СПОСОБ ГРАДАЦИИ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ УЧАСТКОВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1998 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к измерению одной из сопутствующих переменных в частности путем исследования магнитного параметра поля рассеяния и может быть использовано в диагностике технического состояния трубопроводов.

Исследования по диагностике технического состояния магистральных трубопроводов, помимо получения информации о состоянии сооружения и окружающей среды, позволяют построить модель прогноза этого состояния.

Исследования делятся на три этапа. Получение информации и проведение натурных исследований, анализ информации, разработка рекомендаций.

Известен способ градации потенциально опасных участков магистральных трубопроводов, при котором изучают положение трубопровода и выделяют потенциально опасные участки, а затем исследуют их напряженно-деформированное состояние магнитным методом (см., например, Материалы третьей международной деловой встречи "Диагностика-93": Доклады и сообщения. - Ялта, апрель, 1993 г, Москва 1993 Российское акционерное общество "Газпром", Государственное предприятие "Оргэнергогаз", Информационно-рекламный Центр газовой промышленности ИРЦ Газпром стр. 129-134).

Недостатком известного способа является приближенность оценки, напряженно-деформированного состояния потенциально-опасных участков, о чем говорит применение комплекса методов.

Исследования: геодезические измерения, ультразвуковой, магнитный, магнитно-акустический и рентгеновский металла труб. Большие объемы информации заносятся в банки данных, специально создаваемые для этой цели. Практически невозможно использовать стандартную статическую обработку, поэтому применяют методы решения некорректно поставленных и слабо формализованных задач.

Целью настоящего изобретения является повышение информативности о наиболее опасных участках магистральных трубопроводов.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе градации потенциально опасных участков магистральных трубопроводов, при котором изучают положение трубопровода и выделяют потенциально опасные участки, а затем исследуют напряженно-деформированное их состояние магнитным методом, согласно предложению регистрируют максимальное значение ЭДС магнитного шума вдоль продольной оси на потенциально опасных участках, прилегающем участке с нулевыми свойствами и в контрольном образце из того же металла, не подвергнутом воздействию нагрузки, при этом в качестве участка с нулевыми свойствами выбирают участок магистрального трубопровода с нулевыми значениями механических напряжений вдоль оси трубы, определяют разность максимальных значений ЭДС, полученных на контрольном образце, потенциально опасных участках и прилегающих участках, с нулевыми свойствами, а наиболее опасным считают тот участок, для которого значения упомянутых разностей ЭДС максимальны.

Целесообразно в качестве участка с нулевыми свойствами выбрать середину прямолинейного подземного участка магистрального трубопровода протяженностью не менее тридцати наружных диаметров магистральной трубы.

Совокупность отличительных признаков заявителю неизвестна, что является доказательством новизны предложения.

В общем виде способ реализуется следующим образом.

Одним из основных факторов, влияющих на внезапное разрушение трубопровода, является старение и наклеп металла трубопровода в процессе работы под давлением. Экспериментально установлено, что в стали при старении и наклепе значение ЭДС магнитного шума и ее производных уменьшается, поэтому разность максимальных значений ЭДС, полученная на контрольном образце, металл которого не подвергается нагрузкам, и на участках с нулевыми свойствами характеризует степень старения и наклепа металла трубы за годы эксплуатации (см., например, журнал Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1992, N 4, Отдельный оттиск).

По исследованиям международного института сварки фактор старения и наклепа стоит на третьем месте в количестве случаев разрушения, учитывающихся семнадцатью факторами (см., например, Копельман Л.А. Сопротивляемость сварных углов хрупкому разрушению. - Л.: Машиностроение, 1978, 232 с.).

Вторым важнейшим фактором, влияющим на внезапное разрушение трубопровода, являются действующие напряжения в металле трубы.

В трубопроводах окружные напряжения определяются действующим давлением и фактической толщиной стенки.

В целом, по сечениям трубопровода окружные напряжения практически одинаковы. Дополнительный вклад в напряженно-деформированное состояние металла трубы вносят осевые напряжения. Эти напряжения возникают на участках магистральных трубопроводов, подверженных подвижкам грунта, выталкиванию трубы водой на подводных переходах, прогибам за счет веса трубы на открытых участках, непредсказуемых влияний вечномерзлых грунтов и т.п. Их степень влияния на напряженно-деформированное состояние учитывается в предлагаемом способе разностью максимальных значений ЭДС магнитного шума на потенциально опасном участке магистрального трубопровода и на участке с нулевыми свойствами, металл которого не подвергается воздействию сдвигающей или растягивающей дополнительной нагрузки.

В качестве таких участков следует взять подземные прямолинейные участки, где осевые напряжения практически равны нулю, причем длина участка выбирается более тридцати наружных диаметров трубы. Эта посылка доказана расчетами и экспериментом и проверяется сбросом давления действующего трубопровода.

Предлагаемый способ опробован при проведении обследования участка газопровода Острогожск - С. -Петербург. Протокол обследования и заключение от 2.07.96 г.

Было изучено положение трубопровода и выделены потенциально опасные участки на воздушном переходе трубопровода через глубокое и протяженное углубление в грунте длиной 46 м. Диаметр трубы равен 1020 мм. Был определен участок с нулевыми свойствами на расстоянии 18 м от изгиба трубопровода. Этот участок представлял собой подземный прямолинейный переход протяженностью более тридцати диаметров магистральной трубы, на котором осевые напряжения равны нулю (проверено экспериментом). Это может быть всего лишь один участок на всем протяжении трубопровода. Определение этого участка производилось с помощью трассоискателя P299 (изготавливается отечественной промышленностью). Был подобран контрольный образец магистральной трубы, изготовленный из такой же трубы, что и трубопровод, но не подвергнутой воздействию нагрузки.

Напряженно-деформированное состояние у выбранных участков и контрольного образца проверялось магнитным методом при помощи прибора "Пион-01", позволяющего работать с различными коэффициентами усиления. Прибор производится отечественной промышленностью. Замеры ЭДС магнитных шумов были проведены вдоль оси трубы при коэффициенте усиления 80 единиц. Показания максимального значения ЭДС в пяти потенциально опасных сечениях сведены в табл. 1.

Показание максимального значения ЭДС на участке с нулевыми свойствами составило E₀ = 51 единицу.

Показание максимального значения ЭДС в контрольном образце определяли на трубах запаса. E_к составило 56 ед. (трубы со спиральным сварным швом и нагрузке не подвергались).

Разница максимальных значений ЭДС контрольного образца и участка с нулевыми свойствами составила C = E_к - E₀ = 56 - 51 = 5 единиц.

Разница максимальных значений ЭДС по потенциально опасным сечениям и участку с нулевыми свойствами сведена в табл. 2.

Исходя из результатов измерений наиболее опасным признано сечение N 3, находящееся посередине воздушного перехода. В этом месте отмечен максимальный изгиб трубопровода.

Из сказанного следует, что средства и методы, с помощью которых возможно осуществление предлагаемого способа, в том виде, как он охарактеризован в формуле, известны, что подтверждает его промышленную применимость.

Способ градации потенциально опасных участков магистральных трубопроводов заключается в регистрации максимальных значений ЭДС магнитного шума вдоль продольной оси на потенциально опасных участках, на участках с нулевыми свойствами, прилегающих к потенциально опасным участкам, и на контрольном образце, не подвергнутом воздействию нагрузки. В качестве участка с нулевыми свойствами выбирается участок с нулевыми значениями механических напряжений воль продольной оси. Определяют разность между значениями ЭДС на контрольном участке, значениями ЭДС на потенциально опасных участках и прилегающих участках с нулевыми свойствами. Наиболее опасными считается тот участок, для которого полученные разности являются максимальными. В качестве участка с нулевыми свойствами может быть выбрана середина прямолинейного подземного участка протяженностью не менее 30 наружных диаметров магистральной трубы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ градации потенциально опасных участков магистральных трубопроводов, при котором изучают положение трубопровода и выделяют потенциально опасные его участки, а затем исследуют напряженно-деформированное их состояние магнитным методом, отличающийся тем, что регистрируют максимальное значение ЭДС магнитного шума вдоль продольной оси на потенциально опасных участках, прилегающем участке с нулевыми свойствами и в контрольном образце, не подвергнутом воздействию нагрузки, при этом в качестве участка с нулевыми свойствами выбирают участок с нулевыми значениями механических напряжений вдоль продольной оси трубопровода, определяют разность максимальных значений ЭДС, полученных на контрольном образце, потенциально опасных участках и прилегающих участках с нулевыми свойствами, а наиболее опасным считают тот участок, для которого значения упомянутых разностей ЭДС максимальны. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве участка с нулевыми свойствами выбирают середину прямолинейного подземного участка протяженностью не менее тридцати наружных диаметров магистральной трубы.