|

Магнитные методы контроля и диагностики трубопроводов

Современные промышленные технологии широко используют транспортировку жидкости или газа по подземным трубопроводам.

Редакция

Команда редакторов Promdevelop: предоставляем полезные статьи для любимых читателей

Магнитные методы контроля и диагностики трубопроводов
Диагностика состояния трубопровода

Они применяются в магистральных газо- и нефтепроводах, в тепло- и водоснабжении населения и промышленных предприятий. Еще длительное время основой конструкции трубопроводов будут металлические трубы.

Методы диагностики и контроля металла трубопроводов

В настоящее время разработаны три вида диагностики:

  • внутритрубные методы (радиационный, магнитные, акустические и т.д.)
  • контактные методы технической диагностики трубопроводов (радиационный, магнитный, ультразвуковой, тепловой и т.д.);
  • дистанционные методы (электрический и магнитный).

Из внутритрубной дефектоскопии наиболее совершенные снаряды-дефектоскопы, основанные на магнитном контроле, позволяющие локализовать по-вреждения, обусловленные как электрохимической и микробиологической коррозией (ЭХК и МБК), так и коррозийным растрескиванием под напряжением (КРН).

Снаряды-дефектоскопы внутритрубной диагностики
Снаряды-дефектоскопы внутритрубной диагностики

Внутритрубная диагностика трубопроводов основана на использовании автономных снарядов-дефектоскопов, движущихся внутри контролируемой трубы под напором перекачиваемого продукта (нефть, нефтепродукты, газ и т.п.). Снаряд снабжен магнитной аппаратурой для неразрушающего контроля (НК) трубы, записи и хранения в памяти данных контроля и вспомогательной служебной информации, а также источниками питания аппаратуры.

Измерительная часть снаряда состоит из множества датчиков (сенсоров), расположенных так, чтобы зоны чувствительности датчиков охватывали весь периметр тру-бы. Это позволяет избежать пропуска дефектов трубы.

В магнитном снаряде ферромагнитный материал трубы намагничивается постоянными магнитами до состояния близкого к техническому насыщению, а потоки рас-сеяния, вызванные дефектами, регистрируются магниточувствительными датчиками (например, датчиками Холла).
Магнитные снаряды используют обычно для контроля труб нефте- и газопроводов.

Метод магнитной внутренней дефектоскопии наиболее часто используется за рубежом, а в России менее 20% трубопроводов обследовано этим способом по техническим и экономическим причинам. Данный метод не позволяет определить утечки тока катодной защиты из-за нарушенной изоляции, напряженные состояния трубопровода, местоположение в плане и в разрезе.

Контактные методы диагностики трубопроводов

К контактным методам относятся:

  • метод магнитной памяти металла;
  • твердометрия.

Из контактных методов наиболее эффективен метод магнитной памяти металла.

Общая схема контроля для любых технологических трубопроводов с использованием специализированного магнитометрического прибора-измерителя концентрации напряжений типа ИКН. Прибор имеет экран, блок памяти для регистрации результатов измерений и сканирующее устройство в виде тележки, на которой смонтированы датчики измерений магнитного поля Нр и длины трубопроводов. Контроль не требует предварительной подготовки поверхности. В отдельных случаях контроль трубопроводов может осуществляться без снятия изоляции.

Контактные методы диагностики трубопроводов
Контактные методы диагностики трубопроводов

Основным недостаткам контактных методов диагностики является необходимость доступа к трубопроводу. Данный метод может быть применен только для надземных трубопроводов, относительное количество которых не велико и к трубопроводам подготавливаемым к укладки в траншею.

Дистанционные методы контроля трубопроводов

Особое внимание мы уделим дистанционным методам контроля. Они делятся на:

  • электрические, к ним относятся:
  • методы постоянного и низкочастотного переменного электрического поля;
  • метод градиента переменного тока;
  • метод Пирсона;
  • магнитные, к ним относятся:
  • метод переменного магнитного поля катодной защиты трубопровода или генератора тока;
  • метод постоянного магнитного поля.

Метод магнитной градиетометрии основан на установленных ранее связях между магнитным полем стального подземного трубопровода и его: напряженным состоянием, местоположением в плане и в разрезе, местоположением сварных швов, состоянием изоляции, кавернозности.

Измерения трех компонент магнитного поля с помощью магнитометра–градиентометра могут быть использованы для решения следующих задач:

  1. Определение положения трубопровода в плане и разрезе.
  2. Контроль состояния изоляции по магнитному полю и тока утечки. Оцен-ка величины нарушений изоляции трубопровода.
  3. Определение участков с электрохимической коррозией и напряженно деформированных участков.
  4. Анализ и прогноз технического состояния трубопровода.

Для решения поставленных задач используется трехкомпонентный магнитометр-градиентометр рис.1.

Магнитометр -градиентометр НВ0204.5А
Рис. 1. Магнитометр -градиентометр НВ0204.5А

Градиентометр предназначен для измерения трех ортогональных компонент индукции и их разности (градиента на двух высотах от поверхности Земли:

  • магнитного поля,
  • низкочастотного электромагнитного поля частотой 100 Гц (частота тока катодной защиты трубопровода),
  • низкочастотного поля в диапазоне частот 0,1-20 Гц (частота шумов Барк-гаузена и тока, обусловленного движением нефти или газа по трубопроводу).

В градиентометре предусмотрена возможность передачи результатов измерений в цифровой форме в персональный компьютер (интерфейс RS-232). Магнитометр выполнен в виде переносного прибора и может быть использован при контроле магнитного поля различного рода трубопроводов. Эти методы являются достаточно экспрессными и более экономичными по сравнению с внутритрубными методами и контактными методами.

По нашему мнению современные методы диагностики должны решать следующие задачи:

  1. обеспечение надежности и бесперебойности функционирования магистральных трубопроводов;
  2. обеспечение периодического диагностирования технического состояния магистральных трубопроводов;
  3. раннее обнаружение возникающих в их дефектов;
  4. оценка возможности и сроков дальнейшей эксплуатации трубопроводов при наличии выявленных дефектов;
  5. не допускать развития событий, опасных для здоровья и жизни людей;
  6. выдача рекомендаций по их устранению.

Проанализировав современные методы контроля и прогноза технического состояния инженерных сооружений, отметим, что задача разработки конкурентоспособных дешевых и производительных методов дистанционного анализа и контроля остается быть актуальной.

Трубопроводный транспорт на территории России

По оценкам состояния трубопроводного транспорта на территории РФ по данным И.А. Потапова (2007) Россия по протяженности трубопроводов различного назначения (около 2 млн. км внутренних и 15 млн. км внешних) занимает 2-ое место в мире после США. По оценкам специалистов Министерства по чрезвычайным ситуациям, аварийность трубопроводов ежегодно возрастает в 1,7 раза, и в XXI век эти системы жизнеобеспечения страны вошли изношенными на 50-70%. По подсчетам американских экспертов, прямой ущерб от аварий на проводящих сетях в США составляет до 3% валового национального продукта. Косвенные же убытки — затраты на ликвидацию последствий подобных ситуаций и издержки из-за нарушения режима реализации продукта — превышают названную цифру в десятки раз.

Старение и коррозионное разрушение металла трубопровода

Старение и коррозионное разрушение металла трубопровода происходит не равномерно, а циклически, достигая в отдельные циклы скорости коррозии до 1 мм/год и относительного изменения механических свойств до 10-15%. Во всех случаях на трубу, помещенную в землю, воздействует природные и техногенные факторы, вызывающие ее естественный износ. Поэтому всегда применяются защитные покрытия, препятствующие проявлению процессов коррозии. В основном в России 70 % нефтегазопроводов покрыты пленочными изоляционными материалами, срок службы которых составляет 12-15 лет, и, следовательно, на этих трубопроводах следует ожидать массовый характер коррозионных поражений.

Поддержание трубопроводной системы в исправном состоянии является важнейшей задачей. Так как аварийный выход ее из строя сопряжен с большими экономическими затратами, связанными как с потерей минерального и энергетического сырья, так и с затратами на ликвидацию последствий этих аварий, восстановление экологической обстановки.

УДК 622.692.4:550.832

Автор: Анатолий Николаевич Любчик

Аспирант кафедры Горных транспортных машин Горно-электромеханического факультета, e-mail: valli217@mail.ru

Author: Anatoliy Nikolaevich Lubchik

Post-graduate student Mining Transportation Machinery Department Mining Electromechanical Faculty,  e-mail: valli217@mail.ru

Выходные сведения: URL: https://promdevelop.ru/magnitnye-metody-kontrolya-i-diagnostiki-truboprovodov/

MODERN MAGNETIC QUALITY MONITORING AND THE FORECAST OF THE TECHNICAL CONDITION OF ENGINEERING CONSTRUCTIONS

Аннотация: На территории России действуют система магистральных трубопроводов общей протяженностью более 250 тыс. км. Более половины нефте- и газопроводов находятся в эксплуатации 25 – 35 лет, т.е. требуют немедленного повторного обследования и соответствующего профилактического ремонта. Иначе может произойти серия крупных экологических катастроф из-за разрыва труб. Внутритрубная магнитная или ультразвуковая дефектоскопия для этих целей не всегда возможна и достаточно дорога, поэтому в последние годы резко возросла актуальность применения дистанционных геофизических методов при обслуживании нефте- и газопроводного транспорта. Эти методы являются достаточно экспрессными и более экономичными.

Ключевые слова: подземный трубопровод, магнитный метод, градиентометр, внутритрубная диагностика, снаряд-дефектоскоп, метод магнитной памяти металла.

Annotation: On terrain of Russia act a system of mains by a general expansion more than 200 thousand km. The expansion of mains of firm «Severgazprom» makes about 9000 kms. More than halves oil and gas pipelines are in exploitation 25 — 35 years, i.e. demand immediate repeated examination and conforming preventive maintenance. Differently there can be a series of large eco-catastrophes because of a gap of tubes. Intraube magnetic or the ultrasonic flaw detection for these purposes is not always possible and is dear enough, therefore last years a urgency of application of remote geophysical methods has increased at service oil and газопроводного of the transport sharply. These methods are express enough and more economic.

Keywords: the underground pipeline, magnetic method, intratrumpet diagnostics, a shell-defektoskop, a method of magnetic memory of metal.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Крапивский Е.И., Демченко Н.П. Геофизические методы диагностики технического состояния подземных трубопроводов: Учебное пособие. – Ухта: УГТУ, 2002. 101с.
  2. Любчик А.Н. Исследование магнитных полей трубопроводов градиентометром с целью контроля их технического состояния. /Беликов А.А., Крапивский Е.И./Проблемы освоения недр в ХХI веке глазами молодых. Материалы 5 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 11-14 ноября 2008г. – М: УРАН ИПКОН РАН, 2008. 350-353.
  3. Внутритрубная диагностика магистральных трубопроводов. http://www.intron.ru/?section= development&page=79&lang=ru

THE LITERATURE

  1. Krapivskij E.I., DemchenkoP. Geophysical methods of diagnostics of a technical condition of underground pipelines: the Manual. — Ukhta: UGTU, 2002. 101с.
  2. Ljubchik A.N. Research of magnetic fields of pipelines gradiometer for the purpose of the control of their technical condition. /Belikov A.A., KrapivskyI./Problems of development of bowels in the XXI-st century eyes of the young. Materials 5 International scientific schools of young scientists and experts. On November, 11-14th 2008г. — M: URANIUM IPKON the Russian Academy of Sciences, 2008.P. 350-353.
  3.  Intratrumpet diagnostics of the main pipelines. http://www.intron.ru/?section= development&page=79&lang=ru
Нравится
Ха-ха
Ого
Грусть
Возмутительно
Не нравится
1
0
0
0
0
0