УДК 553.98
Пахомов М.А.
магистр, факультет проектирования, сооружения и эксплуатации систем трубопроводного транспорта РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина (г. Москва, Россия)
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕДИАГНОСТИРУЕМЫХ ТРАДИЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ
Аннотация: в настоящее время стало известно гораздо больше механизмов развития опасностей, чем раньше. В результате анализа множества аварийных ситуаций выяснилось, что принятые раньше некоторые технические решения не в полной мере учитывали некоторые важные явления, определяющие безопасность.
В работе проанализирована проблема недиагностируемых типичными методами участков трубопроводов. Представлено современное решение.
Ключевые слова: трубопровод, эксплуатация, дефекты, внутритрубная диагностика, магнитометрическая диагностика.
В условиях эксплуатации на протяжении длительного времени трубопроводы подвергаются различным внешним и внутренним воздействиям, в результате чего происходит деградация материала, коррозионные повреждения, возникают и развиваются трещины усталости на поверхностях труб и другие виды дефектов. Несмотря на то, что проектирование трубопроводов по современным кодам и технология изготовления и монтажа должны обеспечить реализацию назначенного ресурса, исключить возможность возникновения таких дефектов не удается.
Значительная протяженность и малодоступность газовых магистралей не позволяют полноценно использовать различные методы неразрушающего
контроля. Оценку реального состояния газопровода как раз и дает внутритрубная диагностика, обеспечивающая доступ и к внутренней, и к наружной поверхности трубы и предоставляющая возможность своевременно выявлять дефекты газовой магистрали.
Внутритрубная дефектоскопия трубопроводов эффективно обнаруживает проблемы за счет прогона по системе специальных устройств. Они называются внутритрубные дефектоскопы. Внутри устройств установлены приборы, определяющие особенности конфигурации поперечного сечения, вмятины, коррозию, утончения. Также существуют механизмы, разработанные для решения конкретных задач. Например, это оборудование с фото и видеокамерами, инспектирующее внутреннюю часть магистрали и определяющее степень кривизны, профиль конструкции, наличие трещин. Аппараты передвигаются по системе за счет транспортируемого потока или электромеханических приводов. Внутри установлены датчики, которые накапливают и сохраняют информацию.
Для обследования стальных труб самый информативный метод внутритрубной диагностики — магнитный. С его помощью можно определить виды, размеры и местоположения дефектов. Метод основан на регистрации полей рассеяния, образующихся при намагничивании стенки газопровода. При наличии дефекта в стенке трубы часть магнитного потока рассеивается, что фиксируется датчиком. Очистной скребок, магнитный очистной поршень, профилемер, дефектоскопы продольного и поперечного намагничивания — в ВТД участвуют сразу несколько устройств. Необходимым условием для проведения качественной внутритрубной диагностики является хорошая очистка трубы. Это как раз задача очистного скребка. Он очищает внутреннюю полость и стенки газопровода от различных отложений, загрязнений и посторонних предметов. После этого магнитный очистной поршень осуществляет намагничивание газовой магистрали и собирает металлические предметы в трубе. Затем в дело вступает профилемер. Он предназначен для измерения профиля внутренней поверхности трубы
и тестовой оценки проходимости газопровода. Итоговая работа, а именно: непосредственное обнаружение и регистрация дефектов, — задача дефектоскопов продольного и поперечного намагничивания. Вместе с ними часто запускают еще и навигатор — для обеспечения высокоточной привязки к топографическим координатам газопровода.
Преимущества исследования неоспоримы. Метод не требует использования устройств, ведущих систематический контроль. При такой диагностике можно регулярно отслеживать деформационные изменения по всему участку магистрали, при этом с высокой скоростью. Это позволяет своевременно установить участок, несущий аварийную угрозу для системы в целом, и быстро ликвидировать дефекты.
Однако определенная часть трубопроводов конструктивно не удовлетворяет требованиям контролепригодностип по проведению ВТД, в частности, это газопровода с крутоизогнутыми отводами 1,5 Э, неравнопроходного диаметра или с неравнопроходной трубной арматурой, газопроводы неоснащенные стационарными камерами запуска-приёма, перемычки между трубопроводами, байпасные линии.
Применение традиционного внутритрубного диагностического оборудования на таких участках невозможно. Если сложить все недиагностируемые участки, получим существенное расстояние, которое также необходимо обследовать для выявления, устранения возможных дефектов. Чтобы осуществить данную цель, нужно обратиться к современным методам неразрушающего контроля.
Бесконтактная магнитометрическая диагностика
Из числа современных методов диагностики трубопроводов можно отметить также бесконтактный магнитометрический метод, основанный на эффекте Виллари - изменении электрического сопротивления материала под действием внешнего магнитного поля.
Бесконтактное магнитометрическое обследование позволяет выявить аномалии в магнитном поле над трубопроводом с помощью
магнитометрической аппаратуры. Аномалии в магнитном поле образуются в результате магнитоупругого эффекта в зонах концентрации напряжений в стальной трубе трубопровода. Скачкообразное изменение магнитного поля свидетельствует о повышении уровня напряжений в трубопроводе, всплеск может указывать на наличие локального дефекта в зонах сварного соединения или основного металла, а также на наличие посторонних ферромагнитных предметов рядом с трубопроводом. В качестве аномальных рассматриваются зоны, где изменение напряженности магнитного поля составляет 25% и более от фонового значения.
Преимущества метода:
> Обнаружение напряженно-деформированного состояния
> Применимость на стальных трубопроводах любого типа и назначения
> Без остановки или снижения объемов транспортировки сырья - без переоборудования трубопровода - без очистки и калибровки трубы
> Высокая производительность - до 20 км/сутки
> Достоверность выявляемых дефектов -до 93%
> Диагностика на расстоянии до 10 диаметров трубы
> Диагностика участков, недоступных для внутритрубного и других контактных методов, в том числе, закрытых донными отложениями
> Обнаружение аномалий в режиме реального времени
Бесконтактная магнитометрическая диагностика проводится в
соответствии с положениями РД 12-411-01 и РД 102-008-2002. Применение комплекса КМД позволяет определить общее техническое состояние обследованного объекта и предотвратить возникновение аварийных ситуаций.
Как раз магнитометрическая диагностика и может дополнить внутритрубную диагностику и определить дефекты в тех местах, где исследование традиционным способом невозможно.
Выводы.
Обнаружение и контроль дефектов в трубопроводах — ключевая составляющая безопасности и надежности инфраструктуры. Важно проводить периодически диагностику трубопроводов, чтобы исключить непредвиденные случаи, которые могут повлечь за собой экологические и экономические проблемы. Применение магнитометрической диагностики позволит комплексно оценить состояние тех участков, диагностика которых прежде казалось невозможной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Семенов В. В. Бесконтактный магнитометрический способ локализации и оценки технологических аномалий в структуре трубопроводов / В. В. Семенов, А. А. Елисеев, И. Б. Мовчан // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2018. - № 2-2. - С. 20-30;
2. Роботизированный дефектоскоп для диагностики состояния трубопроводов / С. Н. Сомов, Г. В. Баранов, М. А. Поляшов, А. А. Пыркин // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2019. - Т. 62, № 9. -С. 798-804;
3. Любчик, А. Н. Способ дистанционного магнитометрического контроля технического состояния магистральных трубопроводов / А. Н. Любчик // Записки Горного института. - 2012. - Т. 195. - С. 268-271;
4. Чернопазов, М. С. Сравнительный анализ результатов контактной и бесконтактной диагностики подземных трубопроводов с применением метода магнитной памяти / М. С. Чернопазов, И. С. Миронов, С. А. Постаногов // Символ науки: международный научный журнал. - 2015. - № 9-2. - С. 204-212;
5. Саксон, В. М. Диагностика стальных трубопроводов методом бесконтактной магнитометрии / В. М. Саксон, А. Б. Сергеев, А. Б. Проказин // Мир измерений. - 2012. - № 6. - С. 17-21
Pakhomov M.A.
Gubkin Russian State University of Oil and Gas (Moscow, Russia)
ANALYSIS OF PROBLEM OF INVESTIGATION OF PIPELINE SECTIONS UNDIAGNOSED BY TRADITIONAL METHODS
Abstract: currently, much more mechanisms for the development of hazards have become known than before. As a result of the analysis of many emergency situations, it turned out that some technical solutions adopted earlier did not fully take into account some important safety phenomena.
The paper analyzes the problem of pipeline sections that are undiagnosed by typical methods. A modern solution is presented.
Keywords: pipeline, operation, defects, in-line diagnostics, magnetometric diagnostics.