Сравнительный анализ результатов контактной и бесконтактной диагностики подземных трубопроводов с применением метода магнитной памяти

Чернопазов Михаил Сергеевич; Миронов Илья Сергеевич; Постаногов Сергей Александрович

выделяются подзадачи, которые в дальнейшем становятся блоками конструирования новых задач. Здесь также рассматриваются необходимые определения, характеристики, операции, методы, взаимосвязи понятий выбранной темы в курсе информатике.

III этап - структурирующий. Между совокупностями отобранных для занятия подзадач устанавливаются взаимосвязи, проводится выбор методов конструирования, создаются наборы задач. Подбор задач происходит с учетом тематики, уровня сложности задач, основных дидактических функций задач. Набор задач по выбранной теме конструируется с учетом принципа повышения уровня сложности задач, а также с учетом их дидактических функций.

IV этап — констатирующий. Проверяется соответствие построенных наборов задач выделенным системным требованиям. В случае необходимости проводится корректировка сконструированных наборов задач.

Конструирование набора задач представляет собой сложный процесс, включает взаимообусловленные этапы и характеризуется рядом особенностей, которые наиболее явно проявляются в формировании умения конструировать набора задач. Из существующих задач начальных тем курса информатики выделяются подзадачи, которые в дальнейшем участвуют в конструировании задач других тем как составляющие элементы. Таким образом, в задачах по информатике можно выделить некоторую иерархию подзадач, которая с одной стороны, повышает сложность новых задач, с другой стороны, позволяет на основе приобретенных навыков алгоритмизации, умении решать более простые подзадачи, формировать новые навыки.

Список использованной литературы: 1. Грушевский С.П., Добровольская Н.Ю. Проектирование профессионально-педагогической подготовки студентов математических направлений на основе технологий формирования их IT-компетенций. Известия АлтГУ. Серия «Педагогика и психология». - Барнаул: Изд-во Алтайского гос.университета, 2/1(78), 2013.

©А.В.Харченко, 2015

УДК 665.6

Чернопазов Михаил Сергеевич

Ведущий эксперт ООО «Нефтепромдиагностика»,

г. Пермь, РФ E-mail: chernopazov@npd.perm.ru Миронов Илья Сергеевич Заместитель ГД, руководитель экспертного центра ООО «Нефтепромдиагностика», г. Пермь, РФ E-mail: mironov@npd.perm.ru Постаногов Сергей Александрович Главный инженер ООО «Нефтепромдиагностика»,

г. Пермь, РФ E-mail: postanogov@npd.perm.ru

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТАКТНОЙ И БЕСКОНТАКТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА МАГНИТНОЙ

ПАМЯТИ

Аннотация

Рассматривается методика контактной и бесконтактной диагностики подземных трубопроводов, с

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2015 ISSN 2410-700Х_

целью выявления причин возникновения аномалий магнитного поля, зафиксированных в ходе проведения бесконтактного магнитометрического обследования. Проведена диагностика действующего объекта. Представлено обоснование и численные результаты положительного применения бесконтактного метода диагностики, подтвержденные результатами контактного метода.

Ключевые слова

Метод магнитной памяти металла, диагностика, зоны концентрации напряжений, неразрушающий контроль, трубопроводы, напряженно-деформированное состояние.

Введение

Все известные магнитные методы диагностики конструкционных материалов, преимущественно ферромагнитных, можно разделить на две группы: активные - с созданием в материале исследуемой детали «принудительного» магнитного поля заданной ориентации и пассивные - использующие остаточную намагниченность изделия, вызванную внешними магнитными полями естественного или искусственного происхождения.

Активные магнитные методы используют зависимость магнитных характеристик металла от его структуры или фазового состояния, которые определяются технологической предысторией материала и начинают заметно изменяться только при значительных механических напряжениях, близких к предельным. При этом, ограничением возможностей активных методов является практически полное отсутствие чувствительности к аномалиям материала, расположенным в глубине детали.

Известные пассивные магнитные методы диагностики напряженно - деформированного состояния ферромагнитных материалов представляют более тонкий инструмент, однако, и для них характерны низкая чувствительность к аномалиям, расположенным в глубине материала, и неоднозначность результатов оценки состояния материала.

Особое место среди пассивных магнитных методов неразрушающего контроля занимает метод магнитной памяти металла (МПМ). Это второй после акустической эмиссии метод, использующий внутреннюю энергию материалов.

В настоящее время оценка уровня накопленных усталостных повреждений при циклических деформациях, как правило, проводится по результатам усталостных испытаний образцов вырезанных из реальных конструкций, или модельных образцов изготовленных по технологии аналогичной исследуемой конструкции. Однако вырезка образцов из реальных объектов приводит к нарушению целостности конструкции, а определение уровня накопленных усталостных повреждений на модельных образцах приводит к искажению результатов из-за неизбежных различий многочисленных факторов, таких как, структура, химический состав, ит.д. Поэтому определение уровня накопленных усталостных повреждений, не нарушая целостности исследуемого объекта, является актуальной задачей. Решить эту задачу можно путем использования структурно-чувствительных методов неразрушающего контроля, например: акустических, магнитных, радиоволновых, электрических.

Основной целью данной работы является анализ и выявление причин возникновения аномалий магнитного поля, зафиксированных в ходе проведения бесконтактного магнитометрического обследования трубопроводов. Объектом обследования был выбран участок функционирующего трубопровода с целью определения его технического состояния.

Обследования проводились в объеме работ:

- Определение мест шурфовки на трассе газопровода;

- Уточнение мест шурфовок на местности;

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2015 ISSN 2410-700Х_

- Магнитометрический контроль (МПМ);

- Визуальный и измерительный контроль (ВИК);

- Ультразвуковая толщинометрия и твердометрия (УЗТ и ТД);

- Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД).

Проведение и результаты обследования

Определения мест шурфовки на трассе трубопровода

Шурфовка - вскрытие участка трубопровода с целью определения его технического состояния. Места шурфовки определены по результатам проведения бесконтактного магнитометрического обследования [1].

При проведении бесконтактного магнитометрического обследования выявлено значительное количество аномалий магнитного поля, однако большинство из них вызвано конструктивными особенностями трубопровода (сварные стыки, смена глубины заложения и т.п.), а так же источниками наведенного магнитного поля (ЛЭП, пересекающие трубопроводы, кабели и т.п.). Для анализа выбраны зоны концентрации напряженности (ЗКН), где значение суммарного градиента магнитного поля имеет максимум для рассматриваемого участка.

Уточнение мест шурфовок на местности

Выбор мест шурфовки производился с учетом всех полученных в результате измерений, данных, а так же на основании требований нормативной документации - не менее 1-го шурфа на 500 м трассы [2]. Диагностические работы проводились в 6 шурфах.

Таблица 1.2.

Указание мест шурфовки

№ шурфа Расстояние, м Обоснование

1 900 аномалия магнитного поля

2 1140 аномалия магнитного поля

3 1965 аномалия магнитного поля

4 2095 аномалия магнитного поля

5 4500 аномалия магнитного поля

6 11010 аномалия магнитного поля

Магнитометрический контроль

В качестве метода магнитометрического контроля был выбран контроль по методу магнитной памяти металла (МПМ - контроль).

В шурфах, где трубопровод находился в изоляционном покрытии, с целью выявления зон концентрации напряжений выполнен магнитометрический контроль контактным методом. Контроль выполнялся согласно методики [3]. В результате проведения контроля, установлено:

Выявлена 1 зона концентрации (рис. 1.2) напряжений на расстоянии 1140 м от начала обследования, с целью подтверждения наличия дефекта проводился дополнительный дефектоскопический контроль (ДДК). В качестве ДДК применялась ультразвуковая дефектоскопия.

Для построения схемы результатов контроля магнитометрическим методом осуществлялась компьютерное моделирование и анализ развертки трубопровода (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. Схема развертки трубопровода

Рисунок 1.2. Результат контроля магнитометрическим методом участка трубопровода, находящегося на расстоянии 1140 м от начала обследования, шурф №2

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2015 ISSN 2410-700Х_

• Синим цветом выделены зоны с отрицательными значениями напряженности магнитного поля;

• Зеленым цветом выделены зоны с положительными значениями напряженности магнитного поля;

• Желтым цветом выделены зоны, где сумма абсолютных значений напряженности с разноименными знаками, расположенные рядом в районе одной или двух сеток сканирования (100-200 мм), отличаются на величину, более 180 А/м.

При проведении контроля определялись зоны, где абсолютное значение разности величин магнитного поля превышает значения указанные в [3]:

• Абсолютное значение разности величин магнитного поля при достижении которого в зоне необходимо проведение ДДК составляет 180 А/м.

• Абсолютное значение разности величин магнитного поля при достижении которого, зона должна быть подвергнута очередному диагностированию не позднее, чем через год составляет 350 А/м.

Таблица 1.3.

Результаты проведения магнитометрического контроля

№ шурфа 2

Расстояние, м 1140

Суммарное значение абсолютных величин напряженности магнитного поля разноименных знаков ЛН ^, А/м 214

Длина отрезка, мм 200

Градиент напряженности магнитного поля К , А/м2 1070,0

Рисунок 1.3. Распределение напряженности магнитного поля Н и

dH г

в зоне концентрации

р ёх

напряжений выявленной при магнитометрическом контроле на участке обследования 1140 м, шурф

№2.

Визуальный и измерительный контроль

Визуальный и измерительный контроль трубопровода в шурфах выполнен с целью выявления видимых дефектов или косвенных признаков дефектов и отказов. Оценка дефектов произведена

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2015 ISSN 2410-700Х

согласно [2]. В результате проведения визуального и измерительного контроля трубопровода, установлено:

Таблица 1.4.

Результаты по визуально-измерительному контролю

№ шурфа Расстояние, м Состояние изоляционного покрытия Наличие дефектов основного металла трубы Глубин а, мм Размеры, мм

1 900 отсутствует Дефектов не выявлено

2 1140 битум; толщина 3-5 мм; состояние удовлетворительное Выявлены 3 царапины и задир на расстоянии 100-200 мм от верхней образующей против часовой стрелки (см. рис. 5.4.) 0,2 150 х 5

3 1965 пленка ПВХ; 2-3 слоя; толщина покрытия 3 мм; состояние удовлетворительное Дефектов не выявлено

4 2095 пленка ПВХ; 2-3 слоя; толщина покрытия 3 мм; состояние удовлетворительное Выявлены 4 царапины на расстоянии 50-200 мм от верхней образующей против часовой стрелки 0,2 180 х 5

5 4500 битум; толщина 4-7 мм; состояние удовлетворительное Выявлена царапина на расстоянии 50-200 мм от верхней образующей против часовой стрелки 0,2 1100 х 6

6 10110 изоляционное покрытие отсутствует Дефектов не выявлено; при шурфовке был отмечен запах газа

а)

б;

Рисунок 1.4. Дефекты, выявленные при контроле контактным магнитометрическим методом и визуально-измерительным контролем, на участке обследования 1140 м, шурф №2 (а) - две царапины, (б) царапина и задир

Ультразвуковая толщинометрия и твердометрия Выполнен контроль толщины трубопровода с помощью ультразвуковых методов, а так же твердометрия с целью определения фактических значений механических свойств металла. В результате проведения контроля определены фактические значения толщины и твердости металла трубы:

Таблица 1.5.

Результаты ультразвуковой толщинометрии и твердометрии

№ шурфа Расстояние, м Значения измеренной толщины, мм Значения фактической твердости, НВ

минимально максимально минимально максимально

1 900 6,5 8 128 132

2 1140 6,8 8 149 155

3 1965 5,2 6,3 135 144

4 2095 7,8 8 129 161

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5 4500 7,5 7,9 129 130

6 10110 7,4 8 135 212

Ультразвуковая дефектоскопия.

Ультразвуковая дефектоскопия в местах обнаруженных зон концентрации напряженности магнитного поля и местах определенных по результатам визуального и измерительного контроля. В результате проведения контроля определены характеристики максимальных внутристенных дефектов трубопровода в шурфах:

Таблица 1.6.

Результаты ультразвуковой дефектоскопии 1

№ шурфа Расстояние, м Св. шов / осн. металл Эквивалентная площадь дефекта, мм2 Обозначение дефекта Заключение

1 900 основной металл 1,5 А-3,1-10,-1,0 годен

1 900 основной металл 0,9 А-3,4-1,0-1,0 годен

Продолжение таблицы 1.6.

2 1140 основной металл 1,7 Д-3,1-1,0-1,0 не годен

5 2095 основной металл 1,4 А-7,7-1,0-1,0 годен

6 4500 основной металл 1,1 А-5,2-1,0-1,0 годен

6 4500 основной металл 1,5 А-3,5-1,0-1,0 годен

6 4500 основной металл 1,8 Д-4,6-1,0-1,0 не годен

7 11010 основной металл 2,1 Д-4,7-1,0-1,0 не годен

В обозначении дефекта: буква - качественная оценка допустимости дефекта А - несплошность с амплитудой эхо-сигнала, не превышающей браковочный уровень (допустимый по амплитуде); Д -несплошность с амплитудой эхо-сигнала, превышающей браковочный уровень (недопустимый по амплитуде); первое число - наибольшая глубина залегания дефекта (мм); второе число - условная протяженность дефекта (мм), третье число - условная высота дефекта (мм).

Заключение

При обследовании участков трубопровода в шурфах, определенных с помощью бесконтактного магнитометрического обследования, выявлены механические дефекты трубы, внутристенные дефекты, утонения стенки трубы, а так же нарушения изоляционного покрытия.

В шурфе расположенном на участке 1140 м, от начала обследования, выявлена зона концентрации напряжений контактным магнитометрическим методом. После проведения визуального контроля в ЗКН обнаружены дефекты. Дополнительный дефектоскопический контроль в ЗКН выявил наличие на данном участке недопустимых дефектов. Метод магнитной памяти металла в ряде случаев позволяет бесконтактным способом почувствовать наличие в материале скрытых дефектов. Однако данная методология дает не всегда однозначный результат, поскольку не позволяет гарантированно выявить все возможные дефекты. В тех случаях, когда измерения свидетельствуют о наличии дефектов, эти дефекты, чаще всего, обнаруживаются визуальным контролем и другими методами неразрушающего контроля, включая ультразвуковую толщинометрию и ультразвуковую дефектоскопию.

Поэтому, несмотря на все присущие данному методу недостатки и определенную неоднозначность его результатов, настоящая методика пока является единственной, которая позволяет обследовать трубопроводы, находящиеся в земле, путем проведения измерений оператором, находящимся на поверхности. Сравнительный анализ результатов бесконтактного метода подтверждает результаты контактного метода, и это позволяет довольно быстро обследовать такие объекты как трубопроводы большой протяженности.

Список использованной литературы:

1. РД 153-39.4Р-124-02. Положение о порядке проведения технического освидетельствования и продления срока службы технологического оборудования НПС МН.

2. РД 39-132-94. Правила по эксплуатации, ревизии ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов.

3. РД 102-008-2002 «Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом».

4. Дубов А.А., Дубов Ал. Ан., Колокольников С.М. Метод магнитной памяти металла и приборы контроля. Учебное пособие. М.: ЗАО «ТИССО», 2008. 365 с.