• Другие статьи автора
• Комментарии
• Отправить Другу
• Печать

В данной статье приводится описание новой технологии определения параметров и размеров вмятин, которую разработала группа ROSEN на основе своего двадцатилетнего опыта работы в области внутритрубной диагностики. Технология высококачественной внутритрубной диагностики сочетает в себе преимущества систем бесконтактных электронных измерений и широко известных рычажных каверномеров. Преимущество бесконтактной системы состоит в том, что она может применяться при высокой динамической рабочей нагрузке, в то время как механическая система обеспечивает получение высокоточных результатов только в статических условиях.

При использовании технологии динамической компенсации, можно получить достаточно высокую точность измерения в сложных условиях эксплуатации. Кроме того, «мехатронная» технология увеличивает размер распознаваемых вмятин благодаря ее нечувствительности к твердым осадкам на стенках трубопровода или остаткам парафинов.

Контроль механической целостности трубопроводов

В США процедура контроля механической целостности трубопроводов регулируется сводами федеральных нормативных актов, как для нефтепродуктопроводов, так и для газопроводов. В частности, с 14 января 2005 года вступили в силу исправленные и дополненные нормативы для газопроводов. До этого, при осуществлении контроля механической целостности газопроводов руководствовались только ссылками на различные нормативы, например, на свод правил B31.8. Американского общества инженеров-механиков (ASME).

В обоих сводах содержатся жесткие предписания операторам трубопроводов по контролю механической прочности. Указанные предписания устанавливают пределы допустимых отклонений в геометрии трубопровода, таких как механические повреждения и вмятины. Например, устанавливаются минимальные требования к определению размеров вмятин: профилемер с высоким разрешением должен выявлять и замерять вмятины с глубиной от 6,35 мм. Кроме того, поощряется выявление соответствия технологии требованиям контроля механической целостности, а не общим нормативным предписаниям [GERARD 2005].

В последних публикациях обсуждение вопроса о возможных видах механических повреждений трубопроводов сводится к следующему: все, что по размеру превышает обычную вмятину, следует тщательно исследовать с привлечением соответствующей экспертной оценки. Новейшие исследования подтверждают тот факт, что величина разрушающего давления зависит больше от формы вмятины, нежели от ее глубины [DINOVITZER 2002], [LEIS 2004]. Этот вывод нашел свое отражение и в своде федеральных нормативных актов, которые рекомендуют проведение технического анализа по мере возникновения необходимости. Следует использовать адекватные методы оценки для анализа таких факторов увеличения нагрузки, как коррозия, разрывы или трещины внутри вмятин или между ними, рихтовка вмятин, их форма и остроугольный характер. Если федеральные нормы не задают процедуры оценки причин нарушения механической целостности трубопроводов, то система мероприятий по контролю целостности и оценке его резльтатов, напротив, такие процедуры предусматривают.

Высокое качество

«Классическое» обследование профиля трубопровода на предмет выявления овальностей и крупных деформаций не дает описанную выше информацию, необходимую для оценки вмятин. Кроме того, адекватное выявление, определение параметров и снятие характеристик всех обнаруженных аномалий требует больших, чем обычно, оценочных усилий. Это подтверждается и недавним исследованием Олсона [OLSON 2004]. Он сравнил результаты 78 раскопок с соответствующими данными профилемеров. Вероятность обнаружения вмятин в этом случае составляет только 32%.

Внедрение высококачественного процесса внутритрубного обнаружения вмятин и механических повреждений может дать возможность получить информацию по профилям вмятин и факторам увеличения нагрузки, необходимую для того, чтобы начать процесс контроля механической целостности диагностируемого трубопровода. Чем более высококачественная информация имеется об обнаруженной аномалии, тем лучше будет последующий анализ повреждений.

Важно не только с высокой точностью замерить и описать вмятины, но еще и выявить и определить характеристики вышеупомянутых факторов увеличения нагрузки. Современный уровень развития техники, применяемой для определения характеристик факторов увеличения нагрузки, представлен внутритрубными снарядами-дефектоскопами с КИП на основе принципа рассеяния магнитного потока (MFL), окружного рассеяния магнитного потока (CMFL) или недавно разработанным инструментом для дефектоскопии трещин с помощью электромагнитного акустического преобразователя (ECD) на основе использования электромагнитного действия ультразвука. В дополнение к одному из вышеупомянутых инструментов, или в комбинации с ним следует использовать внутритрубный снаряд-дефектоскоп с высоким разрешением (XGP) для получения профиля трубы.

Круговое разрешение и зона охвата

Производительность круговой диагностики профиля вмятин можно оценить при помощи аналитической модели. По этой модели точность замера и вероятность обнаружения вмятин находится в прямой зависимости от кругового разрешения и зоны охвата датчиков каверномера.
В модели используются три разных формы вмятин: а) линейная вмятина; б) сферическая вмятина; в) остроугольная вмятина.

Основным параметром вероятности обнаружения является, главным образом, круговая зона чувствительности датчика каверномера. Как показано на рис. 3, у профилемера, подобного общепризнанному снаряду-дефектоскопу ROSEN EGP с круговой зоной охвата 100%, прогнозируемая вероятность обнаружения будет составлять 1 на каждые три типа вмятин. 100% зона охвата достигается при помощи бесконтактного рабочего блока датчиков. Другой пример приводится на рис. 4. Здесь представлена модель простого каверномера, снабженного 12 рычагами, стандартная зона охвата которого составляет 55%. Вероятность обнаружения в этом случае сокращается до 0,75 для остроугольной вмятины глубиной 8,1 мм (2% от внутреннего диаметра). Это также указывает на важность размера зоны охвата.

Еще один эффект, заслуживающий изучения, - это систематическое занижение размера вмятины, вызванное недостаточным круговым разрешением и зоной охвата. Учитывая, что вмятину в ее самой глубокой точке не задевает каверномер или сканирующий датчик, можно рассчитать максимально возможную величину занижения глубины вмятины для конфигурации обследования профиля.

На рис. 5 иллюстрируется процесс занижения размеров вмятины. На графике в процентном отношении показано максимально возможное занижение размеров вмятины по сравнению с ее реальной глубиной и круговая зона охвата для разного количества рычагов каверномера. Видно, что увеличение количества рычагов улучшает определяемость размера вмятин. Тем не менее, зона охвата близкая к 100% является более важным параметром для достижения точного замера глубины.
Максимальная зона охвата в процентах, которую может дать инструмент по диагностике геометрических аномалий с одинарной пластиной датчиков каверномера, близка к процентному сокращению диаметра отверстия, проходимого для инструмента. Обычно, зона охвата сокращается приблизительно на 15% (благодаря допустимым механическим отклонениям). Поэтому обычная величина прохода в 75% дает зону охвата максимум в 60%.

Круговое разрешение определяет способности к параметризации геометрических аномалий. Действительно, недавние исследования показали, что должна определяться «острота вмятины» уже в 0,1 (острота = 2d/w, где d = глубина вмятины и w - ее ширина) [DINOVITZER 2002]. Должна выявляться и вмятина в 127 мм шириной, учитывая приведенный выше порог глубины величиной 6,35 мм.

Исходя из этих теоретических соображений, желательно проводить обследование профиля трубопровода с применением снарядов-дефектоскопов, имеющих приемлемое полное круговое разрешение, например, < 50,8 мм и датчики каверномера, расположенные на двух разделенных по оси пластинах и дающие круговую зону охвата более 95%.

• Другие статьи автора
• Комментарии
• Отправить Другу
• Печать