Неразрушающий контроль и диагностика горно-шахтного и нефтегазового оборудования

книги 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С
О
В
Е
Т 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены 
редсовета 

И. В. 
ДЕМЕНТЬЕВ 
академик 
РАЕН 

А.П. 
ДМИТРИЕВ 
академик 
РАЕН 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 
академик 
РАЕН 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В. И. ОСИПОВ 
академик 
РАН 

Э.М. 
СОКОЛОВ 
академик 
МАИ 
ВШ 

КН. 
ТРУБЕЦКОЙ 
академик 
РАН 

В. В. 
ХРОНИН 
профессор 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 
академик 
РАН 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

В.М. Ушаков 

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ 
КОНТРОЛЬ 
И ДИАГНОСТИКА 
горно-шахтного 
и нефтегазового 
оборудования 

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов 
Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов 
вузов, обучающихся по специальности «Физические процессы горного или нефтегазового 
производства» 
направления подготовки 
дипломированных 
специалистов 
«Горное дело» 

Высшее 

горное 
образование 

М О С К В А 

ИЗДАТЕЛЬСТВО « М И Р ГОРНОЙ КНИГИ» 
2006 

УДК 658.562 
ББК 30.604.6 
У 93 

Федеральная 
целевая программа 
«Культура 
России», 
подпрограмма 
«Поддержка полиграфии и книгоиздания 
России» 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для 
взрослых. СанПиН 1.2.1253 — 03», утвержденным 
Главным 
государственным 
санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением высших учебных заведений 
Российской 
Федерации 
по образованию 
в области 
горного 
дела 
(письмо № 51-91/6 от 04.07.2005 г.) 

Книга выпущена по заказу Издательства 
Московского государственного 
горного 
университета 

Рецензенты: 
• кафедра «Электротехника и интроскопия» Московского энергетического института (Технического университета) (зав. кафедрой канд. техн. наук, 
проф. В.П. Лунин); 

• д-р техн. наук, проф. И.Н. Ермолов 
(ЦНИИТМАШ) 

Ушаков В.М. 

у 93 
Неразрушающий 
контроль и диагностика горно-шахтного и 

нефтегазового оборудования: Учебное пособие.— М.: Издательство 
«Мир горной книги». — 2006. — 318 с : ил. 

ISBN 5-91003-001-9(в пер.) 

Кратко изложены технология получения металла, способы изготовления изделий. Дано описание дефектов основного металла оборудования и сварных соединений. Рассмотрены наиболее используемые виды неразрушающего контроля: 
визуально-измерительный, капиллярный, магнитопорошковый, вихретоковый, радиационный, ультразвуковой, акустической эмиссии и виброакустический. Изложена физическая сущность каждого вида контроля. Особое внимание уделено технологии неразруш ающего контроля. Приведены основные нормативные документы по неразрушающему контролю горно-шахтного и нефтегазового оборудования. 

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Физические процессы горного или нефтегазового производства» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело». 

УДК 658.562 
ББК 30.604.6 

ISBN 5-91003-001-9 
© В.М. Ушаков, 2006 

© Издательство 

«Мир горной книги, 2006 
© Дизайн книги. 

Издательство МГГУ, 2006 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В настоящее время неразрушающий контроль является одним из этапов общего процесса изготовления, монтажа, ремонта 
и реконструкции оборудования. При эксплуатации оборудования неразрушающий контроль также необходим, так как именно 
с его помощью возможно обнаружение дефектов типа трещин, 
которые могут привести к разрушению оборудования и другим 
непредсказуемым последствиям. При моральном и физическом 
износе оборудования большое значение приобретает техническая диагностика, которая может прогнозировать остаточный ресурс оборудования, поэтому она является одним из элементов влияния на работу оборудования. 

Возрастающее значение неразрушающего контроля и диагностики подчеркивают надзорные органы, отвечающие за безопасность и надежность работы оборудования, в частности, Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору — Ростехнадзор (бывш. Госгортехнадзор России). Именно указанная служба регламентирует деятельность горно-добывающих, нефтегазодобывающих, а также перерабатывающих предприятий при проведении неразрушающего контроля и 
технической диагностики оборудования. 

Одно из основных требований к предприятиям — подготовка 
и аттестация специалистов по проведению неразрушающего контроля и диагностики. Данное пособие предназначено для оказания помощи при подготовке таких специалистов. Пособие отличается практической направленностью и может быть полезно не 
только студентам для сдачи экзамена по соответствующему 
курсу, но и специалистам для решения проблем по неразрушающему контролю и диагностике, а также инженерно-техническим работникам при обучении и сдаче квалификационных 
экзаменов по неразрушающему контролю на I и II уровни ква
5 

лификации в соответствии с требованиями нормативных документов Ростехнадзора. 

Автор выражает искреннюю благодарность заведующему кафедрой физико-технического контроля процессов горного производства Московского государственного горного университета 
д-ру техн. наук, проф. В.Л. Шкуратнику за поддержку и постоянное внимание к данной работе, д-ру техн. наук, проф. И.Н. 
Ермолову за критические замечания и деловые советы, высказанные при рецензировании рукописи, а также специалистам 
кафедры «Электротехника и интроскопия» Московского энергетического института, принявшим участие в обсуждении этого 
учебного пособия. 

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ 
КОНТРОЛЬ. 
ПРОИЗВОДСТВО 
И КОНТРОЛЬ 

Глава 
1 

1.1 
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. 
НАЗНАЧЕНИЕ, ВОЗНИКНОВЕНИЕ, 
РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО 
КОНТРОЛЯ, ЕГО СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ 

Неразрушающий контроль НК обеспечивает качество, надежность и безопасность эксплуатации самых разных технических 
объектов. Это повышает конкурентоспособность продукции, что 
весьма важно в условиях рыночной экономики. НК в целом обеспечивает долговечность и надежность работы оборудования. Сам 
процесс НК является дисциплинирующим фактором, способствующим устранению брака в работе, например, сварщиков. Особое место занимает неразрушающий контроль в обеспечении безопасности горно-транспортного оборудования [1]. 

Основные термины, определения, классификация неразрушающего контроля и дефектности даны в работе [2]. Термин 
контроль 
означает проверку соответствия объекта установленным техническим требованием. Неразрушающий 
контроль 
— 
это контроль, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта контроля OK к применению по своему назначению. 

С целью однозначного понимания текста введем также некоторые другие определения. Качество — совокупность свойств 
продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Надежность — свойство ОК сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции этого ОК в заданных 
режимах. Безопасность 
— отсутствие недопустимого риска, 
связанного с возможностью нанесения ущерба. 

9 

Методы НК основаны на воздействии физических полей и 
проникающих веществ на ОК и регистрации и измерении параметров этих полей. НК используют для: 

• обнаружения несплошностей материала (дефектоскопия); 
• исследования структуры материала (структуроскопия); 
• измерения размеров объектов, как правило, толщины стенок и покрытий, в том числе, и при одностороннем доступе к ним; 

• изучения внутреннего строения объектов (интроскопия). 
НК широко применяют при изготовлении, монтаже, ремонте 

и эксплуатации горно-шахтного и нефтегазового оборудования. 
НК является также частью технической диагностики оборудования. Техническая 
диагностика 
проводится с целью определения 
технического состояния объекта. По результатам технической 
диагностики выдается заключение, на основании которого объект либо выводится из эксплуатации, либо продливается срок 
его службы. 

Датой рождения НК можно считать 1895 г., когда немецкий 
ученый В. Рентген открыл лучи, способные проникать через вещество и «видеть» неоднородности внутри материалов. Это явление позже стало основой современного радиационного метода 
НК. Ультразвуковой метод НК предложил в 1928 г. С.Я. Соколов 
— профессор ЛЭТИ им. В.И. Ульянова-Ленина. В 30-х гг. XX в. 
в оборонной промышленности широко использовался теневой метод ультразвукового контроля. 

В 1944 г. одновременно в Англии и США по аналогии с радиолокацией впервые был разработан ультразвуковой прибор, использующий принцип эхолокации, заложивший основу современного эхо-метода ультразвукового неразрушающего контроля. Дальнейшее развитие эхо-метод получил в работах Й. и Г. Крауткремер (Германия), И.Н. Ермолова, Д.С. Шрайбера, А.К. Гурвича 
(СССР). В середине 50-х гг. XX в. в ЦНИИТМАШ был разработан 
первый в СССР эхо-импульсный ультразвуковой дефектоскоп 
УЗД-7Н, на базе которого во ВНИИНК создали дефектоскопы 
УДМ-1М и УДМ-3. Эти приборы серийно выпускались заводом 
«Электроточприбор», (г. Кишенев) до конца 60-х гг. XX в. Тогда 
же были выпущены дефектоскоп ДУК-66П, а затем — УД2-12. 

10 

Последняя модель дефектоскопа, выпускаемая с начала 80-х 
гг. XX в., получила наибольшее распространение и используется 
практически во всех отраслях промышленности России до сих 
пор. Перечисленные типы дефектоскопов являются аналоговыми приборами. В начале 90-х гг. прошлого века были разработаны и широко применяются в настоящее время микропроцессорные дефектоскопы, позволяющие запоминать и обрабатывать результаты контроля на ПК. 

Капиллярный метод НК основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных несплошностей и регистрации образующихся индикаторных следов в местах нахождения несплошностей. Этот 
метод получил широкое развитие в начале 40-х гг. XX в. Именно тогда в авиации начали применять немагнитные материалы 
(алюминий, дюраль, титан и др.), которые необходимо было 
контролировать. Эту проблему решили с помощью цветного и 
люминесцентного капиллярного НК. 

В 1952 г. советскими учеными С. Маховером и Ю. Усенко 
предложен магнитографический метод НК, используемый в основном для обнаружения поверхностных и подповерхностных 
несплошностей в материалах, обладающих магнитными свойствами. Наиболее широкое применение получил магнитно-порошковый метод неразрушающего контроля, в разработку которого 
большой вклад внесли российские ученые М.Н. Михеев и Н.И. 
Еремин. Этот метод наиболее часто используется при контроле 
сварных соединений и основного металла нефтегазового и горно-шахтного оборудования. 

Однако самым первым этапом в проведении НК является 
визуально-измерительный контроль ВИК. Именно с его помощью контролируют исходные материалы, полуфабрикаты, обнаруживают отклонение формы и размеров, поверхностные дефекты, контролируют качество сборки элементов под сварку, 
режимы сварки и т.д. [5]. 

Все методы НК, как уже отмечалось, применяют при комплексной технической диагностике, проводимой с целью определения работоспособности и функционирования систем, устройств, 

11