Способ выявления участков магистральных газопроводов, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением
METHOD OF DETECTING SECTIONS OF MAIN GAS PIPELINES PRONE TO STRESS CORROSION CRACKING

Изобретение относится к газопроводному транспорту и может быть использовано при диагностике действующих магистральных газопроводов, прогнозировании местоположения и уровня опасности участков магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением.
i
i
Известен способ выявления участков магистральных трубопроводов, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением (стресс-коррозии) (РФ патент №2147098, МПК F16L 58/00, 1999 г.). Способ заключается в анализе проектного и фактического положения трубопровода относительно уровня наиболее длительного стояния грунтовых вод (УНДС). При этом протяженность диагностируемого участка ограничивается сечениями трубопровода, полностью погруженными в необводненный грунт либо полностью находящимися в грунтовых водах. Определение критерия опасности разрушения происходит через присвоение каждому фактору, вызывающему коррозионное растрескивание под напряжением, индекса P и последующее вычисление суммарного индекса ΣP. Вид диагностики назначается в зависимости от протяженности отдельных участков, склонных к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН).
Недостаток предлагаемого способа заключается в том, что не учитываются многие ключевые факторы КРН, например рН грунта, величина защитного потенциала, срок эксплуатации и др., помимо этого способ ограничивается анализом технического состояния трубопровода только в ограниченных участках трубопровода вблизи УНДС, в то время как эксплуатационные и опытные измерения показывают, что помимо указанных областей трубопровода существуют более опасные в отношении возможного КРН.
+
2++
2+
2+
2
4
Известен способ выявления участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением (РФ патент №2277669, МПК F16L 58/00, 2004 г.). Способ, заключающийся в том, что идентифицируют такие признаки, как качество металла, относительно высокая температура эксплуатации, превышение уровня действующих напряжений, периодичность увлажнения и наличие разности защитного потенциала в период высокого и низкого уровня грунтовых вод. Осуществляют потенциометрическое определение ионов Na, GaMg или Са, Cl, S0'' с помощью ионоселективных электродов и переносного мономера в грунтовом электролите обследуемого участка.
+
2++
2+
2+
2
4
Недостатком указанного способа является большая трудоемкость потенциометрического определения ионов Nа, CaMg или Са, Cl, S0'' на трассе газопровода.
Наиболее близким к заявленному способу является способ выявления участков трубопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением (РФ патент №2262634, МПК F16L 58/00, 2004 г.), принятый за прототип, согласно которому на дискретных участках трубопровода осуществляют измерение характеристических параметров, таких как глубина залегания трубопровода в грунте, направление его оси, уровень грунтовых вод, содержание водорода в окружающем трубопровод грунте и температура трубопровода. Анализируют измеренные параметры путем построения объемных моделей расположения трубопровода и осуществляют прогнозирующий мониторинг участков возможных проявлений КРН с использованием расчетных моделей напряженно-деформированного состояния трубопровода.
Недостатком указанного способа: трудоемкость анализа динамики изменения местоположения трубопровода и моделирования его напряжено-деформированного состояния (НДС), отсутствие в качестве исследуемых параметров качества изоляции и времени эксплуатации.
Задачей изобретения является повышение степени обоснованности подверженности участка газопровода КРН.
Технический результат заключается в обеспечении возможности прогнозирующего мониторинга технического состояния газопровода, приводящего к снижению аварийности магистральных газопроводов, а также в оптимизации его эксплуатации и ремонтных работ.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ выявления участков газопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением, включает в себя измерение его характеристических параметров на дискретных участках, при этом в качестве характеристических параметров используют величину механических напряжений металла труб, рН грунта, величину защитного потенциала, срок эксплуатации, периодическое увлажнение и качество изоляции; определяют параметр уровень риска коррозионного растрескивания под напряжением для каждой точки анализируемого участка и определяют координаты опасных точек, значения уровня риска в которых выше порогового; рассчитывается интегральный показатель уровня риска для участка и ранг опасности коррозионного растрескивания под напряжением рассматриваемого участка, связывающий интегральный показатель риска с временем эксплуатации газопровода.
Выявление участка газопровода, склонного к КРН, предлагаемым способом осуществляется в следующей последовательности.
Определяют протяженность потенциально опасного участка путем анализа проектной документации, оценки качества изоляционного покрытия и определения пересечений уровня грунтовых вод с телом трубы.
После этого получают данные измерений защитных (с омической составляющей) потенциалов труба-земля, данные о рН грунта, величине механических напряжений в стенке трубы, температуре и сроке эксплуатации газопровода. Данные получают в результате анализа проектной документации, проведения полевых измерений при помощи измерительной аппаратуры, а также от датчиков, установленных на газопровод.
Участок разбивается на отдельные элементы, равные расстоянию между точками измерения защитного потенциала.
На первом этапе специальным уравнением регрессии, полученным методом планируемого эксперимента, определяется параметр «Уровень риска КРН» для каждой точки анализируемого участка и определяют координаты опасных точек, значения уровня риска в которых выше порогового.
Во всех опасных точках следует проводить незамедлительное диагностирование в шурфах.
Дискретные значения показателей аппроксимируются сплайнфункциями, после чего рассчитывается интегральный показатель риска и критерий «Ранг опасности КРН», например, с помощью методов нечеткой логики, связывающий интегральный показатель риска и время эксплуатации газопровода.
По результатам расчета определяется категория опасности участка и определяются дальнейшие методы превентивного контроля.
Предлагаемое изобретение было опробовано и эффективно использовано на участках магистрального газопровода. На практике измерение рН грунта проводилось при полевых и лабораторных исследованиях; величина защитного потенциала, температура и рабочее давление определялись специальными датчиками; уровень грунтовых вод и срок эксплуатации определялись из проектной документации.
Анализ измеренных параметров осуществлялся в центральном диспетчерском пункте с использованием программного обеспечения, позволяющего осуществлять комплексный анализ технического состояния конкретного участка газопровода. В состав программы входят модели и алгоритмы, в которых отражены все указанные характеристики исследуемых участков магистрального газопровода, а также связи между ними. В результате расчетов с использованием этих моделей осуществляют прогнозирующий мониторинг участков возможных проявлений коррозионного растрескивания под напряжением.
Предложенный способ выявления участков газопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением, позволяет решить все поставленные задачи, связанные с прогнозированием технического состояния линейной части магистральных газопроводов. Способ позволяет выявить потенциально опасные участки магистрального газопровода, провести ранжирование участков по склонности к КРН, а также определить местоположение и степень опасности отдельных точек участков. По сравнению с аналогичными техническими решениями данный способ позволяет осуществить более глубокий и точный анализ стресскоррозионного состояния газопроводов, поскольку используемые в нем расчетные модели и алгоритмы созданы на основе апробированных физических теорий и согласуются нормативно-технической документацией, регламентирующей экспертизу технического состояния газопроводов.
В результате осуществляемых в данном способе расчетов обеспечивается возможность прогнозирующего мониторинга технического состояния газопровода.
Основным результатом применения изобретения является снижение аварийности магистральных газопроводов, оптимизация его эксплуатации и ремонтных работ.
Изобретение относится к газопроводному транспорту и используется при диагностике действующих магистральных газопроводов. На дискретных участках газопровода осуществляют измерение характеристических параметров, в качестве которых используют величину механических напряжений металла труб, рН грунта, величину защитного потенциала, срок эксплуатации, периодическое увлажнение и качество изоляции, анализируют измеренные параметры путем расчета критерия «Ранг опасности КРН», по значениям которого определяется склонность участка к растрескиванию.
Повышает степень обоснованности подверженности участка газопровода КРН.
Заявленный способ успешно прошел лабораторные и полевые испытания, по результатам которых можно утверждать, что способ соответствует критерию "Промышленная применимость".