Размещено на http://allbest.ru

ООО «ИПК Шерна»

Опыт диагностики трубопроводов тепловых сетей методом акустической томографии в сочетании с бесконтактным магнитометрическим методом

М.Ю. Звягинцев,

начальник аналитического отдела

г. Москва

Введение

В 2010-2011 гг. ООО «Изыскательская Проектная Компания Шерна» проводило работы по технической диагностике тепловых сетей с целью выявления на них критических дефектов, требующих первоочередного ремонта.

При осуществлении работ, наряду с иными методами неразрушающего контроля, активно использовались метод акустической томографии (АТ) и бесконтактный магнитометрический метод диагностики (БМД) (см. также статью В.Г. Шикуненко «Опыт диагностики трубопроводов тепловых сетей бесконтактным магнитометрическим методом», журнал НТ, № 8, 2011 г, с. 39-43 - прим. ред.).

В настоящей статье представляются результаты анализа эффективности использования метода АТ и его корреляции с БМД.

Об используемом оборудовании

При использовании метода АТ активно применялись синхронные регистраторы акустических сигналов «Каскад» (рис. 1). Эти приборы - переработанный на современной элементной базе вариант более ранних моделей синхронных акустических регистраторов.

Приборы имеют следующие достоинства.

1. Компактность, удобство в эксплуатации: 2 выносных блока, логичная последовательность программирования, большое количество сохраняемых записей, долгий период работы без подзарядки аккумуляторной батареи.

2. Механизмы защиты от паразитных акустических помех типа «городской шум».

3.Совместное использование прибора «Каскад» и программного обеспечения «Акустическая томография» увеличивает детализацию дефектов, что проиллюстрировано на рис. 2.

На рис. 2а показан результат диагностики, полученный более ранними моделями приборов, наблюдается сглаживание дефектов на интервале 1017 м. А на рис. 2б показан результат диагностики того же участка трубопровода, полученный прибором «Каскад».

Наглядно видно, что дефекты более явно выделены на интервалах 12-14 м и 18-22 м.

О методе акустической томографии

Одной из основных причин разрушения труб поверхностей нагрева и образования течей является наличие зон концентрации (повышенных) механических напряжений, в которых процессы коррозии, ползучести и усталости протекают наиболее интенсивно.

Для определения таких зон и предназначен метод акустической томографии (АТ) трубопроводов, разработанный Е.В. Самойловым. Он основывается на известном физическом явлении эмиссии (излучении) сигналов зонами повышенных напряжений.

В соответствии с фундаментальным решением теории акустики дефекты размером несколько десятков сантиметров и более излучают сигналы в диапазоне частот от 300 до 5000 Гц - акустический диапазон.

Процесс диагностики состоит в регистрации (записи) акустических сигналов, распространяющихся по трубе. Далее сигналы фильтруются, и с помощью корреляционного анализа осуществляется определение местоположения источников излучения (дефектов) по всей длине диагностируемого участка, а также оценка их уровня.

Таким образом, метод АТ определяет зоны аномалий по совокупности уровня утонения и напряжения стенки трубопровода.

Задача и программа аналитических исследований

1. Обнаружение утонения стенок трубопроводов. В первую очередь анализировались участки, на которых были выявлены критические дефекты по методу АТ.

В выделенных местах проводился дополнительный визуально-измерительный контроль и точечная УЗК толщинометрия.

В 60-65% случаев результаты подтверждались данными УЗК толщинометрии - в зонах дефектов по методу АТ фиксировались утонения, превышающие нормативно допустимые величины.

Рис. 3. Аномалии на различных участках трубопроводов теплосети, зафиксированные по методу АТ и подтвержденные впоследствии

а - локальное пятно коррозии в области скользящей опоры, выявленное в ходе контрольной шурфовки, остаточная толщина стенки трубы составила 1,9 мм при номинальной толщине 6 мм;

б - УЗК толщинометрия показала, что остаточная толщина стенки трубы составила 3,1 мм при номинальной толщине 6 мм;

в - на момент диагностики данного участка выявлена критическая аномалия по методу АТ (при проведении гидравлических испытаний из-за утонения стенки образовалось место утечки теплоносителя).

Утонение распространялось на значительной площади, характеризовалось большим слоем коррозионных отложений. Трудностей с обнаружением таких утонений не возникало.

В остальных случаях, как правило, в зонах дефектов по методу АТ при помощи метода БМД фиксировались изменения магнитного поля, подтверждающие наличие напряженно деформированного состояния металла трубопровода.

На рис. 3 показаны некоторые результаты диагностики трубопроводов тепловых сетей по методу АТ и подтвержденные впоследствии.

Так, на рис. 3а показан участок тепловой сети, на котором были зафиксированы аномалии по методу АТ. Контрольная шурфовка выявила локальное пятно коррозии в области скользящей опоры. Остаточная толщина стенки трубы составила 1,9 мм при номинальной толщине 6 мм.

На участке трубопровода теплосети (рис. 3б), на котором была выявлена аномалия по методу АТ, УЗК толщинометрия показала, что остаточная толщина стенки трубы составляет 3,1 мм при номинальной толщине 6 мм. бесконтактный магнитометрический ультразвуковой

На участке трубопровода, показанного на рис. 3в, была обнаружена критическая аномалия по методу АТ. В дальнейшем при проведении гидравлических испытаний из-за утонения стенки образовалось место утечки теплоносителя.

2. Количество утонений, обнаруживаемых методом АТ. Вторым направлением стал анализ мест аварий и инцидентов как в процессе эксплуатации, так и по результатам гидравлических и тепловых испытаний трубопроводов, приведших к утечке теплоносителя.

Фокус-группа была сформирована из 210 участков общей протяженностью 30354 п м. С декабря 2010 г. по сентябрь 2011 г. на них было выявлено 41 место утечки.

По результатам диагностики методом АТ, в зону критики попало 53% выявленных мест утечек, в зону докритики - 37%. Т.е. около 90% дефектов, которые привели к возникновению течей, были выявлены методом АТ.

Результаты анализа приведены в сводной таблице.

Таблица. Результаты анализа выявленных утечек на участках трубопроводов тепловых сетей общей протяженностью 30354 п м.

Напомним, что расшифровка уровня дефектов по методу АТ, а так же определение показателя «поток отказов» изложены в СО 153-34.0-20.673-2009 «Рекомендации по контролю технического состояния трубопроводов тепловых сетей методом акустической томографии» (с текстом которого можно ознакомиться на сайте http://www.watersound.ru).

Приведенные показатели лучше указанных в СО 153-34.0-20.673-2009 и отражают результат использования новой версии прибора «Каскад» и программного обеспечения «Акустическая томография».

3. Соотношение результатов диагностики методом АТ и БМД. На большинстве участков параллельно диагностике методом АТ проводилась диагностика бесконтактным магнитометрическим методом. Результаты анализировались и сравнивались с фактическим состоянием трубопроводов.

Наличие дефектов, выявленных в штатном режиме обработки АТ, подтверждались результатами БМД в 75% случаев. При этом оценка критичности дефектов показала совпадение результатов обоих методов в 57% случаев (рис. 4). Так, на одном из участков трубопровода (рис. 4а), на котором в ходе диагностики по методу АТ и БМД была выявлена критическая аномалия, впоследствии при проведении гидравлических испытаний из-за утонения стенки произошел разрыв. На момент проведения диагностики обоими методами на участке трубопровода, показанном на рис. 4б, были также выявлены критические аномалии. Впоследствии при проведении гидравлических испытаний на нем произошел разрыв по нижней образующей от заиливания.

Более точная оценка по методу АТ получалась в 26% случаев и в 17% случаев оценка методом БМД была точнее.

Рис. 4. Примеры дефектов на трубопроводах тепловых сетей, зафиксированные при проведении диагностики как по методу АТ, так и по методу БМД

а - участок трубопровода, на котором обоими методами выявлены критические аномалии (впоследствии при проведении гидравлических испытаний трубопровода из-за утонения стенки произошел разрыв);

б - на момент проведения диагностики обоими методами в этом месте трубопровода были выявлены критические аномалии (при проведении гидравлических испытаний произошел разрыв по нижней образующей от заиливания).

Выводы

Метод АТ показывает хорошие результаты при условии учета общих факторов эксплуатации трубопроводов тепловых сетей. Дополнение технической диагностики по методу АТ методом БМД повышает качество получаемых результатов.

На основе полученных этими методами диагностики данных возможно дальнейшее уже локальное использование других контактных методов неразрушающего контроля для уточнения состояния наиболее критических участков трубопровода.

Подобный подход позволяет существенно ускорить и удешевить процесс технической диагностики трубопроводов и повысить его качество.

Размещено на Allbest.ru