МАГНИТНА ТОМОГРАФИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОПИТ И ПРИЛОЖЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЯ НА МАГНИТНАТА ТОМОГРАФИЯ: ОПИТ И ВЪЗМОЖНОСТИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ
Волгина Наталия Ивановна
Кандидат технология Sci., Доцент MAMI, Москва
Воробьов Яков Владимирович
Кандидат технология Sci., Старши изследовател, STC "Transkor-K" LLC, Москва
Горошевски Валериан Павлович
Кандидат технология Sci., Технически директор на LLC STC "Transkor-K", Москва
ТЕХНОЛОГИЯ НА МАГНИТНАТА ТОМОГРАФИЯ: ОПИТ И ВЪЗМОЖНОСТИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ
кандидат Технически, Доцент по Московски държавен машиностроителен университет (МАМИ), Москва
кандидат Технически, научен сътрудник на Фирма LLC научно-технически център "Транскор-К"
кандидат Технически, технически директор на Фирма LLC научно-технически център "Транскор-К"
АНОТАЦИЯ
Представен е нов метод за техническа диагностика на феромагнитни материали - безконтактният метод на магнитна томография. Беше подчертано, че основната задача на MTM е да идентифицира зони от конструкцията с повишен риск от инцидент. Допълнителна задача, решена чрез метода на магнитната томография, е да се определят условията за безпроблемно обслужване на конструкцията.
Представен е новият метод за техническа диагностика на феромагнитни материали - безконтактен метод на магнитна томография. Подчертава се, че основната задача на MTM е идентифициране на областите на дизайна с повишен риск от авария. Допълнителен проблем, който решава метод за магнитна томография, е дефинирането на термини за безаварийно обслужване на даден дизайн.
Ключови думи: магнитна томография, неразрушаващо изпитване, тръбопровод, напрежено-деформирано състояние
Ключови думи: магнитна томография, неразрушаващ контрол, тръбопровод, интензивно деформирано състояние
Диагностицирането на техническото състояние на стоманените тръбопроводи е много труден проблем. За такива обекти, при липса на контрол през цялото време, дори първата стъпка от оценката на състоянието е трудна - идентифициране на метални дефекти (самото откриване на дефекти).
Освен това, за да се осигури безопасна експлоатация на тръбопроводи, е необходимо да има надеждна информация за разпределението на механичните напрежения по дължината на обекта, посоката и нивото на външните сили, действащи върху тръбопровода. Съвременните числени методи за оценка на механичните напрежения все още не са широко разпространени поради разнообразието и сложността на реалните експлоатационни условия.
Въз основа на резултатите от изследвания и анализи на откази на тръбопроводи, работещи в нестандартни условия, беше установено, че основната причина за авариите са прекомерни деформации на огъване, което се доказва от естеството на разрушаването на тръбите: отварянето на пръстенови монтажни фуги или образуването на пукнатини по тези фуги. Свръхнапрежение на тръбите е възникнало в резултат на натоварвания, неотчетени в проектната документация: силово въздействие на плъзгащи се почви, ерозия на подводни тръбопроводи, слягане на почвите и излагане на тръбопровода в карстовата зона.
Предвиждането на промените в експлоатационните условия на газопроводи на етапа на проектиране е трудно. В тази връзка възниква проблемът с определянето на напрегнато-деформираното състояние на тръбопровода, което действително съществува в конструкцията, като се вземат предвид експлоатационните и променящи се природни и климатични натоварвания, за да се обоснове осъществимостта, последователността и избора на мерки за ремонт. Тази задача може да бъде решена чрез метода на магнитна томография (МТМ).
Магнитната томография е метод за определяне на техническото състояние на тръбопроводите въз основа на оценка на напрегнато-деформираното състояние.
Основната задача на MTM е да открива участъци от тръбопровода с повишен риск от авария. Допълнителна задача, която MTM решава, е изчисляването на параметрите на целостта на тръбопровода, като периода на безотказно обслужване. Всички съвременни регулаторни вътрешни и чуждестранни стандарти (ASME, API, DNV) оценяват локалните механични напрежения въз основа на геометрията на дефектите. Обаче механичните напрежения (а не размерите на конкретен дефект) определят целостта на тръбопровода! (Фиг. 1).
Фигура 1. Дефект в тръба и напрежения, възникващи в нея по време на огъване
Основните разпоредби на метода на магнитната томография се основават на явленията на магнитоеластичния и магнитомеханичния (пиезо) ефект [1, 2, 5]. Образуването на доменната структура на тръбопроводния метал се случва дори на етапа на производство на тръби под въздействието на постоянно земно поле. По време на работа тръбопроводът изпитва много различни механични напрежения, което води до образуването на зони за релаксация или зони с концентрация на механично напрежение. Това са области с най-слаба устойчивост на разрушаване, където процесите на зародиш и развитие на дефекти протичат с ускорена скорост.
Методът на магнитна томография дава възможност за качествена оценка на деформационната способност на металния тръбопровод от позицията на напреженията, действащи в участъка, като се използват параметрите на промяната на магнитното поле. Основните разпоредби на анализа на напрегнато-деформираното състояние са постулатите на теорията на устойчивостта на материалите и са основни при изчисляването на критериите за надеждност на тръбопроводите.
Магнитното поле на тръбопровода съдържа информация за неговото напрежено-деформирано състояние. С правилната интерпретация на тази информация е възможно да се идентифицират не само действителните дефекти, но и да се оцени истинското състояние на тръбопровода, тъй като рискът от разрушаване се създава именно от произтичащите напрежения. Например, ако има някакъв дефект в стената на тръбата, тогава нивото на напрежение в областта на дефекта ще се различава от нивото на напрежение в тръба без дефекти (Фиг. 2).