Метод магнитной дефектоскопии

 

Метод магнитной дефектоскопии является многообещающим для обследования подземных магистральных газопроводов. Магнитные дефектоскопы позволяют при малых эксплуатационных расходах выявлять коррозионные повреждения стенок трубы на больших расстояниях, но нужно иметь ввиду, что они малочувствительны к трещинам, хотя и могут обнаруживать достаточно большие трещины, всё же для их выявления следует использовать устройство, использующее ультразвук, либо вихревые токи.

Метод магнитной дефектоскопии металлов основан ни обнаружении и регистрации полей рассеяния, возникающих в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. При этом магнитные силовые линии распространяются в металле стенки трубы без изменения направления, если в ней отсутствуют дефекты. При наличии дефектов в стенках труб магнитные силовые линии отклоняются, и возникает поле рассеяния, величине этого поля зависит от размеров и конфигурации дефекта при определенном значении намагниченности стенки трубы.

Принцип магнитной дефектоскопии иллюстрируются на рисунке 10. Стенка трубы намагничивается до насыщения блоком постоянных магнитов, которые создают в ней магнитное поле. Магнитные силовые линии распространяются параллельно друг другу до тех пор, пока на их пути не встретятся какие-либо дефекты трубопроводных конструкций. Аномалии в стенке трубопровода вызывают изменение однородности магнитного потока, которые при перемещении устройства фиксируются чувствительными элементами (датчиками). К аномальным отклонениям относятся утоньшения стенки, связанные с коррозией внутренней или внешней поверхности трубы, различные повреждения, твердые включения, а также изменения магнитной проницаемости трубы.

 

 

Рисунок 6 – Принципы магнитной дефектоскопии: 1; 2 – обмотка

 

Кроме того, с помощью магнитного метода контроля выявляются различные дефекты в сварных швах газопроводов, выполненных автоматической сваркой при толщине основного металла от 2 до 20 мм. Наиболее хорошо выявляются продольные микротрещины, непровары и скопления шлаковых включений и газовых пор.

При использовании метода магнитной дефектоскопии, выполняются две последовательные операции:

– намагничивание стенки газопровода специальным устройством, при котором поля обнаруженных дефектов «записываются» на магнитную ленту;

– воспроизведение или считывание «записи» с ленты, осуществляемое с помощью магнитографических дефектоскопов.

Для контроля технического состояния металла труб газопровода разработан ряд дефектоскопов, перемещающихся внутри трубопровода и регистрирующих различные коррозионные дефекты (коррозионные каверны, трещины и т.п.).

К наиболее известным устройствам следует отнести систему «Лайналог», разработанную фирмой «АМФ ТЮБОСКОП» (США) и предназначенную для неразрушающего контроля газопроводов. Сила, движущая систему, создается за счет разности давления подаваемого газа.

Снаряд (рисунок 11) действует по принципу регистрации изменения силовых линий магнитного поля, образованного в металле стенки трубы, в пределах прерывности (каверны, трещины и т.п.), которая препятствует распространению этих линий.

Прибор обнаруживает и регистрирует дефекты, расположенные как на внутренней, так и на внешней поверхности стенки трубы.

Снаряд состоит из трех секций, соединенных шарнирно для обеспечения беспрепятственного прохождения на криволинейных участках трассы газопровода.

Первая секция содержит систему питания и оборудована уплотняющими манжетами, которые позволяют перемещать комплекс под рабочим давлением газа, а также служат для центрического ведения прибора в трубопроводе.

Вторая секция содержит магнитный блок, который производит намагничивание стенки трубы, создавая тем самым магнитное поле.

Третья секция содержит электронные элементы и систему регистрации. В данной секции происходит запись и обработка полученной первичной информации. При движении снаряда по газопроводу (с оптимальной скоростью 1+5 м/сек.) изменения магнитного поля (между магнитом и датчиком), вызванные изменением толщины стенки трубы (дефектом), регистрируются на 28-дорожечную магнитную ленту. Очень важен выбор метода обработки сигналов. Необходимо отличать полезные сигналы от помех, идентифицировать различные аномалии с помощью датчиков разного типа с последующей корреляцией полученных результатов.

 

Рисунок 7 – Снаряд-дефектоскоп типа «Лайналог»: 1 – секция питания; 2 – магнитная секция; 3 – секция регистрации; 4 – направляющая манжета; 5 – колесо записи пройденного пути; 6 – шарнирное соединение

Снаряд работает на принципе намагничивания короткого отрезка стенки трубопровода, которое он осуществляет по мере своего продвижения по трубе. Генерация малого поля при этом осуществляется мощными постоянными магнитами, расположенными критически для оптимизации силы и конфигурации налагаемого поля.

Если на стенки трубы имеется потеря металла, вызванная коррозией или механическим повреждением, это вызывает локальное искажение конфигурации магнитного поля, что фиксируется электромагнитными датчиками.

Регистрации сигналов, поступающие от сотен датчиков дефектоскопов, фиксируется мощным магнитофоном и специальным бортовым компьютером. Внутренние и внешние поверхности проверяются независимо друг от друга, при этом не однократно сканируются и ранжируются на следующие типы повреждений металла:

– питтинговая коррозия – определяется как разрушение на поверхности площадью свыше 3δ х 3δ при глубине 0,4δ и выше (δ – толщина стенки);

– общая коррозия – определяется как разрушение на поверхности площадью свыше 3δ х 3δ при глубине 0,2δ и выше;

– осевая зазубрина – определяется как поверхностная резка, проходящая по оси трубы и имеющая глубину до 0,2δ и выше;

– круговая зазубрина – определяется как поверхностная резка, сориентированная по окружности трубы и имеющая глубину 0,4δ и выше;

– производственные, строительные или ремонтные дефекты – определяются как дефекты с поверхностной площадью свыше 3δ х 3δ при глубине 0,2δ и выше.

 

Анализ результатов контроля

 

После пропуска снаряда-дефектоскопа специалистами инспектирующей организации проводится экспресс-анализ результатов внутритрубного обследования и представляется отчет, в котором должны быть отражены;

– полнота и качество записи информации;

– наличие отметок реперных точек (элементов обустройства, установленных маркеров);

– соответствие скорости снаряда режиму, обеспечивающему получение достоверной информации о техническом состоянии газопровода;

– информация о всех значительных дефектах.

По результатам экспресс-анализа проводятся контрольные обследования (шурфовки) в объеме, определяемом эксплуатирующей организацией. В ходе их проведения:

– измеряют расстояние между смежными реперными точками на участках, где планируется производить шурфовку;

– проверяют соответствие действительного характера обнаруженного повреждения его описанию в отчете об экспресс-анализе;

– погрешности в привязке дефектов по периметру трубы и относительно кольцевых стыков. По результатам контрольных шурфовок составляется соответствующий акт.

Отчет обязательно должен включать:

– таблицу используемых реперных точек с описанием вида реперной точки (кран, установленный маркер, отвод и др.), ее обозначением, расстояниями от камеры пуска и до следующей ближайшей реперной точки;

– таблицу особенностей трассы, включающую их описание (патрон, пригрузы, сегментные участки) с координатами начала и конца, с указанием длины;

– таблицу результатов обследования с идентификацией выявленной аномалии (коррозионные и – металлургические дефекты, гофры, вмятины, дефекты сварных соединений, тройники, отводы и др.), угловой ориентацией, размерами (длиной, шириной, глубиной), расстояниями от камеры пуска, ближайших реперных точек, поперечного сварного шва;

– трубный журнал с указанием типа трубы (прямошовная, спиральношовная), координат начала и конца, длины и толщины стенки каждой трубы.

К отчету в качестве приложений прилагаются:

– графики движения снаряда-дефектоскопа по трассе (с указанием скорости и ориентации снаряда);

– подробная информация о наиболее значительных дефектах, с указанием их трассовой привязки и визуальным цветным изображением дефектной зоны;

– масштабная схема обнаруженных элементов газопровода, особенностей и дефектов, в которой трасса газопровода графически представляет собой масштабное изображение уложенных труб по всей длине трассы, с условными обозначениями камер запуска и приема внутритрубных снарядов, линейных кранов, тройников, патронов, пригрузов, сварных стыков, установленных маркеров, выявленных дефектов и аномалий;

– диаграмма общей оценки состояния участка с указанием числа дефектных секций по видам и степени повреждений;

– график распределения дефектов вдоль трассы с координатами «глубина дефекта – длина участка газопровода»;

– угловое распределение дефектов по окружности газопровода с указанием числа дефектов и их угловой ориентации;

– цифровая информация об инспекции на машинных носителях (дискете или компакт-диске), включающая дефектограммы обследованного участка; компьютерную программу, обеспечивающую просмотр этих материалов; и текстовые файлы отчетных документов.

При приемке отчета об инспекции проверяется наличие обязательных разделов и их полнота. Далее все дефекты классифицируются как:

– дефекты потери металла (наружные, внутренние, в теле трубы);

– дефекты геометрии поперечного сечения трубы (овальность, вмятины, гофры и пр.);

– аномалии.

В случае необходимости может быть принято решение о контроле результатов инспекции с помощью щурфовки. При проведении шурфовки необходимо обратить внимание на то, сохранили ли после идентификации обнаруженные дефекты свою прежнюю классификацию на группы, укачанные выше, и укладываются ли выявленные погрешности в измерениях геометрии дефектов в установленные производителем снарядов-дефектоскопов допуски.

В случае получения отрицательного ответа на приведенные выше вопросы инспектирующей организации выставляются претензии, и вопрос решается в рамках действующего договора на выполнение внутритрубного обследования.

Под идентификацией дефектов понимается процедура, в ходе которой визуально и средствами наружной дефектоскопии определяется вид повреждения (коррозия, механическое повреждение, внутренний дефект), характер (геометрические особенности дефекта), местоположение и возможные причины образования дефектов.

Идентификацию дефектов проводит отдельная бригада, состоящая из дефектоскописта, аттестованного на второй уровень в центрах Национального аттестационного комитета по неразрушающему контролю, слесаря и представителя ЛПУ (ЛЭС), в обязанности которого входят:

– проведение вводного инструктажа и оформление наряд-допуска для работы в шурфе;

– контроль безопасности при проведении дефектоскопии обследуемого участка трубопровода.

После получения наряд-допуска дефектоскописты по карте привязки дефекта проверяют правильность выбора дефектной трубы и разметки заявленных дефектов.

Идентификация наружных дефектов имеет некоторые особенности, зависящие от вида дефекта.

Описание локальных дефектов протяженностью до 50 мм (задиры, раковины) обычно ограничивается составлением схемы дефекта на развертке трубы с указанием максимальной глубины и длины дефекта в осевом направлении и фактической толщины стенки в окрестности дефектов.

 

Рисунок 8 – Описание поверхностных наружных дефектов

 

Для более протяженных локальных дефектов необходима съемка топографии дефектов на кальке в масштабе 1:1 с измерением глубин по сетке, например, 10x10 мм.

Описание протяженных наружных коррозионных повреждений включает в себя:

– вид коррозии (равномерная, неравномерная; сплошная, пятнами; скопление язв, одиночные язвы; растрескивание);

– местоположение повреждения на развертке трубы с указанием общих размеров повреждения (длина, ширина, фоновая глубина);

– местоположение локальных, наиболее глубоких каверн, входящих в состав основного повреждения с указанием длины, ширины и глубины (таблица 2);

– съемку наиболее опасного участка на кальку в масштабе 1:1 с измерением глубин;

– толщинометрию по периметру основного повреждения с шагом 100–500 мм.

Рисунок 9. – Схема коррозионных повреждений наружной поверхности газопровода (фрагмент)

 

Таблица 2 – Местоположение дефектов

Обозначение дефекта	Расстояние от шва, м	Ориентация в часах-	Расположение: внешний внутренний	Локальная коррозия			Общая коррозия			Толщина стенки
				глубина, мм	Длина, мм	ширина, мм	глубина, мм	длина, мм	ширина, мм	номин., мм	фактич., мм
1.	+5,0	6 00	внешний	Отпечаток прилагается						14,2	10,1
2.	+2,0	5–7 00	внешний	2,5	30	30	1,5	3000	540	14.0-   14,2	12,5
				2,0	50	40
3.	+4,0	5 00	внешний	3,5	20	30	-	-	-	14,0- 14,1	11,5
				3,0	20	20
4.	-2,8	430	внешний	10,0	350	200	-	-	-	14,1–14,2	14,1
5.	-1,3	400	внешний	3,0	200	50	-	-	-	14,2	11,2

 

Границы обнаруженных дефектов на трубе обводятся масляной краской.

Полученные при внутритрубной инспекции данные должны пройти соответствующую обработку. Для этого составляются:

– конструктивная схема трубопровода с указанием отметок запорной арматуры, тройников и врезок, колен и кривых вставок, участков ручной категорийности;

– ситуационный план трассы с указанием отметок переходов трубопровода через препятствия и коммуникации, гидрогеологических особенностей трассы;

– совмещенный план конструктивной схемы и ситуации с отметками выявленных дефектов;

– диаграмма распределения дефектов по трассе в координатах «глубина дефекта – длина трубопровода»;

– то же «положение дефекта (час.) – длина трубопровода»;

– то же «количество дефектов разной степени опасности – длина трубопровода» (по предварительной классификации фирмы-исполнителя).

При наличии подобным образом обработанной информации предыдущих внутритрубных инспекций и электрометрических обследований представляется возможность комплексного анализа технического состояния трубопровода, а именно:

– оценить динамику развития дефектов во времени;

– оценить влияние рельефа и гидрогеологии трассы, состояния изоляции и катодной защиты на зарождение и развитие дефектов трубопроводов;

– откорректировать конструктивную схему трубопровода и трассовые отметки.

На основе комплексного анализа данных разрабатывается перспективная программа внутритрубных, электрометрических и других обследований трубопроводов. Периодичность внутритрубной инспекции действующих магистральных газопроводов не должна превышать 8 лет.

Ранжировка дефектов производится в два этапа. На первом этапе дефекты ранжируются согласно «Рекомендациям по расчету трубопроводов с дефектами» на опасные, потенциально-опасные и неопасные. Балльные оценки приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Оценка опасности дефектов по несущей способности

Степень опасности дефекта	Опасные	Потенциально-опасные	Неопасные
Основной балл	16	8	1

 

На втором этапе производится корректировка ранга каждого дефекта в зависимости от его местоположения на трассе трубопровода согласно таблице 4.

Сумма основного и корректирующего балла дает количественную оценку степени опасности (ранг) каждого дефекта, представленного в отчете об инспекции. Согласно установленным рангам весь список дефектов разбивается на группы, характеризующие разную степень опасности или риска эксплуатации поврежденных участков трубопровода.

Все последующие работы, связанные с идентификацией и ремонтом поврежденных участков, осуществляются с учетом установленной приоритетности дефектов.

 

Таблица 4 – Оценка опасности дефектов в зависимости от трассовых условий

Особенности трассы	Корректирующий балл
Переходы: – через реки, авто- и железные дороги – то же на расстоянии 500 – 1000 м – то же на расстоянии > 1000 м	2
	1
	0
Пересечения с другими трубопроводами: – есть – нет	2
	0
Близость населенных пунктов: – в радиусе 1000 м – в радиусе 1000–2000 м – в радиусе > 2000 м	2
	1
	0
Состояние наружной изоляции: – плохое – удовлетворительное – хорошее	2
	1
	0
Агрессивность грунтов: – высокая – средняя – низкая	2
	1
	0
Электрохимзащита: – нет – есть	1
	0
Участок трубопровода: – начальный (до первого крана) – средний – отдаленный от КС	2
	1
	0

 

 

Размещено на Allbest.ru