АНАЛИЗ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ANALYSIS OF NON-DESTRUCTIVE TESTING METHODS IN THE CONSTRUCTION AND OPERATION OF MAIN PIPELINES

Denis Davydov

Student, Samara State Technical University, Russia, Samara

Kuznetsov

Student, Samara State Technical University, Russia, Samara

Аннотация. В статье рассматриваются методы неразрушающего контроля магистральных трубопроводов, выявлены их преимущества и ограничения при использовании.

Abstract. The article discusses non-destructive testing methods for main pipelines, highlighting their advantages and limitations in use.

Ключевые слова: дефектоскопия, неразрушающий контроль магистральных трубопроводов

Keywords: defectoscopy, non-destructive testing of main pipelines

В процессе строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов возникает необходимость в постоянном контроле качества сварных соединений, целостности металла труб, выявлении дефектов и предотвращении аварийных ситуаций. Одним из наиболее эффективных способов обеспечения безопасности и контроля технического состояния трубопроводов является неразрушающий контроль (НК) - совокупность методов диагностики, позволяющих оценивать состояние материалов и конструкций без их повреждения. Применение методов неразрушающего контроля на всех этапах жизненного цикла магистрального трубопровода - от производства труб и сварки до ввода в эксплуатацию и технического обслуживания - позволяет своевременно выявлять скрытые дефекты, такие как трещины, непровары, поры, коррозия, эрозия и другие несплошности, которые могут привести к разрушению конструкции.

Широкое распространение получили такие методы НК, как ультразвуковой, радиографический, магнитопорошковый, капиллярный, вихретоковый и акустико-эмиссионный контроль, а также современные технологии, включая автоматизированный ультразвуковой контроль (АУЗК), внутритрубную дефектоскопию, термографию и лазерное сканирование. Каждый из методов обладает определёнными преимуществами и ограничениями, что определяет их выбор в зависимости от конкретных условий эксплуатации, типа материала, доступности объекта контроля и требований нормативных документов. В условиях роста протяжённости трубопроводных систем, увеличения рабочих давлений и транспортировки агрессивных сред, актуальность применения современных и достоверных методов неразрушающего контроля продолжает возрастать. Кроме того, требования международных и национальных стандартов (ГОСТ, ISO, API, ASME и др.) к качеству контроля постоянно ужесточаются, что стимулирует развитие новых технологий и повышение квалификации специалистов в области НК. Рассмотрим методы неразрушающего контроля, применяемые при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов.

1. Магнитопорошковая дефектоскопия: один из самых распространенных методов неразрушающего контроля стальных деталей. В основу магнитного метода положено использование магнитных явлений. Дефекты на объекте контроля нарушают нормальное распределение магнитных линий, которое можно визуализировать при помощи магнитного порошка. Таким образом возможно выявление поверхностных несплошностей при диагностике трубопровода.

2. Капиллярный метод контроля: метод основан на капиллярных явлениях - способности жидкости проникать в узкие щели, трещины и поры под действием сил поверхностного натяжения. Проникающая жидкость заполняет поверхностные несплошности, а после удаления избытка с поверхности и нанесения проявляющего вещества - становится видимой в виде индикаторного следа.

3. Вихретоковая дефектоскопия: метод основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля этим полем. В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка, называемая вихретоковым преобразователем. При помощи преобразователя на объект подается импульсный или синусоидальный ток, в следствии этого создается электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи. Собственное электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушку преобразователя меняя её сопротивление или электродвижущую силу которое фиксирует дефектоскоп и отображает результаты в виде графиков. Дефекты вызывают искажение вихревых токов сигнал которых получаем на дефектоскопе. 

4. Акустическая диагностика трубопроводов: метод основан на эмиссии звуковых сигналов дефектами, которые излучают сигналы в диапазоне частот от 300 до 5000 Гц. Эти сигналы передаются через жидкость к концам участка трубы, где фиксируются виброакустическими датчиками.

5. Ультразвуковая дефектоскопия: в этом методе лежит основа свойств ультразвуковых волн способных распространятся в однородном твёрдом теле на большие расстояния в виде направленного пучка и отражаться от границ между двумя различными веществами, имеющие разные акустические свойства. Ультразвуковые волны излучает преобразователь, и он же принимает отраженные волны, которые передает на обработку дефектоскопу. Несплошности, находящиеся в теле трубы, отражают посланные волны, которые дефектоскопист получает в виде амплитуд на дисплее дефектоскопа. За счет временного интервала возврата сигнала, отраженного от дефекта можно получить расположение дефекта и его протяженность. 

6. Радиационный неразрушающий метод контроля основан на разной степени поглощения ионизирующего излучения (рентгеновского или гамма-лучей) объектом контроля. Лучи проходят сквозь объект, и их интенсивность ослабляется в зависимости от плотности и толщины материала. Дефекты (например, поры, трещины) меняют эту степень поглощения, что фиксируется на пленке или цифровом детекторе в виде изображения внутренней структуры объекта, позволяя выявлять неоднородности контролируемого материала.

7. Внутритрубный метод контроля (ВТК) трубопроводов — это комплекс мероприятий по оценке технического состояния трубопроводов с помощью специальных устройств, называемых внутритрубными инспекционными приборами (ВИП) или дефектоскопами, которые перемещаются внутри трубопровода.  Такие инспекционные приборы имеют ультразвуковую, акустически резонансную, магнитную или магнитоакустическую диагностику.

В таблице 1 проведем анализ особенностей применения, недостатков и ограничений методов контроля.

Таблица 1.

Анализ особенностей методов контроля

Исходя из вышеизложенного материала, можно отметить, что у каждого неразрушающего метода контроля есть сильные и слабые стороны диагностики.

Для качественной диагностики важно правильно выбрать метод контроля, оборудование, дефектоскопические материалы, участок трубопровода и учитывать условия окружающей среды, чувствительность контроля и стоимость. Технические характеристики трубопровода, такие как условия эксплуатации, диаметр и материал, также влияют на выбор метода. Поэтому недостаточно использовать только один метод контроля; рекомендуется применять минимум два метода для снижения рисков необнаружения дефектов.

Тем не менее, можно отметить, что с развитием высокотехнологичной электроники и новыми инженерными разработками существующие методы контроля повышают эффективность выявления дефектов. К примеру, полученные данные после диагностики можно обработать с помощью искусственного интеллекта (ИИ) для оценки состояния трубопровода тем самым увеличив скорость и качество рунной работы. Таким образом, прогресс технологий неразрушающий контроль магистральных трубопроводов и новые инженерные решения обеспечивают точную и эффективную оценку технического состояния трубопроводов, что позволит безаварийно эксплуатировать магистральные трубопроводы, планировать ремонтные работы, оценивать оставшийся срок службы трубопровода и повысить экономические показатели.