Энергодиагностика
+7-498-661-92-81
+7-498-661-61-35
Метод Магнитной Памяти Металла
Энергодиагностика
Метод Магнитной Памяти Металла
Новости
15 января 2020 г.
Получены положительные отзывы на книгу Власова В.Т. и Дубова А.А. «Физические основы метода МПМ» от ведущих ВУЗов РФ
23 мая 2019 г.
Состоялась встреча международной группы специалистов по методу магнитной памяти металла Международного комитета по неразрушающему контролю (ICNDT), объединяющая 18 специалистов из 14 стран мира

Бесконтактная магнитометрическая диагностика трубопроводов и перспективы ее развития

д.т.н. Дубов А.А., к.т.н. Дубов Ал.А.

Бесконтактная магнитометрическая диагностика (БМД) основана на измерении искажений магнитного поля Земли (Нз), обусловленных изменением намагниченности металла трубы в зонах концентрации напряжений (ЗКН) и в зонах развивающихся коррозионно-усталостных повреждений. При этом характер изменений поля Нз (частота, амплитуда) обусловлен деформацией трубопровода, возникающей в нем вследствие воздействия ряда факторов: остаточных технологических и монтажных напряжений, рабочей нагрузки и напряжений самокомпенсации при колебаниях температуры наружного воздуха и среды (грунта, воды и т.д.).

При расшифровке информации о состоянии трубопроводов по изменениям магнитного поля, фиксируемого на расстоянии 200-300 мм от поверхности земли, используются критерии и программный продукт, разработанные в ООО «Энергодиагностика» на основе метода магнитной памяти металла [1, 2].

В частности, была выявлена четкая связь между периодичностью изменения всех трех составляющих измеряемого магнитного поля с типоразмером контролируемой трубы (диаметром, толщиной стенки и длиной трубы между стыками). Эти качественные диагностические параметры, выявленные при БМД, характеризуют в макрообъеме металла трубы зоны концентрации напряжений (ЗКН) – источники развития различного вида повреждений.

Технология БМД используется в настоящее время при диагностике газонефтепроводов рядом российских фирм. Среди них наиболее активно эту технологию развивают ООО «Энергодиагностика», ООО НТЦ «Транскор-К», ЗАО НПЦ «Молния», имеющие свои приборные комплексы и руководящие документы, согласованные с Ростехнадзором, ОАО «Газпром» и АК «Транснефть».

Имеется стандарт Московской теплосетевой компании по оценке состояния теплопроводов с использованием БМД. Методика обследования теплопроводов бесконтактным магнитометрическим методом была разработана в 2009 году специалистами ООО «Энергодиагностика» по договору с ОАО «МТК». С применением данной методики и соответствующих приборных комплексов ежегодно в Московской теплосети диагностическими фирмами выполняется обследование нескольких сотен километров теплопроводов.

На рис.1 представлен приборный комплекс для БМД, изготавливаемый серийно предприятием ООО «Энергодиагностика».

Рис.1. Внешний вид сканирующего устройства: 1 – дорожное колесо; 2 – узел счета длины; 3 – узел крепления датчика Тип 11; 4 – датчик Тип 11; 5 – ручка; 6 – узел крепления измерительного прибора; 7 – складная опорная стойка; 8 – универсальная головка.

В НОАП «Энергодиагностика» (Реутов, Московской области) действует центр подготовки специалистов по БМД. Программа обучения включает курс по методу магнитной памяти металла (8 рабочих дней) и дополнительный курс по БМД (2 рабочих дня). За последние девять лет в России и других странах подготовлено более 300 специалистов по БМД.

Наиболее сложными при освоении БМД на практике являются следующие задачи:

  • выбор оптимальной скорости движения специалиста вдоль трассы без потери достоверной информации (магнитных параметров) о состоянии трубопровода;
  • определение оси трубопровода с помощью трассоискателя и расположения трубопровода на местности с помощью GPS-навигатора;
  • подготовка трассы для контроля и отстройка от помех, встречающихся на пути движения специалистов вдоль трассы (ЛЭП, автодорог, металлических препятствий, зданий и сооружений и других);
  • обработка результатов контроля и классификация магнитных аномалий по категориям опасности развития повреждений трубопровода;
  • выбор участков для первоочередного вскрытия грунта («шурфовки»).

При расшифровке магнитограмм наиболее сложной задачей является классификация магнитных аномалий по видам повреждений. Ряд фирм, пытаясь произвести эффект на заказчика при решении данной задачи, выдают желаемое за действительное. Обнаруженные дефекты при дополнительном контроле трубопровода в шурфах представляются в дальнейшем как дефекты, которые были выявлены при БМД до вскрытия участка. На самом деле, в настоящее время уровень развития БМД, как правило, не позволяет назвать заранее до шурфовки, какой вид дефекта соответствует выявленной аномалии.

Попытка сделать классификацию магнитных аномалий с использованием только программного продукта «без головы» специалиста в настоящее время дает большую погрешность.

При обучении специалистов по БМД в НОАП ООО «Энергодиагностика» даются рекомендации по отличительным признакам магнитных аномалий и диагностическим параметрам, позволяющим отличать зоны максимальной концентрации напряжений (до начала развития повреждения) от зоны развивающегося коррозионного повреждения. Имеющиеся критерии позволяют выявлять дефектные сварные стыки и отличать их от стыков, находящихся в удовлетворительном состоянии.

При расшифровке магнитограмм необходимо учитывать специфические условия и конструктивные особенности обследуемых трубопроводов. Например, условия эксплуатации и, соответственно, состояние газопроводов, находящихся в южных районах страны, заметно отличаются от газопроводов, находящихся на севере.

Еще большие отличия имеют трубопроводы с разным технологическим назначением. Например, теплопроводы, имеющие принципиально разные условия самокомпенсации и специфические опорные конструкции по сравнению с магистральными газопроводами, как правило, дают заметные различия в магнитограммах, фиксируемых при БМД.

Учитывая технологические особенности трубопроводов, необходима разработка отдельных методических указаний по БМД.

Имея более 30-летний опыт развития метода магнитной памяти металла (МПМ) при диагностике труб поверхностей нагрева энергетических котлов, различного рода технологических трубопроводов, в том числе и газонефтепроводов, мы знаем, как сложно, например, отличить коррозионно-усталостное повреждение, развивающееся изнутри трубопровода, от аналогичного повреждения, развивающегося с наружной стенки. Кроме того, во многих случаях образовавшееся повреждение или стресс-коррозионная трещина снимает уровень напряжений. В этом случае необходимо выполнять подробный анализ всех трех компонент измеряемого магнитного поля. Следует также отметить, что для того, чтобы развивать БМД с целью оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) и повреждений газонефтепроводов необходимо изучить физические основы метода МПМ и новые, не изученные ранее, положения по механике и физике деформирования и разрушения.

Многочисленные экспериментальные работы, которые мы провели в лабораторных и промышленных условиях, развивая метод МПМ, выявили ряд, не изученных ранее, эффектов в области магнетизма и сопротивления деформированию металла [2, 3]. Не изучив основы взаимодействия силовых и слабых магнитных полей (как правило, это поле Земли) в металлах, невозможно эффективно развивать БМД.

Основной задачей всех методов и средств диагностики при оценке состояния газонефтепроводов, находящихся в длительной эксплуатации является поиск (или определение) потенциально опасных участков с развивающимися повреждениями. В результате обследования необходимо ответить на вопрос: «Где и когда следует ожидать повреждения или аварии?». Если такая задача решается, то в этом случае обеспечивается возможность своевременной замены или ремонта потенциально опасного участка. Именно на решение этой задачи направлено применение БМД в сочетании с дополнительным контролем трубопроводов (УК, вихреток и др.) в шурфах, определяемых БМД. При этом у Заказчика возникает вопрос: «Можно ли распространить результаты непосредственного контроля трубопроводов в шурфах на всю протяженность трассы, где применялась только БМД?». В ответе на этот вопрос проявляется мера ответственности специалистов, выполнявших БМД, перед Заказчиком за результаты контроля. В зависимости от меры ответственности определяется стоимость такой комплексной диагностики.

Если говорить о перспективах развития БМД, то необходимо отметить следующее.

В России находится в эксплуатации около 300 тысяч километров трубопроводов различного технологического назначения. Срок службы большинства трубопроводов достиг 30 и более лет. Диагностика состояния трубопроводов с использованием внутритрубных дефектоскопов, имеющая свои недостатки, в настоящее время охватывает незначительную часть в общей протяженности трубопроводов. Кроме того, большая часть трубопроводов не приспособлена для прохождения внутритрубных дефектоскопов.

Вскрытие грунта с целью оценки состояния трубопроводов по всей их протяженности, особенно в городских условиях, представляется сложным и дорогостоящим мероприятием. Выборочные шурфовки «наугад» (например, через каждые 500 м, как это рекомендовано в инструкциях), как показывает практика, являются малоэффективными без оценки фактического напряженно-деформированного состояния трубопроводов. Кроме того, такой выборочный контроль дает оценку всего 2-3% от общей протяженности трубопроводов.

Появление метода магнитной памяти металла в 90-е годы прошлого века, его признание на уровне национальных и международных стандартов [4, 5, 6] и развитие бесконтактной магнитометрической диагностики на его основе, начиная с конца 90-х годов и в начале 2000-х годов, создало уникальную возможность решить проблему оценки состояния протяженных трубопроводов (со 100% охватом), находящихся в эксплуатации на территории России. Рассматриваемая технология БМД, родившаяся в России, получает все большее распространение и в других странах. Например, специалисты ООО «Энергодиагностика» ежегодно выполняют договорные работы по БМД трубопроводов в Польше, Чехии, Аргентине, Китае и других странах, а специалисты ООО НТЦ «Транскор-К» ведут уже на постоянной основе такие работы в зарубежных странах.

Российские и зарубежные компании, в собственности которых находятся многокилометровые участки газонефтепроводов, теплопроводов, водоводов и других трубопроводов, получив надежду на реальную возможность оценки их состояния с использованием технологии БМД, ежегодно на тендер выставляют десятки тысяч километров трубопроводов.

В этих условиях нельзя не отметить появление на рынке услуг диагностических фирм, которые, не обременяя себя вышеуказанными сложностями в освоении БМД, в погоне за прибылью предлагают заказчикам быстро решить проблему оценки фактического состояния трубопроводов за сравнительно низкую цену и в короткий срок. Заказчику необходимо помнить, что только результаты дополнительного контроля в шурфах, намеченных предварительно по БМД, могут объективно подтвердить или опровергнуть эффективность работы диагностической фирмы.

На данном этапе, рекомендуется требовать от специалистов диагностической фирмы удостоверения об аттестации по методу МПМ и БМД в соответствии с ПБ 03-440-02 Ростехнадзора.

Кроме того, крупным компаниям (ОАО «Газпром», ОАО «Лукойл», ТНК, Роснефть, газораспределительным, городским теплосетевым и водоснабжающим компаниям) рекомендуется требовать от диагностических фирм наличие руководящих документов, отображающих методику проведения БМД.

Перспектива развития технологии БМД зависит, с одной стороны, от эффективности и добросовестности диагностических фирм, совершенствования приборных комплексов и программных продуктов по обработке результатов контроля трубопроводов, а с другой стороны, от повышения требовательности к диагностическим фирмам со стороны заказчика по объективной оценке состояния трубопроводов на основе сравнения полученных результатов по БМД с дополнительным контролем в шурфах другими методами НК.

Литература

1. Дубов А.А., Дубов Ал.Ан., Колокольников С.М. Метод магнитной памяти металла и приборы контроля: учебное пособие. 5-е изд. М.: ИД «Спектр», 2012, 395 с.

2. Власов В.Т., Дубов А.А. Физические основы метода магнитной памяти металла. М.: ЗАО «Тиссо», 2004, 424 с.

3. Власов В.Т. Дубов А.А. Физическая теория процесса «деформация-разрушение». Часть I. Физические критерии предельных состояний металла. М.: ЗАО «Тиссо», 2007, 517 с.

4. ГОСТ Р ИСО 24497-1-2009. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 1. Термины и определения.

5. ГОСТ Р ИСО 24497-2-2009. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 2. Общие требования.

6. ГОСТ Р ИСО 24497-3-2009. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 3. Контроль сварных соединений.

ООО "Энергодиагностика" является разработчиком нового метода и приборов неразрушающего контроля, основанных на использовании магнитной памяти металла (МПМ)
1992-2020 © ООО "Энергодиагностика"
Создание сайта: ООО "Модерн Медиа"