WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 11 ] --

Для косого намагничивания, что чаще всего и имеет место, В формулах 3.21–3.22 M R 2 J магнитный момент кругового цилиндра единичной длины, вырезанного из данного бесконечно длинного цилиндра перпендикулярно его простиранию; – угол намагничивания; h – расстояние до оси цилиндра. В формулах опущен постоянный множитель.

Для случая вертикального намагничивания =0 и формулы принимают простой вид (3.23-3.25) Рисунок. 3.4 - Кривые Z и Н над горизонтальным круговым цилиндром при косом Непосредственно над трубопроводом Z и Т, так же как и при вертикальном намагничивании максимальны и равны друг другу, а Н - переходит через нуль.

Отметим, что на самом деле при магнитометрии трубопроводов измеряется векторная сумма индуцированного поля трубопровода (и других полей) и магнитное поле Земли. В северных широтах поле Земли направлено под углом к горизонту, поэтому график суммарного поля должен быть несимметричным.

Однако, как правило, магнитное поле Земли вычитается из результатов измерений.

Реальный трубопровод состоит из сваренных труб длиной каждая около м. Как показано ниже, магнитное поле такого трубопровода нельзя рассматривать как магнитное поле бесконечного цилиндра. Поэтому представляет интерес решение прямой задачи для цилиндра конечной длины. До настоящего времени аналитическое выражения для магнитного поля не получено. Однако с некоторым приближением цилиндр конечной длины можно рассматривать как эллипсоид вращения. Исследуя аналитическое выражения магнитного поля эллипсоидов вращения И.М. Бахурин установил, что магнитное поле софокусных эллипсоидов вращения пропорционально их магнитным моментам. Магнитные поля эллиптических цилиндров И.М. Бахурин представил в виде диаграммы, пользуясь которой можно вычислить напряженность поля над любым эллиптическим цилиндром.

Рисунок 3.5 - Магнитное поле Z и Н над эллипсоидом вращения при вертикальном Рисунок 3.6 - Магнитное поле Z и Н над горизонтальным эллиптическим цилиндром при На рисунках 3.5, 3.6 изображены кривые Z и Н над эллиптическим цилиндром с соотношением осей с: а=10 (соответствует длине трубы 12 м при диаметре 1200 мм) при Т= 0.5 Э, 1 СГС (что существенно меньше магнитной восприимчивости трубной стали) при вертикальным и косом намагничивании. За единицу длины принята половина фокусного расстояния. Коэффициент размагничивания принят равным 4 /11.

Аномалии даже одной трубы имеют сложную форму. Теоретически определить аномалию над совокупностью труб с различным намагничиванием тем более сложно.

математические методы расчета магнитных полей, например в пакете конечноэлементного анализа. Среди применимых для этой цели программных продуктов можно выделить три универсальных пакета такого рода: ANSYS, Femlab, ELCUT.

Хотя первые два пакета являются более универсальными, чем ELCUT, и позволяют решать трехмерные задачи, а также реализовать, как статический, так и динамический тип расчета, последний является русскоязычным пакетом и его стоимость существенно ниже первых двух.

3.2.2 Магнитное поле произвольного трехосного эллипсоида Размагничивание приводит к тому, что вектор намагниченности стремится повернуться вдоль оси трубы, что оказывает большое влияние на магнитное поле на поверхности Земли.

В работах В.В. Алексеева (1976 г.), в учебном пособии [82] и в работах [100-102] условия намагничивания тел в земном магнитном поле рассмотрены для направленными по координатным осям нормальной системы (Oy – по протиранию тела, Ох – в крест протирания, Оz – вертикально вниз; оси образуют правую тройку. Коэффициенты размагничивания по этим осям соответственно равны L, M, N причем выполняются следующие соотношения:

Коэффициенты размагничивания можно определять по номограмме, предложенной А.Н. Бахваловым (1968 г.) и приведенной в «Справочнике геофизика» [103], однако ее применимость для стальных трубопроводов не доказана.

Более строго коэффициенты размагничивания для тел различной формы рассмотрены в работах В.Ф. Матюка и А.А. Осипова [104].

модифицированная формула Розенблата для коэффициента размагничивания и проведен анализ степени точности расчетов по ней для цилиндрических тел и эллипсоидов где L – длина тела;,, S – соответственно ширина, толщина и площадь поперечного сечения; k – коэффициент, зависящий от формы тела; q=7/5.

эллипсоидов вращения), a,b,c – полуоси эллипсоида.

Если тело двумерное (таковым с некоторым существенным приближением можно считать трубопровод, каждая секция которого имеет длину в 710 раз больше его диаметра), т.е. 2ае, эллипсоид переходит в эллиптический цилиндр, то L=0; M=0,06, N=0,94; формулы (3.27) и (3.28) упрощаются для случая горизонтального кругового цилиндра:

Анализ выражений 27 и 28 показывает, что при любых соотношениях осей трехосного эллипсоида и 0,05 ед. СИ (4000106 ед. СГС) дробь в правой части формулы 3.27 не отклоняется от единицы больше, чем на ±0,05, а в формуле 3. – на ±0,05 cos 2 0. Поэтому можно записать Отметим, что при больших значениях магнитной восприимчивости, характерной для трубной стали необходимо пользоваться модифицированной формулой Розенблата [104].

В рудной геофизике было принято упрощение, что ферромагнитные рудные сравнительно простые формулы для решения прямой и обратной задачи геофизики. Исследования магнитного поля трубопроводов, показали, что в общем трубопровода, он намагничен неоднородно. Примеры исследования магнитных полей магистральных трубопроводов приведены в 5 главе.

Вероятно, впервые попытка объяснения этого явления была предпринята в монографии сотрудников кафедры геофизики МГУ [87]. Однако приведенные в монографии результаты исследований вызывают вопросы, так как измерения высокоградиентного магнитного поля трубопровода магнитного поля с магнитометром ММП205, использованном авторами, мы повторить не смогли.





Поэтому детальные исследования магнитных полей трубопроводов диаметром 1220 и 1420 мм были проведены с ядерным магнитометром ММ 60 и феррорезонансным магнитометром, специально разработанным НПО ЭНТ по заданию авторов [92].

Причиной неравномерного намагничивания трубопроводов, по нашему мнению, является взаимодействие между молекулярными токами, т.е. каждый отдельный молекулярный магнитный момент ориентируется не только под влиянием внешнего магнитного поля, но и под влиянием полей, создаваемых другими молекулярными токами. Вектор намагниченности в общем случае стремится ориентироваться вдоль оси трубопровода. Другими причинами неоднородного намагничивания трубопровода является неодинаковая намагниченность различных секций труб (как по величине, так и по направлению), влияние намагничивания внутритрубными дефектоскопами, различная магнитная восприимчивость различных секций труб, обусловленной их различным составом (содержанием легирующих добавок и элементов примесей), влияние аномального намагничивания сварных швов, наличие напряженных состояний, коррозия трубопровода, различный диаметр и толщина стенки.

Неоднородное намагничивание трубопровода находит свое отражение в магнитном поле, измеряемом на поверхности Земли. Кроме перечисленных выше причин на поверхности Земли проявляется и постоянное и переменное магнитное поле токов, протекающих по трубопроводу, например, токов катодной защиты, токов утечки через нарушения изоляции трубопровода и т.п.

Рассмотрим эти вопросы подробнее.

Полная намагниченность трубопровода (J) равняется векторной сумме нескольких видов намагниченности:

- намагниченности под действием внешнего магнитного поля Земли – индуцированной намагниченности; вектор индуцированной намагниченности Jи направлен по магнитному полю Земли, т.е. под некоторым углом к географическому северу и к горизонту; как правило, вертикальная составляющая вектора индуцированной намагниченности во много раз больше горизонтальных составляющих;

- термооостаточной намагниченности, обусловленной тем, что при изготовлении трубопровода слиток сначала нагревают выше точки Кюри, а затем прокатывают до тонких листов и охлаждают. В этом случае трубная сталь начинает обладать собственным магнитным полем; по спорному мнению авторов работы [105] вектор остаточной намагниченности Jост направлен вдоль оси трубопровода;

- индуцированной намагниченности под действием тока, протекающего по трубопроводу; вектор индуцированной под действием тока намагниченности JТ направлен по касательной к силовым линиям, т.е. перпендикулярно простиранию трубопровода; экспериментально установлено, что магнитное поле постоянного тока катодной защиты, протекающего по трубопроводу, невелико, и составляет на поверхности Земли не более 5% от суммы индуцированной магнитным полем и термоостаточной намагниченности. Для его измерения необходимы разностные измерения при включении и выключении тока катодной защиты;

- индуцированной остаточной намагниченности под действием сильного магнитного поля снарядов дефектоскопов; магнитное поле, обусловленное намагничиванием трубопровода внутритрубными дефектоскопами (напряженность намагничивающего поля составляет около 1,5 Тл), составляет около 0,1 от величины намагничивающего поля и существенно больше по величине, чем индуцированная и термоостаточная намагниченность. В зависимости от формы и расположения катушек индуктивности вектор индуцированной остаточной намагниченности Jдеф, создаваемой внутритрубными дефектоскопами, может быть направлен как вдоль оси трубопровода, так и перпендикулярно к ней (в зависимости от конструкции снаряда-дефектоскопа).

Для дефектоскопов, выпускаемых и применяемых в РФ, характерно намагничивание вдоль оси трубопровода, поэтому на поверхности Земли это поле может быть измерено феррорезонансным магнитометром при ориентации магниточувствительного элемента по простиранию трубопровода. Вертикальная составляющая магнитного поля, создаваемого зарубежными магнитными дефектоскопами (например, фирмы British Gas), на поверхности Земли на порядок выше, чем создаваемая отечественными. Это связано как с различным количеством детектирующих катушек индуктивности, так и с различным составом (магнитной восприимчивостью) их сердечников и величиной тока электромагнитов и направлением намагничивающего поля (перпендикулярно простиранию трубопровода).

индуцированной намагниченности при сварке секций трубопроводов, когда в месте сварки сталь нагревается выше точки Кюри, а затем охлаждается.

остается открытым вопрос о намагниченности трубопровода в зоне влияния высоковольтных линий;

изменения магнитного поля трубопровода, измеренные на поверхности Земли вдоль оси трубопровода могут быть обусловлены его напряженными состояниями. В течение года вследствие изменений условий работы, неотектонических движений, карстовых и оползневых явлений, промывов и т.п.

трубопровод может испытывать значительные нагрузки. Причем эти нагрузки возникают уже на стадии изготовления трубопровода при превращении стального листа в трубу и сварки краев стального листа, укладки и первых дней работы трубопровода, например, в том, случае, если он укладывает в мерзлый грунт. При работе трубопровода грунт оттаивает, проседает и т.п. Установлено, что основными причинами наиболее опасного вида повреждения трубопроводов высокого давления являются коррозионные трещины (коррозионное растрескивание под напряжением), возникающие в местах концентрации напряжений, обусловленных как технологией изготовления труб [105], так и условиями эксплуатации трубопровода.

Остальные виды намагниченности, по нашему мнению, практически не сказываются на результирующем магнитном поле.

намагниченности равный векторной сумме всех видов намагниченности.



Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 17 |
 


Похожие работы:

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАДИИ СИНТЕЗА ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИНОВ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ КОРРЕКЦИИ ЕГО ФРАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как ...»

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.