WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 2 ] --

Фрайберг, 2009г.); 14-ой и 15-ой Международной конференции «Transport and Sendimentation of Solid Particles» (Санкт-Петербург, СПГГИ(ТУ), 2008-2009гг.); 6ой и 7-ой Межрегиональной научно-практический конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера» (г. Воркута, ВГИ (филиала СПГГИ (ТУ)), 2008гг.); Международной молодёжной научной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009» (г.Ухта, УГТУ, 2009г.); Всероссийской научнопрактической конференции «Новые технологии в науке о Земле и горном деле» (г.

Новый Афон, КБГУ и ИГД СО РАН, 2013).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 в рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в список рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 151 странице. Содержит 91 рисунок, 4 таблицы и список литературы из 108 наименований.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ

ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ МАГНИТНЫМИ

МЕТОДАМИ

В представленной главе проведен аналитический обзор работ, направленных на изучение постоянного магнитного поля трубопроводов с целью дистанционной диагностики его технического состояния, таких авторов, как:

В.Г. Кулеев, М.Б. Ригмант, А.А. Дубов, В.В. Лопатин, Р.В. Агиней, Я.С. Шур, Р.В. Загидуллин, В.Ф. Мужицкий, К.Ф. Отт, В.Т. Власов, В.Е. Щербинин, С. Такадзуми, Е.С. Боровик, С.В. Вонсовский, И.Л. Максимов, В.В. Филлипов, Г.В. Ломаев.

1.1 Использование анизотропии магнитных свойств металла трубопровода C 50-х годов прошлого века, в России, развивается метод контроля ферромагнитных изделий по коэрцитивной силе металла [1], который основан на измерении коэрцитивной силы - Нс (рисунок 1.2) металла в точке контроля. Для его реализации разработан целый ряд приборов – коэрцитиметров. Принцип работы таких приборов состоит в исполнении следующей последовательности операций:

а. намагничивание контролируемого участка детали накладным преобразователем;

б. последующее размагничивание этого участка нарастающим полем;

в. фиксации напряженности поля, соответствующей коэрцитивной силе (это делается в процессе выполнения п. "б").

Все современные приборы снабжены встроенными микропроцессорами, обеспечивающими автоматический контроль по заданной программе с обработкой результатов контроля. Измерение коэрцитивной силы материала изделий, как правило, находится в диапазоне от 150 до 6000 А/м.

К настоящему моменту опубликованы десятки работ по этому направлению [2-9]. В последние годы это направление применительно к надземным трубопроводам интенсивно развивается в работах СеверНИПИгаз – Ухта (филиал ВНИИГАЗ). Наиболее полно методика контроля надземных трубопроводов изложена в монографии «Ресурс надземных трубопроводов» [10]. В этой же работе приведена библиография по этому вопросу. В коэрцитометрическом методе фиксируется момент намагничивания трубопровода, когда магнитная индукция (или намагниченность) равна нулю. Определение корреляционной связи коэрцитивной силы с напряженными состояниями трубопровода является сложной задачей. В общем случае на коэрцитивную силу, измеряемую в локальной точке контроля газонефтепровода, по мнению разработчиков метода [10], влияют:

значительных пределах):

– диаметр труб (отклонение от номинала может достигать - 2мм, т.е. до 2%);

– толщина стенки труб (отклонение от номинала может достигать 2мм);

– овальность (отклонение от номинала может достигать 1%);

– марка стали труб (исследований недостаточно);

– наличие антикоррозионного или виброшумового покрытия;

– давление в трубопроводе;

– температура транспортируемого продукта.

Структурное состояние металла трубы (меняется по поверхности одной трубы), которое может быть обусловлено различными неоднородностями:

– заложенными в процессе изготовления трубы (зоны обезуглероживания, закалочные структуры в виде сварных швов и т.д.);

– приобретенными в процессе эксплуатации труб вследствие электрохимического воздействия грунта, напряженного состояния и др.

Кроме того, стенка трубы имеет двуосное сложнонапряженное состояние, влияющее на коэрцитивную силу.

Часть этих проблем решена авторами работы [2-4, 10-11]. К ним относятся:

установление зависимости коэрцитивной силы от толщины немагнитного покрытия, толщины стенки трубы, дефектов трубы и других факторов. В этих работах исследовано изменение коэрцитивной силы образцов трубной стали в условиях растяжения в диапазоне напряжений 0…200 МПа с помощью разрывной машины МР-100, размеры образцов 280х50х5 мм. Измерения до приложения нагрузки показали, что коэрцитивная сила образцов в продольном направлении ( H cII ) меньше, чем в поперечном ( H c ), что по мнению автора, связано с размером образца, так как у исходного металла анизотропия не наблюдалась. Отношение значений H c / H cII ) для всех испытанных образцов находилось в диапазоне 1,07Установлено, что с приложением к образцам нагрузки H c монотонно увеличивается, а изменения показаний H cII находится в пределах погрешности коэрцитивной силы), как разность показаний H c во взаимно перпендикулярных направлениях:

где 1 и 2 – показания датчика коэрцитиметра при его повороте на 900.

АКС при изменении напряжения от 0 до 200 МПа для различных образцов возрастала в 1,3-4 раза. Величина коэрцитивной силы трубной стали составляет 4.5 – 8 А/см, а анизотропия коэрцитивной силы – 2 А/см. Обратим внимание, что при расчете магнитного поля трубопровода по программе конечно-элементного анализа ANSYS коэрцитивная сила и ее анизотропия входят в расчетные формулы.





Из результатов измерений на образцах стали авторы сделали вывод о возможности применения метода коэрцитометрии для экспресс-анализа напряженного состояния трубопровода. На магистральном газопроводе Ухта-ВойВож для относительно простых случаев получена корреляционная зависимость анизотропии коэрцитивной силы от уровня эквивалентных напряжений в трубопроводе (рисунок 1.2) и номограммы для их оценки [12].

Исследования проводились с коэрцитиметром КРМ-Ц-К2М. Он содержит П-образный электромагнит, на боковых стержнях которого размещена возбуждающая обмотка, предназначенная для создания намагничивающего и размагничивающего полей. Феррозонд, включенный по схеме полимера, является перемычкой этого электромагнита. При пропускании постоянного тока по обмотке возбуждения намагничивается участок трубопровода (образца). После выключения тока в обмотке остаточная намагниченность измеряется феррозондом. Размагничивающий ток пропускают до тех пор, пока выходной сигнал феррозонда не станет равным нулю. Чем больше значение коэрцитивной силы материала, тем больше должен быть размагничивающий ток. Диапазон измерения коэрцитивной силы материала трубопровода (образца) от 1 до 20 А/см (до 2000 А/м). (рисунок 1.1) Рисунок 1.1 - Расчетные напряжения и значения АКС на участке наземного газопровода Диаметр 426 мм, толщина стенки 12 мм. – эквивалентные напряжения;

H c – анизотропия коэрцитивной силы.

Рисунок 1.2 - Экспериментальная зависимость анизотропии коэрцитивной силы от уровня эквивалентных напряжений в наземном газопроводе При анализе возможности применения этого метода для контроля напряженного состояния подземных трубопроводов отметим недостатки этого метода:

Принципиальный недостаток – коэрцитивная сила одновременно зависит от многих физико-химических и структурных свойств среды: твердости, предела текучести, предела прочности, температуры отпуска, химического состава, различить сорта стали, чугуна, толщину закаленного слоя, ударную вязкость, деформационное состояние и др. Если все, кроме одного, факторы примерно постоянны, что бывает в пределах одной конструкции, то коэрцитиметр позволяет выявить аномалии, часто связанные с искомым состоянием материала.

Учет влияния некоторых из этих факторов [10] хотя и позволяет повысить достоверность измерений коэрцитивной силы, но принципиально не меняет существа дела.

Коэрцитивная сила Нс – лишь одна точка сложной петли гистерезиса, которая более полно характеризует состояние металла в точке измерения.

Свойства трубопровода на достаточно протяженном участке могут измениться так, что Нс сохранит свое значение, хотя магнитные свойства и следовательно, петля гистерезиса коренным образом будут отличаться от условий калибровки.

Однако это предположение, подлежит дальнейшему изучению.

Метод в принципе неприменим для дистанционного контроля напряженных состояний подземных трубопроводов. Это связано с необходимостью намагничивания трубопровода до состояния насыщения, что заведомо предполагает доступ к нему. В противном случае остаточная индукция не будет метрологически обоснованной характеристикой – ее значение будет сильно зависеть от стабильности максимального значения намагничивающего поля.

По аналогии с коэрцитивной силой в принципе можно контролировать техническое состояние трубопровода по остаточной индукции Br (на кривой гистерезиса ВН). В этом методе в качестве детекторов параметров магнитного состояния металла используют различные магниточувствительные элементы – феррозонды, датчики Холла и пр. В окрестности дефекта и аномалий напряженнодеформированного состояния металла значение остаточной индукции существенно отличается от “нормального”. Принцип работы таких приборов также состоит в намагничивании до насыщения контролируемого участка детали накладным преобразователем и последующем размагничивании этого участка нарастающим полем и измерение амплитуды сигнала с датчика Холла или с помощью феррозондов, соответствующей остаточной магнитной индукции, после размагничивания предварительно заданным током. В простейших приборах используют мощные постоянные магниты. Этот принцип используется не только в переносных дефектоскопах, но и на вагонах-дефектоскопах (дефектоскопия рельс) и в кроулерах – снарядах внутритрубной диагностики.

Так же, как и в коэрцитометрическом методе, остаточная индукция зависит одновременно от целого ряда факторов (напряженно-деформированное состояние, физико-химический состав и т.д.). Поэтому, как и в случае с коэрцитивной силой, возможны ситуации, когда одно и то же значение остаточной индукции обнаруживается у материалов с различными магнитными состояниями, то есть у материалов с разными формами петель гистерезиса. Вместе с тем, как и в случае контроля по коэрцитивной силе, зависимость остаточной индукции трубной стали от различных факторов и ошибки ее определения недостаточно изучены.

Можно предположить, что достоверность метода измерений точек на кривой гистерезиса может существенно повысится, если прибор будет регистрировать все точки кривой, как при намагничивании трубопровода, так и при его размагничивании. По нашему мнению препятствий к модернизации аппаратуры для проведения таких измерений нет.

Несмотря, на высказанные сомнения о возможности использования коэрцитометрического метода и метода остаточной индукции для контроля технического состояния подземных трубопроводов, эти методы представляют интерес для развиваемых нами методов исследования магнитных полей трубопровода. К тому же анализ этих работ позволил использовать их результаты при расчетах магнитных полей.

В НИИ ДИМЕНСтест разработан магнитоанизотропный сканердефектоскоп «Комплекс 2.05» [13]. Принцип действия всех модификаций прибора также основан на эффекте появления анизотропии магнитных свойств ферромагнитных сред при механическом нагружении, которая оценивается следующим образом. В исследуемой области ферромагнитного материала возбуждается ориентированный магнитный поток. Для этого прибор содержит встроенный генератор тока намагничивания обмоток выносного преобразователя.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.