CC BY
39УДК 622.691.4:620.179.17+681.518.54
П.М. Созонов1; А.Н. Кузьмин2, e-mail: 11kan@strategnk.ru; А.В. Жуков2; К.Э. Шагалова2; Д.И. Гущин2
1 ООО «Газпром трансгаз Югорск» (Югорск, Россия).
2 ООО «Стратегия НК» (Екатеринбург, Россия).
Выявление и оценка степени опасности стресс-коррозионных дефектов объектов магистральных трубопроводов с применением метода акустической эмиссии на предприятиях ПАО «Газпром»
В статье отмечается, что задача своевременного поиска и обнаружения дефектов коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) на объектах ПАО «Газпром» является актуальной. Проанализированы методы неразру-шающего контроля, традиционно используемые для решения этой задачи. Отмечаются высокие потенциальные возможности метода акустической эмиссии (АЭ) при поиске дефектов КРН, однако недостатки имеющейся методической базы, отсутствие научно обоснованных принципов проведения контроля подземных участков газопроводов тормозят и ограничивают его широкое использование. В работе установлена взаимосвязь физических механизмов возникновения КРН с природой соответствующих им источников акустической эмиссии. Показано, что браковочные характеристики дефекта КРН на практике определяются не столько размером, сколько степенью опасности дефекта, т.е. динамическими характеристиками его развития. АЭ-сигнал, возникающий от дефекта в результате его развития, является прямым диагностическим признаком, характеризующим эту степень опасности. Целью данной работы являлась разработка методических положений по выявлению и оценке степени опасности стресс-коррозионных дефектов подземных участков газопроводов с применением метода акустической эмиссии и апробация их на предприятиях ПАО «Газпром». В практической части работы на примере подземных участков перемычек между магистральными газопроводами (МГ), а также трубопроводов шлейфов и обвязки компрессорных станций (КС) сформулированы основные методические принципы проведения акустико-эмиссионного контроля (АЭК) протяженных линейных объектов, приведены наиболее характерные примеры выявляемых дефектов КРН, проведено сравнение результатов АЭК с данными дополнительного дефектоскопического контроля на натурных объектах. Показан высокий процент выявляемости опасных для эксплуатации дефектов язвенной коррозии и КРН, установлена взаимосвязь параметров акустической эмиссии с типом-размером выявленных дефектов. Сделан вывод, что с применением метода АЭК имеется принципиальная возможность дополнительно определять степень эксплуатационной опасности недопустимых дефектов КРН, что позволяет получать более полную и объективную оценку технического состояния магистрального газопровода. Есть основания полагать, что подобная оценка и последующие меры по устранению выявленных опасных для эксплуатации развивающихся дефектов в течение длительного времени сведут к минимуму риск наступления предельных состояний на продиагностированных таким образом объектах ПАО «Газпром».
Ключевые слова: диагностика объектов ПАО «Газпром», коррозионное растрескивание под напряжением, методические положения акустико-эмиссионного контроля, магистральный газопровод, трубопроводы шлейфов и обвязки компрессорной станции, перемычки между магистральными газопроводами, преобразователь акустической эмиссии, опасный развивающийся дефект, класс опасности источника акустической эмиссии.
P.M. Sozonov1; A.N. Kuzmin2, e-mail: 11kan@strategnk.ru; A.V. Zhukov2; K.E. Shagalova2; D.I. Gushchin2
1 Gazprom Transgaz Yugorsk LLC (Yugorsk, Russia).
2 Strategiya NK LLC (Yekaterinburg, Russia).
Identification and assessment of severity of the main pipeline stress-corrosion defects using acoustic emission method at the enterprises of Gazprom Public Company
The article notes that the objective of timely search and detection of stress corrosion cracking (SCC) defects at the facilities of Gazprom Public Company is actual. Non-destructive testing methods traditionally used for this objective are analyzed. There is high potential of the acoustic emission (AE) method, when looking for SCC defects, however,
DIAGNOSIS
disadvantages of the existing methodological framework, lack of scientifically grounded principles to monitor underground pipeline sections inhibit and limit its widespread use. This paper establishes the relationship of physical mechanisms of SCC occurrence to the nature of acoustic emission sources corresponding to them. It is shown that in practice SCC defect rejection characteristics are determined not by the size but by the danger level of the defect, i.e. dynamic characteristics of its development. AE-signal, arising from the defect as a result of its development, is the direct diagnostic feature that characterizes the danger level.
The objective of this paper is to develop the methodical regulations on identification and assessment of underground pipeline sections stress-corrosion defects severity using the method of acoustic emission and their testing at the enterprises of Gazprom Public Company. In the practical part of the paper on the example of the underground parts of the bridges between the main gas pipelines (MGP), as well as flow-line pipelines and compressor stations (CS) piping the basic methodological principles of acoustic emission control (AEC) of extended linear facilities are set, the most typical examples of detectable SCC defects are shown, and AEC results are compared with the data of additional flaw detection at the full-scale objects. The high percentage of pitting corrosion defects and SCC dangerous for operation is shown, the interrelation between acoustic emission parameters and detected defects type and size of the is established. It was concluded that when using AEC method there is principle possibility to further determine the extent of operational danger of unacceptable SCC defects that allows obtaining a more complete and objective assessment of the main gas pipeline technical condition. It is reasonable to believe that such an assessment and further measures on elimination of emerging defects dangerous for operation within a long period of time can minimize the risk of limit states at the facilities of Gazprom Public Company that were tested in such a way.
Keywords: facilities diagnostics Gazprom Public Company, stress-corrosion cracking, acoustic emission control methodological regulations, main gas pipeline, flow-line pipelines and compressor stations piping, bridges between the main gas pipelines, acoustic emission transformer, dangerous growing defect acoustic emission source hazard class.
С течением времени эксплуатации объектов магистральных газопроводов высокого давления риск возникновения и развития коррозионного растрескивания под напряжением быстро увеличивается. Так, для трубы диаметром 1420 мм, толщиной стенки 18,7 мм с пленочным изоляционным покрытием пик опасности возникновения КРН находится в периоде от 30 до 40 лет [1]. Учитывая, что к настоящему времени большая часть трубопроводов ПАО «Газпром» достигла и превышает 30-летний срок эксплуатации, своевременное диагностирование дефектов КРН на протяженных участках МГ становится первостепенной задачей. Однако в настоящее время эта задача на практике не решена. Методы и способы эффективной диагностики КРН имеют ряд существенных ограничений, лимитирующих их использование на линейных протяженных участках МГ, а также трубопроводов КС, газораспределительных станций и участков технологических трубопроводов. Речь
в первую очередь идет о контактных методах локального обследования с полным вскрытием и удалением изоляционного покрытия по всей длине диагностируемого участка МГ, а также широко применяемых в ПАО «Газпром» методах интегральной дефектоскопии с применением поршневых внутритруб-ных дефектоскопов и робототехниче-ских самодвижущихся комплексов [2]. Однако, несмотря на высокую себестоимость, применение внутритрубной диагностики также не гарантирует стопроцентного выявления дефектов КРН на практике. Остановимся чуть подробнее на этой важной проблеме. Известно [3], что процесс КРН относится к процессам, идущим по электрохимическому механизму, необходимым условием протекания которого является наличие в металле растягивающих напряжений (приложенных и (или) остаточных) при одновременном воздействии на металл коррозионной среды. Трещины распространяются перпендикулярно от приложенных извне растягивающих
напряжений, зачастую инициируются вблизи неметаллических включений, в частности оксидов и сульфидов. Одной из причин возникновения КРН представляется наличие локальных напряжений, действующих в трубе. Напряжения от рабочего давления, суммируясь с остаточными напряжениями, могут привести к началу пластического течения материала в определенных зонах трубной поверхности и в первую очередь - в зонах концентрации механических напряжений. Это обстоятельство может оказаться достаточным для преодоления порогового уровня и начала развития трещин КРН от внешне незначительных по размеру поверхностных дефектов. Однако, несмотря на высокую степень опасности таких дефектов, в силу их малых размеров вероятность обнаружения их методами неразрушающего контроля крайне мала [4].
Учитывая вышесказанное, возможности метода акустико-эмиссионного контроля (рис. 1) трудно переоценить. К ним, в частности, относятся: получение в
Ссылка для цитирования (for references):
Созонов П.М., Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Шагалова К.Э., Гущин Д.И. Выявление и оценка степени опасности стресс-коррозионных дефектов объектов магистральных трубопроводов с применением метода акустической эмиссии на предприятиях ПАО «Газпром» // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 12. С. 76-84.
Sozonov P.M., Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Shagalova K.E., Gushchin D.I. Identification and assessment of severity of the main pipeline stress-corrosion defects using acoustic emission method at the enterprises of Gazprom Public Company (In Russ.). Territorija «NEFTEGAZ.» = Oil and Gas Territory, 2015, No. 12. P. 76-84.
Рис. 1. Многоканальная модульная цифровая система акустико-эмиссионного контроля A-Line 32DDM
Fig. 1. Multi-channel digital system of acoustic and emission control A-Line 32DDM
Рис. 2. Датчик акустической эмиссии для контроля дефектов линейной части магистральных газопроводов ООО «Стратегия НК»
Fig. 2. Acoustic emission sensor to control defects at the main gas pipelines linear part Strategiya NK
ходе проведения контроля прямого диагностического признака в виде механической упругой волны от развивающегося дефекта независимо от его размера и ориентации, проведение контроля на рабочих параметрах эксплуатации МГ в режиме мониторинга, относительно низкая себестоимость проведения работ, точная локализация дефектов и классификация их по степени опасности для эксплуатации. Тем не менее заявленные возможности метода АЭ зачастую расходятся с практикой проведения контроля, что существенно тормозит его широкое использование. Основной причиной, снижающей эффективность контроля, является отсутствие методической и нормативной базы, регламентирующей применение метода АЭ на протяженных участках МГ. Имеющаяся нормативная база в рамках ПБ 03-593-03 [5] носит общий, рекомендательный характер, при этом количественные критерии оценки степени опасности выявленных источников АЭ, адаптированные к МГ, отсутствуют. По этой причине применяемые на сегодняшний день принципы и подходы к АЭ-диагностике МГ носят субъективный характер, что приводит зачастую к неправильным результатам. В рамках сформулированной проблемы целью данной работы являлась разработка методических положений по выявлению и оценке степени опасности стресс-коррозионных дефектов трубопроводов с применением метода акустической эмиссии на МГ и апробация их на объектах ПАО «Газпром». В статье представлены основные результаты работы на примере перемычек между МГ, а также подключающих шлейфов КС. Основные принципы, содержащиеся в методических положениях акустико-эмиссионной диагностики стресс-коррозионных дефектов магистральных газопроводов, сформулированы в работах [6-11]. В действующие методические положения вошли следующие разделы: подготовка к контролю, расчет оптимальных параметров рабочего частотного диапазона и выбор специализированных для МГ преобразователей АЭ, методические рекомендации по установке ПАЭ на объект и осуществление их калибровки до и после проведе-
78
№ 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
DIAGNOSIS
ния контроля, определение граничных значений параметров контроля, анализ типов шумов на объекте и способы их устранения, выделение полезного сигнала из помех, выбор и настройка схемы локации, обработка данных АЭК, выбор критерия и разработка количественных оценок параметров критерия определения степени опасности обнаруженных источников АЭ, определение системы классификации источников АЭ по степени опасности, рекомендации по результатам контроля. Остановимся лишь на нескольких новых разделах методических положений. В работе [6] показано, что выбор типа преобразователя на протяженном объекте контроля играет решающую роль в регистрации сигналов от опасных источников АЭ. В частности, установлено, что использование резонансных ПАЭ типа GT 200, входящих в стандартный комплект акустико-эмиссионной системы и используемых при АЭ-диагности-ровании магистральных газопроводов, приводит к существенным ошибкам в определении местоположения источников АЭ.
Для решения этой проблемы нами были специально разработаны преобразователи АЭ (рис. 2), задача которых сводится к тому, чтобы посредством выбора требуемых параметров пьезопластины ПАЭ в узкой низкочастотной полосе спектра с диапазоном 30^250 кГц в зависимости от толщины стенки трубопровода осуществлять селекцию принимаемого сигнала АЭ по частотным и скоростным характеристикам. При проведении испытания новых преобразователей точность определения местоположения источников АЭ увеличилась в несколько раз. Использование низкочастотных селективных резонансных преобразователей АЭ позволило также достичь улучшения более чем на 10% соотношения сигнал/ шум, что немаловажно при обнаружении и классификации источников АЭ начальных классов опасности. Разработанные методические положения по сравнению с общепринятыми правилами [5] существенно дополнены и переработаны в разделе подготовки к контролю. Так, большое внимание уделено порядку установки ПАЭ при диагностировании, выбору оптималь-
ного расстояния между датчиками АЭ на различных объектах магистральных газопроводов [7], подготовке поверхности контроля, параметрам калибровки преобразователей АЭ [8-9]. Новым является тот факт, что при проведении контроля большое внимание уделено качеству приема сигнала АЭ от преобразователя. Так, выполнение процедуры калибровки степени прижима крепления датчика АЭ к поверхности контроля позволяет значительно улучшить разброс характеристик их чувствительности в процессе проведения контроля. Следующим принципиально новым разделом методических положений проведения АЭК магистральных газопроводов является разработка универсального способа количественной оценки степени опасности обнаруженных источников АЭ, относящихся, в частности, к стресс-коррозионным дефектам [10]. С этой целью был доработан и оптимизирован амплитудный критерий [12]. Данная работа осуществлялась с применением расчетов граничных значений параметров критерия на основе анализа экспериментальных данных АЭК, полу-
^Qj Стратегия НК
Алексей Кузьмин,
генеральный директор ООО «Стратегия НК»
Дорогие друзья, уважаемый Петр Михайлович! Позвольте мне от имени компании и от себя лично сердечно поздравить вас с особой в жизни датой - 50-летним юбилеем ООО «Газпром трансгаз Югорск»!
За эти годы пройден огромный путь: от основания предприятия, его развития и модернизации до реалий сегодняшнего дня -крупнейшей газотранспортной компании б России и в мире, ведущим предприятием ПАО «Газпром».
Мы искренне рады впечатляющим и масштабным достижениям, с которыми ваш коллектив встречает свой юбилей. Успех сопутствовал вам все эти годы благодаря сплоченности всего коллектива, ответственности, профессионализму, умению двигаться к высоким вершинам и покорять их. Уверен в том, что трудовой коллектив вашего предприятия по традиции отметит это знаменательное событие новыми свершениями, а преемственность профессионалов сохранит и преумножит дело предыдущих поколений основателей и строителей газотранспортной системы нашей страны.
Экспертная организация ООО «Стратегия НК» в день юбилея благодарит коллектив ООО «Газпром трангаз Югорск» за плодотворное сотрудничество и доверие, оказанное нашей компании в выполнении особо сложных и ответственных диагностических работ.
От всей души желаем вам дальнейшего процветания и развития, творческих удач, ярких свершений и, конечно, благополучия и счастья вашим близким. Пусть этот день станет настоящим праздником для всех, кто участвовал в поднятии предприятия на лидерские позиции в своей отрасли, сохраняя традиции, используя инновации и передовые технологии. Пусть всегда вам будут открыты горизонты, исполняются задуманные планы и проекты!
Таблица 1. Сравнительная таблица оценки класса опасности источников АЭ по амплитудному критерию для перемычки МГ. Предельная амплитуда At для условий контроля составила 59,8 Дб
Table 1. Comparison chart for assessment of AE sources hazard class by amplitude criterion for the bridge of MGP. Limit amplitude At for control conditions was 59.8 dB
№ источника АЭ AE source No. Общее число лоцируемых событий АЭ за время измерения в кластере Total number of located AE events during the measurement in the cluster Пиковое значение лоцируемых событий АЭ за время измерения в кластере Peak value of located AE events during the measurement in the cluster Средняя амплитуда в кластере, Дб Average amplitude in the cluster dB Максимальная амплитуда в кластере, Дб Maximum amplitude in the cluster, dB Класс опасности Hazard class
1 8 2 41,3 57,4 I
2 36 48,2 52,6 II
3 6 1 36,5 38,1 I
4 5 1 34,2 36,4 I
5 8 1 34,2 34,4 I
6 8 2 44,2 49,4 I
ченных на объектах МГ в период с 2003 по 2008 г., а также серии экспериментов в Уфимском государственном техническом университете нефти и газа по механическим испытаниям образцов трубной стали с инициированными тре-щиноподобными дефектами [13]. Опыт разработки методических положений по акустико-эмиссионному контролю МГ был успешно использован в 2014 г. при диагностике нескольких типов объектов МГ в ООО «Газпром тран-газ Югорск». Речь, в частности, идет о переходах МГ через водные преграды, технологических перемычках МГ и технологических трубопроводах обвязки и подключающих шлейфов КС. Общей
особенностью перечисленных объектов является их повышенная эксплуатационная опасность наряду с тем, что традиционные методы диагностики МГ к таким объектам ограниченно применимы или не применимы вовсе. По этой причине и по причине высокого износа оборудования адекватная оценка технического состояния таких объектов имеет особое значение для безопасной эксплуатации. В ходе выполнения диагностических работ с применением АЭК на всех перечисленных объектах были выявлены и подтверждены источники АЭ, отвечающие процессам образования и развития трещиноподобных дефектов. В частности, по результатам
данной работы были получены устойчивые статистические закономерности обнаружения местоположения и степени опасности дефектов КРН. Более подробно остановимся на некоторых иллюстрирующих примерах. На рисунке 3 показан локальный фрагмент технологической перемычки с установленным на нем оборудованием АЭК (а) и соответствующая типовая схема контроля с указанием границ областей и класса опасности обнаруженных источников АЭ (б). Отметим, что для диагностирования перемычки методом акустической эмиссии не требуется полное ее вскрытие, шурфовка до верхней образующей МГ производится локально в
а б
Рис. 3. Акустико-эмиссионный контроль трубопроводов линейной части на примере технологической перемычки между газопроводами: а - внешний вид углубления до верхней образующей газопровода с установленным оборудованием АЭ; б - схема расположения датчиков с обнаруженными кластерами с источниками АЭ
Fig. 3. Acoustic and emission control of linear part pipelines at the example of process bridge between gas pipelines:
а - appearance of recesses up to the gas pipeline upper forming part with installed AE equipment; b - sensor configuration with clusters of AE sources detected
DIAGNOSIS
BMK1 - обнаруженные области с дефествии по онэудлвмо-измерительному рготролю; 1 - сырное соединение на си ewe.
Рис. 4. Результаты дополнительного дефектоскопического контроля 100% поверхности технологической перемычки, осуществленного для проверки данных акустической эмиссии Fig. 4. Results of the additional flaw detection of 100% process bridge surface, performed for checking the acoustic emission data
четырех местах установки ПАЭ (рис. 3а). Итоговые результаты определения класса опасности обнаруженных источников АЭ по амплитудному критерию для участка на рисунке 3б представлены в таблице 1. Интерес представляет тот факт, что, по данным АЭК, потенциальную опасность для эксплуатации объекта представляет область перемычки, где расположен АЭ-дефект № 2 (табл. 1). С целью проверки сходимости полученных результатов дополнительному дефектоскопическому контролю (ДДК) было подвергнуто 100% наружной поверхности перемычки с полным ее вскрытием и удалением изоляции. На рисунках 4 и 5 представлены итоговые результаты ДДК перемычки после проведения акустико-эмиссионного контроля. Из рисунка 4 видно, что расположение обнаруженных другими методами НК-дефектов количественно и качественно соответствует результатам АЭК (рис. 3б). В частности, обнаружены четыре участка расположения КРН, два из которых (КРН2 и КРН3) приходятся на область расположения кластера с источником АЭ II класса опасности. На рисунке 5 приведены сравнительные примеры обнаруженных участков КРН1 (а) и КРН3 (б), отвечающие кластерам с источниками АЭ I и II классов опасности соответственно. На рисунке 5а приведен фрагмент и указаны параметры КРН в районе нижней образующей газопровода. Обнаружено, что КРН1 представляет собой скопление продольных поверхностных трещин длиной до 4 и глубиной до 0,2 мм в начальной, зарождающейся стадии возникновения и роста. Для сравнения на рисунке 5б для участка КРН3 речь идет о более развитых дефектах длиной до 18 мм и глубиной до 2 мм.
На основании представленных данных АЭ и осуществленного дополнительного обследования методами НК для технологической перемычки можно заключить следующее: выявлено 100% дефектов КРН различной природы и степени развития; местоположение выявленных дефектов КРН соответствует локализации обнаруженных в результате АЭК источников АЭ I и II классов опасности; на примере дефектов КРН показана взаимосвязь между классом
опасности источников АЭ и степенью развития опасного дефекта. К следующим примерам успешного применения метода АЭ к диагностированию опасных развивающихся дефектов, в том числе КРН, относятся трубопроводы обвязки и подключающих шлейфов компрессорных станций. Отметим, что, согласно методическим положениям, акустико-эмиссионный контроль трубопроводов КС производится в процессе их пневматических испытаний с реализацией схемы нагружения объекта в соот-
ветствии с [5]. Пример расстановки ПАЭ на линейном участке шлейфа КС показан на рисунке 6. В ходе последовательного поэтапного нагружения участков трубопровода при проведении АЭК на диагностируемом шлейфе КС протяженностью 1500 м было выявлено: 4 источника акустической эмиссии III класса опасности, соответствующих критически активным развивающимся дефектам; 26 источников акустической эмиссии II класса опасности, соответствующих активным развивающимся дефектам;
Фрагмент шлифа,
Рис. 5. Примеры обнаруженных участков стресс-коррозии, отвечающие кластерам с источниками АЭ I (а) и II (б) класса опасности
Fig. 5. Examples of detected stress corrosion sections corresponding to clusters with AE sources I (а) and II (b) hazard class
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2015
81
ДИАГНОСТИКА
Рис. 6. Пример расположения измерительных каналов АЭ при проведении контроля подключающего шлейфа компрессорной станции
Fig. 6. Example of AE measurement channels location while conducting the connecting pipeline examination
Рис. 7. Итоговая локационная диаграмма расположения источников акустической эмиссии при контроле рассматриваемого участка подключающего шлейфа КС
Fig. 7. Final location chart of acoustic emission sources when examining the considered section connecting pipeline
а б
Рис. 8. Характерные типы одиночных (а) и локальных скоплений (б) трещин КРН на участке подключающего шлейфа КС в местах расположения кластеров с источниками АЭ II класса опасности
Fig. 8. Specific types of single (a) and local clusters (b) SCC cracks at the section connecting pipeline at the locations of clusters with II hazard class AE sources
21 источник акустической эмиссии I класса опасности, соответствующий пассивным (неразвивающимся) дефектам. Пример локационной диаграммы одного из участков диагностики шлейфа КС показан на рисунке 7. В ходе постобработки и статистического анализа данных обнаруженные многочисленные источники АЭ были разбиты на области, в рамках границ которых источники АЭ объединяются в кластеры соответствующего класса опасности, показанные на рисунке 7 синим цветом. В таблице 2 приведены характерные результаты определения класса опасности обнаруженных источников АЭ по амплитудному критерию для обследованного шлейфа КС. Из таблицы следует, что в соответствии с системой классификации с ростом класса опасности источника АЭ в совокупности претерпевают изменения активность регистрируемого источника и его энергетические параметры. На рисунке 8 представлены характерные типы дефектов КРН, которые были обнаружены в ходе последующего расширенного дефектоскопического обследования в местах расположения кластеров с источниками АЭ II класса опасности. Так, на рисунках 8а и 8б проиллюстрированы дефекты № 10 и 16 соответственно, согласно таблице 2. Общей особенностью таких трещиноподобных дефектов является то, что они, как и в случае технологической перемычки, были образованы в процессе эксплуатации на внешних незначительных одиночных (рис. 8а) или локальных скоплениях (рис. 8б) механических повреждений трубы, что хорошо согласуется с предварительными выводами о возможностях метода, сформулированных выше. В силу изложенного полагаем,что для выявления недопустимых типов одиночных дефектов КРН, образованных на незначительных внешних механических повреждениях, АЭ-контроль не имеет альтернативы. Обнаруженные дефекты КРН, соответствующие источникам АЭ III класса опасности, продемонстрированы на рисунках 9-10. Обнаруженные трещи-ноподобные дефекты можно разделить условно на два типа. К первому относятся одиночные усталостные трещины, образованные вследствие длительного воздействия нескомпен-
82
№ 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
DIAGNOSIS
Таблица 2. Сравнительная таблица оценки класса опасности источников АЭ по амплитудному критерию для подключающего шлейфа КС. Предельная амплитуда At для условий контроля составила 55,6 Дб
Table 2. Comparison chart for assessment of AE sources hazard class by amplitude criterion for connecting pipeline. Limit amplitude At for control conditions was 55.6 dB
№ источника АЭ AE source No. Общее число лоцируемых событий АЭ за время измерения в кластере Total number of located AE events during the measurement in the cluster Пиковое значение лоцируемых событий АЭ за время измерения в кластере Peak value of located AE events during the measurement in the cluster Средняя амплитуда в кластере, Дб Average amplitude in the cluster dB Максимальная амплитуда в кластере, Дб Maximum amplitude in the cluster, dB Класс опасности Hazard class
3 6 2 31,4 33,1 I
10 19 2 35,6 47,3 II
16 32 5 36,8 54,8 II
13 127 23 32,3 55,8 III
15 96 17 42,1 56,3 III
Рис. 9. Одиночная трещина, обнаруженная в области расположения источника АЭ III класса опасности на подключающем шлейфе КС
Fig. 9. Single crack detected in the region of III hazard class AE source on connecting pipeline
Рис. 10. Сеть трещин КРН, образованная в области расположения скопления источников АЭ III класса опасности на подключающем шлейфе КС
Fig. 10. SCC cracks network formed in the region of location of III hazard class AE sources cluster on connecting pipeline
сированной нагрузки, например в зоне расположения пригруза трубопровода (рис. 9). На ускоренный рост трещины помимо нагрузки повлияло также отсутствие изоляционного покрытия под пригрузом, которое было выявлено в процессе осмотра дефектного участка. Ко второму общему типу можно отнести участок КРН с сетью глубоких трещин (рис. 10), образовавшийся вследствие факторов внешней сезонной нагрузки и агрессивного коррозионного воздействия грунтовых вод на заболоченном участке МГ. Об агрессивном воздействии коррозионной среды в месте расположения источников АЭ III класса свидетельствуют также многочисленные значительные язвенные коррозионные повреждения, обнаруженные совместно с КРН на этом же участке. Сформулируем основные выводы, полученные для рассмотренных в работе объектов ПАО «Газпром»:
1. Разработаны и реализованы принципиально новые методические положения проведения акустико-эмисси-онного контроля объектов линейной части магистральных газопроводов на предприятиях ПАО «Газпром».
2. На основании практических результатов применения данной методики показан высокий процент обнаружения опасных для эксплуатации дефектов КРН, в том числе дефектов КРН, не выявляемых другими методами НК, а именно - в начальной стадии развития с глубиной менее 10% толщины стенки.
3. Установлена взаимосвязь параметров акустической эмиссии с типом-размером обнаруживаемых дефектов КРН.
4. На основании результатов акусти-ко-эмиссионного контроля с последующим дополнительным дефектоскопическим контролем выявленных
участков с АЭ-дефектами могут быть рекомендованы порядок, вид ремонта, а также периодичность последующих инспекций.
Литература:
1. СТО Газпром 2-2.3-173-2007. Инструкция по комплексному обследованию и диагностике магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением.
2. Федосовский М.Е., Соколов М.В. и др. Опыт проведения внутритрубной диагностики трубопроводов с выявлением дефектов КРН и коррозии // В мире неразрушающего контроля. 2009. № 12. С. 18-22.
3. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций с коррозией под напряжением. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.
4. Яковлев А Я., Воронин В.Н., Алейников С.Г., Соловей В.О. Стресс-коррозия на магистральных газопроводах. Киров: ПАО Кировская областная типография, 2009. 320 с.
5. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». М.: ПИО ОБТ, 2003.
6. Кузьмин А.Н., Жуков А.В. и др. Практическая оценка метода акустической эмиссии на технологических газопроводах // В мире неразрушающего контроля. 2008. № 3 (41). С. 24-26.
7. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Стюхин Н.Ф. Контроль трубопроводов с применением метода акустической эмиссии // В мире неразрушающего контроля. 2009. № 1 (43). С. 29-31.
8. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Журавлев Д.Б. Акустико-эмиссионная диагностика магистральных газопроводов с применением тензометрии // В мире неразрушающего контроля. 2002. № 4 (18). С. 60-62.
9. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Журавлев Д.Б. Акустико-эмиссионная диагностика повреждений магистральных газопроводов при отбраковке дефектов внутритрубной дефектоскопии // Сб. трудов XVII Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика». Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2005.
10. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Кущин А.И. Критериальная оценка параметров акустического излучения дефектов магистрального газопровода // Сб. трудов 5-й Международной выставки и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». М.: РОНКТД, 2006.
11. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Стюхин Н.Ф., Аксельрод Е.Г. Акустико-эмиссионная диагностика коррозионных дефектов трубопроводов. О механизмах развития локальной коррозии // Технадзор. 2007. № 7. С. 52-53.
12. МР 204-86 «Расчеты и испытания на прочность. Применение метода акустической эмиссии для контроля сосудов, работающих под давлением, и трубопроводов». М.: Госстандарт - ВНИИМАШ, 1986.
13. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Лукин В.А. Экспериментальное моделирование процессов разрушения на дефектных металлоконструкциях // В мире неразрушающего контроля. 2011. № 1 (51). С. 13-21.
References:
1. STO Gazprom 2-2.3-173-2007. Instrukcija po kompleksnomu obsledovaniju i diagnostike magistral'nyh gazoprovodov, podverzhennyh korrozionnomu rastreskivaniju pod naprjazheniem [Instruction for complex examination and diagnostics of main gas pipelines exposed to corrosion cracking under tension].
2. Fedosovskiy M.Ye., Sokolov M.V. et al. Opyt provedenija vnutritrubnoj diagnostiki truboprovodov s vyjavleniem defektov KRN i korrozii [Experience of in-line inspection of pipelines with the identification of SCC defects and corrosion]. V mire nerazrushajushhego kontrolja = In the world of nondestructive tests, 2009, No. 12. P. 18-22.
3. Steklov O.I. Stojkost' materialov i konstrukcijs korroziej pod naprjazheniem [Materials and structures resistance with stress corrosion]. Moscow, Mechanical Engineering, 1990. 384 pp.
4. Yakovlev A.Ya., Voronin V.N., Aleinikov S.G., Solovey V.O. Stress-korrozija na magistral'nyh gazoprovodah [Stress corrosion on gas pipelines]. Kirov, Kirov Regional Printing House PJSC, 2009. 320 pp.
5. SR 03-593-03 Pravila organizacii i provedenija akustiko-jemissionnogo kontrolja sosudov, apparatov, kotlov i tehnologicheskih truboprovodov [Regulations for arrangement and conducting the acoustic and emission control of vessels, boilers and process piping]. Moscow, PIO OBT, 2003.
6. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., et al. Prakticheskaja ocenka metoda akusticheskoj jemissii na tehnologicheskih gazoprovodah [Practical evaluation of acoustic emission method at the process pipelines]. V mire nerazrushajushhego kontrolja = In the world of non-destructive tests, 2008, No. 3 (41). P. 24-26.
7. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Styukhin N.F. Kontrol' truboprovodov s primeneniem metoda akusticheskoj jemissii [Control of the pipelines using the acoustic emission method]. V mire nerazrushajushhego kontrolja = In the world of non-destructive tests, 2009, No. 1 (43). P. 29-31.
8. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Zhuravlev D.B. Akustiko-jemissionnaja diagnostika magistral'nyh gazoprovodov s primeneniem tenzometrii [Acoustic and emission diagnostics of main gas pipelines with strain-gauge measurement]. Vmire nerazrushajushhego kontrolja = In the world of non-destructive tests, 2002, No. 4 (18). P. 60-62.
9. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Zhuravlev D.B. Akustiko-jemissionnaja diagnostika povrezhdenij magistral'nyh gazoprovodov pri otbrakovke defektov vnutritrubnojdefektoskopii [Acoustic and emission diagnostics of main gas pipelines damages while rejecting the defects of in-line inspection]. Sb. trudov XVII Rossijskoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Nerazrushajushhij kontrol' i diagnostika» [Collected papers of XVII Russian Scientific and Technical Conference «Non-destructive inspection and diagnostics»]. Yekaterinburg, Mechanical Engineering Institute, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2005.
10. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Kushchin A.I. Kriterial'naja ocenka parametrov akusticheskogo izluchenija defektovmagistral'nogo gazoprovoda [Criterion evaluation of main gas pipeline defects acoustic emission parameters]. Sb. trudov 5-j Mezhdunarodnoj vystavki i konferencii «Nerazrushajushhij kontrol' i tehnicheskaja diagnostika v promyshlennosti» [Collected papers of 5-th International Exhibition and Conference «Non-Destructive Testing and Industrial Technical Diagnostics»]. Мoscow, Russian Society for Non-Destructive Testing and Technical Diagnostics (RSNTTD), 2006.
11. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Styukhin N.F., Akselrod Ye.G. Akustiko-jemissionnaja diagnostika korrozionnyh defektov truboprovodov. O mehanizmah razvitija lokal'noj korrozii [Pipeline corrosion defects acoustic and emission diagnostics. On mechanisms of localized corrosion development]. Tehnadzor = Technical inspection, 2007, No. 7. P. 52-53.
12. MR 204-86 Raschety i ispytanija na prochnost'. Primenenie metoda akusticheskoj jemissii dlja kontrolja sosudov, rabotajushhih pod davleniem, i truboprovodov [Evaluation and testing for strength. Application of acoustic emission method for monitoring the vessels, operating under pressure, and pipelines]. Moscow, State Committee for the Russian Federation for Standardization and Metrology - VNIIMASH, 1986.
13. Kuzmin A.N., Zhukov A.V., Lukin V.A. Jeksperimental'noe modelirovanie processov razrushenija na defektnyh metaUokonstrukcijah [Experimental modeling of destruction process at the defective steel structures]. V mire nerazrushajushhego kontrolja = In the world of non-destructive tests, 2011, No. 1 (51). P. 13-21.
