Способ определения целостности защитных кожухов трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами
METHOD FOR DETERMINING THE INTEGRITY OF PIPELINE PROTECTIVE CASINGS AT INTERSECTIONS WITH ROADS AND RAILWAYS

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для контроля целостности защитного кожуха магистрального трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами.
Указанное изобретение входит в группу методов определения технического состояния трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами и позволяет достоверно определять целостность защитного кожуха, а также местоположение нарушения целостности защитного кожуха.
Участки трубопроводов на пересечениях с автомобильными и железными дорогами находятся в защитных кожухах, предназначенных для предохранения рабочего трубопровода на переходах от воздействия внешних нагрузок, создаваемых движущимся транспортом, а также от агрессивного воздействия грунтовых вод и блуждающих электрических токов. Вследствие этого у защитного кожуха или трубопровода может нарушаться овальность, герметичность торцевых уплотнений, целостность кожуха, следствием чего может стать нарушение целостности самого трубопровода. Какое-либо из перечисленных повреждений кожуха или трубопровода может вызвать прямой электрический контакт кожуха с трубопроводом. Наличие данного электрического контакта покажет величина сопротивления, измеренная между концами защитного кожуха. Однако, возможен разрыв защитного кожуха и без его электрического контакта с трубопроводом. Соответственно, величина сопротивления при отсутствии электрического контакта, будет в пределах нормированных значений и будет свидетельствовать об отсутствии повреждений кожуха. Поэтому создание способа, позволяющего своевременно обнаружить нарушение целостности защитного кожуха трубопровода при отсутствии его электрического контакта с трубопроводом является актуальной задачей.
Известен способ контроля технического состояния защитного кожуха магистрального трубопровода, оснащенного катодной защитой (Патент РФ №2763629, опубл. 30.12.2021). Сущность изобретения заключается в размещении магистрального трубопровода внутри защитного металлического кожуха с обоюдосторонней изоляцией, засыпанного грунтом, регулярного мониторинга за потенциалами трубопровода и кожуха по отношению к анодному заземлителю для контроля их целостности. Перед размещением внутри защитного кожуха магистральный трубопровод снаружи оснащают центраторами из диэлектрического материала, исключающими соприкосновение магистрального трубопровода с защитным кожухом. Предварительно перед подключением катодной защиты защитный кожух опрессовывают нагнетанием давления компрессором, а после опрессовки защитного кожуха его заполняют антикоррозионной жидкостью с известной электропроводностью. Дополнительно для определения целостности изоляции кожуха проводят анализ изменения потенциала в выбранных постоянных точках на поверхности грунта, электропроводность которого периодически оценивают отбором и исследованиями.
Недостатками данного метода являются: высокая трудоемкость, ресурсоемкость ввиду необходимости заполнения кожуха антикоррозионной жидкостью для проведения измерений сопротивления защитного кожуха, ограничения в применении способа на действующих трубопроводах и трубопроводах не оснащенных системой катодной защиты.
Известен способ определения места электрического контакта между трубопроводом и защитным кожухом (Патент РФ №2189519, опубл. 20.09.2002 г.). Сущность изобретения заключается в определении электрического сопротивления между трубопроводом и защитным кожухом на сечениях, проходящих через торцы защитного кожуха на обоих его концах, а место электрического контакта определяют по формуле, для расчета по которой необходимы параметры: удаленность места электрического контакта от левого конца защитного кожуха, электрическое сопротивление между трубопроводом и защитным кожухом на сечении, проходящем через правый конец защитного кожуха, общая длина защитного кожуха, электрическое сопротивление одного метра трубопровода, электрическое сопротивление одного метра защитного кожуха.
Недостатками данного изобретения являются: низкая надежность способа в виду возможности определения нарушений целостности защитного кожуха только при наличии электрического контакта между трубой и кожухом.
Существует инструкция по электрометрическому обследованию переходов магистральных газопроводов под автомобильными и железными дорогами (ОАО «Газпром» ООО «ВНИИГАЗ», 2002 год), взятая нами за прототип. Инструкция предназначена для организаций, проводящих обследования газопроводов, а также для организаций, эксплуатирующих газопроводы, при проведении контроля технического состояния переходов в части определения наличия и характера электрического контакта между трубой и патроном, оформления документации и принятия решений по дальнейшей эксплуатации переходов.
Сущность метода заключается в определения разрыва сварного соединения частей патрона по установлению факта возникновения электрического контакта между трубой и патроном и последующем определением его местоположения. Место наличия электрического или металлического контакта между трубой и патроном определяют по места затухания сигнала переменного тока низкой частоты от генератора, подключенного к выводам от трубы и патрона.
Недостатком методики являются то, что она позволяет определить нарушение целостности защитного кожуха трубопровода только в местах сварных соединений и при регистрации электрического контакта между патроном и трубопроводом.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением - создание надежного способа определения целостности защитных кожухов трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности способа определения целостности защитных кожухов трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами.
Технический результат достигается тем, что в способе определения целостности защитного кожуха трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами, заключающемся в определении электрического сопротивления между трубопроводом и защитным кожухом на сечениях, проходящих через торцы защитного кожуха на обоих его концах, при установлении отсутствия электрического контакта между защитным кожухом и трубопроводом, измеряют сопротивление защитного кожуха, используя в качестве проводника трубопровод, находящийся внутри защитного кожуха, определяют его целостность, измеряют силу переменного тока вдоль оси защитного кожуха, строят график распределения силы переменного тока по длине кожуха, определяют местоположение нарушения целостности по месту падения сигнала переменного тока на полученном графике.
Способ осуществляется следующим образом.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется ниже следующим примером и фигугами.
1
2
На первом этапе определяют наличие электрического контакта защитного кожуха с трубопроводом (Фиг. 1). Для этого измеряют сопротивление между защитным кожухом (1) и трубопроводом (2) до и после пересечения с дорогой (3) любым прибором, предназначенным для измерения сопротивления, например, ИС-20 (4). Для этого сначала с одной стороны дороги (3) клеммы прибора (4) подключают к трубопроводу (2) и защитному кожуху (1), проводят измерение сопротивления между защитным кожухом (1) и трубопроводом (2) через вывод контрольно-измерительного пункта (5). Затем с другой стороны дороги (3) клеммы прибора (4) подключают к трубопроводу (2) и защитному кожуху (1), проводят измерение сопротивления между защитным кожухом (1) и трубопроводом (2) через вывод контрольно-измерительного пункта (6). Каждое из двух полученных значений сопротивления (R и R) между защитным кожухом (2) и трубопроводом (1) сравнивают с эталонным значением 0,25 Ом, определенным методикой СТО Газпром 9.4-009-2010, делают вывод о наличии электрического контакта защитного кожуха (1) с трубопроводом (2) и наличии разрыва кожуха (1):
1
2
если R<0,25 Ом, R<0,25 Ом, то защитный кожух имеет электрический контакт с трубопроводом;
1
2
если R>0,25 Ом, R<0,25 Ом, то защитный кожух имеет разрыв и одна из частей кожуха имеет электрический контакт с трубопроводом;
1
2
если R<0,25 Ом, R>0,25 Ом, то защитный кожух имеет разрыв и одна из частей кожуха имеет электрический контакт с трубопроводом;
1
2
если R>0,25 Ом, R>0,25 Ом, то защитный кожух не имеет электрического контакта с трубопроводом.
При установлении факта отсутствия электрического контакта защитного кожуха (1) и трубопровода (2) и измеренном сопротивлении между защитным кожухом (1) и трубопроводом (2) на обеих сторонах дороги (3) больше 0,25 Ом свидетельствует либо о целостности защитного кожуха (1), либо о разрыве кожуха (1) без электрического контакта частей кожуха (1) с трубопроводом (2).
3
Для установления факта разрыва с одной стороны электрически замыкают защитный кожух (1) и трубопровод (2) через контрольно-измерительный пункт (5 или 6), а на другом конце защитного кожуха (1) измеряют сопротивление кожуха (R) прибором (4), предназначенным для измерения сопротивления, например, ИС-20 (3). Делают вывод о наличии разрыва или отсутствия нарушений целостности кожуха (1):
3
если R<0,25 Ом, то защитный кожух не имеет нарушений целостности;
3
если R>0,25 Ом, то защитный кожух имеет разрыв.
При установлении факта электрического контакта и/или нарушения целостности защитного кожуха (1), определяют местоположение обнаруженного нарушения (фиг. 2). Для этого подсоединяют генератор переменного тока (7) к защитному кожуху (1) через вывод контрольно-измерительного пункта (5), заземлитель (8) забивают в грунт на расстоянии не менее 10 м от оси (9) защитного кожуха (1). Обеспечивают влажность грунта в месте заземления, путем смачивания водой. Фиксируют сигналы переменного тока, перемещая вдоль защитного кожуха (1) приемник (10). Затем подсоединяют генератор переменного тока (7) к защитному кожуху (1) через вывод контрольно-измерительного пункта (6) и повторяют измерения в противоположном направлении. Полученные данные заносят в таблицу и строят графики (11) распределения величины переменного тока по длине защитного кожуха (1).
По графику (11) определяют местоположение нарушения целостности или электрического контакта защитного кожуха (1) с трубопроводом (2) по координате падения силы переменного тока.
Координаты падения силы переменного тока двух последовательных измерений вдоль защитного кожуха (1) в противоположных направлениях должны совпадать.
Пример 1.
Необходимо определить целостность защитного кожуха длиной 40 м газопровода диаметром 1420 мм, проходящего под автомобильной дорогой (Фиг. 3).
Измеряют сопротивление между защитным кожухом (1) и трубопроводом (2) длиной 40 м, до и после пересечения с дорогой (3), прибором ИС-20 (4). Для этого с одной стороны дороги (3) клеммы прибора (4) подключают к трубопроводу (2) и защитному кожуху (1) через вывод контрольно-измерительного пункта (5). Затем, с другой стороны дороги (3) клеммы прибора (4) подключают к трубопроводу (2) и защитному кожуху (1) через вывод контрольно-измерительного пункта (6). Измеренные сопротивления составили 1,1 Ом и 1,2 Ом соответственно. По результатам измерений сопротивления между защитным кожухом (1) и трубопроводом (2), сравнивают измеренные сопротивления с эталонным значением 0,25 Ом:
1
R=1,1 Ом>0,25 Ом;
2
R=1,2 Ом>0,25 Ом;
делают вывод о том, что защитный кожух (1) не имеет электрического контакта с трубопроводом (2).
Определяют наличие разрыва защитного кожуха (1) без электрического контакта трубопровода (2). Для этого с одной стороны дороги (3) электрически замыкают защитный кожух (1) и трубопровод (2) через контрольно-измерительный пункт (5), а на другом конце дороги (3) измеряют сопротивление. Измеренное сопротивление составило 0,9 Ом. По результатам измерения сопротивления защитного кожуха (1), сравнивают измеренное сопротивление с эталонным значением 0,25 Ом:
3
R=0,9>0,25 Ом;
делают вывод о наличии разрыва защитного кожуха (1).
Определяют местоположение нарушения целостности защитного кожуха (1). Для этого подсоединяют генератор переменного тока RD 4000 (7) к защитному кожуху (1) через вывод контрольно-измерительного пункта (5), заземлитель (8) забивают в грунт на расстоянии 10 м от оси защитного кожуха (9). Увлажняют грунт в месте заземления. Генератор переменного тока (7) подключают сначала с одной стороны дороги (3), затем с другой, приемником (10) фиксируют сигналы переменного тока дважды в противоположных направлениях вдоль кожуха (1) соответственно. Полученные данные заносят в таблицу и строят график (12). Местоположение нарушения целостности защитного кожуха (1) определяют по графику (12). Местоположение нарушения целостности защитного кожуха (1) находится в 22 м от левой границы кожуха (1) или в 18 м от правой границы кожуха (1).
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет осуществить надежный способ определения целостности защитных кожухов трубопровода на пересечениях с автомобильными и железными дорогами за счет того, что определяют целостность защитных кожухов при отсутствии электрического контакта между кожухом и трубопроводом измерением сопротивления защитного кожуха, используя в качестве проводника трубопровод, находящийся внутри защитного кожуха.