Акустическая томография. Практика применения метода диагностики трубопроводов.

Евгений САМОЙЛОВ,

заместитель директора ООО «Рент технолоджис», к.т.н.

Диагностика трубопроводов транспорта жидких сред и оценка технического состояния труб проводятся с целью выявления наиболее аварийно опасных дефектов. Как правило, эта работа осуществляется в два этапа. Первоначально используются оперативные методы диагностики, которые на участках трубопроводов большой протяженности позволяют обнаружить аномалии, с большой степенью вероятности обусловленные наличием дефектов на трубе. Затем в местах выявленных аномалий, например магнитных или акустических, выполняется детальное обследование технического состояния трубы с замерами параметров дефекта, проводится оценка технического состояния и делается заключение о допустимости ее дальнейшей эксплуатации или необходимости проведения ремонтных работ.


Возможности акустической томографии

Акустическая томография (AT) относится к оперативным или экспресс-методам диагностики. Основой разработки является авторский метод (патент РФ № 2138037) обнаружения на трубопроводах транспорта жидких сред интервалов повышенной эмиссии акустических сигналов - выявление и определение местоположения акустических аномалий. Практика использования метода показала, что в большинстве случаев эти аномалии вызваны утонением стенки трубы, интенсивной трещиноватостью, повышенными напряжениями, другими причинами.

Методом AT диагностируются трубопроводы наземной и подземной прокладки диаметром от 80 до 1 500 мм. находящиеся в режиме эксплуатации при давления более 0.25 МПа и обязательном токе транспортируемой жидкости, Длина единичного участка - от 40 до 300 м, точность определения местоположения дефекта - +1% от базы постановки датчиков.

Работы по диагностике осуществляются с использованием прибора Акустический томограф «Акустический течеискатель». На концах трубы диагностируемого участка размещаются вибродатчики, подключенные к регистраторам. Регистраторы работают автономно и синхронно - нет ни кабельной линии связи, ни радиоканала. С их помощью проводится запись шума тока транпортируемой жидкости в трубе. Далее записи обрабатываются на ПК с использованием специальной программы.
tab.jpg
Результаты обнаружения акустиче­ских аномалий выводятся на экран ком­пьютера в виде графика, пример которого представлен на рисунке 1. Здесь по оси X отложено расстояние по трубе от точки постановки базового датчика А до конечной точки диагностируемого участка (датчик В). По оси У - энергия сигналов эмиссии в условных единицах. Местоположению интервалов с повышенной акустической эмиссией соответствуют координаты амплитудных значении представленного распределе­ния энергии.

По уровню энергии эмиссии в АТ-методе принята градация: докритические аномалии (дефекты) на рисунке 1 заштри­хованы зеленым шитом: критические-заштрихованы красным.

p1.jpg
Диагностика трубопроводов горячего и холодного водоснабжения

Оценка технического состояния трубопровода в первую очередь проводится по результатам замеров фактической толщины стенки трубы, то есть обнаруже­ния соответствующих дефектов. В связи с этим возникает вопрос: насколько полно выявленные АТ-методом дефекты связаны с утонением стенки трубы? Проиллюстрируем ответ па следующем примере.
t1.jpg
На трубопроводах горячего водоснабжения осуществлено обследование труб АТ-методом и с использованием внутритрубного снаряда (ВТД), с помощью которого произведена сплошная толщинометрия стенки трубы [1]. Пример сравнения интервала с акустическими аномалия­ми критического уровня (желтые стрелки)- дефектов на этих интервалах ВТД-методом не обнаружено.

Суммарная длина участков, на которых осуществлено указанное сравнение методов. Составила около 2 км. ВТД-методом обнаружено 56 дефектных интервалов, из них АТ-методом 53, Кроме этого. АТ-метод указывает на наличие еще 15 де­фектных интервалов, которые в основ­ном соответствуют участкам трубопро­вода, где методом ВТД отмечено нали­чие наростов внутри трубы, то есть вну­тренняя коррозия. Без учета последне­го совпадение результатов для методов ВТД И AT составляет 82%.

Для трубопроводов горячего водоснабжения особый интерес вызывает возможность АТ-метода обнаруживать места повышенных напряжений на трубе, которые могут быть обусловлены недостаточной компенсацией температурного удлинения трубы, что в ряде случаев приводит к аварии. На рисунке 2 пред­ставлены результаты диагностики одно­го из трубопроводов и фото аварии, которая произошла через несколько месяцев после этого.

p2.jpg

Для трубопроводов тепловых сетей разработана инструкция по порядку проведения диагностики АТ-методом, которая согласована с Роостехнадзором [2]. В ней использован новый подход к оценке технического состояния труб по совокупности выделенных дефектов, согласно которому делается предварительное заключение о допустимости дальней шей эксплуатации (определяется оста­точный рабочий ресурс) или необходи­мости перекладки, даются рекоменда­ции по местам проведения локальных ремонтных работ для предотвращения образовании течи и продления рабоче­го ресурса трубопровода.

Диагностика нефтепроводов

Применительно к нефтепроводам АТ-метод первоначально опробовался на стенде ПАО «Транснефть», специально созданном дня исследований и испытаний различных методов диагностики. Он представляет собой участки труб различного диаметра длиной около 500 м каждый. В трубопровод врезаны катушки, кото­рые содержат хорошо изученные и описанные дефекты.

Опробование АТ-метода на стенде осуществлено на трубе Ду 530 мм. В итоге обнаружено около 80% следующих дефектов: механические риски, утонение стенки трубы из-за наружной и внутренней коррозии, интенсивная трещиновастость металла трубы (расслоение), вмятины, врезки.

Отличительной особенностью применения средств диагностики на промышленных нефтепроводах является необходимость выявления отдельных локальных дефектов. В связи с этим в методику применения АТ-метода и программу обработки полученных с его помощью данных внесены соответствующие изменения.

На действующем нефтепроводе в районе города Перми АТ-методом продиагностирован участок длиной около 800 м, предварительно исследованный с применением внутритрубного снаряда [3]. При ВТД-методе обнаружено пять дефектов - утонение стенки трубы, из них АТ-методом четыре; не выявлен дефект с утонением стенки трубы на уровне 5%. Кроме этого. AT методом указано на наличие еще пяти интервалов с повышенной акустической эмиссией. Проведенные шурфовки и обследования трубы в данных местах позволили в одном слу­чае обнаружить значительное утонение стенки трубы за счет внутренней коррозии, при ВТД не выявленной. В двух местах зафиксировано наличие элементов, обнаружение которых характерно при использовании АТ-метода,- это наличие постороннего предмета на трубе (лист ме­талла) и пересечение нефтепровода смежной коммуникацией (трубой Ду 100 мм). В двух оставшихся шурфах дефектов не обнаружено.

t2.jpg

По совокупности двух комплексов работ, проведенных на нефтепроводах В районе города Перми, обнаруживаемость дефектов утонения стенки грубы составила около 70 %. Две экспертные организации, занимающиеся диагностикой трубопроводов в этом районе, включили АТ-метод в план работ по диагностике.

Определенный интерес представля­ют два комплекса работ по диагности­ке с использованием AT метода, выпол­ненные на трубопроводах в районе го­рода Сургута.

В первом случае продиагностировано несколько промысловых трубопро­водов: выкидной (89* 6) участок от скважины до АГЗУ и от АГЗУ до магистрали (114*6) [4]. Для данных трубопроводов характерно наличие неравномерности в подаче нефти - пульсации давления. Один из полученных результатов приведен на рисунке 3.

p3.jpg

При анализе полученных результатов высказано предположение о наличии двух близкорасположенных дефектов, и частности на интервале от 40 до 45 м. При проведении шурфовки и об­следовании груб обнаружено наличие (см. фото 1):

f1.jpg

■ аномалии на отметке 41 м, вызван­ной касанием труб, что недопустимо согласно пункту 3.1.22 ВД39-132-94 «Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов»;

■ коррозионного дефекта с минимальной толщиной стенки трубы 3.8 мм (отбраковочная толщина - 2 мм).

На остальных интервалах, имеющих повышенные акустические аномалии, выявлено утонение стенки трубы от 40 до 60%.

Второй комплекс работ по диагностике осуществлен на наземных трубопроводах в районе предприятия предварительной переработки нефти. Отличительной особенностью данных трубопроводов является значительное содержание газа в перекачиваемой нефти. АТ-метод для таких транспортируемых сред применен впервые.

На момент написания статьи осмотр труб в местах выявленных акустических аномалий произведен только в трех местах. В них обнаружено расслоение ме­талла и утонение стенки трубы за счет внутренней ручейковой коррозии. Пе­ред службой эксплуатации поставлен вопрос о проведении соответствующих ремонтных работ.

Представленные данные наглядно иллюстрируют эффективность использования в качестве оперативного метода акустической томографии для обнаружения дефектов на трубопроводах транспорта жидких сред используется акустический течеискатель.

Литература:

1.Самойлов Е.B. Акустическая томо­графия и внутритрубная диагностика. Сопоставление результатов / Новости теплоснабжения. 2016, № 10.

2.СО 153-34.0-20.673-2009. Рекомендации по контролю технического состояния трубопроводов тепловых сетей методом акустической томографии.

3.Евсеев С.В., Хайрулин В.Р., Самойлов Е.В. Акустический метод диагностики промысловых нефтепроводов I Инженер­ная практика. 2015, № 10.

4.Самойлов Е.В., Евсеев С.В., Артемен-ко С.Ю. Диагностика нефтепроводов методом Акустическая томография. Практика применения / Инженерная практика. 2016, № 9.