Магнитная томография – новый метод бесконтактного ПК основного металла и металла сварных соединений трубопроводов

Метод основан на регистрации магнитного поля трубопровода и выявлении аномальных участков с дефектами металла. По результатам обследования рассчитывают комплексный показатель опасности дефектов F. Данный показатель отражает зафиксированный на момент обследования фактический уровень напряженно-деформированного состояния металла в зонах дефектов. Опытным путем определена зависимость изменения градиента вектора напряженности магнитного поля трубопровода от механических напряжений в металле трубы. Данная технология позволяет выявить все дефекты основного металла и металла сварных соединений, являющиеся источниками концентрации механических напряжений. Введение специальных поправочных коэффициентов для каждого типа дефектов позволяет прогнозировать их развитие, что важно для оценки технического состояния. В частности, установлено, что наиболее благоприятные условия развития локальных коррозионных процессов возникают на участках трубопровода, где локальные механические напряжения от продольных и кольцевых нагрузок находятся в диапазоне 40-70 %. Опыт применения магнитной томографии (за 3 года обследовано более 8000 км) свидетельствует о высокой эффективности и технологичности данного метода. В 200 контрольных шурфах было найдено более 80% заявленных дефектов. При этом различали следующие типы: «потеря металла», «нарушение сплошности», «изменение геометрии», «трещиноподобные», «дефекты сварных соединений», «аномалии НДС». Менее 7% аномалий остались не идентифицированными. Преобладали дефекты типа «потеря металла» по причине внешней или внутренней коррозии и различного рода механические повреждения, в т.ч. «изменение геометрии», третье место занимали дефекты сварных соединений, как – то: «трещина», «непровар», «пора», «смещение кромок». Выявление конкретного вида дефекта сварного соединения внутри типа пока не представляется возможным. Часто в аномальной зоне выявляли участки с комбинированными дефектами различных типов. На отдельных участках можно было выявить даже «авторство» дефектного сварного монтажного соединения, что подтверждало клеймо сварщика. Большая часть повреждений и аварий происходит из-за усталостного и коррозионно-усталостного износа в зонах концентрации напряжений. В этих точках процессы деградации физико-механических свойств металла идут опережающими темпами. Развиваются дефекты типа «нарушение сплошности», «потеря металла». Обнаруживаются участки водородного охрупчивания и растрескивания в зонах строчечных неметаллических включений или расслоений, обусловленные условиями эксплуатации. Подобные дефекты являются мощными концентраторами механических напряжений и отличаются высокой скоростью развития. Традиционные методы НК для выявления такого типа дефектов малоэффективны. Российскими нормативными документами (СНиП III-42-80, Технические условия на трубы и др.), а также международными стандартами, например, ASME В 31.4 «Правила эксплуатации трубопроводов высокого давления»,не допускаются расслоения, выходящие на кромки труб, а также в области сварных соединений. Тем не менее магнитная томография выявляла подобные дефекты довольно часто. Выявляются аномалии НДС на участках защемления трубопровода, где при оползнях есть риск инициируемого водородом растрескивания и слома трубы. Обнаруживаются дефекты «потеря металла» на начальных стадиях разрушения в условиях сероводородсодержащих сред и биокоррозии, где происходит охрупчивание и деградация структуры металла. Опасность дефектов сварных соединений резко возрастает в зонах пластической деформации при наличии механических и коррозионных повреждений, таких, как риски, вмятины изабоины. Аналогично негативное влияние дефектов типа «изменение геометрии». Распространенный дефект сварных соединений - смещение кромок обусловлен заводскими и возникшими в процессе строительства или эксплуатации изменениями геометрической формы труб (гофры, вмятины, овальность). При строительстве в России иногда допускаются значительные отклонения от проекта… Помимо дефектов на завершающей стадии эксплуатации, метод магнитной томографии способен выявить микродефекты ферромагнитных материалов в стадиях зарождения дефектов и накопления усталостных изменений. Комплексный показатель F магнитной аномалии является эффективным параметром оценки опасности подобных участков с опережением развития усталостных изменений, что позволяет провести экспрессный программный расчет допустимого рабочего давления. Трудно выявляются, в частности, микродефекты металла в зонах охрупчивания и деградации структуры. Обычно у высокопрочных магистральных труб стойкость к водородному охрупчиванию достаточно высока. Снижена стойкость металла шва, околошовной зоны термовлияния, а также участков с неоднородной микроструктурой, предрасположенной к охрупчиванию. Подобные участки зарождения дефектов уверенно выявляются дистанционно методом магнитной томографии. Кроме того, при контакте с металлом в шурфе они могут быть подтверждены методом магнитной памяти металла (МПМ),направленным на выявление зон концентрации напряжений (ЗКН). Подобных микродефектов немного по сравнению с количеством развившихся и находящихся в стадии предразрушения дефектов, по нашим данным – не более 10% от числа заявленных. По статистике (на базе 200 шурфов), основная часть подобных зарождающихся дефектов - 7% - оказалась не- идентифицированной. Их идентификация в трассовых условиях традиционными методами НК весьма проблематична и требует привлечения разрушающих методов, в частности металлографической экспертизы. Дефекты сварных соединений являются резкими концентраторами напряжений и приводят к снижению вязкопластических свойств, особенно при пульсирующих и ударных нагрузках, характерных для условий насосных и компрессорных станций. На ситуационной схеме, построенной по данным GPS-координат в процессе магнитной томографии, отражены выявленные дефекты металла входного и выходного шлейфа компрессорной станции, полностью подтвердившиеся при НК после вскрытия объектов. Особенно опасна подобная дефектность при низких температурах или в условиях обводненных сероводородсодержащих сред (биокоррозии). Резюме Новой технологией диагностирования трубопроводов, не подлежащих внутритрубной дефектоскопии, является разработка российского научно-технического центра «Транскор-К» - метод магнитной томографии. Бесконтактное магнитометрическое обследование осуществляется с поверхности земли портативными приборами СКИФ серии МБС, при значительном - до 20 мет- ров - удалении от объекта (подземного или подводного трубопровода). Опыт применения технологии магнитной томографии (за 3 года обследовано более 8000 км) свидетельствует о высокой эффективности и технологичности данного метода. В 200 контрольных шурфах было найдено более 80% заявленных дефектов: «потеря металла», «нарушение сплошности», «изменение геометрии», «трещиноподобных», «дефектов сварных соединении», «аномалий НДС». Менее 7% аномалий остались неидентифицированными. На подземных трубопроводах компрессорных станций успешно выявляются такие дефекты сварных соединений, как «смещение кромок», «поры» «непровары», «трещины», аномалии напряженно-деформированного состояния.

Источник: Журнал "Территория Нефтегаз" № 8, 2005 г.