Оценка предельного состояния нефтегазопроводов феррозондовым методом контроля

Estimation of the limiting condition of oil and gas pipelines of gate control the quality monitoring

ILCHINBAEV T.D.1
1 Separate structural unit
«Vostokneftezavodmontazh» PJSC («PTI VNZM» OSP
«AK VNZM» PJSC)
Ufa, 450065, Russian Federation

Обеспечение безаварийной эксплуатации нефтегазопровода, работающего в различных условиях, требует достоверной оценки его предельного состояния. Учитывая сложности этого определения по существующим аналитическим и экспериментальным методикам, в данной работе предлагается оценить предельное состояние, используя магнитный феррозондовый метод. Полученный по результатам исследований график наглядно демонстрирует область интенсивного накопления повреждений, когда при выходе из нее наступает процесс разрушения.

Support of accident-free operation of the oil and gas pipelines, working in various conditions, demands an authentic estimation of its limiting condition. Considering complexities of this definition by existing analytical and experimental techniques, in the given work it is offered to appreciate a limiting condition, using magnetic the flux-gate control a method. Received by results of researches the schedule, visually show area of intensive accumulation of damages, at an exit from which there comes destruction process.

Применительно к объектам добычи, транспорта, распределения и переработки нефти и газа важнейшей задачей является обеспечение и поддержание исправного технического состояния и надежности трубопроводных систем.
В настоящее время построены и эксплуатируются многие тысячи километров металлических магистральных и распределительных нефтегазопроводов. Надежность и безопасность работы такой сложной разветвленной системы зависит от многих факторов, связанных с состоянием металла трубопроводов. В результате эксплуатации на поверхности трубопроводов появляются микротрещины, связанные с малоцикловыми нагружениями, которые при дальнейшей эксплуатации могут привести к росту трещины и разрыву трубопровода.
Сегодня для решения задач технической диагностики нефтегазопроводов [1] широко используются методы неразрушающего контроля, среди которых наибольшее распространение получили магнитные [2]. Это объясняется возможностью их использования для ранней диагностики, поскольку они позволяют контролировать на практике напряженно–деформированное состояние. Взаимосвязи механических и магнитных свойств металла целесообразно использовать для определения фактического состояния металла оборудования в процессе эксплуатации. Исследованиям данного направления посвящены работы Баширова М.Г., Дубова А.А., Загидуллина Р.В., Максимочкина В.И., Султанова М.Х., Мужицкого В.Ф., Новикова В.Ф., ПрохороваА.В. и др. [3]. В качестве магнитных характеристик используются коэрцитивная сила, остаточная намагниченность, магнитная проницаемость, уровень магнитных шумов, напряженность магнитного поля и др. В работах показано, что по изменениям магнитных параметров можно отслеживать динамику поврежденности материала в условиях эксплуатации. Это говорит о том, что результаты исследований с применением магнитных методов могут быть положены в основу методов оценки остаточного ресурса оборудования.
Для реализации магнитных измерений использовался магнитоизмерительный феррозондовый прибор Ф–205.30А (рис.1), погрешность измерений которого не превышала 5 %. Он предназначен для обнаружения дефектов в намагниченных ферромагнитных деталях, в том числе в сварных конструкциях, а также измерения нормальной (Hn), тангенциальной (Ht) составляющих напряженности постоянного магнитного поля и градиента напряженности постоянного магнитного поля (G) на поверхностях деталей и в свободном пространстве.
С целью установления диагностического параметра, определяющего на ранних стадиях поврежденности металла зоны с максимальной вероятностью разрушения, исследования проводились на металлических образцах по схеме одностороннего нагружения реализованным воздействием малоцикловых нагрузок.
В настоящее время построены и эксплуатируются многие тысячи километров металлических магистральных и распределительных нефтегазопроводов. Надежность и безопасность работы такой сложной разветвленной системы зависит от многих факторов, связанных с состоянием металла трубопроводов. В результате эксплуатации на поверхности трубопроводов появляются микротрещины, связанные с малоцикловыми нагружениями, которые при дальнейшей эксплуатации могут привести к росту трещины и разрыву трубопровода.

Для проведения малоцикловых усталостных испытаний металла применялась установка (рис. 2), которая позволяет нагружать металлические образцы плоского типа по схеме чистого симметричного изгиба. Частота нагружения исключала возможность их саморазогрева, влияющего на результаты исследования.
Измерения магнитных характеристик осуществлялись по длине рабочей зоны образцов от исходного состояния через каждые 500 циклов до полного разрушения.
Установка состоит из привода, блока нагружения образцов и блока регистрации экспериментальных данных. Контроль величины прогиба образца осуществляется с помощью специального устройства.
Взаимосвязи механических и магнитных свойств металла целесообразно использовать для определения фактического состояния металла оборудования в процессе эксплуатации.
В ходе экспериментов, проведенных на образцах плоского типа (рис. 3 и 4), была получена зависимость Hn = f (Ni/Nр), закономерность изменения которой носит циклический характер. В связи со сложностью оценки [4] влияния малоциклового нагружения на результаты изменения магнитных характеристик металла были введены относительные параметры. На рис. 5 представлена зависимость степени изменения напряженности магнитного поля Hni/Hрпр. (отношение нормальной составляющей напряженности магнитного поля i-го цикла нагружения к той же магнитной характеристике при разрушении) по длине рабочей зоны образца при накоплении усталостных повреждений.
С целью установления диагностического параметра, определяющего на ранних стадиях поврежденности металла зоны с максимальной вероятностью разрушения, исследования проводились на металлических образцах по схеме одностороннего нагружения реализованным воздействием малоцикловых нагрузок.
Из графика видно, что в течение всего периода нагружения образцов в зоне их разрушения наблюдаются экстремумы значений магнитных характеристик. Это означает, что в материале с самого начала деформирования проявляется зона разрушения, причем, если в исходном состоянии потенциально возможных областей разрушения несколько, то уже после начала нагружения и до полного разрушения образца остается одна. Полученные результаты также подтвердились на образцах с различной толщиной. Установлено, что при накоплении усталостных повреждений в стали 09Г2С в зоне разрушения максимальное значение Hni/Hnр. составляет (3÷ 4)± 0,5. Однако применение данного параметра на реальной конструкции не представляется возможным, поэтому для количественной оценки изменения магнитного состояния металла оборудования в процессе эксплуатации в данной работе предложено использовать параметр относительной напряженности магнитного поля Hni/Hnисх (отношение нормальных составляющих напряженности магнитного поля i-го циклов нагружения и исходного значений).
в течение всего периода нагружения образцов в зоне их разрушения наблюдаются экстремумы значений магнитных характеристик. Это означает, что в материале с самого начала деформирования проявляется зона разрушения, причем, если в исходном состоянии потенциально возможных областей разрушения несколько, то уже после начала нагружения и до полного разрушения образца остается одна. Полученные результаты также подтвердились на образцах с различной толщиной.

Литература

1. Кузеев И.Р., Баширов М.Г. Электромагнитная диагностика оборудования нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств: уч. пос. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. 294 с.
2. Загидуллин Р.В., Игумнова Н.Б., Щербинин В.Е. Распознавание дефектов сплошности в магнитной дефектоскопии // Дефектоскопия. 1994. № 5. С. 68–79.
3. Максимочкин В.И., Султанов М.Х, Тангаев И.Г., Ирмякова Н.Р. Определение напряжений в стальных трубах методом шумов Баркгаузена // Проблемы сбора подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: сб. науч. трудов. Выпуск 59. Уфа: Транстэк, 2000. С. 63– 68.
4. Прохоров А.В. Оценка долговечности аппаратов, подверженных действию циклических нагрузок по изменению акустических и магнитных свойств стали:
дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2002. 102 с.

References

1. Kuzeyev I.R., Bashirov M.G. Elektromagnitnaya diagnostika oborudovaniya neftekhimicheskikh i neftepererabatyvayushchikh proizvodstv [Electromagnetic diagnostics of equipment for petrochemical and oil refining industries]. Ufa, UGNTU Publ., 2001, p. 294. (In Russian).
2. Zagidullin R.V., Igumnova N.B., Shcherbinin V.Ye. Raspoznavaniye defektov sploshnosti v magnitnoy defektoskopii [Recognition of continuity defects in magnetic flaw detection]. Defektoskopiya [Defektoskopiya], 1994, no.5, pp. 68–79. (In Russian).
3. Maksimochkin V.I., Sultanov M.KH, Tangayev I.G., Irmyakova N.R. Opredeleniye napryazheniy v stal'nykh trubakh metodom shumov Barkgauzena [Determination of stresses in steel pipes by the Barkhausen noise method] Problemy sbora podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov: sb. nauch. trudov. Vypusk 59 [Problems of collection of preparation and transport of oil and oil products: collection of articles, scientific works. Issue 59]. Ufa, Transtek Publ., 2000, pp. 63– 68. (In Russian).
4. Prokhorov A.V. Otsenka dolgovechnosti apparatov, podverzhennykh deystviyu tsiklicheskikh nagruzok po izmeneniyu akusticheskikh i magnitnykh svoystv stali [Evaluation of the durability of devices exposed to cyclic loads by changing the acoustic and magnetic properties of steel]. dis. … kand. tekhn. nauk [Dissertation of the candidate of technical sciences]. Ufa, 2002, p.102. (In Russian).

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Ильчинбаев Т.Д.

    Ильчинбаев Т.Д.

    директор

    Обособленное структурное подразделение «Проектно-технологический институт Востокнефтезаводмонтаж» Публичного акционерного общества «Акционерная компания Востокнефтезаводмонтаж» (ОСП «ПТИ ВНЗМ» ПАО «АК ВНЗМ»)

    Просмотров статьи: 927

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru