Бесконтактная Диагностика Технического Состояния Трубопроводов

Неразрушающий контроль - магнитная томография трубопроводов!
  • Homepage in English
  • Homepage in Russian
  • Homepage in Spanish

Видящие сквозь землю

журнал Наука в России
ноябрь-декабрь 6/2003г. стр.13
Валерий Павлович Горошевский, к. т. н., технический директор;
Светлана Сергеевна Камаева, к. т. н., генеральный директор,
Игорь Сергеевич Колесников, заместитель генерального директора

В начале 2003 г. в Москве работал VI Международный салон промышленной собственности "Архимед-2003". Его посетители знакомились со множеством уникальных разработок, основанных на применении отечественных ноу-хау. Одна из них - комплексная бесконтактная технология диагностического обследования коммунальных и газораспределительных сетей, предложенная Научно-техническим центром "Транскор-К" (Москва).

 Жизнь современного общества, в частности, ее производственные сферы - нефте- и газодобытча, энергетика, коммунальное хозяйство - трудно представить без трубопроводного транспорта. Поэтому понятно, насколько важно обеспечить его надежное и бесперебойное функционирование. Ведь, по подсчетам американских экспертов, прямой ущерб от аварий на проводящих сетях в США составляет до 3% валового национального продукта. Косвенные же убытки - затраты на ликвидацию последствий подобных ситуаций и издержки из-за нарушения режима реализации продукта -превышают названную цифру в десятки раз. Но самое главное при эксплуатации коммуникаций - не допустить развития событий, опасных для здоровья и жизни людей.

Давно известно: значительно легче предотвратить катастрофу, чем восстанавливать разрушенное, а ведь иные потери могут быть вообще невосполнимы. Вот почему ключевой задачей для ответственных за исправность трубопроводов является диагностика их состояния. На практике с этой целью проводят внутритрубную инспекцию, после чего определяют объемы и сроки выборочного ремонта. Однако зачастую такой подход трудно применим, особенно в городских условиях. Во-первых, не для всех диаметров труб имеются снаряды-дефектоскопы, во-вторых, техническая готовность объектов к обследованию нередко оставляет желать лучшего (чаще всего по вине строителей).

Есть и экономические причины, усложняющие проведение подобных профилактических осмотров, в частности высокая стоимость работ по их подготовке (обустройство камер спуска-подъема диагностического оборудования в старых трубопроводах, очистка полости, прогон снарядов-калибраторов) и ликвидации опасных отходов, оставшихся после завершения соответствующих мероприятий.

Ученые и инженеры "Транскор-К" создали новую методику, позволяющую избежать указанных трудностей. Она основана на результатах многолетних исследований в области магнитометрии специалистов Всероссийского научно-исследовательского института по строительству трубопроводов и объектов топливно-энергетического комплекса, Московского энергетического института, Всероссийского научно-исследовательского института газовой промышленности. Выработанные ими представления о структуре металлов, явлениях магнитоупругого эффекта1, магнитомеханического гистерезиса2 позволили объяснить возникновение остаточной намагниченности3 металла под действием механических нагрузок во внешнем магнитном поле (в данном случае - Земли), краевых дислокаций4, зон "предразрушения" - энергетически наиболее слабых, подверженных появлению и развитию дефектов.

Наша методика базируется на оценке взаимосвязи явлений концентрации напряженности и смены полярности составляющих магнитного поля Земли. Обнаружить места с изменением знака заряда можно, не вскрывая трубопровода, с помощью разработанных у нас приборов серии СКИФ - магнитометров нового поколения. Операторы сканируют ими поле вдоль и поперек оси трубопровода, причем такая диагностика эффективна и при довольно значительном удалении от трубы - до пяти ее диаметров. Глубина же залегания обследуемых коммуникаций может доходить до 21-23 м.

Полученная информация записывается в память прибора, который снабжен высокочувствительными преобразователями, усовершенствованными сотрудниками нашего центра. Создали мы и специальное программное обеспечение с алгоритмами фильтрации, позволяющими свести к минимуму влияние мешающих полей.

Предложенная технология позволяет, находясь на поверхности земли, выявлять дефекты металла, возникшие по разным причинам (брак строительно-монтажных работ, коррозионные и механические поражения наружной и внутренней стенок трубы и т.д.), и участки с повышенной коррозионной опасностью (нарушениями изоляционного покрытия, отклонениями в работе электрохимической катодной защиты, устанавливаемой при сооружении объекта). Скорость профилактического сканирования трассы бригадой из двух человек довольно высока - 15 км в день. В труднодоступных местах, например в мало проходимых болотах, запись сигналов осуществляется с вездеходной техники.

Эта методика прошла апробацию на объектах нефтяной и газовой промышленности. Общая протяженность обследованных в 2002 г. трубопроводов составила более 2000 км. Причем достоверность обнаружения повреждений вполне сопоставима с показателями "лидера" - внутритрубной инспекции. Так, вскрытие участков газопроводов ООО "Баштрансгаз", где СКИФ МБС-04 указал на возможные проблемные зоны, подтвердило их наличие в 76% случаев. Для нефтепромысловых нитей ОАО "Татнефть" эта цифра еще выше - 87%. Эффективной оказалась и "нулевая инспекция" - обследование строящегося газопровода акционерной компании "Алроса", обнаружившее дефекты механического характера, брак сварных соединений и т. д.

Поставив задачу повысить надежность прогноза развития коррозионных процессов, мы обратились к специалистам в области микробиологии и биохимии. Казалось бы, что общего у этих научных дисциплин с практикой эксплуатации трубопроводного транспорта? Между тем, по мнению американских исследователей, до 75% аварий во всем мире вследствие коррозии внешней стенки подземных трубопроводов или внутренней промысловых связано с деятельностью микрофлоры, колонизирующей поверхность металла. Кстати, во всех случаях механизм его поражения весьма схож, и зачастую традиционные средства противокоррозионной защиты (электрохимические, покрытие полимерными пленками и т. п.) здесь бессильны. Ведущий фактор развития данного процесса - концентрация сероводорода в газовой фазе под отслоившимся материалом.

В создание методики, позволяющей с поверхности земли распознавать зоны с подобными повреждениями, неоценимый вклад внесли ученые факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова, Институтов РАН: биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина; физико-химических и биологических проблем почвоведения; биологического приборостроения с опытным производством. Результатом тесного сотрудничества материаловедов и биологов стал способ выявления опасности разъедания металла, когда в роли своеобразных экспертов выступают сами микроорганизмы. Суть метода в том, что на участках повреждения трубопровода они переориентируются на потребление веществ, выделяемых при коррозии. Это изменение фиксирует предложенная нами компьютеризированная система "Эколог", которая регистрирует и расшифровывает общее "звучание оркестра" микрофлоры. Авторы этой системы получили медаль 27-го Международного салона изобретений (Женена, 1999 г.).

Более того, предложенная диагностика хорошо зарекомендовала себя в медицине и фундаментальном почвоведении. Мы уверены: она должна помочь и при решении задач повышения надежности подземных сооружений, в частности стальных и железобетонных. Кроме того, сверхчувствительность системы "Эколог", ее способность к самообучению и формированию базы данных позволяют надеяться, что вскоре можно будет контролировать любые изменения в жизни микроорганизмов, проводить количественную оценку опасных отходов неустановленного состава, что пока относится к кругу малоисследованных вопросов.

Как видим, достоверность прогноза технического состояния трубопроводов можно повысить, используя разные способы диагностики. Еще один из них, далекий от упомянутых отраслей знаний, - акустический. Соответствующие устройства уже успешно применяют на объектах топливно-энергетического комплекса. С их помощью удается выявить местоположение участков с нарушениями герметичности (скрытые утечки продукта) и сужением проходного сечения труб, связанным с коррозионными и механическими отложениями, образованием воздушных пробок.

Перечисленные виды дефектоскопии, использующие возможности различных областей науки, объединяет одно - осуществимость бесконтактного мониторинга проводящих сетей, Совокупность этих методов представляет собой комплексную технологию, основанную на не имеющих аналогов в мире новейших инструментальных разработках, авторы которых - отечественные ученые и инженеры.


1 Магнитоупругий эффект - изменение намагниченности тела при его деформации
2  Магнитомехапический гистерезис - отставание изменения намагниченности от изменения напряженности магнитного и электрического полей.
3 Остаточная намагниченность образуется при напряженности внешнего магнитного поля, равной пулю.
4 Дислокации - линейные дефекты кристаллической решетки, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей.

Читайте также