Магнитные интроскопы для диагностики трубопроводов тепловых сетей

Магнитные интроскопы для диагностики трубопроводов тепловых сетей

А.А. Абакумов, А. А. Абакумов (мл.), Е. А. Касатов,

ЗАО Центр диагностики трубопроводов «Интроско»

В настоящее время износ тепловых сетей (ТС) России оценивается от 60% до 80%. Из 197 тыс. км тепловых и паровых сетей 39,3 тыс. км (или 20%) нуждаются в замене, потери воды достигают 25%. В отопительном се зоне 2002;2003 гг. было нарушено теплоснабжение в 65 населенных пунктах, без тепла осталось 330 тыс. чел.

Особую актуальность в настоящее время в условиях увеличения сроков эксплуатации трубопроводов ТС, роста числа аварийных ситуаций приобретает разработка и освоение современных магнитных методов и средств для наружной и внутритрубной инспекции водопроводов, позволяющих осуществлять 100% диагностику трубопроводов через изоляционное покрытие, слой накипи, коррозийные продукты и не требующих механического контакта преобразователей магнитного поля с поверхностью трубопровода. Полученная при этом информация позволяет достоверно оценивать техническое состояние трубопроводов, определять безопасные технологические режимы их функционирования, устанавливать необходимость и очередность вывода участков трубопроводов в ремонт, прогнозировать остаточный ресурс.

В связи с этим важной задачей является разработка магнитных интроскопов для наружной и внутритрубной инспекции трубопроводов ТС. Такие интроскопы позволяют с помощью много элементных преобразователей визуализировать магнитные поля рассеяния от дефектов, получать их двухи трехмерные изображения, определять характер, форму и ориентацию дефектов в трубопроводе под слоем изоляции; измерять их геометрические размеры: длину, глубину и раскрытие. Подобные интроскопы должны изготавливаться в малогабаритном исполнении для работы в полевых условиях, легко сопрягаться с внутритрубными магнитными снарядами, микроЭВМ и другой современной микропроцессор ной техникой.

Все магнитные методы диагностики сплошности металла основаны на обнаружении локальных возмущений поля, создаваемых дефектами в намагниченном ферромагнетике.

При наличии нарушений однородности структуры и сплошности трубы при ее намагничивании сразу же возникают неоднородности намагниченности и связанные с ними магнитные поля рассеяния как вблизи дефектов, выходящих на поверхность трубы, так и над внутренними дефектами, расположенными под ее поверхностью (рис. 1).

Электромеханическое сканирование осуществляется с помощью линейного преобразователя магнитных полей, выполненного в виде линейки из одиночных преобразователей, образующих строку кадра. Развертка по строке такой линейки происходит с помощью коммутатора путем синхронного подключения отдельных магниточувствительных элементов к видеоконтрольному устройству. Развертка по второй ко ординате осуществляется за счет механического перемещения линейного преобразователя относительно трубы.

На рис. 2 показано расположение линейного преобразователя относительно трубы. Такой способ сканирования позволяет получать практически такую же разрешающую способность и чувствительность, что и при механическом сканировании одиночным преобразователем магнитного поля, обеспечивать большую производительность диагностических операций за счет повышения скорости опроса магниточувствительных элементов линейки с помощью быстро действующего коммутатора.

Известно, что при магнитном контроле трубопроводов наиболее благоприятные условии для выявления глубинных дефектов создаются при намагничивании труб постоянным магнитным полем до индукции технического насыщения. Для наружного намагничивания труб чаще всего используют приставные электромагниты различных типоразмеров, состоящие из П-образного стального сердечника и катушки, питающейся постоянным током (рис. 3).

Рассмотрим конструкцию и технологические характеристики магнитных интроскопов, с по мощью которых можно осуществлять магнитную диагностику трубопроводов ТС.

Магнитный интроскоп МИ-20 для наружного обследования трубопроводов

Интроскоп предназначен для диагностики линейной части трубопроводов тепловых сетей при наружном обследовании, в том числе без удаления защитной изоляции и остановки перекачивания продукта по трубопроводу, при плановых обследованиях и при ремонтных работах. Он основан на регистрации магнитных полей рассеяния от дефектов, возникающих при намагничивании трубопроводов с помощью передвижных намагничивающих устройств или иным методом, в том числе по остаточной намагниченности.

Регистрация осуществляется путем сканирования поверхностного магнитного поля с помощью многоэлементных датчиков, основанных на применении гальваномагнитных магниточувствительных сенсоров. Интроскоп осуществляет цифровую обработку показаний датчиков, восстановление компьютерного изображения поля рассеяния от дефектов. Обработка изображения дефектов и оценка их геометрических пара метров осуществляется визуально оператором с параллельной автоматической отбраковкой (рис. 4).

водопровод интроскоп внутритрубный наружный.

Разработан прибор, позволяющий за счет использования многоэлементных датчиков и электронно-механического сканирования магнитного поля не только регистрировать дефекты, но и определять их геометрические размеры, форму, ориентацию и взаимное расположение. Компьютерная обработка информации дает возможность упростить процесс подготовки отчетов и создать систему архивирования результатов контроля. Магнитный интроскоп позволяет проводить диагностику без удаления защитной изоляции и остановки работы оборудования, что дает возможность повысить производительность и уменьшить затраты на проведение диагностических работ по сравнению с традиционными методами. Выявляются дефекты типа нарушения сплошности (коррозионные и усталостные трещины, непровары, язвы) при толщине стенки объекта до 20 мм. Интроскоп состоит из передвижного намагничивающего устройства (НУ) на постоянных магнитах (рис. 5, а), сканера магнитного поля, видеоконтрольного устройства (ВКУ) для использования в полевых условиях (рис. 5, б) или персонального компьютера для стационарных условий.

Этот интроскоп предназначен для внутри-трубной диагностики линейной части водопроводов. Принцип его действия основан на намагничивании внутренней поверхности трубопроводов постоянными магнитами или электромагнитами, между полюсами которых находятся многоэлементные преобразователи магнитных полей. Внутритрубный магнитный интроскоп осуществляет сканирование магнитного рельефа, возникающего под действием полей рассеяния от дефектов стенки трубопровода, перемещаясь под действием потока воды или с помощью троса и лебедки. Информация о выявленных дефектах записывается в полупроводниковой памяти.

Схема диагностики подземных трубопроводов путем перемещения внутритрубного магнитного интроскопа с помощью троса и лебедки на расстояние до 4 км показана на рис. 6.

Такая технология требует вырезания технологических окон в подземном трубопроводе и прекращения транспорта воды. После прекращения инспекции контрольного участка трубопровода технологические окна завариваются или заделываются с помощью отрезка трубы и болтовых соединений. При диагностике действующих водопроводов на определенных участках предусматривается установка специальных камер запуска-приемки внутритрубных магнитных интроскопов.

Основное отличие внутри трубного магнитного интроскопа от известных снарядов, реализующих магнитные методы диагностирования трубопроводов, заключается в использовании многоэлементных преобразователей магнитных полей и электромеханическом сканировании поверхности трубопровода. Применены компьютерные методы оценки геометрических параметров дефектов по окончании диагностики участка трубопровода. По изображению осуществляется оценка формы дефектов, их ориентации и взаимного расположения. Выявляются коррозионные, термические и усталостные трещины, язвы, шлаковые и газовые включения, непровары сварных швов.

Состав внутритрубного магнитного интроскопа: намагничивающее устройство на постоянных магнитах или электромагнитах со сканером (при секционном намагничивании их количество определяется диаметром трубопровода); электронный блок; блок питания. Производительность контроля до 0,5 м/сек, масса 44 кг. Результаты диагностики остаются в памяти компьютера, либо остаются на бумажном носителе.

Конструкция внутритрубного магнитного интроскопа приведена на рис. 7.

Для обслуживания магнитного интроскопа МИ-20 требуется 2 человека, МИ-31 — 3 человека.

Якушев И. Об участии РАО «ЕЭС России» в предоставлении услуг в сфере ЖКХ// Энергия России, № 10, 2003 г. С. 3.

Абакумов А. А. Магнитная интроскопия. М.: Энергоатомиздат, 1996 г., С. 282.

А.А. Абакумов, А. А. Абакумов (мл.). Магнитная диагностика газонефтепроводов. М.: Энергоатомиздат. 2001 г. С. 434.