Магнитные методы контроля и диагностики трубопроводов

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

Диагностика подводных трубопроводов

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.

Диагностика обводненных участков нефтепроводов

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.

Бесплатная публикация статей на Promdevelop.ru

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

432 1

1 комментарий

Отправить ответ

Войти с помощью: 
avatar
Упорядочить:   новые | старые | популярные
Антон
Антон

Диагностике подводных трубопроводов стало уделяться значительное внимание только в последнее время. Проведение внутритрубной диагностики газовых сетей является дорогостоящей и трудоемкой задачей. Поэтому создание технологии дистанционной диагностики позволяет сократить затраты на внутритрубную диагностику, что успещно отразится в экономике предприятий

wpDiscuz