Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала



Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала
Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала
Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала
Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала
Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала
Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала

 


Владельцы патента RU 2538072:

Открытое акционерное общество "Гипрогазцентр" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения поврежденности участков подземного трубопровода и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы. При реализации способа изменяют внутреннее давления в трубопроводе в диапазоне от нуля до рабочего, измеряют и регистрируют индукцию постоянного магнитного поля. Индукцию измеряют над осью трубопровода на поверхности грунта с определенным шагом, в каждой точке измерения рассчитывают разность вертикальных компонент индукции магнитного поля при разном внутреннем давлении, рассчитывают среднеквадратичные значения разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля для участков трубопровода, по величине среднеквадратичных значений судят о степени поврежденности участков трубопровода. 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов. Изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы.

Известен способ определения повреждаемости нагруженного материала и ресурса его работоспособности (патент РФ №2238535, МПК G01N 3/00, приоритет от 18.11.2002, опубл. 20.10.2004). Способ включает в себя испытания образцов, вырезанных из зон конструкции с максимальными напряжениями и по кривой зависимости, соответствующей установленной степени старения, определяют меру повреждения и ресурс конструкции.

Недостатком указанного способа является его принадлежность к разрушающим методам. Способ неприменим к действующим трубопроводам.

Известен способ диагностики технического состояния трубопровода специальными устройствами - внутритрубными снарядами-дефектоскопами (Патент РФ №2102652, кл. 6 F17D 5/00, опубл. 1998 г.). Способ включает пропуск снаряда-дефектоскопа с одновременным намагничиванием стенки трубопровода, регистрацию аномалий магнитного поля, расшифровку полученной информации для заключения о местоположении и характере выявленных дефектов.

Недостатком указанного способа является ограничение применения вследствие отсутствия камер пуска-приема на участках значительной части трубопроводов.

Известен также способ диагностики технического состояния подземных трубопроводов (патент РФ №2453760, МПК F17D 5/00, приоритет от 18.12.2009, опубл. 20.06.2012). Способ включает измерение не менее восемнадцати компонент индукции постоянного магнитного поля над трубопроводом трехкомпонентными датчиками при перемещении их вдоль трубопровода. Определяют расположение и магнитные моменты источников аномалий постоянного и переменного магнитных полей и параметры нарушений изоляции трубопровода и по полученным данным производят идентификацию и ранжирование особенностей технического состояния трубопровода.

Недостатком указанного способа является низкая достоверность, т.к. в способе учтены только источники магнитных аномалий, связанные с особенностями намагниченности металла, и не учтены изменения магнитного поля под действием механических напряжений в стенке трубы, связанные с избыточным внутренним давлением в трубопроводе.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ акустико-эмиссионного контроля трубопроводов (ГОСТ Р 52727-2007. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования), в соответствии с которым на поверхности трубопровода размещают преобразователи, соединенные с акустико-эмиссионной аппаратурой, трубопровод нагружают повышенным внутренним давлением, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам эмиссии судят о степени повреждения трубопровода.

Недостатком указанного способа является необходимость доступа к поверхности трубопровода для установки датчиков, а также необходимость повышения давления выше рабочего, что может инициировать накопление дополнительных повреждений металла обследуемого участка.

Задача предлагаемого способа определения поврежденности участков подземного трубопровода состоит в получении диагностической информации без необходимости получения доступа к поверхности трубопровода и превышения давления в трубопроводе выше рабочего.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала, включающем изменение внутреннего давления в трубопроводе и регистрацию параметров при изменении давления, согласно изобретению изменение давления выполняют в диапазоне от 0 до Рраб, в качестве измеряемых параметров используют индукцию постоянного магнитного поля, измеренного над осью трубопровода на поверхности грунта с определенным шагом, в каждой точке измерения рассчитывают разность вертикальных компонент индукции магнитного поля при разном внутреннем давлении, рассчитывают среднеквадратичные значения разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля для участков трубопровода, по величине среднеквадратичных значений судят о степени поврежденности участков трубопровода.

В качестве пояснения приводим следующее. Предлагаемый способ основан на оценке изменения намагниченности металла трубопровода при изменении механических напряжений. При изменении механических напряжений, вызванных изменением внутреннего давления, на участке подземного трубопровода происходит изменение намагниченности металла (магнитоупругий эффект), а следовательно, и магнитного поля на поверхности грунта. При этом величина изменения зависит от магнитной предыстории диагностируемого участка трубопровода. Магнитная предыстория может существенно отличаться для разных участков, поскольку в процессе эксплуатации происходит неравномерное изменение структуры металла стенки трубопровода под действием различных повреждающих металл факторов, в результате намагниченность фрагментов трубопровода имеет различия. На участках трубопровода в качестве интегральной характеристики изменения намагниченности могут использоваться статистические характеристики, например среднеквадратичное значение разности значений индукции магнитного поля, измеренных при разных механических напряжениях.

На фиг.1 представлен график измеренных значений вертикальной компоненты индукции магнитного поля участка трубопровода длиной 1700 м при избыточном внутреннем давлении 6,3 МПа.

На фиг.2 представлен график измеренных значений вертикальной компоненты индукции магнитного поля участка трубопровода длиной 1700 м при отсутствии избыточного внутреннего давления.

На фиг.3 представлен график разности вертикальных компонент индукции магнитного поля до и после изменения внутреннего давления.

На фиг.4 представлены результаты расчетов среднеквадратичных значений разности вертикальных компонент напряженности постоянного магнитного поля трубопровода.

Способ реализуется следующим образом. Проводят измерение индукции постоянного магнитного поля при перемещении датчиков над осью трубопровода с шагом, равным примерно половине расстояния от точки измерения до оси трубопровода. Изменяют внутреннее давление в трубопроводе. Повторно измеряют индукцию магнитного поля при перемещении датчиков вдоль трубопровода. При измерениях датчики располагают в тех же точках, в которых проводились измерения до изменения давления. В каждой точке измерения рассчитывают разность вертикальных компонент индукции магнитного поля при разном давлении ΔBxi (i - номер точки измерения, i=1, 2,…, n, n - количество точек измерения):

где Bx1i - вертикальная компонента индукции в i-й точке измерения до изменения давления, Bx2i - вертикальная компонента индукции в i-й точке измерения после изменения давления.

Рассчитывают среднеквадратичное значение разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля для всего участка измерений:

Рассчитывают среднеквадратичные значения разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля отдельно для участков длиной не менее 50 м. Среднеквадратичное значение для j-го участка рассчитывается по формуле

В (3) суммирование производится по точкам измерения, расположенных в пределах рассматриваемого участка, m - количество точек измерения в пределах рассматриваемого участка.

Проводят сравнение рассчитанных значений dj и величины d0. Участки, для которых выполняется условие

считаются более поврежденными, чем остальные участки.

Пример

Необходимо дистанционно, без вскрытия грунта, определить наиболее поврежденные участки на фрагменте подземного магистрального газопровода длиной 1700 м, диаметром 1420 мм. Избыточное давление в трубопроводе 6,3 МПа. Измерения производят с помощью устройства дистанционного магнитометрического контроля состояния металла трубопровода «МАГ-01» (изготовитель ОАО «Гипрогазцентр»).

На местности определяют начальную - маркер М24 и конечную точки обследуемого фрагмента газопровода. Измеряют глубину заложения оси трубопровода на обследуемом фрагменте газопровода с шагом 20 м, средняя глубина заложения составляет 1,9 м, выбирают шаг измерений, равный примерно половине измеренного значения глубины заложения - 1 м. С выбранным шагом производят измерения величины вертикальной компоненты индукции постоянного магнитного поля газопровода в точках, расположенных вдоль проекции оси газопровода на поверхность грунта. Результаты измерений представлены на фиг.1. Положение точек измерения отмечают на местности. Производят изменение внутреннего избыточного давления в газопроводе с 6,3 МПа до нуля. Выполняют повторные измерения вертикальной компоненты индукции постоянного магнитного поля газопровода в тех же точках, что и до изменения внутреннего давления. Результаты измерений представлены на фиг.2. Для каждой точки измерения по формуле (1) рассчитывают разность вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля, измеренных до и после изменения внутреннего давления. Результаты расчета представлены на фиг.3. Рассчитывают среднеквадратичное значение разности измерений для всего фрагмента по формуле (2): d0=4,05 мкТл. Обследуемый фрагмент газопровода длиной 1700 м разбивают на 17 участков длиной 100 м каждый. Для каждого участка вычисляют среднеквадратичное значение разности вертикальных компонент индукции dj по формуле (3). Результаты расчетов представлены в таблице фиг.4. Полученные значения изменяются от 1,80 мкТл до 5,38 мкТл. Проводят сравнение величин dj и значения d0. Делают заключение о том, что участки с номерами 7, 8, 10, 11, 13-17 являются более поврежденными на обследуемом фрагменте газопровода. На данных участках для идентификации дефектов выполняют контрольное шурфование с оценкой дефектов методами неразрушающего контроля.

По результатам диагностики неразрушающими методами контроля, проведенной на данном фрагменте газопровода, количество и величина дефектов, найденных на участках, где среднеквадратичное значение разности вертикальных компонент индукции превышало 4,05 мкТл, больше, чем в среднем по обследуемому фрагменту газопровода.

Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала, включающий изменение внутреннего давления в трубопроводе и регистрацию параметров при изменении давления, отличающийся тем, что изменение давления выполняют в диапазоне от нуля до рабочего давления, в качестве измеряемых параметров используют вертикальную компоненту индукции постоянного магнитного поля, измеренного над осью трубопровода на поверхности грунта с определенным шагом, в каждой точке измерения рассчитывают разность вертикальных компонент индукции магнитного поля, измеренных при разном внутреннем давлении, рассчитывают среднеквадратичные значения разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля для участков трубопровода, по величине среднеквадратичных значений судят о степени поврежденности участков трубопровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Прибор контроля трубопровода включает в себя два полюсных магнита, ориентированных под наклонным углом относительно центральной продольной оси корпуса прибора. Матрица наборов сенсорных катушек расположена между противоположными краями двух полюсных магнитов и ориентирована перпендикулярно центральной продольной оси.

Использование: для дефектоскопии технологических трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов состоит из: подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера; датчиков дефектов; одометров; троса; наземной лебедки с барабаном для троса; бортового источника электропитания; наземного компьютера; при этом в него ведены: первый и второй направляющие конусы, несколько опорно-ходовых манжет, несколько групп ходовых пружинных узлов (ХПУ), несколько групп прижимных пружинных узлов (ППУ), несколько групп ультразвуковых датчиков системы неразрушающего контроля (УДСНК), несколько групп толкателей, несколько ультразвуковых эхолокаторов, несколько контроллеров управления прижимными пружинными узлами, несколько контроллеров управления ходовыми пружинными узлами, первый радиомодем, второй радиомодем, несколько контроллеров управления ультразвуковыми датчиками системы неразрушающего контроля (КУУДСНК).

Использование: для диагностики устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС). Сущность изобретения заключается в том, что контроль производят методом магнитной памяти металла (МПМ) и вихретоковым методом (ВТМ), о непригодности элементов судят при обнаружении дефектов в элементе одним из методов, при этом дефектом при контроле методом МПМ является наличие локальных зон с измененной структурой материала, имеющих высокие механические напряжения, градиент напряженности собственных магнитных полей рассеяния которых не превышает эталонное значение 5*104 А/м2 на разрушаемых элементах цилиндрической формы, а на элементах плоской формы - 13*104 А/м2, а дефектом при контроле ВТМ является наличие микротрещин в разрушаемом элементе с раскрытием более 0,05 мм.

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и используется для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде. Устройство состоит из катушек возбуждения, генератора переменного тока, который создает переменное магнитное поле возбуждения, приемной катушки, расположенной параллельно передающим посредине, сумматора, ЦАП сигнала компенсации х.х.

Изобретение относится к исследованию или анализу веществ с помощью электромагнитных полей. Способ согласно изобретению заключается в то, что генерируют тестирующий сигнал, который взаимодействует с идентифицируемым водным раствором, результат взаимодействия сравнивают с эталоном и по результатам сравнения идентифицируют водный раствор.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений конструкций ферромагнитных материалов, в том числе и для контроля механических напряжений магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля наличия дефектов в изделиях из электропроводящих материалов и может быть использовано для выявления дефектов, их количества, пространственного положения, а также геометрических размеров, в том числе в ферро-, пара- и диамагнитных изделиях и материалах.

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля деталей, узлов и конструкций из ферромагнитных марок сталей. .

Использование: для обнаружения дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что наружный сканирующий дефектоскоп содержит сегментированную стальную раму, опорные колеса, ходовые колеса, ходовой привод, дизель-электрический генератор, магнитную поисковую систему продольного намагничивания, магнитную поисковую систему поперечного намагничивания, колесный одометр, устройство сбора датчиковой информации, бортовую электронную аппаратуру, переносный компьютер, радиоканал обмена информацией между бортовой электронной аппаратурой и переносным компьютером, при этом в него введены первая и вторая группы ходовых электродвигателей, группа вихретоковых преобразователей неразрушающего контроля, узел изменения намагниченности стенки трубы, корзина на маятниковом подвесе в соответствующем звене сегментированной рамы, вращающаяся электрическая контактная система, первая и вторая упругие сцепки, а также другие конструкционные элементы. Технический результат: упрощение конструкции подвижной части диагностического устройства, уменьшение веса устройства, а также обеспечение возможности программно-аппаратной сортировки сигналов наружных дефектов от сигналов внутренних дефектов в диалоговом режиме работы оператора с ЭВМ и обеспечение возможности оптимального намагничивания стенки обследуемой трубы. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов. Устройство содержит множество плоских круглых измерительных контуров, жестко закрепленных на раздвижном каркасе, систему позиционирования, генератор периодического тока и подключенный к нему источник излучения однородного магнитного поля, формирователь импульса синхронизации, схему дифференцирования и реконструкции. Измерительные контуры индуктивно связаны с источником однородного магнитного поля и реализованы в виде катушек индуктивности, параллельно расположенных относительно друг друга, причем их размеры задаются таким образом, чтобы каждый измерительный контур огибал границы сферы, описанной вокруг исследуемого объема. Система позиционирования состоит из двух шаговых двигателей: зенитного и азимутального наклонов. Техническим результатом является получение изображения внутренней структуры ферромагнитного изделия на основе реконструированного распределения продифференцированной плотности магнитного потока, где экстремумы B′x, B′y, B′z указывают на локализацию границ раздела сред. 2 ил.

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях в течение его жизненного цикла, считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, визуализацию образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования, при этом предварительно размагниченное изделие намагничивают монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции, соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала, затем начинают сканирование, получают в результате визуализации магнитный образ поверхности контролируемого изделия в текущий момент и после сравнения его с ранее полученным магнитным образом поверхности этого же изделия в исходном состоянии судят о наличии в нем зон локализации пластических деформаций, количестве этих зон и их расположении в изделии. Технический результат: обеспечение возможности простым, надежным, имеющим высокую чувствительность способом обнаруживать зоны локализации пластической деформации в контролируемых изделиях, предшествующие появлению в них макродефектов как до приложения к ним деформирующих усилий, так и в процессе деформирования. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой прибор контроля трубопровода и способ контроля с применением данного прибора. Прибор содержит узел намагничивания, включающий по меньшей мере два спиральных полюсных магнита, разнесенных на равные расстояния по всей длине прибора, каждый из которых закручен по спирали вокруг корпуса прибора менее чем на пол-оборота для создания наклонного относительно продольной оси прибора и трубы магнитного поля, которое покрывает внутреннюю поверхность стенки трубы на 360°. Группа датчиков магнитного потока, имеющая винтовую форму, располагается вокруг корпуса прибора между соседними парами полюсных магнитов и равноудалена от них. Техническим результатом является возможность обнаружения осевых, круговых и объемных аномалий за один проход без принудительного вращения узла намагничивания. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ и устройство для обнаружения дефектов на поверхности ферромагнитных материалов и изделий. При реализации способа намагничивают объект контроля одно- или двухполярными импульсами магнитного поля, при этом дополнительно осуществляют акустическую задержку электрических сигналов, обусловленных взаимодействием магнитных импульсов с дефектом, причем минимальное значение этой задержки τмин≥То, где То - эффективная длительность импульса магнитного поля, приложенного к исследуемой области объекта контроля, и регистрируют электрические сигналы, обусловленные полями рассеяния дефектов. В качестве части звукопровода линии задержки используют сам объект контроля. В устройстве приемный элемент размещен на расстоянии R за пределами зоны взаимодействия источника импульсного магнитного поля с дефектом, минимальное значение которого Rmin=То×С, где То - длительность магнитного импульса, C - скорость ультразвуковой волны, возбужденной источником магнитного поля в объекте контроля при взаимодействии импульса магнитного поля с дефектом. При этом регистрирующее устройство настроено на частоту, как правило, вдвое превышающую основную частоту спектра импульса магнитного поля, подводимого к объекту контроля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров. Устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя вихретоковый преобразователь, персональный компьютер со звуковой картой и программным обеспечением: виртуальным генератором, блоками обработки сигнала и управления, управления перемещением датчика, - а также USB/LPT-интерфейс, шаговый двигатель. Сигнал передается от виртуального генератора через цифро-аналоговый преобразователь на возбуждающую и компенсационную обмотки ВТП и вызывает появление локального электромагнитного поля, которое при взаимодействии с измеряемым объектом изменяется и затем измененный сигнал фиксируется на измерительной обмотке ВТП. Измерительная обмотка соединена встречно с компенсационной обмоткой. Преобразователь подключается к различным интерфейсам: аудиокарте в составе персонального компьютера, по беспроводному каналу к мобильному телефону и передает измеряемые данные в разработанное программное обеспечение, где они отображаются на индикаторе. Устройство позволяет обнаружить дефекты малых линейных размеров, а также дефекты, залегающие внутри объекта контроля. 6 ил., 2 пр.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ мониторинга технического состояния стальных подземных газонефтепроводов. При реализации способа обследуемый трубопровод намагничивают с помощью источника постоянного магнитного поля, размещенного внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности 0,1-0,8 поля насыщения. Измерения трех взаимно перпендикулярных компонент индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода производятся сразу после операции намагничивания, а затем с периодичностью от 1 до 4 раз в год с помощью феррозондовых или магниторезистивных датчиков магнитного поля. По сопоставлению полученных результатов делают вывод о развитии коррозионных нарушений и напряженных состояний, прогнозируют техническое состояние трубопровода в заданный момент времени и его срок службы. Техническим результатом является выявление дефектов и напряженных состояний трубопровода, позволяющее определять слабые места трубопровода и предотвращать его разрушение. 8 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью магнитных средств, в частности фиксации изменений величины магнитного потока при изменении номинального сечения или структуры металла с ферромагнитными свойствами. Способ магнитного контроля сварных стыков рельсов заключается в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют изменения магнитного поля в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают зоны сварных стыков, сохраняют их координаты в диагностической карте участка рельсового пути, при этом дополнительно фиксируют и сохраняют формы сигналов от зон сварных стыков, сравнивают их с соответствующими сигналами предыдущих измерений и на основании этих сравнений принимают решение об обнаружении и развитии дефектов в сварных стыках рельсов. Технический результат - повышение достоверности обнаружения и производительности контроля сварных стыков рельсов. 5 ил.

Использование: для оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что оценку геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа выполняют с помощью универсальной нейросетевой модели, реализующей способ, заключающийся в распространении сигналов ошибки от выходов нейронной сети к ее входам, в направлении, обратном прямому распространению сигналов в обычном режиме работы. Обучение нейросети происходит, используя стандартный алгоритм обратного распространения ошибки. Технический результат: обеспечение возможности оценки длины, ширины и глубины дефекта типа «потеря металла» по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа с помощью универсальной нейросетевой модели, подходящей для дефектоскопов с различными диаметрами и магнитными системами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх