиваться из-за эксплуатационной нагрузки. Инженерная оценка критичности дефектов принимает во внимание несколько расчетных случаев, которым могут соответствовать свои температуры и нагрузки на трубопровод, включая нагрузки при укладке трубопровода в морских условиях, а также учитывает остаточные сварочные и сборочные напряжения в трубе. Вероятностный характер нагрузок и свойств материала учитывается при назначении коэффициентов запаса.
Процедура ЕСА позволяет получить менее жесткие критерии дефектности сварных соединений трубопроводов при применении современных точных методов и оборудования неразрушающего контроля. Применение этой процедуры подразумевает необходимость использования при сварке стыковых (монтажных) кольцевых швов автоматизированных систем ультразвукового контроля (АУЗК), которые позволят определять длину, глубину и высоту дефекта (например, методы ToFD и фазированной антенной решетки). АУЗК, которую предполагается использовать для проведения ультразвукового контроля, в соответствии с требованиями Правил МПТ должна пройти квалификационные испытания (валидацию). Это необходимо для того, чтобы подтвердить способность системы АУЗК выявлять дефекты определенных типов и размеров, фиксировать их размеры и положение в сварном шве с заданной точностью. Способность системы АУЗК к обнаружению дефектов считается достаточной, если вероятность выявления дефекта любой допустимой величины, определенной при инженерной оценке критичности дефектов, составляет не менее 90% при доверительном уровне 95%.
Таким образом, требования новой редакции Правил МПТ значительно расширяют возможность применения современных технологий сварки и неразрушающего контроля, используемых при постройке морских подводных трубопроводов, направлены на повышение эффективности производственных процессов, связанных с их изготовлением и, как следствие, способствуют повышению эксплуатационной и экологической безопасности этих сложных инженерных сооружений.
