СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНОГО МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F16L58/02 G01R31/00 

Изобретение относится к области мониторинга технического состояния подземных магистральных трубопроводов и может найти применение при оценке адгезионных свойств заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты (ТУМ) подземных трубопроводов.

Известен способ обнаружения дефектов изоляционного покрытия участков подземного трубопровода, позволяющий, в частности, определять удельную поверхность повреждения изоляционного покрытия путем катодной поляризации трубопровода, измерения наложенного потенциала и нахождения местоположения и размеров дефектов изоляционного покрытия по изменению измеренного значения потенциала, причем перед измерением потенциала снимают катодную поляризацию трубопровода и по скорости изменения величины измеряемого потенциала трубопровода судят о величине дефектов (Авт. св. СССР 873097 МПК G 01 N 27/26, опубл. 15.10.1981).

Недостатки известного способа следующие:
- не учитывает динамику изменения адгезионных свойств изоляционного покрытия с развитием несквозных дефектов;
- не позволяет организовывать длительный контроль состояния изоляционного покрытия на дискретных участках подземного трубопровода;
- не позволяет получать достоверные результаты при контроле состояния изоляционного покрытия.

Известен способ контроля состояния изоляционного покрытия трубопроводов при эксплуатации, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся в измерении электрических параметров - потенциала с омической составляющей и силы поляризующего тока. При этом по известным зависимостям вычисляют сопротивление изоляции на контролируемом участке, по которому судят о состоянии изоляционного покрытия трубопровода при эксплуатации (см. ГОСТ Р51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Госстандарт России, М., 1998, с.35÷36).

Недостатки известного способа, взятого нами в качестве прототипа, следующие:
- не позволяет организовывать длительный контроль состояния изоляционного покрытия на дискретных участках подземного трубопровода, включающих околошовные зоны кольцевых сварных соединений;
- не позволяет проводить контроль состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода с учетом динамики изменения адгезионных свойств покрытия;
- не позволяет проводить контроль состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода с выявлением потенциальных очагов отслаивания комбинированного покрытия, включающего прикромочные области изоляционного покрытия и термоусаживающейся манжеты и оценивать степень изменения адгезионных свойств комбинированного покрытия вследствие влияния на него среды околотрубного пространства, напряженно-деформированного состояния трубопровода и катодной поляризации;
- не позволяет получать достоверные результаты контроля состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода вследствие значительного влияния на данные измерений изменяющихся со временем параметров среды околотрубного пространства.

Известно устройство для контроля состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, включающее стойку контрольно-измерительного пункта, изолированный измерительный провод (см. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства и установки электрохимзащиты. ВСН 009-88, Миннефтегазстрой, М., 1990, с.29÷30).

Недостатком известного устройства, взятого нами в качестве прототипа, является то, что устройство не позволяет определять динамику изменения адгезионных свойств заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты подземного магистрального трубопровода с развитием несквозных дефектов, а также не позволяет получать достоверные результаты при оценке состояния изоляционного покрытия и термоусаживающейся манжеты.

Задачей изобретения является организация длительного контроля за состоянием заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты на дискретных участках подземного трубопровода, выявление потенциальных очагов отслаивания комбинированного покрытия, включающего прикромочные области заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты, ранжирование дискретных участков протяженного подземного трубопровода по скорости и степени изменения адгезионных свойств комбинированного изоляционного покрытия вследствие влияния на него среды околотрубного пространства, напряженно-деформированного состояния трубопровода и катодной поляризации, а также повышение достоверности получаемых результатов при оценке состояния изоляционного покрытия.

Поставленная задача в способе контроля состояния изоляционного покрытия и термоусаживающейся манжеты в процессе эксплуатации подземного магистрального трубопровода, включающем контроль состояния изоляционного покрытия подземного магистрального трубопровода, решается измерением электрического параметра, при этом в качестве параметра измеряют переходное электрическое сопротивление в цепи элементов устройства датчик утечки - общий электрод и по уменьшению переходного электрического сопротивления с 10⁸÷10¹⁵ Ом до 10²÷10⁵ Ом судят об изменении адгезионных свойств заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода, включающем стойку контрольно-измерительного пункта, изолированный измерительный провод, дополнительно включены датчики утечки из металлической пластины и изоляционной оболочки, соединенные посредством линии связи с измерительным узлом, закрепленным в полости контрольно-измерительного пункта, установленного на поверхности грунта, причем линия связи выполнена в виде изолированных измерительных проводов, смонтированных в жгут, а измерительный узел выполнен в виде соединительного разъема.

Существенными отличительными признаками заявленного способа являются:
- в качестве параметра измеряют электрическое сопротивление в цепи элементов устройства датчик утечки - общий электрод;
- при этом по уменьшению электрического сопротивления в цепи элементов устройства датчик утечки - общий электрод с 10⁸÷10¹⁵ до 10²÷10⁵ Ом судят об изменении адгезионных свойств комбинированного покрытия, включающего прикромочные области заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты.

Существенными отличительными признаками заявленного устройства является следующее:
- устройство дополнительно содержит датчики утечки, выполненные в виде металлических пластин и изоляционных оболочек, соединенных посредством линии связи с измерительным узлом, закрепленным в полости стойки контрольно-измерительного пункта;
- линия связи выполнена в виде изолированных измерительных проводов, смонтированных в жгут, а измерительный узел выполнен в виде соединительного разъема.

Заявленный способ контроля состояния изоляционного покрытия в процессе эксплуатации подземного магистрального трубопровода и устройство для его осуществления поясняются на фиг.1, где показана структурная схема устройства, и на фиг.2, где показана монтажная схема устройства.

Устройство для контроля состояния изоляционного покрытия (фиг.1) состоит из датчиков утечки 1, служащих в качестве чувствительных измерительных элементов переходного электрического сопротивления покрытия, линии связи 2, измерительного узла 3, предназначенного для подключения измерителя сопротивлений (не показан).

Датчики утечки 1 выполняют в виде контактных металлических пластин 4, прикрепленных соединителем 5 к электрическому проводу 6. Датчик утечки 1 помещают в оболочку датчика 7, которую выполняют из фрагментов тонкого изоляционного материала с клеевой основой путем склеивания внешнего 8 и внутреннего 9 слоев, при этом склеивание производят таким образом, что внешний 8 и внутренний 9 слои соединяют по периметру с трех сторон, оставляя не склеенным конструктивный зазор оболочки.

Электрические провода 6 объединяют в жгут, образующий линию связи 2, которую присоединяют к измерительному узлу 3.

Установку датчиков утечки 1 устройства (фиг.2) производят в околошовной зоне 10 поперечного сварного соединения 11 трубопровода одновременно с установкой термоусаживающейся манжеты 12 вплотную к кромке заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия 13.

Электрические провода 6 линии связи 1 укладывают в пазы 14. Измерительный узел 3 закрепляют во внутренней полости стойки контрольно-измерительного пункта 15.

Установку устройств на трубопроводе производят через 1 км. При необходимости устройства устанавливают в труднодоступных местах - переходах подземного трубопровода через автомобильные и железные дороги, водные преграды.

Сущность способа контроля состояния изоляционного покрытия в процессе эксплуатации подземного трубопровода заключается в следующем:
При нормативных адгезионных параметрах комбинированного антикоррозионного покрытия, включающего прикромочные области заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты, переходное электрическое сопротивление покрытия в цепи датчик утечки 1 - фрагмент комбинированного покрытия - общий электрод 16 находится в диапазоне 10⁸÷10¹⁵ Ом.

При изменении адгезионных параметров комбинированного покрытия происходит отслаивание кромки термоусаживающейся манжеты 12 или кромки заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия 13, образуется несплошность, в которую путем свободного доступа или за счет процесса диффузии происходит проникновение грунтового электролита. За счет тенденции увеличения влажности во внутренней полости несплошности уменьшается переходное электрическое сопротивление фрагмента отслоившегося комбинированного покрытия до 10²÷10⁵ Ом, что фиксируют при проведении периодического контроля электрического сопротивления датчик утечки 1 - общий электрод 16 измерителем электрического сопротивления 17. Общий электрод 16 устанавливается на поверхности почвы 18 для обеспечения электрического контакта между измерителем электрического сопротивления и поверхностью грунта. По степени уменьшения электрического сопротивления в цепи элемента устройства судят о динамике ухудшения адгезионных свойств фрагмента комбинированного покрытия.

По результатам измерений, выполненных на устройствах, судят о состоянии изоляционного покрытия на дискретных участках подземного трубопровода в зоне поперечных монтажных сварных соединений.

Пример. Заявленный способ контроля состояния изоляционного покрытия подземного магистрального трубопровода реализован на участке трассы строящегося магистрального газопровода "СРТО - Торжок", 1308 км, смонтированном из труб диаметром 1420 мм с заводским полиэтиленовым антикоррозионным покрытием.

После укладки трубной плети в траншею и засыпки ее грунтом участок трубопровода характеризуется значительной глубиной заложения, является труднодоступным для традиционных способов контроля состояния изоляционного покрытия и наиболее соответствует условиям его оснащения устройствами для внедрения заявленного способа.

Заявленный способ контроля состояния изоляционного покрытия реализован следующим образом.

Выполняют измерение электрического сопротивления в цепи элементов устройства датчик утечки 1 - общий электрод 16. Измерение электрического сопротивления выполняют последовательным подключением измерителя сопротивлений 17 одной клеммой к соответствующему контакту датчика утечки 1 на измерительном узле 3, другой клеммой - к общему электроду 16. В качестве общего электрода 16 используют металлический штырь ⊘15 мм, устанавливаемый на поверхности грунта 18, с длиной заглубляемой части 300 мм.

В случае, если измеренные параметры электрического сопротивления в цепи всех элементов устройства датчик утечки 1 - общий электрод 16 соответствуют диапазону 10⁸÷10¹⁵ Ом, то переходное электрическое сопротивление комбинированного изоляционного покрытия, включающего прикромочные области заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты, соответствует нормативному значению. При этом, говорят о нормативных адгезионных параметрах комбинированного покрытия, что характеризует нормативное состояние изоляционного покрытия на контролируемом участке подземного магистрального газопровода.

В случае, если при последующих измерениях электрического сопротивления в цепи датчик утечки 1 - общий электрод 16 устройства оказывается, что один или несколько элементов устройства имеют тенденцию уменьшения измеренных параметров электрического сопротивления до 10²÷10⁵ Ом, говорят об уменьшении переходного электрического сопротивления комбинированного покрытия. При этом судят об ухудшении адгезионных характеристик фрагментов комбинированного изоляционного покрытия, прилегающих к датчику утечки 1, образовании несплошностей, проникновении грунтового электролита во внутреннюю полость несплошностей путем свободного доступа или за счет процесса диффузии. По результатам многократных измерений фиксируют динамику уменьшения измеренных параметров электрического сопротивления элементов устройства "датчик утечки 1 - общий электрод 16", по которой судят о характере и размерах нарушения сплошности покрытия и скорости уменьшения адгезионных характеристик фрагментов комбинированного изоляционного покрытия.

Заявленный способ в сравнении с прототипом позволяет организовывать длительный контроль за состоянием изоляционного покрытия на дискретных участках подземного магистрального трубопровода, позволяет выявлять потенциальные очаги отслаивания комбинированного покрытия, включающего прикромочные области заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты, оценивать степень изменения адгезионных свойств комбинированного покрытия вследствие влияния на него среды околотрубного пространства, напряженно-деформированного состояния трубопровода и катодной поляризации, учитывать динамику изменения адгезионных свойств заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия с развитием несквозных дефектов, а также повысить достоверность результатов при оценке состояния заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты.

Изобретение относится к мониторингу технического состояния подземных магистральных трубопроводов с заводским полиэтиленовым покрытием и термоусаживающимися манжетами. На металлическую поверхность околошовной зоны сварного соединения устанавливают группу датчиков утечки и наносят термоусаживающуюся манжету. На поверхности почвы устанавливают общий электрод и стойку контрольно-измерительного пункта. Об изменении адгезионных характеристик антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты судят по уменьшению электрического сопротивления в цепи датчик утечки - общий электрод. Датчики утечки выполнены в виде металлических пластин и изоляционных оболочек и через линию связи связаны с измерительным узлом. Измерительный узел выполнен в виде соединительного разъема и расположен в стойке контрольно-измерительного пункта. Изобретение позволит оценивать степень и динамику изменения адгезионных свойств изоляционного покрытия вследствие влияния на него среды околотрубного пространства, напряженно-деформированного состояния трубопровода и катодной поляризации. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля состояния изоляционного покрытия в процессе эксплуатации подземного магистрального трубопровода, включающий контроль состояния изоляционного покрытия подземного магистрального трубопровода путем измерения электрического параметра, отличающийся тем, что в качестве параметра измеряют электрическое сопротивление "датчик утечки - общий электрод" в цепи элементов устройства, при этом по уменьшению электрического сопротивления с 10⁸ ÷ 10¹⁵ до 10² ÷ 10⁵ Ом судят об изменении адгезионных характеристик заводского полиэтиленового антикоррозионного покрытия и термоусаживающейся манжеты.2. Устройство контроля состояния изоляционного покрытия в процессе эксплуатации подземного магистрального трубопровода, включающее стойку контрольно-измерительного пункта, изолированный измерительный провод, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит датчики утечки, выполненные в виде металлических пластин и изоляционных оболочек, соединенных посредством линии связи с измерительным узлом, закрепленным в полости стойки контрольно-измерительного пункта, установленной на поверхности грунта, причем линия связи выполнена в виде измерительных проводов, смонтированных в жгут, а измерительный узел выполнен в виде соединительного разъема.