Методы неразрушающего контроля состояния оборудования НГП

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА (Национальный Исследовательский Университет)
имени И.М. ГУБКИНА
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_____________________ Кошелев В.Н.
«____» _____________ 2016г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ НГП
Направление подготовки
15.03.01 МАШИНОСТРОЕНИЕ
Профили подготовки
«Оборудование и технология сварочного производства»
«Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин
и аппаратов»
«Оборудование нефтегазопереработки»
«Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»
«Морские нефтегазовые сооружения»
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Москва 2016
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью
изучения
дисциплины
«Методы
неразрушающего
контроля
оборудования НГП» является овладение будущими инженерами знаниями в области
современного состояния и перспектив развития методов, приборов, систем
диагностики, контроля качества и оценки прочности оборудования НГП.
Основными задачами дисциплины являются:

приобретение
студентами
знаний
теоретических
основ
методов
диагностики, контроля качества и оценки прочности оборудования НГП;

ознакомление с современными методами и системами диагностики
и
неразрушающего контроля;

освоение основ методологии формирования и нормативной базы оценки
опасности дефектов по результатам контроля и диагностики;

формирование навыков обработки и оценки достоверности результатов
диагностики и контроля сварных соединений;

освоение базовых методов расчетов прочности сварных соединений.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВО.
Дисциплина
«Методы
неразрушающего контроля
оборудования
НГП»
представляет собой дисциплину базовой части цикла профессиональных дисциплин
и относится к дисциплинам по выбору студента по направлению «Машиностроение».
Дисциплина базируется на курсах цикла естественнонаучных дисциплин , входящих
в модули Математика, Сопротивление материалов, Физика, Химия, Основы теории
упругости, Теории пластичности и механики разрушения, читаемые в 1-5 семестрах
3.КОМПЕТЕНЦИИ
ОБУЧАЮЩЕГОСЯ,
ФОРМИРУЕМЫЕ
В
РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует
следующие
общекультурные
(ОК),
общепрофессиональные(ОПК)
и
профессиональные (ПК) компетенции при освоении ООП ВО, реализующей ФГОС
ВО:
2
В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать
следующие результаты образования:
Студент должен знать:

область применения, технические и экономические преимущества сварных
конструкций (ПК-16; ПК-17; ПК-18; ПК-6);

материалы, применяемые для сварных конструкций и возможные
изменения их механических свойств под влиянием термодеформационного цикла
сварки (ОПК-4, ПК-6);

методы расчета сварных соединений в зависимости от условий их работы
в конструкции (ПК-5, ПК-18);

методы оценки напряжённо-деформированного состояния различных зон
сварного соединения; механизм образования напряжений и деформаций при сварке и
приемы устранения их негативного влияния на работоспособность конструкции (ПК-5,
ПК-18);

методы оценки и приемы обеспечения заданного уровня прочности и
надежности сварных соединений (ПК-5, ПК-18);

методы неразрушающего контроля качества сварных соединений (ПК-5,
ПК-18);

компьютерные
методы
моделирования
при
проектировании
сварных соединений (ПК-5,ПК-23, ПК-26).
Студент должен уметь:

определить область оптимального применения одного из существующих
методов контроля качества (неразрушающего) сварных соединений и конструкций
(ПК-2,5,9,11, 13);

на основании проведенных диагностических мероприятий оценить
работоспособность сварной конструкции (ПК-2,5,9);

проводить исследования работоспособности сварных соединений (ПК-2,,
ПК-5, ПК-6, ПК-9, ПК-13).
Студент должен владеть:

навыками работы с металлографическим оборудованием (ПК-13);

навыками работы с оборудованием для испытаний механических свойств
конструкционных материалов (ПК-13, ПК-17, ПК-18).
3
4
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Раздел (темы) дисциплины
Методы
неразрушающего
контроля состояния
оборудования НГП.
Отказы нефтегазового
оборудования.
Роль
сварных соединений в
обеспечении прочности
и
работоспособности
конструкции. Влияние
дефектов
на
образование
очагов
разрушения.
Дефекты
сварки.
Природа и причины
образования горячих и
холодных трещин.
Классификация
дефектов сварных швов
и
соединений.
Эксплуатационные
дефекты
сварных
конструкций.
Классификация методов
неразрушающего
контроля.
Визуальный
и
измерительный
контроль
сварных
соединений.
Нормы
дефектности
сварных
соединений
трубопроводов
при
визуальном
и
приборном контроле.
Контроль
проникающими
Неделя семестра
№
п/п
Семестр
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы 108 часа.
8
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную работу
студентов
и трудоемкость (в часах)
ПЗ
Л
ЛР
СР
(С)
24 24
0
Коды
компетенций
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Форма промежуточной
аттестации
(по семестрам)
Зачет
60
8
1
2
2
0
ОК-1, ПК-5,
9
Защита ЛР
8
2
2
2
0
ОК-1, ПК-15
Защита ЛР
8
3
2
2
0
ОК-1, ПК-15
Защита ЛР
8
4
2
2
0
ОК-1, 3, ПК5, 9, 10,18
Защита ЛР
Защита ЛР
Защита ЛР
8
5
2
2
0
ОК-1, 3,4, 5
ПК-4,5,
9,10,15
8
6
2
2
0
ОК-1, 3, ПК10,15, 18
5
веществами.
Методы
течеискания.
Магнитные
методы
контроля.
Вихретоковый
7.
контроль.
Радиоволновой
контроль.
Радиационный
контроль.
8.
Ультразвуковой
контроль.
Акустико-эмиссионный
9. метод контроля сварных
конструкций
Внутритрубная
диагностика
газонефтепроводов
10.
магнитными
и
акустическими
дефектоскопами.
Механические
испытания. Испытания
на растяжение. Предел
упругости.
Предел
текучести. Временное
11. сопротивление.
Испытания
на
усталость. Испытания
на
удар.
Ударное
растяжение. Ударный
изгиб.
Испытания
на
твердость.
Методы
испытаний. Испытания
12. по Бринелю, Роквелу,
Виккерсу. Испытания на
твердость
методом
ударного отпечатка.
8
7
2
2
0
ОК-1, 3,
ПК-10,15, 18,
Защита ЛР
8
8
2
2
0
ОК-1, 3,
ПК-10,15, 18
Защита ЛР
8
9
2
2
0
ОК-1, 3,
ПК-10,15,18
Защита ЛР
0
ОК-1, 3,
ПК-5,9,10,15,
18,
Защита ЛР
0
ОК-1, 3,4,
ПК2,10,11,13,
15, 16, 17, 18,
Защита ЛР
0
ОК-4, 3, ПК2,4,5,10,11,
15, 16, 17, 18
Защита ЛР
8
8
8
10
11
12
2
2
2
2
2
2
4.1 Содержание разделов дисциплины
6
1. Отказы нефтегазового оборудования. Роль сварных соединений в
обеспечении прочности и работоспособности конструкции. Влияние дефектов на
образование очагов разрушения.
Термины, определения основные морфологические признаки и причины
образования дефектов, их обозначения по классификации МИС. Статистика отказов
и аварийных разрушений сварных конструкций.
2. Дефекты сварки. Природа и причины образования горячих и холодных
трещин.
. Физические причины и механизмы образования очагов отказов. Влияние
дефектов сварных соединений на образование очагов отказов. Горячие и холодные
трещины. Их причины, способы учета возможности возникновения.
3. Классификация дефектов сварных швов и соединений. Эксплуатационные
дефекты сварных конструкций.
Классификация дефектов сварных соединений при сварке плавлением и с
использованием пластического деформирования. Опасность разных видов дефектов.
4. Классификация методов неразрушающего контроля.
Принципы классификации и основные виды неразрушающего контроля: ВИК,
магнитный,
электрический,
вихретоковый,
радиационный,
акустический,
оптический, тепловой и другие: Методы контроля, обработка и оценка результатов.
5. Визуальный и измерительный контроль сварных соединений. Нормы
дефектности
сварных
соединений
трубопроводов
при
визуальном
и
измерительном контроле.
Дефекты, выявляемые при визуальном и измерительном контроле сварных
соединений.
Нормирование
дефектности.
Нормы
дефектности
сварных
соединений трубопроводов по российским и зарубежным стандартам.
6. Контроль проникающими веществами.
Классификация методов. Порядок проведения. Способы формирования и
регистрации
индикаторных
рисунков.
Области
применения
капиллярной
дефектоскопии.
7. Методы течеискания.
Основные понятия. Масс-спектрометрический метод. Галогенный метод.
Электронно-захватный
метод.
Химический
метод.
Манометрический
метод.
7
Газогидравлический метод. Гидравлические методы.
8. Магнитные методы контроля.
Физические основы и классификация магнитных методов контроля. Способы
магнитного
контроля.
Магнитопорошковые
Обнаружение
дефектов
дефектоскопы.
магнитными
Магнитографические
методами.
дефектоскопы.
Индукционные дефектоскопы. Феррозондовые дефектоскопы. Магнитооптические
дефектоскопы.
9. Вихретоковый контроль.
Общие сведения о вихретоковом контроле. Способы контроля.
10. Радиоволновой контроль.
Особенности
метода.
Специфика
амплитудного,
геометрического,
поляризационного, голографического и резонансного методов.
11. Радиационный контроль.
Источники ионизирующего излучения. Рентгеновские аппараты. Детекторы
ионизирующих излучений. Рентгеновская пленка как детектор. Полупроводниковая
пластика как детектор. Радиография. Радиометрия.
12. Ультразвуковой контроль.
Физические основы. Эхометод. Теневой метод. Эхозеркальный метод.
Зеркально-теневой метод. Дельта-метод. Средства контроля для ультразвуковой
дефектоскопии. Метод фазированных решеток. Толщинометрия.
13. Акустико-эмиссионный метод контроля сварных конструкций.
Физика акустической эмиссии. Основные методы, средства и области
применения акустико-эмиссионного контроля. АЭ контроль трубопроводов и
сосудов давления. Оценка технического состояния объекта по результатам контроля.
Практические примеры АЭ контроля сварных конструкций.
14.
Внутритрубная
диагностика
газонефтепроводов
магнитными
и
акустическими дефектоскопами.
Способ внутритрубной диагностики. Основные виды снарядов для ВТД.
Обработка данных.
15. Механические
упругости.
испытания.
Предел текучести.
Испытания
на растяжение.
Временное сопротивление.
Предел
Испытания на
усталость. Испытания на удар. Ударное растяжение. Ударный изгиб.
8
Диаграмма растяжения металлов. Предел упругости. Предел текучести.
Временное сопротивление. Циклическое нагружение. Испытания на усталость.
Диаграммы испытаний. Влияние среды. Испытания на ударное растяжение и
ударный изгиб. Влияние температуры. Результаты испытаний в интервале
температур.
16. Испытания на твердость. Методы испытаний. Испытания по Бринелю,
Роквелу, Виккерсу. Испытания на твердость методом ударного отпечатка.
Испытания микротвердости.
Основные методы испытаний на твердость и микротвердость. Область
применения. Построение кривых распределения твердости и сечению сварного
соединения. Выявление и оценка зон упрочнения и разупрочнения.
17.
Комплексный
контроль
и
диагностика
сварных
конструкций.
Мониторинг.
Достоверность методов контроля и диагностики при выявлении различных
дефектов сварных конструкций. Комплексный контроль, диагностика и мониторинг
технического состояния конструкций. Результаты комплексной диагностики.
Примеры комплексного контроля и диагностики сварных конструкций. Мониторинг
с применением наземных, авиационных и космических средств.
4.2 Основные темы лабораторных занятий:
1. Измерение геометрических параметров сварных соединений. Оценка
соответствия требованиям норм.(ОК-1, ПК-10,ПК-11, ПК-13).
2. Расшифровка радиографических снимков сварных соединений. Оценка
допустимости дефектов по СНиП. (ОК-1, ОПК-3,5, ПК-10, ПК-13).
3. Определение дефектности сварных соединений ультразвуковым методом.
(ОК-1, ПК-10, ПК-13).
4. Определение поверхностных дефектов сварных соединений капиллярным
контролем. (ОК-1, ПК-10, ПК-13).
5. Определение приповерхностных трещин токовихревым методом. (ОК-1,
ПК-10, ПК-13).
6. Механические испытания на растяжение. (ОК-1, ОПК-5, ПК-10,ПК-13, ПК16, ПК-18).
9
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Методы неразрушающего контроля
оборудования НГП» используются различные образовательные технологии - во
время лекционных занятий (24 часа) занятия проводятся в виде лекций с
использованием ПК и компьютерного проектора, и лабораторных занятий (24 часа) в
лабораториях кафедры сварки и мониторинга нефтегазовых сооружений на
металлографическом
(цифровые
и
оптические
микроскопы,
микро-
и
макротвердомеры), испытательном (маятниковый копер, установки для статических
и динамических испытаний образцов), сварочном (дуговая сварка, контактная сварка,
лазерная сварка) оборудовании. Самостоятельная работа студентов предусматривает
работу по подготовке к выполнению и защите лабораторных работ (60 часов).
6.
ОЦЕНОЧНЫЕ
УСПЕВАЕМОСТИ,
СРЕДСТВА
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ
ДЛЯ
ТЕКУЩЕГО
АТТЕСТАЦИИ
КОНТРОЛЯ
ПО
ИТОГАМ
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Оценочными средствами являются:
- для текущего контроля является выполнение и защита лабораторных работ;
- для промежуточной аттестации – зачет, а также средством контроля
является введенная в университете рейтинговая системы оценки успеваемости
студентов.
Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов и
подготовке к защите лабораторных работ:
1. Цель и задачи диагностики. Прогнозирование работоспособности сварной
конструкции с учетом условий эксплуатации.(ОПК-5, ПК-10, ПК-11, ПК-15).
2. Классификации дефектов сварных швов и соединений. Эксплуатационные
дефекты сварных конструкций. (ПК-15, ПК-21, ПК-23)
3. Комплексный контроль и диагностика сварных конструкций. (ОПК-5, ПК10, ПК-11, ПК-15).
4. Механические методы испытаний материалов и конструкций.( ОК-1, ОК-3,
ОК-4, ПК-10, ПК-11, ПК-13, ПК-15, ПК-16, ПК-17, ПК-18).
10
5. Критерии оценки результатов испытаний ударных образцов.(ОК-1, ПК-10,
ПК-11)
6. Влияние температуры на сопротивляемость разрушению при ударных
испытаниях. (ОК-1, ПК-11, ПК-15)
7. Испытания на трещиностойкость материалов и сварных соединений. (ОК-1,
ПК-11, ПК-15)
8. Классификация методов неразрушающего контроля. (ОК-1, ПК-10, ПК-11)
9. Визуальный осмотр. Дефекты сварного соединения и их влияние на
работоспособность конструкций. (ОК-1, ОК-3, ОК-4, ОК-5, ПК-5, ПК-9, ПК-10,ПК15, ПК-18).
10. Оценка качества сварного соединения по результатам испытаний ударных
образцов. Хладостойкость. (ОК-1, ПК-11, ПК-15)
11. Контроль качества сварных соединений на проницаемость. (ОК-1, ПК-11,
ПК-15)
12. Гидравлические и пневматические испытания сварных конструкций. (ОК1, ПК-10,11, ПК-15)
13. Магнитошумовые методы контроля качества сварных соединений
основного Me. (ОК-1, ПК-10, ПК-11)
14. Вихретоковый метод контроля. Физические основы методов. (ОК-1, ПК-10,
ПК-11)
15. Ультразвуковой контроль сварных соединений. Область применения,
достоинства и недостатки. (ОК-1, ПК-10, ПК-11)
16.
Акустические методы контроля. Активные и пассивные. Области
применения. (ОК-1, ПК-10, ПК-11)
17. Существующие методы оперативной диагностики сварных конструкций.
(ОК-1, ПК-10, ПК-11, ПК-15)
18. Области применения замеров макротвердости и микротвердости. (ОК-1,
ПК-10, ПК-11)
19. Влияние нагрузки на индентор при оценке характеристик материала. (ОК1, ПК-11, ПК-15)
20. Зарождение разрушения в поле напряжений II рода для двухфазных сталей
при переменном нагружении. ( ОК-1, ОК-3, ОК-4, ПК-2,10,11,13,15,16,17,18).
11
21. Испытания при переменном нагружении. Применение результатов
испытаний. (ОК-1, ОК-3, ОК-4, ПК-2,10,11,13,15,16,17,18).
22. Понятие поврежденности. Факторы на нее влияющие.(ОК-1, ПК-10, ПК-11,
ПК-15)
23. Зарождение разрушения в поле напряжений П рода для ферритоперлитных сталей. (ОК-1, ОК-3, ОК-4, ПК-2,10,11,13,15,16,17,18).
24. Прогнозирование остаточного ресурса конструкции по результатам замера
микротвердости. (ОК-1, ОК-3, ОК-4, ПК-2,10,11,13,15,16,17,18).
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература:
1. Приборы и технические средства контроля качества сварных соединений
газопроводов. Справочное пособие / В.В. Салюков, Е.М. Вышемирский, А.В.
Шипилов, С.П. Алексашин, В.И. Федорич. – М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. – 344с.
2. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах / Под общ. Ред. Н.П.
Алешина, Н.Г. Чернышова. – М.: Машиностроение, 2004.
3. Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология
неразрушающего контроля. Термины и определения: Справочное пособие. Серия 28.
Выпуск 4 / Колл. Авт. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России»,
2003. – 392с.
4. Юхин Н.А. Дефекты сварных соединений.- М.: СОУЭЛО, 2007. – 56с.
5. Диагностика металлов: науч.издание/ Горицкий В.М.- М.: Металлургиздат,
2004.-402с.
б) дополнительная литература:
1. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник под ред. В.В.
Клюева.-М.: Машиностроение, 1995.
в) средства обеспечения освоения дисциплины:
Компьютерные программы:
- расшифровка
результатов
ультразвукового
и
рентгеновского контроля
сварных швов;
12
- оценка
прочности
элементов
трубопроводов
с
дефектами
по
результатам диагностики;
- прогнозирование ресурса участков магистральных трубопроводов по
результатам диагностики;
- видеофильм
о
контроле
и
техническом
надзоре
в
процессе
строительства современных магистральных трубопроводов.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Специализированная
контроля
сварных
ультразвукового
и
лаборатория
швов
по
неразрушающим
(аппаратура
рентгенографического
для
методов
методам
магнитографического,
контроля
сварных
швов; аппаратура для регистрации и расшифровки результатов контроля).
Специализированная
лаборатория
по
механическим
испытаниям
сварных
соединений на растяжение, ударный изгиб, твердость и др. Дисплейный
класс
для
(компьютеры
PENTIUM
и
программное
демонстрации
рисунков,
схем,
графиков,
обеспечение).
таблиц
по
Оргтехника
тематике
дисциплины.
13
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению 15.03.01
«Машиностроение»
и
профилям
«Оборудование
и
технология
сварочного
производства», «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления
деталей машин и аппаратов», «Оборудование нефтегазопереработки», «Машины и
оборудование нефтяных и газовых промыслов» и «Морские нефтегазовые сооружения».
Автор:
Заведующий кафедрой:
Антонов А.А.
Ефименко Л.А.
Сорокин В.Н.
Капустин О.Е.
Председатель учебно-методической комиссии
факультета ФИМ
Гантимиров Б.М.
Начальник УМУ
Душин А.В.
14