×
20.05.2016
216.015.4094

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ мониторинга технического состояния стальных подземных газонефтепроводов. При реализации способа обследуемый трубопровод намагничивают с помощью источника постоянного магнитного поля, размещенного внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности 0,1-0,8 поля насыщения. Измерения трех взаимно перпендикулярных компонент индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода производятся сразу после операции намагничивания, а затем с периодичностью от 1 до 4 раз в год с помощью феррозондовых или магниторезистивных датчиков магнитного поля. По сопоставлению полученных результатов делают вывод о развитии коррозионных нарушений и напряженных состояний, прогнозируют техническое состояние трубопровода в заданный момент времени и его срок службы. Техническим результатом является выявление дефектов и напряженных состояний трубопровода, позволяющее определять слабые места трубопровода и предотвращать его разрушение. 8 ил.
Основные результаты: Способ мониторинга технического состояния подземных трубопроводов по остаточному магнитному полю, включающий измерение поля утечки величины индукции магнитного потока дефектов внутри трубопровода внутритрубным снарядом, содержащим датчики магнитного поля и перемещающимся под действием потока жидкости или газа, отличающийся тем, что трубопровод предварительно намагничивают источником постоянного магнитного поля, размещенным внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности от 0,1 до 0,8 поля насыщения, измеряют магниторезистивным или феррозондовым датчиком три взаимно перпендикулярные компоненты индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода, затем измерения магнитной индукции проводят с периодичностью по меньшей мере от 1 до 4 раз в год, сопоставляют полученные результаты и на основании изменения магнитного поля каверн и напряженного состояния трубопровода прогнозируют его техническое состояние в определенный момент времени.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано в неразрушающем контроле для мониторинга технического состояния стальных подземных газонефтепроводов.

Известен способ внутритрубной магнитной диагностики (Абакумов А.А., Абакумов А.А. (мл.). Магнитная диагностика газонефтепроводов. М.: Энергоатомиздат, 2001. С. 386-403), который заключается в пропуске по трубопроводу инспекционных снарядов, состоящих из намагничивающего устройства и измерительного блока. Трубопровод намагничивается до насыщения с помощью постоянных магнитов или электромагнитов и измеряется поле утечки между полюсами магнитов при уменьшении толщины стенки трубы.

Недостатками данного способа являются большие габариты снарядов, содержащих одновременно намагничивающее и измерительное устройство, что существенно затрудняет диагностику трубопроводов малого диаметра и сложной формы (например, распределительных газопроводов с тепловыми компенсаторами), и наличие сильных магнитов в конструкции, что затрудняет перемещение дефектоскопа при малом давлении газа (давление в распределительных трубопроводах обычно не превышает 0,6 МПа.

Известен способ «Метод анализа магнитного поля и аппарат для определения стресс-характеристик в трубопроводе» (патент US №5532587, опубл. 16.12.1991 г.), метод включает прохождение снаряда сквозь трубопровод, в то время как он электромагнитно связан датчиками с внутренней поверхностью трубопровода. В процессе прохода сигналы изменяются в зависимости от локальной магнитной проницаемости стенок трубы и соответствующие им коррелированные данные генерируются и записываются. После прохода коррелированные данные используются, чтобы связать сигналы с местами локальных напряжений в стенках.

Недостатками метода являются невозможность определения направления механических напряжений в металле трубопровода из-за отсутствия трехкомпонентного измерения магнитного поля, а также ограниченная разрешающая способность из-за удаленности датчиков от поверхности трубопровода.

Известны способ и устройство для обнаружения и оценки механического повреждения в трубопроводах, использующие нелинейные гармонические методы (патент US №6239593, опубл. 21.09.1998 г.). Данный способ использует нелинейные гармонические методы для обнаружения механических повреждений в трубопроводах. Магнитные свойства трубопровода определяются на основании измерения магнитного поля, зависящего от времени. Амплитуды нечетных гармонических составляющих связаны с магнитным состоянием контролируемого материала, что позволяет определить области механического повреждения. Эта методика может использоваться для быстро обнаружения областей напряжения в тех трубопроводах, где устройства с нелинейными гармоническими сенсорами установлены на снаряде, перемещающемся сквозь трубопровод с относительно высокой скоростью.

Недостатками способа являются сложность проведения дефектоскопии сетей распределительных газопроводов в связи с недостаточным давлением газа для перемещения дефектоскопа, снабженного намагничивающим устройством, с необходимой для сканирования скоростью, а также низкая чувствительность к напряженным состояниям и дефектам малых размеров из-за наличия намагничивающего поля, намного превышающего по амплитуде сигнал коррозионных нарушений.

Известны способ и аппарат для обнаружения дефектов внутри трубы (патент JP №3118465, опубл. 21.05.1991 г.). В данном изобретении ставится цель повышения точности обнаружения дефектов внутри трубы путем размещения длинного ярма концентрично в трубе, кольцевого постоянного магнита, который окружает ярмо и установлен около внутренней поверхности трубы и множества катушек, которые размещены по периферии трубы. Постоянный магнит окружает ярмо и имеет одинаковую полярность на одной и той стороне. Множество катушек размещено по периферийной стороне трубы. Основная часть, имеющая постоянный магнит и катушки, помещена в корпус. Когда этот аппарат проходит доброкачественную часть трубы, труба намагничена магнитом приблизительно до насыщения. Когда аппарат проходит дефектную часть, изменения магнитного потока рассеяния пропорциональны уменьшению площади поперечного сечения трубы. Таким образом, глубина дефектного участка может быть точно определена.

Недостатки данного способа заключаются в невозможности определения напряженных состояний при намагничивании трубопровода до состояния магнитного насыщения, а также затруднения при перемещении аппарата внутри распределительных газопроводов.

Известен способ и устройство для внутритрубной магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов - внутритрубный интроскоп МИ-31 ООО «ИНТРОСКО» и ООО «ИНТРОН ПЛЮС» (Абакумов А.А., Абакумов А.А. (мл.). Магнитная диагностика газонефтепроводов. М.: Энергоатомиздат, 2001), принятый за прототип. Способ осуществляется при намагничивании внутренней поверхности трубопроводов до насыщения постоянными магнитами или электромагнитами, между полюсами которых находятся многоэлементные преобразователи магнитных полей. Электромеханическое сканирование осуществляется с помощью линейного преобразователя магнитных полей, выполненного в виде линейки из одиночных преобразователей, образующих строку кадра. Развертка по строке такой линейки происходит с помощью коммутатора путем синхронного подключения отдельных магниточувствительных элементов к видеоконтрольному устройству. Развертка по второй по ординате осуществляется за счет механического перемещения линейного преобразователя относительно трубы. Внутритрубный магнитный интроскоп осуществляет сканирование магнитного рельефа, возникающего под действием полей рассеяния от дефектов стенки трубопровода, перемещаясь под действием потока воды или с помощью троса и лебедки.

Недостатком является невозможность определения напряженных состояний в металле трубопровода. Намагничивание до насыщения приводит к исчезновению слабых магнитных полей, которые возникают под воздействием напряженных состояний. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Техническим результатом является разработка способа для внутритрубного выявления дефектов и напряженных состояний подземных металлических трубопроводов, позволяющее выявить слабые места трубопровода и предотвратить его разрушение.

Технический результат достигается тем, что трубопровод предварительно намагничивают источником постоянного магнитного поля, размещенным внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности от 0,1 до 0,8 поля насыщения, измеряют магниторезистивным или феррозондовым датчиком три взаимно перпендикулярные компоненты индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода, затем измерения магнитной индукции проводят с периодичностью по меньшей мере от 1 до 4 раз в год, сопоставляют полученные результаты и на основании изменения магнитного поля каверн и напряженного состояния трубопровода прогнозируют его техническое состояние в определенный момент времени.

Способ мониторинга технического состояния подземных трубопроводов по остаточному магнитному полю поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - расположение осей относительно трубы;

фиг. 2 - распределение х компоненты магнитной индукции по длине трубы;

фиг. 3 - распределение у компоненты магнитной индукции по длине трубы;

фиг. 4 - распределение z компоненты магнитной индукции по длине трубы;

фиг. 5 - распределение х компоненты магнитной индукции по длине трубы;

фиг. 6 - распределение у компоненты магнитной индукции по длине трубы;

фиг. 7 - распределение z компоненты магнитной индукции по длине трубы;

фиг. 8 - зависимость магнитной индукции от приложенной нагрузки к трубе.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала трубопровод предварительно намагничивают до величины 0,1-0,8 поля насыщения с помощью постоянных магнитов или электромагнитов, размещенных внутри трубопровода. После этого измеряют три взаимно перпендикулярные компоненты магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода с помощью феррозондовых или магниторезистивных датчиков. Через 3-12 месяцев после естественного частичного размагничивания проводят повторные измерения магнитного поля, сопоставляют полученные результаты, оценивают остаточный ресурс трубопровода и прогнозируют его техническое состояние в определенный момент времени.

Предлагаемый способ был апробирован в лабораторных условиях на стальной трубе (D=60 мм, δ=5 мм, l=3 м). В середине трубы был смоделирован дефект в виде накладки из того же материала размерами 30×6×55 мм. Труба была предварительно намагничена до состояния магнитного насыщения (J=Jнас) при помощи импульсного магнитного излучателя И100-30 (impulsnyj-magnitnyj-izluchatel). Затем переворачивали трубу на 180° и в том же устройстве постепенно размагничивали слабыми магнитными импульсами, моделируя естественное размагничивание с течением времени. После каждого размагничивания проводились измерения трех взаимно перпендикулярных компонент магнитной индукции, направление которых указано на фиг. 1. Результаты измерений представлены на фиг. 2, фиг. 3, фиг 4.

Как видно из графиков, оптимальной степенью намагниченности является величина не меньше 0,1 Jнас. Однако при намагничивании до насыщения напряженные состояния и мелкие дефекты плохо проявляются. Поэтому оптимальным для нового способа мониторинга технического состояния нефтегазопроводов будет являться намагничивание до величины 0,1-0,8 магнитного насыщения.

Также были проведены эксперименты с нагружением той же трубы, намагниченной до величины 0,5 поля насыщения. Сначала трубу располагали так, чтобы она находилась в ненагруженном состоянии, без провисания. Затем концы трубы располагали на опорах, при этом нагрузка, приходящаяся на трубу, была равна весу самой трубы 24 кг. После этого к середине трубы подвешивали немагнитный груз весом 10 и 20 кг. Полученные результаты можно видеть на фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7.

Для прогноза технического состояния трубопровода в определенный момент времени построим график зависимости разности максимального значения магнитной индукции и значения магнитной индукции в середине трубы от нагрузки, действующей на трубу, фиг. 8. При продлении линии графика можно увидеть вероятное значение нагрузки в заданный момент времени.

Как видно из графиков, намагничивание трубопровода до величины 0,1-0,8 поля насыщения позволяет выявлять не только дефекты металла, но и напряженные состояния, возникающие в теле трубопровода.

Преимущество изобретения состоит в том, что данный способ с намагничиванием в диапазоне 0,1-0,8 поля насыщения позволяет определять не только нарушения сплошности материала трубопровода, но и напряженные состояния, возникающие при эксплуатации, а также их направление благодаря трехкомпонентному измерению индукции магнитного поля. Разделение операций намагничивания и измерения магнитного поля, а также намагничивание не до насыщения позволяют снизить габаритные размеры и вес прибора, что позволяет без затруднений проводить диагностику трубопроводов малого диаметра и сложной формы.

Способ мониторинга технического состояния подземных трубопроводов по остаточному магнитному полю, включающий измерение поля утечки величины индукции магнитного потока дефектов внутри трубопровода внутритрубным снарядом, содержащим датчики магнитного поля и перемещающимся под действием потока жидкости или газа, отличающийся тем, что трубопровод предварительно намагничивают источником постоянного магнитного поля, размещенным внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности от 0,1 до 0,8 поля насыщения, измеряют магниторезистивным или феррозондовым датчиком три взаимно перпендикулярные компоненты индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода, затем измерения магнитной индукции проводят с периодичностью по меньшей мере от 1 до 4 раз в год, сопоставляют полученные результаты и на основании изменения магнитного поля каверн и напряженного состояния трубопровода прогнозируют его техническое состояние в определенный момент времени.
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ОСТАТОЧНОМУ МАГНИТНОМУ ПОЛЮ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 161.
20.05.2013
№216.012.4142

Комплекс для проходки выработки метрополитена круглого поперечного сечения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для проходки горных выработок. Техническим результатом является повышение надежности работы комплекса, исключение возможности скопления у забоя горной массы, образующейся при проходке выработки, уменьшение трудоемкости обслуживания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482276
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.09.2013
№216.012.6716

Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов

Способ включает наложение вибрационными устройствами низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону металла в процессе сварки. Наложение низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону осуществляют с частотой, равной частоте собственных колебаний участка трубопровода со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492037
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c8a

Система управления турбоагрегатом

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами и направлено на обеспечение их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от изменения характеристики трубопровода. Система управления включает центробежный насос, электродвигатель, блок изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493437
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.11.2013
№216.012.7e8e

Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью

Изобретение относится к горному делу и предназначено для проведения выработок в неустойчивых породах при строительстве метрополитенов с обеспечением сохранности поверхностных сооружений. Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью в слабоустойчивых породах содержит рабочий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498071
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.8038

Высокодинамичный бездатчиковый асинхронный электропривод с непосредственным управлением моментом

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах различного отраслевого применения, построенных на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Технический результат заключается в снижении пульсаций электромагнитного момента за счет обеспечения плавного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498497
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.01.2014
№216.012.981a

Коронка для направленного механического бурения льда

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для искусственного искривления с отбором керна скважины, пробуренной в ледовых массивах Арктики и Антарктики. Обеспечивает расширение возможностей устройства и повышение надежности проведения ствола скважины в проектном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504637
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9852

Электроприводная перекачивающая станция на морской платформе

Изобретение относится к транспортировке многофазной углеводородной смеси по трубопроводам, проложенным по морскому дну. Перекачивающая станция на морской платформе содержит контейнер. Контейнер разделен на три отсека. Во втором отсеке установлен электродвигатель, ротор которого установлен на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504693
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.993c

Устройство для индукционного нагрева нефтепродуктов

Устройство содержит индукционный нагреватель, магнитопроводный экран, теплоизоляционный кожух, индукционную обмотку, охватывающую цилиндрическую емкость, выпрямитель переменного тока и инвертор, соединенный с индукционной обмоткой и блоком управления инвертором, датчики температуры входного и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504927
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c98

Стенд для исследования энергообмена при разрушении

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд для исследования энергообмена при разрушении содержит корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги, одним концом связанные с захватами, привод вращения, возбудитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505794
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c99

Стенд для ударных испытаний образцов

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, закрепленную на основании направляющую трубу, выполненную с двумя параллельными вертикальными участками, соединенными в нижней части между собой коленом, шаровой ударник, размещенный в первом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505795
Дата охранного документа: 27.01.2014
Показаны записи 1-10 из 198.
20.05.2013
№216.012.4142

Комплекс для проходки выработки метрополитена круглого поперечного сечения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для проходки горных выработок. Техническим результатом является повышение надежности работы комплекса, исключение возможности скопления у забоя горной массы, образующейся при проходке выработки, уменьшение трудоемкости обслуживания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482276
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.09.2013
№216.012.6677

Способ оценки склонности к риску

Изобретение относится к области медицины, а именно к оценке психофизиологических качеств горноспасателей, и может быть использовано в отраслях, связанных с опасным производством. Перед началом операций определяют силу электрокожного раздражения индивидуально для каждого испытуемого по реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491878
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6716

Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов

Способ включает наложение вибрационными устройствами низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону металла в процессе сварки. Наложение низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону осуществляют с частотой, равной частоте собственных колебаний участка трубопровода со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492037
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c8a

Система управления турбоагрегатом

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами и направлено на обеспечение их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от изменения характеристики трубопровода. Система управления включает центробежный насос, электродвигатель, блок изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493437
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.10.2013
№216.012.726b

Ленточно-канатный конвейер с промежуточными приводами

Конвейер содержит ленту и размещенный внутри ее контура тяговый контур из двух канатов (3, 4), опирающийся на грузонесущей ветви (1) ленты на ролики (5,6) с ребордами. Борта грузонесущей ветви ленты опираются на наклонные ролики (7, 8) с формированием желобчатого профиля ленты. Канаты нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494948
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7ab6

Способ определения астрономического азимута и широты по неизвестным звездам

Изобретение относится к области астрономо-геодезических измерений и может быть использовано для определения по звездам астрономических азимутов направлений на земные ориентиры для решения разнообразных задач инженерной геодезии. Способ определения астрономического азимута и широты по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497076
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d44

Головной однобарабанный привод ленточного конвейера с прижимной лентой

Привод содержит огибаемый конвейерной лентой (1) приводной барабан (2) с разгрузочной воронкой (3) и прижимную ленту (4), контур которой размещен под приводным барабаном с размещением отклоняющего барабана (5) в зоне сбегания конвейерной ленты с приводного барабана. Корпусы (6) подшипников...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497741
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e88

Способ разработки пластов полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых лавами, оборудованными очистными механизированными комплексами. Способ разработки пластов полезных ископаемых включает разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498065
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e8e

Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью

Изобретение относится к горному делу и предназначено для проведения выработок в неустойчивых породах при строительстве метрополитенов с обеспечением сохранности поверхностных сооружений. Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью в слабоустойчивых породах содержит рабочий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498071
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e8f

Способ комбинированной забутовки закрепного пространства

Изобретение относится к области строительства горных выработок в сложных инженерно-геологических условиях с повышенными смещениями массива или со значительным горным давлением, а также тоннелей различного назначения в аналогичных условиях. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498072
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД