.RU

Возможность бесконтактного выявления зон концентрации напряжений на трубопроводах


ВОЗМОЖНОСТЬ БЕСКОНТАКТНОГО ВЫЯВЛЕНИЯ ЗОН КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ НА ТРУБОПРОВОДАХ


Коннов В.В., Глушаков И.В., Иванов Д.С., Коннов Вл.Вл.

Москва, Россия


Знание технического состояния эксплуатирующихся трубопроводов создает основу для расчетов рисков возникновения нарушений в их работе и планирования необходимых мероприятий для поддержания необходимого уровня безопасности.

Информацию о техническом состоянии стальных подземных трубопроводов дают системы постоянного мониторинга и/или периодические обследования. Прочностные расчеты должны учитывать фактическое напряженно-деформированное состояние (НДС), возникающее в процессе укладки, эксплуатации и ремонта трубопроводов из-за влияния дополнительных нагрузок. Дополнительные напряжения возникают в трубопроводах, как правило, при нарушении проектных решений во время строительства, при геологической активности грунтов в процессе эксплуатации и несанкционированных механических воздействиях.

Эффективным способом определения НДС трубопроводов представляется использование геодезического оборудования для получения информации о пространственном положении трубопровода. Однако, на практике трубопроводы испытывают сложные деформации: изгиб, растяжение, сжатие, кручение, циклические нагрузки; поэтому определение действующих напряжений в трубопроводе только по его геометрии не всегда эффективно.

Для эффективного поиска участков с повышенным НДС одновременно с определением пространственного положения трубопроводов можно использовать результаты измерения магнитного поля над трубопроводом. Магнитное поле над трубопроводом представляет собой результат взаимодействия полей Земли и металла трубопровода, подверженного воздействию внутренней и внешней среды (магнитоупругий эффект) и характеризует уровень механических напряжений в трубопроводе.

В НПЦ «МОЛНИЯ» ведутся исследования в этой области. Качественные результаты – выявление участков с изменением НДС трубопроводов – получены. Главная сложность – количественная оценка величины напряжений и определение причин изменения НДС.

Известно, что элементарными носителями ферромагнетизма, в основном, являются электронные спины. Ферромагнитными свойствами обладают только некоторые химические элементы, например, железо, никель, гадолиний, кобальт. Это связано со строением атомов этих элементов – наличием незаполненных электронных подслоев. Ферромагнетизм возникает благодаря обменному взаимодействию электронов незаполненных атомных оболочек, которое характеризуется интегралом обмена. При определенном расстоянии между атомами интеграл обмена может быть равен нулю, быть положительным (проявление ферромагнитных свойств) и отрицательным (антиферромагнитные свойства).

Изменение намагниченности в ферромагнетиках является проявлением Виллари эффекта (явление намагничивания образца при деформации). При наложении упругих деформаций свойства ферромагнетиков существенно изменяются. В частности, в ферромагнетиках с положительной магнитострикцией намагничивание будет протекать со значительно меньшей затратой энергии в направлении растяжения образца, нежели в направлениях, перпендикулярных растяжению. Облегчение процесса намагничивания в направлении растяжения для материалов с положительной магнитострикцией связано с тем, что такие материалы при намагничивании увеличиваются в размере в направлении намагничивания. В таких ферромагнетиках при ориентации всех спинов образца в одном направлении происходит увеличение его длины. Если же теперь в отсутствие поля производить растяжение образца, то спины сориентируются в направлении растяжения так, как если бы вдоль образца действовали два магнитных поля в прямо противоположных направлениях.

Таким образом, при растягивании ферромагнитного образца, создается одна ось легчайшего намагничивания, в обе стороны которой и оказываются сориентированы спины. Такой образец намагнитится до некоторого уровня вдоль направления растяжения уже в слабых полях. Обратная картина получается при сжатии. Так как при намагничивании образца с положительной магнитострикцией в направлении, перпендикулярном изменению его длины, наблюдается его укорочение, то при сжатии образца спины должны расположиться перпендикулярно оси сжатия, составляя своеобразную «звёздочку» в плоскости, перпендикулярной сжатию. Вдоль оси сжатия не окажется осей легчайшего намагничивания. Это приведёт к тому, что работа намагничивания станет больше, процесс намагничивания затруднится.

Вследствие Виллари эффекта при воздействии механических напряжений над участками трубопроводов, НДС которых существенно отличается от фонового, возникают локальные изменения магнитного поля. Для измерения магнитного поля используются трехкомпонентные магнитометрические преобразователи. Наиболее распространенными являются феррозондовые и магниторезисторные преобразователи магнитного поля. Практика показывает, что при прямом измерении индукции магнитного поля на информативные значения накладываются различные помехи. Основными источниками помех являются колебания преобразователей, и посторонние источники постоянных магнитных полей. Для отстройки от помех, а также для увеличения чувствительности используются дифференциальные схемы измерения. Известны как вертикальные схемы, в которых два трехкомпонентных преобразователя располагаются в вертикальной плоскости, так и горизонтальные дифференциальные схемы измерения, в которых преобразователи расположены в горизонтальной плоскости.

Наземное дистанционное обследование заложенного в грунт трубопровода проводится следующим образом. Оператор перемещается над трубопроводом, располагая штангу с преобразователями над осью трубопровода. Скорость движения оператора около 5км/ч. При движении происходит измерение и запись значений трех компонент индукции магнитного поля с заданным шагом либо по времени, либо по перемещению. Для дискретизации измерений по перемещению применяется специальное устройство – одометр. Одометр может быть выполнен, как колесо со счетчиком оборотов. Подобные устройства крайне неудобны при обследовании, особенно в условиях заболоченности и густой растительности над трубопроводом. Одометр также может быть реализован на основе GPS (Global Positioning System - глобальная система навигации и определения положения). В этом случае непрерывно определяются географические координаты системы преобразователей с заданным временным интервалом. Привязка координат точек измерений к географическим координатам дает дополнительные возможности определения пространственного положения подземных трубопроводов и расчета изгибных напряжений.

В процессе обследования оператор непрерывно отслеживает значения индукции магнитного поля, выдаваемые прибором. Участки, где обнаруживаются всплески индукции магнитного поля, дополнительно обследуются с целью обнаружения посторонних ферромагнитных предметов и в случае их отсутствия маркируются. Результаты измерений в каждой точке фиксируются в запоминающем устройстве прибора.

Данные, полученные при полевом обследовании в виде графиков распределения индукции магнитного поля вдоль трубопровода, анализируются с помощью специальных программ на ПК. Исследуются распределение трех составляющих индукции магнитного поля, как в дифференциальной, так и в прямой форме.

Как показывает практика, индукция магнитного поля вдоль аномального участка изменяется волнообразно: сначала увеличивается до значений, более фоновых, затем уменьшается до значений, менее фоновых (или наоборот), и возвращается на уровень фона. Данные о геометрии трубопровода и распределении магнитного поля над ним позволяют находить участки, подверженные воздействию дополнительных аномальных механических нагрузок.

vidropusk-aleksandr-nikolaevich-radishev-puteshestvie-iz-peterburga-v-moskvu.html
viezdnie-nalogovie-proverki-naznachenie-i-osnovnie-garantii-prav-nal.html
viezdnie-proverki-v-sisteme-nalogovogo-kontrolya-chast-13.html
viezdnie-proverki-v-sisteme-nalogovogo-kontrolya-chast-5.html
viezdnie-proverki-v-sisteme-nalogovogo-kontrolya.html
vihd-kompan-na-zovnshnj-rinok.html
  • reading.bystrickaya.ru/lekciya-33-gosudarstvo-i-grazhdanskoe-obshestvo-lekciya-predmet-i-metodologiya-teorii-gosudarstva-i-prava.html
  • school.bystrickaya.ru/analiz-rezervirovaniya-kreditnih-operacij-kb-i-puti-povisheniya-ego-rezultativnosti.html
  • literatura.bystrickaya.ru/serdcem-klyanus-murmanskoe-regionalnoe-otdelenie-fonda-socialnogo-strahovaniya.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/velikie-stili-ili-chelovek-obozrenie-celogo-stranica-20.html
  • predmet.bystrickaya.ru/sobranie-deputatov-krasnochetajskogo-rajona-chuvashskoj-respubliki-reshilo-stranica-3.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/vihod-v-novij-sposob-poznaniya-a-a-shevchenko-sriaurobindoamail-ru-v-g-baranova.html
  • literature.bystrickaya.ru/ekologo-ekonomicheskaya-ocenka-ispolzovaniya-i-ohrani-vodnih-resursov-stranica-2.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/upravlenie-federalnogo-kaznachejstva-po-udmurtskoj-respublike.html
  • pisat.bystrickaya.ru/teper-otvlechemsya-ot-sugubo-sudejskih-del-hotya-sovsem-o-nih-zabivat-ne-stoit-podrobnij-rasskaz-ob-etom-eshe-vperedi-i-predostavim-vozmozhnost-viskazatsya-o-n.html
  • letter.bystrickaya.ru/o-pedagogicheskoj-deyatelnosti-ya-a-komenskogo-vechnim-zakonom-da-budet-uchit-i-uchitsya-vsemu-cherez-primeri-nastavleniya-i-primenenie-na-dele.html
  • credit.bystrickaya.ru/otchet-glavi-lipchanskogo-selskogo-poseleniya.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/prezident-podpisal-popravki-v-zakon-ob-osago-prezident-podpisal-popravki-v-zakon-ob-osago-13.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-8-otluchenie-roditelej-ot-detej-dzhej-hejli.html
  • urok.bystrickaya.ru/proekt-utverzhdayu-rektor-universiteta-p-s-chubik.html
  • lecture.bystrickaya.ru/4-rekomendacii-po-viboru-metoda-kontrolya-korpusov-turbin-instrukciya-po-prodleniyu-sroka-ekspluatacii-parovih-turbin.html
  • composition.bystrickaya.ru/osnovnaya-cel-modulya-formirovanie-u-budushego-uchitelya-professionalno-metodicheskih-umenij-po-ispolzovaniyu-cor-pri-obuchenii-fizike-uchashihsya.html
  • crib.bystrickaya.ru/istochniki-dannih-i-predstavlenie-otchetnosti-peresmotrennij-proekt-rukovodyashih-principov-primeneniya-ekologicheskih.html
  • tasks.bystrickaya.ru/224-sql-zapros-dlya-zapisi-podtverzhdeniya-vidachi-komandi-upravleniya-v-uspd.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/p-118-doloradel-rozovidn-rovnogo-lososevo-rozovogo-tona-18-vashemu-vnimaniyu-predlagaetsya-ocherednoj-29-j.html
  • literature.bystrickaya.ru/chto-predstavlyayut-soboj-lekarstvennie-klizmi-obshij-uhod-za-bolnimi-osnovnie-lechebno-diagnosticheskie-proceduri.html
  • spur.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-ispolzovaniyu-uchebnikov-a-i-kravchenko-obshestvoznanie-10-klass-stranica-3.html
  • klass.bystrickaya.ru/audit-raschetov-po-oplate-truda.html
  • doklad.bystrickaya.ru/vospriyatie-metodicheskie-rekomendacii-dlya-pedagogov-i-specialistov-obrazovatelnih-uchrezhdenij.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/provedennoe-issledovanie-slovarej-treh-yazikov-na-urovne-ih-makrostruktur-pozvolyaet-nam-predlozhit-sleduyushuyu-tipologiyu-sovremennih-frazeologicheskih-slovarej.html
  • tests.bystrickaya.ru/lepeshkina-yuliya-i-prikladnie-aspekti-inostrannih-yazikov.html
  • credit.bystrickaya.ru/organizaciya-i-upravlenie-riskom-v-bankovskoj-deyatelnosti-na-primere-ak-apb-ukraina.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-4-obrazci-dokumentov-neobhodimie-pri-izmenenii-e-a-novikov-novikov-evgenij-aleksandrovich-nachalnik-otdela.html
  • studies.bystrickaya.ru/etiologiya-lechenie-i-profilaktika-timpanii-krupnogo-rogatogo-skota.html
  • college.bystrickaya.ru/3-demokraciyata-pobezhdava-sdrzhanie.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/vsootvetstvii-s-ukazom-prezidenta-rossijskoj-federacii-ot-19-yanvarya-2009-goda-70-opreobrazovanii-zakritogo-voennogo-gorodka-221-v-zakritoe-administrativ.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/sobranie-deputatov-nelidovskogo-rajona-tverskoj-oblasti-reshenie.html
  • institut.bystrickaya.ru/tablica-1-moskovskij-issledovatelskij-centr-po-problemam-organizovannoj.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zhilishno-kommunalnij-kompleks-adresa-elektronnoj-pochti.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/zakona-ukraini-o-edinom-tamozhennom-tarife.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zasedaniya-rabochej-gruppi-po-voprosam-razvitiya-it-biznesa-v-stranah-sng.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.