Устройство контроля качества изоляционного покрытия стального трубопровода, уложенного в грунт Российский патент 2022 года по МПК G01R31/14 

Изобретение относится к средствам контроля качества изоляционного покрытия на законченных строительством участках стального трубопровода, в том числе, уложенного методом наклонно-направленного бурения [1].

Из существующего уровня техники известен способ контроля изоляционного покрытия на законченных строительством участках трубопроводов методом катодной поляризации [2], при котором применяется источник постоянного тока и временные анодные заземления.

Кроме того, вне указанного метода для локализации дефектов могут использоваться искатели повреждений изоляционного покрытия подземного трубопровода типа «БИТА» [3], «Поиск-021» [4], «Корд-ИПИ» [5], при применении которых применяются генераторы сигналов определенной частоты, подключаемые к контролируемому трубопроводу и временному анодному заземлителю. Для вышеперечисленных искателей повреждений изоляционного покрытия необходимы специальные приемные устройства генерируемых сигналов, подаваемых на трубопровод. Принятые сигналы от генератора, через специальные приемные устройства, находящиеся в руках оператора, фиксируются либо в электронном виде, либо записываются оператором в рабочем журнале. По величине полученных сигналов приемным устройством судят о наличии или отсутствии дефектов в изоляционном покрытии трубопровода.

Ограничением метода катодной поляризации [2] в качестве интегрального метода определения дефектов изоляции является то, что он предназначен для протяженных участков трубопроводов, требует наличие бригады обследователей и является продолжительным по времени. Ограничением в применении искателей повреждений в изоляционном покрытии, таких как «Корд-ИПИ» [5], «БИТА» [3], «Поиск-021» [4] является необходимость обязательного прохода от одного до трех операторов над осью трубопровода вдоль всего участка его расположения. Осуществление указанных действий не всегда и не на всех участках расположения трубопровода возможно. На подводном переходе такая возможность появляется с наступлением зимнего периода и образования устойчивого и безопасного ледового покрытия.

Технической задачей, решаемой с помощью настоящего технического решения, является создание устройства, позволяющего контролировать качество изоляционного покрытия на законченных строительством участках стального трубопровода, протяженностью до 500 метров, в том числе, уложенных методом наклонно-направленного бурения [1], включая подводные переходы, а также в создании устройства комбинированной конструкции с питанием от автономного источника постоянного тока, напряжением от пяти до пятнадцати вольт, находящегося внутри корпуса устройства.

Преимуществом заявленного устройства является то, что подземные сооружения могут находиться без катодной поляризации, контроль изоляционного покрытия можно осуществлять в любое время года, без обязательного прохода над осью трубы. Контроль изоляционного покрытия осуществляется в период, когда оба края уложенного участка трубопровода не имеют контакта с грунтом и не имеют контакта с трубой основной магистрали трубопровода.

Устройство в своем составе имеет модуль стабилизированных импульсов прямоугольной формы, миллиамперметр для контроля потребляемого тока модулем импульсов в виде отдельного серийно выпускаемого мультиметра, работающего в режиме миллиамперметра постоянного тока. Миллиамперметр подключается в разрыв питающей модуль импульсов цепи. Осциллограф, также входящий в состав устройства, с внутренним автономным питанием, осуществляет контроль выходного прямоугольного импульсного сигнала модуля импульсов по форме, частоте и амплитуде импульса. Заземление, также являющееся частью устройства, имеет вид стального стержня произвольного диаметра и длины общей площадью не менее 10 см² и служит как контрольный анод. Кроме того, устройство имеет зажимы на проводах для надежного электрического соединения с контролируемой трубой.

На Фиг. 1 представлена схема подключения устройства к контролируемому участку трубопровода 1.

На Фиг. 2 представлен модуль стабилизированных прямоугольных импульсов, находящийся в отдельном корпусе 4.

Устройство контроля качества изоляционного покрытия стального трубопровода 1, уложенного в грунт в том числе и методом наклонно-направленного бурения, состоит из осциллографа 2, который служит для контроля частоты, формы и амплитуды сигнала, и подключается между проводом 3, по которому идет прямоугольный импульсный сигнал и минусовым проводом 11 от генератора стабилизированных прямоугольных импульсов 8 до ключа 6, контрольного анода-заземлителя 5, а также модуля стабилизированных прямоугольных импульсов, выполненного в отдельном корпусе 4, включающего генератор стабилизированных прямоугольных импульсов 8, миллиамперметр 9, включатель питания 10 генератора импульсов 8 и источник питания постоянного тока 7 (от 5 до 15 вольт). Модуль прямоугольных импульсов 4 проводом 11 подключен через ключ 6 к контрольному аноду-заземлителю 5.

Модуль импульсов в отдельном корпусе может быть выполнен на микросхеме с добавочными сопротивлениями и конденсаторами.

Контроль изоляционного покрытия на уложенном в грунт трубопроводе, в том числе и методом наклонно-направленного бурения, осуществляют на участке трубопровода, концы которого не имеют изоляционного покрытия, не подключены к основному трубопроводу и не касаются грунта.

Устройство работает следующим образом.

На одном из оголенных от изоляционного покрытия концов трубопровода 1 зачищают участок стальной трубы для дальнейшего подключения устройства. Провод 3 с выхода генератора стабилизированных прямоугольных импульсов 8 подключают по коаксиальному кабелю к осциллографу 2 и трубопроводу 1, одним из проводов осциллограф подключают к проводу 11 генератора импульсов 8. Стальной стержень заземлителя 5 погружают в грунт. Миллиамперметр 9 подключают в разрыв провода питания генератора импульсов 8. Сначала подключают провод 3 к трубе 1, при этом ключ 6 в положении «выключен» (заземляющий провод к контрольному аноду-заземлителю 5 не подключен). Включив включатель питания 10 генератора импульсов 8, снимают показания величины тока, потребляемого устройством (в mA) с помощью миллиамперметра 9, а осциллографом 2 - форму, амплитуду сигнала (в вольтах) и частоту импульсного сигнала (в Гц). Выключают генератор импульсов 8 и, включив ключ 6, подключают провод 11 к контрольному аноду-заземлителю 5. Включают генератор импульсов 8, снимают показания измерительных приборов: величину потребляемого тока (в mA) миллиамперметром 9, форму, амплитуду (в вольтах) и частоту импульсного сигнала (в Гц) осциллографом 2. Сравнивают полученные значения с неподключенным контрольным анодом-заземлителем и значения с подключенным контрольным анодом-заземлителем. При совпадении результатов, полученных без подключения анода-заземлителя с результатами, полученными с подключенным анодом-заземлителем - дефект на контролируемом участке трубопровода отсутствует. В случае несовпадения результатов, полученных без подключения анода-заземлителя с результатами, полученными с подключенным анодом-заземлителем - дефект на контролируемом участке трубопровода присутствует.

Измерения проводят на одном из оголенных краев трубопровода (на наиболее удобном для работы оператора месте). При этом, для получения результата о наличии дефектов в изоляционном покрытии трубопровода требуется времени не более нескольких десятков минут.

Адекватность и воспроизводимость результатов измерений обеспечивается в результате:

- применения генератора стабильных прямоугольных импульсов;

простоты проведения измерений (не требуется сложного дорогостоящего оборудования);

- доступности средств измерений (применения серийно выпускаемых осциллографа и миллиамперметра).

Предложенное устройство обладает следующими преимуществами:

- относительная простота конструкции, неприхотливость в обращении;

- возможность длительного и многократного использования;

- не имеет временных ограничений по транспортировке и хранению;

- имеет малый вес и габаритные размеры;

- температурный диапазон проведения изменений ограничивается в большей части температурой применения осциллографа и миллиамперметра;

- нет необходимости перемещения над осью трубы в процессе контроля изоляционного покрытия уложенного участка трубопровода;

- контроль изоляционного покрытия возможно осуществлять с любой удобной для оператора оголенной торцевой стороны трубопровода.

Литература

1. СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб.

2. ГОСТ 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии.

3. БИТА-1 Комплекс бесконтактного измерения тока в подземных газопроводах. Руководство по эксплуатации. ДСШК. 412239.001 РЭ.

4. Каталог продукции ООО «Парсек». Приборы и системы коррозионного мониторинга и электрохимической защиты от коррозии. 2017 год. Комплекс приборов «Поиск-021».

5. Индикатор повреждения изоляции КОРД-ИПИ-02. Руководство по эксплуатации.

Устройство контроля качества изоляционного покрытия участка стального трубопровода, уложенного в грунт, относится к системе контроля качества изоляции на законченных строительством участках стального трубопровода, в том числе, уложенного методом наклонно-направленного бурения. Устройство контроля состоит из контролируемого трубопровода, осциллографа, который подключается проводом к модулю импульсов, контрольного анода-заземлителя, ключа, источника питания постоянного тока, генератора стабилизированных прямоугольных импульсов, миллиамперметра, включателя питания генератора импульсов, и модуль прямоугольных импульсов проводом подключен через ключ к аноду-заземлителю. Устройство работает от источника постоянного тока, находящегося внутри корпуса модуля импульсов, контроль потребляемого тока осуществляется миллиамперметром постоянного тока. Контроль выходного стабилизируемого импульсного сигнала осуществляется осциллографом. Импульсный выходной сигнал от генератора стабилизированных прямоугольных импульсов поступает на осциллограф, который подключают к трубе. Провод осциллографа подключают к выходу генератора импульсов. Миллиамперметр подключают в разрыв провода питания генератора импульсов и через выключатель подключают к контрольному аноду-заземлителю. Модуль импульсов устройства может быть источником стабилизированных прямоугольных импульсов, выполненным на микросхеме с добавочными сопротивлениями и конденсаторами. Техническим результатом заявляемого технического решения является создание устройства, позволяющего контролировать качество изоляционного покрытия трубопровода. 2 ил.

Устройство контроля качества изоляционного покрытия участка уложенного в грунт стального трубопровода, концы которого не имеют изоляционного покрытия, а также не имеют контакта с грунтом и с трубой основной магистрали трубопровода, состоит из трубопровода, модуля стабилизированных прямоугольных импульсов в отдельном корпусе, включающего генератор стабилизированных прямоугольных импульсов, миллиамперметр, включатель питания генератора импульсов и источник питания постоянного тока от 5 до 15 В, контрольного анода-заземлителя, ключа, а также осциллографа, который служит для контроля формы, частоты и амплитуды сигнала, и подключается к модулю импульсов, при этом модуль прямоугольных импульсов через ключ отрицательным проводом подключен к аноду-заземлителю, а положительным проводом - к участку трубопровода.