Энергодиагностика
+7-498-661-92-81
+7-498-661-61-35
Метод Магнитной Памяти Металла
Энергодиагностика
Метод Магнитной Памяти Металла
Реклама
Новости
30 октября 2017 г.
Вторая международная конференция по диагностике оборудования и изделий машиностроения с использованием метода магнитной памяти металла состоится 24-25 апреля 2018 года в Будапеште, Венгрия
1 июля 2017 г.
На семинаре по методу МПМ представлено более 60 отзывов организаций, диагностических фирм и промышленных предприятий об эффективности метода МПМ по результатам практической диагностики оборудования.
30 июня 2017 г.
ООО "Энергодиагностика" приняло активное участие в работе Конгресса, выставки, заседаниях Международного общества по мониторингу состояния (ISCM) 13-16 июня 2017 года в Лондоне, Великобритания.

Оценка остаточного ресурса газонефтепроводов на основе современных методов технической диагностики

д.т.н., профессор Дубов А.А. (ООО "Энергодиагностика"), Велиюлин И.И. (ООО "ВНИИГАЗ")

Старение систем магистральных газонефтепроводов выдвигает задачу обеспечения безопасности и надежности их функционирования в ряд важнейших государственных проблем. Предлагаемая комплексная диагностика основана на оценке реального ресурса: она наиболее оптимально сочетает опыт эксплуатации и раннюю диагностику будущих повреждений. Своевременная замена участков с зонами концентрации напряжений (5-10% всей протяжённости магистрали) позволит обеспечить безаварийность работы трубопроводов.

Традиционный способ поддержания работоспособности трубопроводов с помощью капитальных ремонтов отдельных участков труб со сплошной заменой изоляционного покрытия не может обеспечить надежность и безопасность магистральных газонефтепроводов из-за их большой протяженности и резко различного состояния. Поэтому, основной стратегией обеспечения высокой надежности магистральных систем становится эксплуатация и ремонт "по фактическому состоянию", т. е. переход к выборочному "точечному" ремонту элементов и участков по результатам 100% диагностического обследования многокилометровых трубопроводов.

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации газонефтепроводов, находящихся в длительной эксплуатации, предлагается концепция, включающая следующие этапы:

  • Анализ повреждений, результатов неразрушающего и разрушающего контроля металла и выполненных замен изношенных участков по имеющейся статистике эксплуатирующей организации.
  • 100% обследование всех участков газонефтепроводов с использованием современных методов и средств НК (внутритрубная диагностика, бесконтактная магнитометрическая диагностика, метод магнитной памяти металла, акустическая эмиссия), позволяющих выполнять раннюю диагностику повреждений и выявить зоны концентрации напряжений (ЗКН) - основные источники развивающихся повреждений.
  • Контроль традиционными средствами НК (УЗД, рентген, исследования механических свойств и структуры металла) на участках газонефтепроводов с выявленными ЗКН после шурфовки.
  • 100% диагностирование труб с использованием сканирующих устройств и приборно-компьютерных комплексов, позволяющих в режиме экспресс-контроля производить оценку состояния и сортировку труб при плановой замене изоляционного покрытия.
  • 100% обследование арматуры с использованием метода магнитной памяти металла и других методов НК.
  • Обобщение результатов комплексного 100% обследования и разработка мероприятий по обеспечению надежности газонефтепроводов с составлением плана-графика замены физически изношенных участков труб, наиболее предрасположенных к повреждению.
  • Поверочный расчет на прочность с учетом характера повреждений и износа металла трубопроводов для отдельных наиболее напряженных участков с ЗКН, оставляемых в эксплуатацию.

В основе предлагаемой концепции лежит оценка реального ресурса газонефтепроводов, т.к. такая оценка наиболее оптимально сочетает опыт эксплуатации (статистику бывших повреждений) и раннюю диагностику будущих повреждений с использованием современных методов.

Более 12-летний опыт ООО "Энергодиагностика" контроля газонефтепроводов с использованием метода магнитной памяти металла (МПМ), специализированных приборов и сканирующих устройств. Этот опыт отражен в руководящем документе РД 51-1-98 "Методика оперативной компьютерной диагностики локальных участков газонефтепроводов с использованием метода магнитной памяти металла". Данный руководящий документ утвержден в 1998г. ОАО "Газпром" и согласован с управлением по надзору в нефтяной и газовой промышленности Госгортехнадзора РФ.

За период с 1998 по 2004гг. указанная методика и соответствующие приборы контроля типа ИКН-1М (измеритель концентрации напряжений) нашли применение на ряде предприятий ОАО "Газпром" и АК "Транснефть". В частности следует отметить такие предприятия, как Уренгойгазпром, Севергазпром, Мострансгаз, Уралтрансгаз, Ямбурггаздобыча, НТК Нижневартовск, ряд предприятий АК "Транснефть" и другие.

Следует отметить, что в 2003 году по методу магнитной памяти металла (МПМ) введен в действие ГОСТ Р 52005-2003 "Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Общие требования".

Для оперативного контроля сварных швов и стенок газонефтепроводов большого диаметра (⌀530÷⌀1420 мм) предприятием ООО "Энергодиагностика" совместно с ООО "ВНИИГАЗ" в 2004г. разработан сканер-дефектоскоп, позволяющий выполнять оценку состояния всей поверхности трубы со средней скоростью 200 м/ч (может быть обеспечена скорость сканирования 10 м/мин). При этом снятие изоляции и зачистки поверхности трубы не требуется и используется естественная намагниченность металла, сформировавшаяся в процессе эксплуатации (магнитная память металла).

Сканер-дефектоскоп (рис.1) представляет собой устройство, изготовленное в виде двух скрепленных между собой колец, на которых установлено 24 феррозондовых датчика, совмещенных с колесиками, позволяющих оператору перемещать сканирующее устройство вдоль трубопровода. Сканер перемещается оператором вдоль наружной поверхности трубы с помощью дистанционной штанги. При этом оператор может находиться непосредственно на трубе или рядом с трубой (на расстоянии 5-6 м), передвигаясь по земле вместе с другим оператором, который следит за результатами контроля на экране специализированного прибора типа ИКН (измеритель концентрации напряжений, сертификат Госстандарта РФ RU.C.37.003 A № 9192). В комплекте со сканирующим устройством может быть использован прибор на базе "Note-book".

Рис.1. Общий вид сканирующего устройства с обхватом всего периметра трубы ⌀1420 мм с использованием приборно-компьютерного комплекса по методу магнитной памяти металла.

Для трубы с максимальным диаметром 1420 мм расстояние между датчиками, расположенными вдоль периметра, составляет 180 мм. Как показывает опыт контроля газопроводов такого диаметра, пятно аномального магнитного поля в зоне, например, поверхностной трещины из-за стресс-коррозии, представляет собой эллипс с длиной большей оси до 500 мм, а малой оси до 200мм. Наличие 24 датчиков (их число может быть увеличено до 32) позволяет надёжно охватить всю поверхность трубы. Для труб меньшего диаметра расстояние между датчиками уменьшается и, соответственно, повышается эффективность контроля.

Основным диагностическим параметром при контроле наружной поверхности труб по методу МПМ является градиент напряжённости р/ магнитного поля (или интенсивность его изменения) в зоне концентрации напряжений и деформаций, обусловленных развитием дефектов различного вида. При оценке состояния металла трубопровода необходимо знать предельный градиент поля, соответствующий пределу прочности металла (рис.2). Эти предельные значения определяются в результате промышленных и лабораторных исследований. Выход металла на предельное состояние с позиций механики разрушений не зависит от какого вида дефекта это произошло, и характеризуется интегральным диагностическим параметром - плотностью механической и, соответственно, магнитной энергии на поверхности и в объеме тела трубы [1].

Рис.2. Фрагмент распределения магнитного поля Нр на трещинах из-за стресс-коррозии.

Градиент магнитного поля, определяемый автоматически в процессе сканирования, при пересечении дефектной зоны отображается на экране прибора в виде столбиков с привязкой к номеру датчика на сканирующем устройстве (см. рис.3, а).

Рис.3а. Представление результатов контроля на экране прибора при движении сканирующего устройства вдоль поверхности трубы.

Рис.3б. Фиксирование дефектной зоны на формуляре трубы.

При превышении предельного градиента поля по какому-либо каналу измерения, которое устанавливается заранее при настройке прибора, оператор останавливается, фиксирует в памяти прибора эту зону и дает указание другому оператору сделать соответствующую отметку на формуляре или непосредственно на поверхности трубы (см. рис.3, б).

Разработаны методические указания (МУ) о проведении обследования трубопроводов большого диаметра (⌀530÷⌀1420мм) с использованием специализированных сканирующих устройств. В данных МУ приведены предельные градиенты поля для труб указанных диаметров, характеризующие предельное состояние металла по условиям прочности и начальное развитие трещин.

Имеющийся опыт контроля с использованием метода магнитной памяти металла, приборов типа ИКН и сканирующих устройств, не требующих никакой подготовки поверхности труб, показывает следующее: трубы, расположенные на одном участке газопровода и находящиеся в длительной эксплуатации в одинаковых условиях, имеют резко различное состояние. Если на экране прибора при выполнении контроля не фиксируются магнитные аномалии, это свидетельствует о том, что состояние металла трубы удовлетворительное, развивающихся дефектов нет. При этом скорость контроля составляет не более 2 мин. на 10 м. длины трубы. В случае обнаружения зон со значением градиента магнитного поля выше предельных, все эти зоны фиксируются на формуляре трубы по вышеописанной методике, и затем в них делается уточняющий контроль с использованием вихретоковых приборов и УЗД.

Описанную диагностику труб с использованием сканирующих устройств целесообразно выполнять в полевых или заводских условиях при плановой замене изоляции, на открытых, надземных участках газопроводов, при сортировке труб, бывших в эксплуатации и перед укладкой в траншею новых труб.

С целью решения проблемы 100% обследования газонефтепроводов в последние годы получает развитие бесконтактная магнитометрическая диагностика (БМД), позволяющая определять наиболее напряженные участки труб, расположенные под слоем грунта 2 м и более без искусственного намагничивания и изменения режима эксплуатации.

Опытные образцы аппаратуры "ИАМ" (разработка ВНИИГАЗ и ООО "Газприбортехнология-М"), приборы "СКИФ" серии "МБС" (разработка НТЦ "Транскор-К"), приборы типа ИКН-2М и ИКН-3М (разработка ООО "Энергодиагностика") прошли трассовые испытания и показали свою эффективность. Известны соответствующие нормативно-правовые документы (по БМД технологии для проведения НК) [2, 3].

Предприятием ОOO "Энергодиагностика" разработан измерительный комплекс для БМД газонефтепроводов, расположенных под слоем грунта 2м и более. При движении оператора вдоль трассы со скоростью не менее 2 км/час определяются участки, работающие в наиболее напряженных условиях и предрасположенные к повреждениям. На этих участках делается шурфовка и дополнительный контроль с целью выявления конкретных дефектов.

БМД основана на измерении искажений магнитного поля Земли (Нз), обусловленных изменением магнитной проницаемости металла трубы в 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.).

В зоне предполагаемой концентрации напряжений имеет место локальное изменение магнитного поля по всем трем составляющим с максимальным значением градиента поля (см. нижнюю часть магнитограммы на рис.4). Контроль выполнялся с использованием магнитометрического измерителя концентрации напряжений (ИКН-3М) и специализированных высокочувствительных датчиков, изготавливаемых предприятием ООО "Энергодиагностика".

Рис.4. Фрагмент распределения магнитного поля Нр в зоне концентрации напряжений на участке подземного газопровода (⌀530мм, Ст.20): 1 – горизонтальная составляющая поля Нр вдоль оси трубы; 2 – горизонтальная составляющая поля Нр поперек оси трубы; 3 – нормальная (вертикальная) составляющая поля Нр.

При расшифровке магнитограмм и классификации магнитных аномалий используются критерии, разработанные на основании более чем 20-летнего опыта применения метода магнитной памяти металла при непосредственном контроле трубопроводов. Для обработки результатов и выявления участков, работающих в наиболее напряженных условиях, используется программный продукт "ММП-Система".

Разработаны методические указания (МУ) по проведению бесконтактной магнитометрической диагностики газонефтепроводов с использованием приборов типа ИКН-2М и ИКН-3М-12. Предлагаемые МУ содержат описание принципа БМД, позволяющей выявлять и локализовать напряженно-деформированные состояния и наличие повреждений различной природы в металле трубопроводов, находящихся под землей, водой и другой средой.

Опыт использования измерительного комплекса на практике с подтверждением результатов контроля непосредственно на трубе после шурфовки дает уверенность в том, что БМД эффективна "в руках" хорошо подготовленных специалистов. В настоящее время специалисты по методу магнитной памяти металла и БМД проходят подготовку в НОАП ООО "Энергодиагностика" (г.Москва).

Литература

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

2. РД 12-411-01. Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов. М.: НТЦ "Промышленная безопасность", 2002.

3. РД 102-008-2002. Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов с бесконтактным магнитометрическим методом. М.: АО "ВНИИСТ", 2003.

ООО "Энергодиагностика" является разработчиком нового метода и приборов неразрушающего контроля, основанных на использовании магнитной памяти металла (МПМ).
1992-2017 © ООО "Энергодиагностика"
Рейтинг@Mail.ru
Создание сайта: ООО "Модерн Медиа"