Виды внутритрубных снарядов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Виды внутритрубных снарядов

трубопровод инспекционный снаряд

ВИС, внутритрубный инспекционный снаряд - устройство, перемещаемое внутри трубы (в том числе потоком перекачиваемого продукта). Снабжено приборами для регистрации данных о технических параметрах трубопровода, для определения наличия дефектов и их местоположении.

К ВИС относятся скребок-калибр (используется для определения сужений трубопроводов перед проведением очистных и диагностических работ), снаряд-профилемер (предназначен для измерения внутреннего проходного сечения и радиусов поворота трубы), снаряд-дефектоскоп (применяется для определения наличия дефектов и измерения их параметров, а также для определения особенностей стенки трубопровода и сварных швов).

Диагностика трубопроводов внутритрубными инспекционными снарядами

При внутритрубной диагностике выявляются следующие дефекты стенки трубы:

1) дефекты, образовавшиеся при изготовлении труб, - расслоения, закаты, включения, дефекты продольных сварных стыков.

2) дефекты, образовавшиеся при строительстве трубопровода, - риски, задиры, вмятины, гофры, дефекты кольцевых стыков.

3) дефекты, образовавшиеся при эксплуатации - внешняя и внутренняя коррозия, усталостные трещины тела трубы и сварных стыков по причине воздействия малоцикловых нагрузок.

Для определения скорости коррозии проводится диагностика трубопроводов с интервалом в 3-5 лет. Сравнение результатов повторной диагностики с первичной позволяет рассчитать время утончения стенки трубы до критической величины.

Необходимая полнота контроля участка МН должна достигаться на основе реализации 4-х уровневой системы диагностирования, предусматривающей определение параметров дефектов и особенностей трубопровода, выходящих за пределы допустимых значений.

4-х уровневая система диагностирования:

1) Выявление дефектов геометрии трубопровода, ведущих к уменьшению его проходного сечения (вмятины, гофры, овальность сечения, выступающие внутрь трубы элементы);

2) Дефекты потери металла, уменьшающих толщину стенки трубопровода (коррозионные язвы, царапины, вырывы металла), а также расслоения и посторонние включения в стенке трубы;

3) Поперечные трещины в теле трубы и кольцевых сварных швах;

4) Продольные трещины в теле трубы и продольных сварных швах.

Перед проведением обследования эксплуатирующие предприятия проводят следующие подготовительные работы:

- проверка работы запорной арматуры;

- проверка работы концевых затворов камер запуска и приема, узлов их обвязки;

- определение необходимого числа и мест установки маркеров;

- подготовка участка трубопровода к обследованию - очистка внутренней полости.

Для получения качественной информации при проведении внутритрубной диагностики внутреннюю полость трубопровода необходимо тщательно очистить от парафино-смолистых отложений, остатков глиняных тампонов, появившихся при ремонте трубопровода, а также от посторонних предметов. Для очистки используют очистные устройства (ОУ) с чистящими дисками, изготовленными из высококачественного полиуретана. Разработаны и серийно вы­пускаются скребки нескольких типов:

- стандартные типа СКР1 с чистящими дисками;

- щеточные типа СКР1-1 с чистящими и щеточными дисками;

- двухсекционные типа СКР2 с чистящими и щеточными дисками и подпружиненными щетками;

- магнитные скребки типа СКРЗ с чистящими дисками и магнитными щетками для сбора металлических предметов из полости трубы (окалина, огарки электродов и т.п.);

- скребки повышенной эффективности очистки СКР4.

Основные очистные скребки - типа СКР1. Этими скребками периодически очищают нефтепровод от отложений, а также перед пропуском ВИС.

На заключительной стадии очистки, непосредственно перед пропуском дефектоскопа, очищают трубу путем пропуска не менее двух специальных (щеточных) скребков типа СКР1-1 или двухсекционными СКР2, которые обеспечивают очистку и коррозионных карманов на внутренней поверхности трубы.

Наилучшие условия очистки обеспечиваются при скорости потока около 2м/с. Рекомендуемый порядок пропуска очистных скребков: первый очистной скребок пропускается с открытыми байпас-отверстиями для размыва парафиносмолистых отложений и предупреждения образования парафиновой пробки; второй очистной скребок пропускается с закрытыми байпас-отверстиями и обязательно оснащается передатчиком.

Число пропускаемых ОУ перед проведением ВТД должно определяться достижением результата, при котором последнее ОУ приходит в приемную камеру без механических повреждений корпуса, ведущих и чистящих дисков, а количество принесенных парафинсодержащих примесей и металлических предметов не превышает критериев оценки очистки нефтепроводов. Опыт показывает необходимость 6-14 пропусков ОУ.

На первом уровне диагностирования прежде всего должна быть получена информация об особенностях и дефектах геометрии трубопровода, вызывающих уменьшение его проходного сечения. Для получения такой информации следует использовать комплекс технических средств в составе скребка-калибра и снаряда-профилемера.

Снаряды-калибры позволяют определить минимальное проходное сечение обследуемого участка трубопровода. На секциях снаряда установлены калибровочные диски, содержащие пластины, которые деформируются при наличии в трубопроводе опасных сужений. После извлечения снаряда-калибра из камеры приёма по величине загиба металлических лепестков калибровочного диска оценивается проходное сечение трубопровода.

После успешного пропуска скребка-калибра, т.е. подтверждения необходимого безопасного проходного сечения трубопровода для пропуска ВИП осуществляется пропуск снаряда-профилемера, определяющего дефекты геометрии и особенности положения трубопровода (радиусы кривизны углов поворота трубопровода в плане и профиле).Минимальноепроходное сечение трубопровода, необходимое для пропуска профилемера, составляет 70 % внутреннего диаметра трубопровода.

Профилемеры- электронно-механические устройства со множеством щупов, которые касаются внутренней поверхности трубы, отслеживая ее геометрию. Перемещения всех щупов преобразуются в электрический сигнал, который после обработки регистрируется в запоминающем устройстве.

Для определения положения геометрической особенности по окружности трубы в приборе предусматривается устройство для определения местной вертикали (обычно в виде ме­ханического маятника с датчиком угла поворота), электрический сигнал которого также регистрируется в запоминающем устройстве прибора.

Для измерения радиусов поворота профилемер чаще всего выполняют двухсекционным, при этом механическое устройство для измерения угла между осями секций встраивают в карданный шарнир.

Внутритрубный профилемер состоит из двух секций - стальных герметичных корпусов, связанных между собой карданным соединением. В передней и задней части первой секции установлены манжеты, предназначенные для центрирования и приведения в движение прибора в трубопроводе. Коническая манжета, установленная на передней секции предотвращает застревание прибора в трубах, имеющих тройное разветвление - «тройниках», не оборудованных предохранительными решетками. В носовой части первой секции установлен бампер, под решеткой которого находится антенна приемопередатчика в защитном кожухе, а на задней части, на подпружиненных рычагах, размещены одометрические колеса, предназначенные для измерения пройденного расстояния.

Для контроля за движением снаряда служат приемопередатчики, а также наземные приборы сопровождения, в состав которых входят локаторы и маркерные передатчики. Локаторные приемники предназначены для слежения за снарядами при их движении по трубопроводу. Приёмопередатчики инспекционных снарядов генерируют низкочастотные электромагнитные сигналы, которые улавливаются антенной локаторного приемника на поверхности.

Маркерные передатчики, сигналы которых улавливаются приемниками снарядов, необходимы для привязки диагностической информации к конкретным точкам трассы нефтепровода.

На второй секции установлены манжеты и измерительная система, состоящая из множества рычагов с колесами (так называемый «спайдер») для измерения проходного сечения и других геометрических особенностей трубы. Колеса спайдера прижимаются к внутренней поверхности трубы и при движении профилемера перекатываются через препятствия, встречающиеся на их пути, перемещая конец рычага, на котором они установлены, что вызывает изменение сигнала.

В запоминающем устройстве профилемера идет одновременная регистрация и хранение пяти параметров:

1. данных спайдера (вмятины, гофры);

2. угла поворота (ориентация дефекта по периметру трубы);

3. сигналов одометра (дистанция в метрах от камеры пуска);

4. маркерных передатчиков (для поправки одометрической информации);

5. временные отметки (дата и время обнаружения дефекта)

По результатам профилеметрии предприятие, эксплуатирующее участки нефтепровода, должно устранить сужения, уменьшающие проходное сечение менее 85 % от наружного диаметра трубопровода.

Профилемер-топограф с сенсорами рычажного типа.

Профилемер Лайналог с эластичным преобразователем перемещений

Профилемер Рельеф с ультразвуковыми преобразователями

На втором уровне диагностирования должно производиться выявление дефектов типа потери металла, вызывающих уменьшение толщины стенки трубопровода, расслоений, включений в стенке трубы с использованием ультразвукового снаряда-дефектоскопа с радиально установленными в плоскости поперечного сечения трубы ультразвуковыми датчиками.

Дефекты, обнаруживаемые внутритрубным ультразвуковым дефектоскопом типа WM:

- дефекты геометрии;

- дефекты геометрии, примыкающие к сварным швам или расположенные на сварных швах;

- дефекты геометрии в комбинации с потерей металла;

- потеря металла точечные, сплошные;

- расслоения;

- расслоения с выходом на поверхность;

- риски, царапины, задиры, вырывы;

- смещения поперечного сварного шва труб;

- разнотолщинности свариваемых труб;

- недопустимые конструктивные элементы, ремонтные конструкции и методы ремонта.

Ультраскан типа WM по своему принципу работы может определять, как правило, только продольные дефекты, а поперечные не определяет.

В ультраскане WM преобразователи устанавливаются перпендикулярно к стенке трубы в гибком носителе, обеспечивающем фиксированный отступ (stand off -- SO) между излучающей поверхностью преобразователя и внутренней поверхностью трубопровода. Между датчиком и поверхностью трубы нет непосредственного контакта. Чтобы ввести ультразвуковые волны необходимо обеспечить акустический контакт. Ввод ультразвуковых колебаний осуществляется через слой жидкости (т.е. нефть играет роль контактной смазки).

После излучения датчиком ультразвукового импульса происходит отражение ультразвукового сигнала сначала от внутренней, а затем от внешней стенки трубы. Отра­женные сигналы фиксируются тем же датчиком. Время прихода первого отраженного сигнала преобразуется в расстояние от датчика до внутренней поверхности стенки трубы. Время прихода второго отраженного сигнала при известной скорости распространения звука в металле (5850) преобразуется в толщину стенки трубы.

В случае наружной коррозии время прохождения сигнала в стенке трубы уменьшается, что дает непосредственно количественную меру потери металла. В случае внутренней коррозии увеличивается время прохождения сигнала в нефти. Ультразвуковой дефектоскоп уверенно обнаруживает расслоения.

Минимальное проходное сечение трубопровода, необходимое для пропуска ультраскана, составляет 85 % внутреннего диаметра трубопровода.

Для трубопроводов диаметром 1220/1020 мм дефектоскоп выполнен двухсекционным, диаметром 820 мм и менее он состоит из трех-пяти секций. В передней части ведущей секции установлен бампер, закрывающий антенну приемопередатчика, находящуюся в защитном кожухе. Каждая секция и носитель датчиков снабжены полиуретановыми манжетами, предназначенными для центрирования и обеспечения движения прибора по трубопроводу потоком перекачиваемого продукта. На корпусе размещены также конические манжеты, служащие для предотвращения застревания прибора в тройниках, не оборудован­ных предохранительными решетками. В задней части секции электроники на подпружиненных рычагах установлены два одометрических колеса.

Для того чтобы на датчиках не откладывались парафиносмолистые отложения, конструкцией прибора предусмотрен проток перекачиваемого продукта через каналы полозов.

Количество датчиков для 1220 мм дефектоскопа - 448. Вдоль оси трубы опрос ведется через 3,3 мм при скорости движения прибора 1 м/с. Таким образом, обеспечивается толщинометрия всей внутренней поверхности трубы за один прогон прибора. Информация от каждого датчика обрабатывается бортовыми компьютерами, сжимается и записывается в накопителях информации одновременно с информацией одометрических колес, местной вертикали, времени и поступающими сигналами маркеров (60 Гбайт на 200 км). После окончания прогона по участку трубопровода и извлечения дефектоскопа из камеры приема информация считывается из накопителей и поступает на обработку.

На третьем уровне диагностирования должно производиться выявление поперечных трещин и трещиноподобных дефектов в кольцевых сварных швах с использованием магнитного снаряда-дефектоскопа (магнескан MFL).

Магнитный контроль основан на индикации эффекта взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом, изготовленным из ферромагнитного материала.

При движении снаряда система из постоянных магнитов намагничивает участок трубы. Наличие тех или иных особенностей в намагниченном металле стенки трубы вызывает искажение линий магнитного потока (рассеяние магнитного потока), которое фиксируется системой электромагнитных датчиков и регистрируется для последующей обработки.

Магнитный контроль проводится в приложенном или остаточном магнитном поле. Магнитное поле должно быть перпендикулярно направлению дефекта. Принципиальная схема работы магнитного дефектоскопа позволяет определять все поперечные дефекты трубопроводов, пропуская продольные трещины.

В магнитных приборах, используемых при проведении внутритрубной дефектоскопии, индикация магнитных полей рассеяния осуществляется специальными магниточувствительными датчиками, установленными на упругих носителях и сканирующими внутреннюю поверхность трубопровода. Показания датчиков преобразуются в электрические сигналы, регистрируемые запоминающей системой прибора.

На четвертом уровне диагностирования должно производиться выявление продольных трещин в стенке трубы, трещин и трещиноподобных дефектов в сварных швах с применением комплекса технических средств в составе ультразвукового снаряда-дефектоскопа типа CD с наклонно расположенными в плоскости поперечного сечения трубы ультразвуковыми датчиками.

Дефекты, выявляемые внутритрубным ультразвуковым дефектоскопом типа CD:

- дефекты геометрии без дополнительных дефектов и примыкания к сварным швам;

- дефекты геометрии примыкающие к сварному шву или расположенные на сварном шве;

- риски, царапины, задиры;

- трещины по телу трубы или в сварных швах.

- дефекты сварных швов, смещение поперечных и продольных швов.

- расслоения с выходом на поверхность

- дефекты поверхности (неоднородности поверхности).

Принцип обнаружения трещин, реализованный во внутритрубном ультразвуковом дефектоскопе типа CD заключается во введении наклонного ультразвукового луча в тело трубы. Угол падения луча (наклона датчика) выбирается таким, чтобы угол распространения преломленного луча в стенке трубы составлял 45 к поверхности трубы. В зависимости от типа нефти угол ввода УЗ луча составляет от 15 до 21 от вертикали.

Список литературы

1. Неразрушающий контроль и диагностика: справочник под редакцией проф. В.В.Клюева. М.:2003. -636с.

2. Основы технической диагностики нефтегозового оборудования. Богданов Е.А. М.: Высшая школа, 2006.-279с.

3. Диагностика объектов нефтеперекачивающих станций. Уфа: ДизайнПолиграфСервис,2008.-197с.

Размещено на Allbest.ru