Внутритрубные диагностические снаряды

За рубежом разработки внутритрубных диагностических снарядов производятся с начала 70-х годов и к настоящему моменту уже используются диагностические снаряды третьего и четвертого поколений. Внутритрубные снаряды (далее снаряды) – это устройства, предназначенные для пропуска по всей длине трубопровода, при этом движение их осуществляется потоком продукта. Снаряды подразделяют на две категории: пользовательскиеилиобычные, т. е. снаряды, которые исполняют функции очистки, разделения и обезвоживания; и «интеллектуальные» (ВИС) или внутритрубные диагностические снаряды, с помощью которых получают информацию о наличии и местоположении любых дефектов.

В настоящее время более десяти компаний эксплуатируют свыше 30 различных типов ВИС. Для применения на отечественных трубопроводах приобретаются снаряды третьего поколения. По цели использования диагностические снаряды можно разделить на профилемеры, использующиеся для определения отклонений геометрической формы от проектной, и дефектоскопы, определяющие наличие дефектов стенок трубопровода.

Дефектоскопы по принципу действия можно разделить на магнитные и ультразвуковые. Магнитные дефектоскопы работают на принципе искажения магнитных линий в местах дефектов, а работа ультразвуковых дефектоскопов основана на рассеивании ультразвуковых волн на дефектах.

В настоящее время на отечественных нефтепроводах в качестве диагностических приборов внутритрубного контроля используются: профилемер «Калипер», магнитный дефектоскоп «Магнескан», ультразвуковой дефектоскоп «Ультраскан» и «Крот» для труб диаметром 1200 мм.

Ниже и в табл. 7.5 приведены основные технические данные ВИС.

1.Профилемер «Калипер» – Д_у 426-530 мм, длина 1516 мм. Профилемер «Калипер» – Д_у 720-820 мм, длина 1750 мм.

2.Магнитный дефектоскоп «Магнескан» – Д_у 426¸530 мм, длина 2150 мм. Магнитный дефектоскоп «Магнескан» – Д_у 720 мм, длина 2616 мм.

3.Ультразвуковой дефектоскоп «Ультраскан» – Д_у 426¸530 мм, длина 4500 мм.

4.Максимальная длина трубопровода, диагностируемая за один пропуск прибора: «Калипера» – 250 км в газе или воде, 500 км в нефти; «Магнескана» – 250 км; «Ультраскана» – 120 км (все приборы снабжены устройством задержки включения для диагностики трубопроводов, длина которых превышает рабочие пределы приборов, за несколько пропусков приборов).

5.Минимальное проходное сечение трубопровода для: «Калипера» – 70% Д_у; «Магнескана» – 90% Д_у; «Ультраскана» – 85% Д_у.

6.Минимальный радиус изгиба колена трубы 90°, обеспечивающий прохождение прибора, для: «Калипера», «Ультраскана» – 1,5 Д_у; «Магнескана» – 3 Д_у.

7.Рекомендуемая скорость пропуска приборов, для: «Калипера» – 0,2¸3 м/сек (возможно до 6 м/с); «Магнескана» – 0,6¸4 м/с; «Ультраскана» – 0,2¸1 м/сек (возможно до 1,3 м/с).

8.Диапазон температур эксплуатации: от -15°С до +50°С.

9.Максимальное давление: 100 Бар.

10.Максимальное время работы в трубопроводе, для: «Магнескана» Д_у 426¸530 мм – 50 часов; «Магнескана» Д_у 720 мм – 70 часов; «Ультраскана» – 72 часа.

11.Обнаруживаемые дефекты:

- «Калипером» – вмятины, овальности, овальности с вмятинами, сварки кольцевым швом, клапаны, изменения толщины стенок, радиус изгиба трубы.

- «Магнесканом» – коррозия металла, зазубрины, вмятины, твёрдые точки, эрозия, механические дефекты (приведшие к потере металла).

- «Ультрасканом» – внутренняя и внешняя коррозии, царапины, влияющие на потерю металла, задиры (расслоения), газовые поры, отложения шлаков.

12.Точность определения местоположения дефектов (на предварительно очищенной трубе, с использованием одометра, маркера и информации о поперечных швах): «Калипером» – ± 1м; «Магнесканом» – ± 1м. Точность определения: а) по окружности ± 45°; «Ультрасканом» – ± 0,25 м. б) по окружности ±10°.

Таблица 7.5

Характеристики снаряда-дефектоскопа

Наибольшим спросом пользуются два типа информации, предоставляемые внутритрубной диогностикой – измерение геометрии (диаметра) и обнаружение потери металла (коррозии). Однако внутритрубная диагностика может предоставлять более широкий диапазон услуг: обнаружение утечек; регистрация температуры и давления; измерение изгиба; забор проб продукта; измерение отложений парафина; контроль кривизны; измерение профиля трубопровода; картографирование; проведение фотографической диагностики; обнаружение трещини т. д.

рассмотрим основные принципы действия наиболее часто используемых типов ВИС.

Ультразвуковой дефектоскоп имеет преимущества перед магнитным. Оно заключается в способности ультразвуковых дефектоскопов измерять толщину стенки трубопровода, зарегистрированные при этом данные об уменьшении толщины стенки считаются решающим фактором при принятии решения о проведении ремонтных работ. Так как такие приборы обеспечивают прямое измерение стенки трубопровода, полученные данные могут быть использованы для расчетов его фактической остаточной прочности. Магнитные дефектоскопы определяют лишь изменение толщины стенки относительно проектного значения, что в случае применения сварных труб может привести к значительным ошибкам в расчетах.

«Калипер» позволяет производить измерения внутреннего проходного сечения (при движении с постоянной скоростью), радиусов поворота трубопровода, определять наличие таких дефектов, как вмятины, гофры, овальность сечения, определять сечения сварных швов, подкладных колец, клапанов, фиксирует расположения задвижек. На основании данных, полученных при пропуске профилемера, определяется возможность пропуска через трубопровод дефектоскопа «Ультраскан», который позволяет обнаружить, классифицировать и измерить дефекты стенок трубы – потерю металла от внутренней или внешней коррозии, царапины, задиры, выщербины и внутренние несплошности типа расслоений, газовых пор, шлаковых включений.

Дефектоскопы «Ультраскан» способны непосредственно измерить толщину стенки труб с точностью измерения толщины стенки 0,3 мм, переносит изменение скорости. Измерительно-регистрирующая система ультразвукового снаряда производит циклы измерений через каждые 3 или по ходу движения снаряда и через каждые 8 мм по окружности. Благодаря этому в пределах каждого инспектируемого участка выполняются многие миллионы измерений.

Внутритрубные инспекционные снаряды имеют одинаковые конструктивные элементы: манжеты, с помощью которых снаряды перемещаются под действием потока нефти и опираются на стенки трубопровода; демпферы, расположенные спереди и сзади снаряда, для предохранения его от разрушения или столкновения с каким-либо препятствием; одометр, определяющий расстояние, пройденное снарядом с момента запуска; в герметичном корпусе располагается компьютер, источник питания; имеется вывод для считывания данных из памяти компьютера. Для получения информации профилемер имеет датчики, находящиеся в непосредственном соприкосновении со стенкой трубопровода, а дефектоскоп – 160 датчиков, осуществляющих прозвучивание стенок. Снаряд обычно делится на функционально и конструктивно законченные секции.

Имеющееся программное обеспечение позволяет представить информацию, полученную от внутритрубных инспекционных снарядов в трех формах: в виде диаграмм с графическими изображениями дефектов в трехмерном пространстве; в виде статистических данных; с информацией о количестве дефектов каждого вида.