|
|
|
|
|
|
|
Применение методов магнитного контроля при экспертизе промышленной безопасности газопроводов
1 декабря 2015
Круглякова Татьяна Владимировна,
эксперт АНО «Столичный центр НТО промбезопасности», Катасонов Евгений Васильевич, Заместитель директора, эксперт АНО «Столичный центр НТО промбезопасности», Сафронов Павел Викторович, дифектоскопист АНО «Столичный центр НТО промбезопасности», Царев Алексей Яковлевич, эксперт АНО «Столичный центр НТО промбезопасности», Абричкин Владислав Иванович, эксперт АНО «Столичный центр НТО промбезопасности». Аннотация: Рассмотрены вопросы применения магнитных методов неразрушающего контроля для дефектоскопии газопроводов в целях повышения безопасной эксплуатации оборудования опасных производственных объектов нефтегазопереработки Газопроводы опасных производственных объектов (ОПО) нефтегазопереработки работают в условиях сложного многофакторного нагружения, обуславливающего возникновение и накопление повреждений, приводящих со временем к нарушению их работоспособности. Многофакторность нагружения также существенно осложняет задачу прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации трубопроводов. В этой связи увеличивается вероятность возникновения аварийных ситуаций на действующих производствах, а характер отказов и повреждений, механизмов разрушения и, как следствие, развитие аварий на газопроводах могут иметь различные сценарии. Как известно [1-3], одним из методов повышения безопасности эксплуатации оборудования ОПО нефтегазопереработки, является оценка ресурса, которая позволяет предотвратить аварийные ситуации на объектах. Неотъемлемой составляющей оценки ресурса, является задача оценки технического состояния газопроводов, которая в общем случае мажет решаться на основе применения натурных и численно-аналитических методов исследования. В настоящее время одним из способов получения достоверной информации о техническом состоянии объекта является использование методов неразрушающего контроля, основной целью которых является выявление дефектов в материале газопроводов зон концентрации напряжений, наиболее предрасположенных к разрушению. Так одним из популярных подходов к контролю технического состояния газопроводов, является подход с применением электромагнитного метода контроля, основанного на анализе переходного процесса отклика системы «электромагнитный преобразователь - металл» и позволяющего оценивать накопленные повреждения и приближение к предельному состоянию газопровода [4]. Другим не менее популярным методом контроля газопроводов, широко применяемых сегодня в задачах внутритрубной интроскопии, является метод дальнего вихретокового контроля известного также как метод Remote Field Eddy Current (RFEC). Метод Remote Field Eddy Current был запатентован еще в 1951 году Маклином в его работе «Apparatus for Magnetically Measuring Thickness of Ferrous Pipe» и получил развитие в работе Шмидта «The Casing Instrument Tool- …». В качестве основных преимуществ метода можно отметить: работоспособность при наличии в газопроводе газовой среды; примерно равная чувствительность к внутренним и внешним дефектам в трубе; возможность детектирования как локальных, так и нелокальных дефектов трубы; возможность регистрировать дефекты, размер которых составляет 10% от толщины стенки трубы; простейшая конструкция возбуждающей и сенсорных катушек; отсутствие необходимости прямого контакта катушек с поверхностью трубопровода. В основе метода лежит следующий принцип [5]. Электромагнитное поле возбуждается катушкой возбуждения с током относительно низкой частоты (от 20 до 200Гц), расположенной соосно с трубой. Сенсорные катушки (массив датчиков, распределенных равномерно по азимутальной координате) располагаются на достаточно большом расстоянии от возбуждающей катушки – порядка 3-х диаметров газопровода (рис. 1). 
На таком расстоянии основной вклад в напряженность магнитного поля, детектируемую датчиками, вносит не прямая мода, затухающая экспоненциально в направлении оси трубы, а наружное поле, дважды прошедшее через стенку газопровода. Соответственно, амплитуда и фаза магнитного поля, детектируемые некоторым датчиком, зависят от толщины трубы в области источника и датчика поля, причем, в первом приближении фаза линейно зависит от толщины трубы, а амплитуда – экспоненциально. В случае наличия изнутри или снаружи трубы некоторого возмущения вносимого дефектом, происходит изменение наружной составляющей магнитного поля, что отражается на показаниях сенсорных катушек. Глубина дефекта определяется по фазе регистрируемого сигнала, а объем дефекта по амплитуде. Обязательным условием для применения метода является использование низких частот (20 - 200Гц) переменного тока, запитывающего катушку возбуждения. Это обусловлено тем, что при высокочастотных токах генерируемое поле теряет проникающую способность и не может «пройти» сквозь стенку газопровода и соответственно не может быть зарегистрировано. 
Наибольшую популярность рассматриваемый метод неразрушающего контроля нашел за рубежом при обследовании трубопроводных систем нефтехимических и нефтегазоперерабатывающих предприятий. На рис. 2 показана конструкция зонда фирмы Sondex реализующего контроль газопроводов с использованием метода RFEC. Данный зонд позволяет контролировать трубы диаметром от 50 до 170 мм, выявлять дефекты размером 30% толщины трубы при скорости перемещения 540м/ч. Литература: Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) . О промышленной безопасности опасных производственных объектов. - 1997. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности. - Утверждены Приказом от 14 ноября 2013 года N 538. - 2013. - (в ред. Приказа Ростехнадзора от 03.07.2015г. № 266). Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. - Утверждены Приказом от 15.10.2012 года N 584. - 2013. Бикбулатов, Т. Р. Оценка остаточного ресурса оборудования и предельного состояния конструкционных материалов при усталостном нагружении по результатам электромагнитных измерений: дис. … канд. техн. наук: 05.26.03/Бикбулатов, Тимур Ринатович. - Уфа, 2007. - 130 с. Марков, С. А. Повышение пространственного разрешения внутритрубных вихретоковых дефектоскопов на основе математической модели цилиндрического запредельного волновода: дис. … канд. техн. наук: 01.04.03/Марков, Сергей Александрович. - Санкт-Петербург, 2008. - 223 с.
Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~PITpu
|
|