Способ обнаружения коррозионных повреждений на подземных трубопроводах

Изобретение относится к области эксплуатации стальных подземных трубопроводов, а именно к диагностике их коррозионного состояния. Технический результат изобретения: повышение точности измерений. Сущность: исследуемый трубопровод разбивают на участки. На границах участков откапывают шурфы, измеряют электрические сопротивления участков и электрические сопротивления на краевых зонах этих участках (в шурфах) по четырехэлектродной схеме. На краевых зонах измеряют также толщину стенки трубы и наружный диаметр. По этим измерениям вычисляют удельное сопротивление металла трубы. Используя вычисленное удельное сопротивление металла трубы, рассчитывают электрические сопротивления участков используемого типоразмера труб с минимально допустимой толщиной стенки и сравнивают измеренные и расчетные значения сопротивлений этих участков. По отклонению измеренных сопротивлений от расчетных судят о наличии и степени коррозионных повреждений металла на этих участках. Для повышения точности измерений соответствующие токовые и потенциальные электроды при измерении сопротивления разносят на расстояния не меньше, чем два диаметра трубы. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области эксплуатации стальных подземных трубопроводов, а именно к диагностике их коррозионного состояния.

Вследствие коррозионных процессов на подземных трубопроводах уменьшается толщина стенок его участков, в результате чего на этих участках меняются характеризующие их электрические параметры, например сопротивление, потенциалы.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ мониторинга коррозии, включающий разбивку конструкции (трубопровода), подлежащей мониторингу, на участки, ограниченные электродами (потенциальными), измерение параметра, характеризующего электрические свойства этих участков, сравнение значения этого параметра на каждом участке со значением, измеренным между двумя опорными электродами и с соответствующими начальными значениями, когда мониторинг был начат, анализ изменений измеряемого параметра и оценку общего изменения толщины стенки за счет коррозии. В качестве параметра, характеризующего электрические свойства участков, используют электрический потенциал. (Нефтяная и газовая промышленность. Защита от коррозии и охрана окружающей среды. №11-12, 1994 г., стр.25-28).

Недостатком данного способа является то, что при обследовании давно эксплуатируемого объекта, например газопровода, на котором не проводился мониторинг коррозии, отсутствуют данные об исходной картине его электрического поля, которые можно было бы сравнить с параметрами, измеренными в момент обследования трубопровода, и сделать оценку изменения толщины стенок трубы.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение точности оценки коррозионного изменения толщины стенок подземных трубопроводов за счет повышения точности измерения электрических параметров участков подземных трубопроводов, на которых не проводился мониторинг коррозии.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе обнаружения коррозионных повреждений на трубопроводах, включающем разбивку обследуемого трубопровода на участки, измерение на каждом участке значений параметра, характеризующего электрические свойства этих участков, согласно изобретению, в качестве параметра, характеризующего электрические свойства этих участков, принимают электрическое сопротивление участка, измерение которого проводят по четырехэлектродной схеме, при этом в краевых зонах каждого участка проводят измерение толщины стенок и наружных диаметров трубы, проводят вычисление удельного сопротивление металла трубы, по полученному значению удельного сопротивления проводят вычисление расчетного электрического сопротивления участка с минимально допустимой толщиной стенки используемых труб, проводят сравнение реального электрического сопротивления металла участка, полученного в результате измерений, с расчетным электрическим сопротивлением и по отклонению реальных сопротивлений от расчетных судят о наличии и степени коррозионных повреждений металла на этих участках, причем измерение реального электрического сопротивления по четырехэлектродной схеме проводят, устанавливая каждый токовый электрод от соответствующего ему потенциального электрода на расстояние, не меньше, чем два диаметра обследуемой трубы.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в качестве исходных параметров, обследуемых участков трубопроводов, на которых не проводился мониторинг коррозии, для сравнения с измеренными в текущий момент, используются расчетные сопротивления этих участков при минимально допустимой толщине стенки обследуемых труб. При вычислении расчетного сопротивления участка используют полученное значение удельного электрического сопротивления металла трубы в краевых зонах участков.

Если измеренное сопротивление обследуемого участка больше его расчетного сопротивления, то это означает, что толщина стенки трубы в отдельных местах обследуемого участка (или на всем участке) меньше предельно допустимой.

Повышение точности измерений сопротивлений по четырехэлектродной схеме достигается путем того, что каждый токовый электрод устанавливают на трубе на расстоянии не меньше двух диаметров обследуемой трубы от соответствующего ему потенциального электрода снаружи измеряемых краевой зоны или участка трубы, по краям которых установлены потенциальные электроды. При применении четырехэлектродного метода измерений сопротивлений все электроды должны располагаться на одной линии вдоль образующей трубы. На практике электроды устанавливаются с погрешностью, т.е. потенциальные электроды могут быть смещены от линии, соединяющей токовые электроды. Эта погрешность установки вызывает погрешность измерений потенциалов и сопротивлений при установке потенциального электрода рядом с токовым гораздо большую, чем при отнесении потенциального электрода от токового на расстояние двух диаметров обследуемой трубы, т.к. кривизна эквипотенциальных линий поля постоянного тока рядом с токовым электродом намного больше, чем на удалении от него. Величина разноса потенциальных электродов от токовых, равная двум диаметрам обследуемой трубы, выбрана экспериментально. На этом расстоянии смещение потенциальных электродов от токовых на ±10% от линии, соединяющей токовые электроды, практически не влияет на точность измерений.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Обследуемый подземный трубопровод из труб одного диаметра, например 1020 мм, и одинаковой марки стали, определенной длины, например 2 км, разбивают на участки длиной, например 100 м, таким образом, что конец одного участка является началом следующего. На границах этих участков (в краевых зонах) выкапывают шурфы такой длины, чтобы обеспечить измерение сопротивления небольшого отрезка трубы, например 2 м, в каждом шурфе. Сопротивление двухметровых отрезков трубы в краевых зонах (в шурфах) измеряют по четырехэлектродной схеме микроомметром ИКС-5. При этом потенциальные электроды в шурфе устанавливают на расстоянии двух метров друг от друга, а каждый из токовых - на расстоянии не меньше, чем 2040 мм от соответствующего потенциального. Расстояние между электродами измеряют с помощью рулетки. Длина шурфа должна быть не менее 6080 мм (2040+2000+2040). С помощью рулетки измеряют диаметры трубы D₁ и D₂ в краевых зонах. Ультразвуковым толщиномером УТ-93П измеряют средние S₁ и S₂ толщины стенки трубы в краевых зонах каждого участка по четырем точкам по диаметру трубы и полученные значения усредняют. Вычисляют удельное сопротивление металла трубы ρ _т по формуле

ρ _т=(R_1отр+R_2oтр)π DS/2L_oтр,

где

R_1oтр - измеренное сопротивление трубы в краевой зоне (шурфе) в начале участка на отрезке длиной, например 2 м;

R_2отр - измеренное сопротивление трубы в краевой зоне (шурфе) в конце участка;

D - средний диаметр трубы, D=(D₁+D₂)/2;

S - средняя толщина стенки трубы в шурфах, S=(S₁+S₂)/2; L_отр=2 м.

При D₁=1026 мм, D₂=1020 мм, S₁=12,4 мм, S₂=11,8 мм, L_oтр=2 м, R_1отр=12,2 мкОм, R_2отр=13 мкОм удельное сопротивление металла трубы равно ρ _т=0,245 Ом× мм²/м.

Потенциальные электроды прибора устанавливают на трубе в шурфах по краям участка и по четырехэлектродной схеме микроомметром ИКС-5 измеряют сопротивление R_и этого участка. Рулеткой измеряют длину участка L_y между потенциальными электродами. Токовые электроды снова относят от соответствующих потенциальных на расстояние, не меньше, чем 2040 мм.

Вычисляют сопротивление металла для обследуемого размера труб (1020× 12) с минимально допустимой толщиной стенки по ТУ 14-3-1138-82, равной 11,2 мм. Вычисление проводят по формуле

R_p=ρ _т×L_y/π D_nomS_min,

где

R_p - расчетное электрическое сопротивление выбранного участка,

ρ _Т - удельное сопротивление металла трубы,

D_nom - номинальный диаметр данного типоразмера труб,

S_min - минимально допустимая толщина стенки труб данного типоразмера.

При ρ _Т=0,245 Ом× мм²/м, L_y=100 м, D_nom=1020 мм, S_min=11,2 мм, получают R_p=751 мкОм.

Если измеренное сопротивление участка R_и имеет значение больше, чем R_p, например R_и=850 мкОм, то это означает, что толщина стенки трубы на данном участке меньше допустимой.

Использование предлагаемого способа для диагностики коррозионного состояния подземных трубопроводов позволяет определять участки с коррозионными повреждениями, выводящими толщину стенки труб за предельно допустимую минимальную толщину, и производить их своевременную замену или ремонт.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет выявлять повреждения, обусловленные не только общей коррозией, но и коррозионное растрескивание под напряжением (КРН), также вызывающее увеличение электрического сопротивления на поверхности обследуемого участка.

1. Способ обнаружения коррозионных повреждений на трубопроводах, включающий разбивку обследуемого трубопровода на участки, измерение на каждом участке значений параметра, характеризующего электрические свойства этих участков, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего электрические свойства этих участков, принимают электрическое сопротивление участка, измерение которого проводят по четырехэлектродной схеме, при этом в краевых зонах каждого участка проводят измерение толщины стенок и наружных диаметров трубы, проводят вычисление удельного сопротивления металла, по полученному значению удельного сопротивления проводят вычисление расчетного электрического сопротивления участка с минимально допустимой толщиной стенки используемых труб, проводят сравнение реального электрического сопротивления участка, полученного в результате измерений, с расчетным электрическим сопротивлением и по отклонению реальных сопротивлений от расчетных судят о наличии и степени коррозионных повреждений металла на этих участках.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение реального электрического сопротивления по четырехэлектродной схеме проводят, устанавливая каждый токовый электрод от соответствующего ему потенциального электрода на расстоянии не меньше чем два диаметра обследуемой трубы.