Контроль сэндвич-труб со стеклопластиковой футеровкой и фитингов

Контроль сэндвич-труб со стеклопластиковой футеровкой и фитингов

Введение
Сэндвич-трубы со стеклопластиковой (композитной на основе стекловолокна) футеровкой представляют собой современное решение для транспортировки агрессивных сред в условиях высоких давлений и температур. Их конструкция сочетает коррозионную стойкость внутреннего полимерного слоя с механической прочностью внешнего стального кожуха. Фитинги являются неотъемлемой частью таких трубопроводных систем. Обеспечение высокого уровня качества и надежности как труб, так и фитингов требует строгой и всесторонней системы контроля на всех этапах производства и перед поставкой.

1. Объекты испытаний

• Сэндвич-трубы:

  • Заготовки труб: Стальные трубы-оболочки (наружный слой) до нанесения футеровки (контроль исходного состояния стенки).
  • Материалы футеровки: Стеклоровинг, связующие смолы, катализаторы, ускорители, добавки (входящий контроль сырья).
  • Футерованный слой: Готовая внутренняя стеклопластиковая оболочка после отверждения (адгезия, толщина, целостность, отсутствие дефектов).
  • Кольцевое пространство: Зазор между футеровкой и стальной оболочкой после термоусадки или иного метода соединения (проверка заполнения ингибитором, плотности прилегания).
  • Защитное покрытие: Наружное антикоррозионное покрытие стальной оболочки (если предусмотрено).
  • Готовые трубы: Полностью изготовленные отрезки сэндвич-труб заданной длины (контроль геометрии, герметичности, прочности).
  • Концы труб: Подготовленные под сварку или под монтаж муфт/фитингов (контроль геометрии торцов, состояния футеровки на концах).

• Фитинги:

  • Корпуса фитингов: Отводы, тройники, переходы, заглушки, фланцы (материал, геометрия, целостность).
  • Футерованные элементы фитингов: Части фитингов, контактирующие с транспортируемой средой, имеющие стеклопластиковую футеровку (адгезия, толщина, целостность, качество переходов).
  • Резьбовые соединения: Муфты, ниппели, контргайки (геометрия резьбы, отсутствие повреждений, качество уплотнительных поверхностей).
  • Комплектующие: Уплотнительные кольца, прокладки (материал, геометрия, отсутствие дефектов).
  • Готовые фитинги и соединительные узлы: Полностью собранные элементы для подключения труб (контроль сборки, герметичности).

2. Область испытаний

Контроль распространяется на все критические параметры, определяющие функциональность и долговременную надежность изделий:

• Механическая целостность и прочность: Способность выдерживать рабочие и испытательные давления, механические нагрузки.
• Герметичность: Отсутствие утечек через стенки труб, футеровку, сварные швы (на стальной оболочке), соединения фитингов.
• Качество футеровки:
  • Толщина по всей длине и окружности.
  • Прочность сцепления (адгезия) с внутренней поверхностью стальной трубы.
  • Отсутствие внутренних дефектов (пустоты, расслоения, посторонние включения).
  • Отсутствие поверхностных дефектов (трещины, пузыри, наплывы, неравномерность).
  • Степень отверждения (полимеризации) материала.
• Заполнение кольцевого пространства: Равномерность и полнота заполнения термоусаживающимся материалом или ингибитором коррозии, плотность прилегания футеровки.
• Геометрические параметры:
  • Соответствие наружного и внутреннего диаметров, овальность.
  • Прямолинейность труб.
  • Соответствие углов отводов, размеров патрубков тройников и переходов.
  • Корректность геометрии резьбовых соединений (шаг, профиль, диаметры).
• Качество защитного покрытия: Толщина, сплошность (отсутствие проколов), адгезия к стали.
• Качество торцов труб: Обеспечение корректной центровки при сварке стальных оболочек и целостности футеровки на краях.
• Качество материалов: Соответствие поступающего сырья (сталь, композитные материалы, уплотнения) установленным спецификациям.
• Качество сборки фитингов: Правильность сборки, затяжки резьбовых соединений, установки уплотнений.

3. Методы испытаний и Испытательное оборудование

Для контроля объектов в указанных областях применяется комплекс методов неразрушающего (НК) и разрушающего контроля (РК):

3.1. Методы Неразрушающего Контроля (НК):

1. Визуальный и измерительный контроль (ВИК):

   • Метод: Непосредственное визуальное наблюдение или с использованием оптических приборов (лупы, эндоскопы). Измерение геометрических параметров рулетками, штангенциркулями, микрометрами, шаблонами, калибрами (для резьбы). Проверка наличия маркировки.
   • Оборудование: Линейки, рулетки, штангенциркули, микрометры (в т.ч. для измерения толщины стенок), угломеры, шаблоны профиля, калибры для резьб (пробки, кольца), лупы, эндоскопы / бороскопы, источники освещения.
   • Область применения: Внешний вид, геометрия, состояние торцов, наличие видимых дефектов (трещины, вмятины, наплывы, пузыри), качество покрытия, маркировка. Контроль резьб.

2. Ультразвуковой контроль (УЗК):

   • Метод: Использование высокочастотных звуковых волн для обнаружения внутренних дефектов (пустоты, расслоения, включения), измерения толщины стенок (стали и стеклопластика), оценки адгезии футеровки к металлу. При оценке адгезии часто используется эхо-импульсный метод или резонансный метод импедансного анализа.
   • Оборудование: Ультразвуковые дефектоскопы (с возможностью В- и С-сканирования), преобразователи (контактные, иммерсионные, с углом ввода), калибровочные эталоны с искусственными отражателями.
   • Область применения: Толщина стенок стальной оболочки и стеклопластикового слоя, адгезия футеровки по всей площади контакта, контроль зоны термовлияния сварных швов стальной оболочки, обнаружение расслоений, пустот в стеклопластике и кольцевом пространстве. Контроль основных металлов фитингов.

3. Гидравлические (Пневматические) испытания:

   • Метод: Заполнение изделия (трубы, фитинга, узла) жидкостью (обычно водой) или газом (воздух, азот) под давлением, превышающим рабочее, для проверки герметичности и прочности под нагрузкой. Контроль давления во времени. Проверка на течь визуально или с помощью детектора течей для пневмоиспытаний.
   • Оборудование: Насосы высокого давления (гидравлические/пневматические), манометры высокого класса точности, регистрирующие приборы (датчики давления + самописцы/ПК), запорная арматура, емкости для жидкости, система сбора возможных утечек, детекторы течей (для газовых испытаний).
   • Область применения: Проверка герметичности всего изделия (стальная оболочка, футеровка, соединения фитингов) и его прочности при испытательном давлении (обычно в 1.5 раза выше рабочего). Обязательный этап перед поставкой.

4. Контроль степени отверждения (полимеризации):

   • Метод: Измерение твердости поверхности отвержденного стеклопластика по Барколу или методом Шора D. Косвенно указывает на степень завершенности реакции полимеризации.
   • Оборудование: Твердомеры Баркола, твердомеры Шора типа D.
   • Область применения: Оценка качества отверждения внутреннего стеклопластикового слоя футеровки.

5. Видеоинспекция внутренней поверхности:

   • Метод: Визуальный осмотр внутренней поверхности футерованной трубы или фитинга с использованием подвижной камеры (телеинспекция).
   • Оборудование: Системы видеоинспекции труб с камерами на гибком или жестком штоке, источниками света, мониторами для вывода изображения.
   • Область применения: Выявление поверхностных дефектов футеровки (трещины, пузыри, наплывы, посторонние включения), оценка качества сварных швов стальной оболочки изнутри (если применимо), контроль состояния после гидроиспытаний.

3.2. Методы Разрушающего Контроля (РК):

1. Механические испытания образцов:

   • Метод: Изготовление образцов из сэндвич-структуры или материалов (стеклопластик, сталь) и проведение стандартных испытаний на растяжение, сжатие, сдвиг для определения прочностных характеристик.
   • Оборудование: Универсальные разрывные машины (испытательные прессы).
   • Область применения: Определение прочности базовых материалов (сталь, стеклопластик).

2. Испытания на отслаивание (адгезию):

   • Метод: Приложение нагрузки для отслаивания стеклопластиковой футеровки от стальной подложки на специально подготовленных образцах (лапках) для количественного измерения прочности сцепления.
   • Оборудование: Разрывная машина с соответствующими захватами.
   • Область применения: Количественная оценка прочности адгезии футеровки к стали (является критическим параметром). Проводится обычно на технологических образцах-свидетелях, изготавливаемых одновременно с трубой.

Заключение
Контроль качества сэндвич-труб со стеклопластиковой футеровкой и фитингов – это сложный многоуровневый процесс, требующий применения как стандартных, так и специализированных методов неразрушающего и разрушающего контроля. Комплексный подход, охватывающий входной контроль материалов, операционный контроль на этапах производства и обязательные испытания готовой продукции (особенно гидравлические испытания и контроль адгезии футеровки), является залогом поставки надежных и безопасных изделий, способных длительно эксплуатироваться в самых тяжелых условиях. Строгое соблюдение технологических регламентов и программ контроля на всех этапах жизненного цикла изделий является обязательным требованием.