Как проводится диагностика трубопроводов?

Введение

Анализ причин аварий в тепловых сетях показывает, что из всей совокупности факторов, ведущих к нарушению герметичности линейной части этих сооружений, главную роль играют дефекты различного происхождения, ведущие к потере теплоносителя и снижению надёжности теплоснабжения потребителей. Образование дефектов возможно на всех этапах жизненного цикла трубопровода: при производстве труб, при проведении строительно-монтажных работ, в процессе эксплуатации. Трубопровод является труднодоступным подземным сооружением большой протяжённости, поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов, и, соответственно, снижения затрат, необходимо реализовывать комплекс мер по совершенствованию технического обслуживания и ремонта трубопроводов, основанных на проведении систематического контроля трубопроводной системы.

До середины 90-гг. XX столетия главным методом оценки состояния трубопровода были предпусковые гидравлические испытания повышенным давлением. Однако такие испытания были не в состоянии выявить все дефекты, возникающие при эксплуатации трубопроводов. Параметры отдельных дефектов оказывались не столь значительными, чтобы явиться причиной разрушений в процессе «опрессовки», но достаточными для того, чтобы эти дефекты развивались под действием эксплуатационных факторов и служили причиной аварийных ситуаций в пределах нормативного срока службы трубопровода. 

На современном этапе актуально проводить диагностическое обследование и оценку опасности выявленных дефектов без вскрытия протяжённых участков трубопровода на основе методов и средств неразрушающей диагностики состояния металла, в частности, внутритрубной диагностики. Полученная при этом информация позволяет достоверно оценивать техническое состояние трубопроводов, определять безопасные технологические режимы, устанавливать необходимость и очерёдность вывода участков трубопроводов в ремонт. Кроме того, наличие подобной информации позволяет прогнозировать остаточный ресурс трубопроводов и достоверно планировать сроки капитального ремонта . Применение внутритрубной диагностики особо актуально для трубопроводов, проложенных в местности с плотной застройкой, под магистральными трассами и т.п. Заказать такую диагностику можно на сайте компании https://ekh77.ru/uslugi/vnutritrubnaya-diagnostika.html .

На сегодняшний день существует достаточно много методов внутритрубной диагностики, которые активно и с успехом используют крупнейшие теплоснабжающие организации.

 

Роботы для телеинспекции трубопроводов

Эффективный мониторинг состояния канализации и других трубопроводных систем позволяют осуществлять высокотехнологичные роботы для телеинспекции трубопроводов (другое название — краулеры). Автоматизированные устройства используются для дефектоскопии труб сравнительно большего диаметра, чем трубы, обслуживаемые с помощью проталкиваемого оборудования (условный проход — от 100 до 1200 мм). Кроме того, водозащищенный, наполненный азотом корпус устройств позволяет применять их в частично заполненных системах трубопроводов без рисков повреждения данного оборудования.

Возможности видеодиагностики

Специализированная система видеодиагностики раскрывает целый спектр возможностей, в частности:

• не прибегая к разборке стояка канализации. оценивается его состояние и проверяется отсутствие смещений по вертикали или горизонтали, уровень качества соединений и целостности канализационной трубы;
• можно выяснить не только место засоров, но и их причины внутри системы, проверить, имеются ли в ней посторонние предметы;
• создается полная картина, на основании которой решается, где делать ремонт канализации и менять участок стояка.

Видеодиагностика позволяет также:

• устанавливать ресурсы для инженерных коммуникаций;
• проводить исследования труб, шахт, каналов и оснований вентиляции;
• инспектировать новые системы канализации, контролируя их качество;
• узнать расположение разводки стояка.

Применяя видеодиагностику, легко устранить последствия аварии в сети канализации. Также одновременно отслеживается общее состояние труб и удаляются любые неисправности. Для проведения этого вида диагностики не нужна специальная техника больших размеров или много специалистов.

Осмотр проводится всего за сорок — шестьдесят минут.

Методы видеодиагностики

В настоящее время видеодиагностика канализации осуществляется при помощи трех методов:

1. Камерой вручную осматриваются труднодоступные места. На основе полученной информации формируется отчет с фотографиями, а также видео, созданных в системе трубопровода. Запись производится в автоматическом режиме. Систем состоит из удобной рукоятки — пистолета, а также экрана и головки камеры. Чтобы лучше рассмотреть систему, есть возможность поворота камеры на девяносто градусов по часовой стрелке. Также у прибора, помимо видеокамеры, есть микрофон и наушники.
2. Другой метод заключается в проталкивании. Благодаря ему можно проверить трубы, имеющие малый и средний диаметр(трубы от 25 мм). При этом используется специальный пульт из двух джойстиков, чтобы поворачивать прибор.
3. Третий метод, состоящий из роботизированного комплекса, предназначен для труб диаметром от 150 мм. При этом применяется робот, имеющий самоходную платформу, регулируемый через пульт оператором. Он снабжен светодиодными лампами, имеет автономный источник питания. Таким образом, обеспечивается надежная работа, даже при наличии агрессивных сред химического типа. Кабель имеет длину пятьсот метров. Робот совершенно герметичен, водонепроницаем, он беспрерывно показывает изображение трубопровода из системы канализации в цвете.

Рекомендовано к прочтению: Как шумоизолировать трубы канализации в квартире?

Способы диагностики

Диагностика может быть применена следующими способами:

• Магнитооптическая дефектоскопия способствует нахождению дефектов в материале из ферромагнита благодаря магнитному потоку. Однако причину неисправности и глубину дефекта таким образом узнать не получится.
• Ультразвуковая инспекция соединений проводится посредством сканирования ультразвуком и исследования магнитным потоком стенок стояка. Используя магнитный поток вычисляются видимые неисправности.
• Опрессовка под высоким давлением является своего рода гидравлическим испытанием на предмет работоспособности сети канализации. При этом применяется манометр и производится замер давления. При достижении предела, гарантируемого полным выходом воздуха, сеть инспектируют на наличие засоров или протечек. Падение давления на манометре означает наличие протечек. Тогда нужно решить, каким образом загерметизировать течь в трубе канализации.

Зачем проводить телеинспекцию трубопровода? Вот несколько примеров когда стоит это сделать:

1. При возникновении аварий и внештатных ситуаций при эксплуатации трубопроводов.
2. Перед вводом в эксплуатацию новых и восстановленных участков канализационных линий.
3. При поиске утерянных и заброшенных колодцев.
4. Для получения информации о протяженности и месте расположения внутренних и внешних канализационных линий.
5. Для получения информации о состоянии инспектируемых участков.
6. Для принятия решения о возможности дальнейшего обслуживания и эксплуатации инженерных коммуникаций.
7. Для решения проблем, возникающих при производстве работ сотрудниками компании.
8. Для составления схем инженерных коммуникаций.

Общие принципы работы оборудования для телеинспекции трубопроводных систем

Телеинспекция трубопроводов представляет собой визуальное обследование внутренней поверхности трубопроводов и других инженерных сооружений с использованием современных средств фото и видеосъёмки. Основным элементом, который содержит система телеинспекции, является видеокамера, помещённая в специальный защитный корпус. По способу доставки видеоаппаратуры в зону проведения обследования, системы телеинспекции подразделяются на следующие типы:

• самоходные роботизированные устройства;
• системы, перемещение модуля которых внутри трубы осуществляется проталкиванием;
• телеинспекционные системы с плавающими модулями.

Роботы для обследования трубопроводов выполняются в виде самодвижущейся тележки с установленной на ней камерой. Привод движения тележки осуществляется от электрического двигателя. Видеоизображение передаётся на монитор системы по кабелю.

В проталкиваемых системах для обследования трубопроводов, видеокамера с подсветкой располагается на конце упругого стеклопластикового прутка, намотанного на барабан. При вращении барабана, видеомодуль, проталкиваемый прутком, перемещается по трубе. Внутри стеклопрутка находится проводка для трансляции видеосигнала.

Система видеодиагностики трубопроводов с плавающим модулем выполняется в виде миниатюрного плавсредства (лодки или поплавка), на котором установлена видеокамера. Низкое расположение центра масс модуля обеспечивает его устойчивость в рабочем положении, что необходимо для нормальных условий работы видеоаппаратуры. Движение модуля происходит за счёт сплава по течению канализационных или ливневых стоков. Основное предназначение систем видеодиагностики данного класса – обследование самотечных коллекторов с частичным заполнением.

Методы диагностики тепловой сети

Городские системы теплоснабжения – это труднодоступные подземные сооружения большой протяженности. Прямой доступ к ним затруднен, а часто и невозможен. Для выявления неисправностей теплосетей мы используем различные методы, от традиционных до самых современных.

Визуальный осмотр теплосетей

Самый простой и распространенный метод обследования тепловых сетей. В том случае, когда к тепломагистрали есть прямой доступ, визуальный осмотр – наиболее быстрый и эффективный метод диагностики.

Перед началом осмотра рабочая бригада получает проект теплосети и инструкции по диагностике. Затем рабочие обходят теплосеть по заранее спланированному маршруту и проверяют исправное состояние всех ее узлов: перекрытий, горловин и стен колодцев, арматуры, плотность всех видимых соединений трубопроводов. Проверяется сохранность оборудования тепловых камер и работоспособность приборов, удаляются все посторонние предметы и загрязнения. Все найденные в ходе визуального осмотра мелкие протечки, парения и прочие неисправности исправляются сразу же. Более сложные дефекты вносятся в план ремонтных работ. В ходе осмотра рабочие ведут журнал, где фиксируют состояние всех узлов теплосети. По результатам визуального осмотра данные журнала становятся основанием для составления акта о технической диагностике тепловой сети и детального планирования дальнейшего ремонта.

Температурные испытания

Для температурных испытаний теплоноситель (горячая вода, пар, или смесь воды и пара) нагревается до максимально возможных значений на продолжительное время. Цель проверки – выявить возможные неисправности трубопроводов при повышении и понижении температурного режима. В ходе температурных испытаний проверяют способность опор, компенсаторов и других узлов теплосети выдерживать нагрев и остывание без деформации. Испытания проводят один раз в пять лет перед окончанием отопительного сезона.

Акустическая диагностика

Пользуясь методом акустической диагностики тепловых сетей, мы можем без вскрытия каналов тепловой сети и отключения отопления определить состояние труб на момент обследования. Акустическая диагностика проводится специальным прибором – регистратором акустических сигналов. Прибор сообщает нам, какие части трубопровода наиболее подвержены коррозии, выявляет места протечек и определяет остаточный рабочий ресурс трубопровода. Данный метод позволяет при ремонте менять не все части труб, а только те, чей остаточный рабочий ресурс минимален.

Гидравлические испытания (опрессовка)

Опрессовка является обязательным испытанием трубопровода перед началом отопительного сезона, а также, после окончания работ по модернизации теплосети. Опрессовка – это проверка трубопровода на герметичность. Метод прост и показателен. Во процессе опрессовки трубопровод делят на секции, по очереди наполняют каждую секцию водой, одновременно нагнетая в ней давление. Малейшая течь сразу же дает о себе знать и фиксируется контрольно-измерительными приборами, либо визуально. Течи устраняются сразу же, составляется акт.

Оперативно-дистанционный контроль (ОДК)

Новые трубопроводы, проложенные с пенополиуретановой изоляцией труб (ППУ), снабжаются системой оперативно-дистанционного контроля за протечками. Это очень удобная система датчиков, проложенных по всей длине трубопровода. Датчики фиксируют любые неоднородности в изоляционном слое. При любом сбое работы датчиков в теплоснабжающую организацию поступает автоматическое уведомление СОДК об обрыве сигнала. Это позволяет проводить неразрушающий контроль тепловых сетей и выявлять большинство дефектов в работе тепловой сети дистанционно.

Тепловизорное обследование

Тепловизор – это прибор, который позволяет увидеть на расстоянии источники тепла. Поскольку трубы тепловой сети наполнены горячей водой, используя тепловизор, мы можем четко видеть всю картину распределения тепла, даже тогда, когда трубопровод находится в нескольких метрах под землей. Тепловизорная диагностика – отличный способ найти источники протечек, нарушения изоляции и другие скрытые дефекты. На сегодняшний день тепловизорное обследование – наиболее быстрей способ поиска неисправностей и предупреждения аварий на теплосети.

Выбор метода диагностики делается на анализе всей информации по теплосети. Учитывается ее возраст, глубина залегания, способ прокладки, диаметр и протяженность трубопровода, наличие или отсутствие тепловых камер и многих других факторов.

Критерии выбора оборудования

Выбор системы телеинспекции производится с учётом характеристик объектов, на которых они будут применяться, а также особенностей работы оборудования различного вида. Рассмотрим типичные области применения, особенности функционирования, достоинства и недостатки устройств, использующихся для видеодиагностики трубопроводов.

Самоходные роботы – тележки.

Одной из главных технических характеристик таких устройств является минимальный и максимальный пределы диаметров обследуемых труб или коллекторов. Наименьший размер трубы определяется габаритами тележки, наибольший зависит от наличия конструктивных элементов, обеспечивающих позиционирование видеокамеры по высоте вблизи оси трубопровода (колеса большого диаметра, проставочные втулки на колеса для расширения колеи, механизм подъема видеокамеры и т.п.), а также от таких параметров, как яркость источников подсветки, чувствительность и разрешающая способность камеры, наличие функции zoom и других опций. На современном рынке представлены роботы различных типоразмеров и производителей, способные работать в трубах диаметром от 100 до 3000 мм.

Вторая важная характеристика робота – глубина обследования, то есть расстояние, на которое он способен продвинуться в трубе. С одной стороны, расстояние определяется длиной кабеля, то есть, необходимо выбирать барабан нужной ёмкости. С другой стороны, максимальное значение пути робота определяется весом робота, обеспечивающим сцепление колес с поверхностью трубы, материалом и формой колес, наличием протекторов и грунтозацепов, мощностью электродвигателя и удельным весом протаскиваемого кабеля, так как при увеличении пройденного расстояния увеличивается сопротивление трения кабеля о стенки трубы.

Проталкиваемые модули.

Такая система телеинспекции применяется в основном для осмотра трубопроводов диаметром от 100 до 400 мм. Минимальное значение диаметра зависит от размеров камеры. При работе в трубах большого диаметра, направляющий пруток может закручиваться в процессе проталкивания, что делает невозможным дальнейшее продвижение. Максимальная длина проталкивания модуля зависит от упругих свойств прутка, которые определяются материалом прутка и его диаметром. Например, для проталкивания камеры на расстояние 30 – 50 метров, диаметр прутка должен быть не менее 7 мм, если же требуется обследовать 60 – 80 метров внутритрубного пространства, следует воспользоваться прутком от 9 мм толщиной.

Плавающие модули.

Система телеинспекции этого типа оказывается вне конкуренции, когда необходимо провести видеообследование безнапорной трубы или коллектора при уровне их заполнения стоками от 300 мм. Положительным качеством плавающей камеры для телеинспекции является возможность обследования коллекторов большого диаметра без сложных мероприятий по остановке потока. Минусом является узкая сфера применения – только безнапорные, частично наполненные стоки

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ АТ-МЕТОДА

 

 

В 1997 году при выполнении работ по обнаружению течей на трубопроводах тепловых сетей с помощью корреляционного течеискателя «Коршун» разработчики данного метода обратили внимание, что в ряде случаев, кроме сигналов от течи, на экране прибора на короткое время появляются «пики», указывающие на наличие на трубе дополнительных источников эмиссии сигналов. На основании этого наблюдения было высказано предположение, что источниками таких сигналов являются места значительного утонения стенки трубы (рис

1).

Для понимания физики процесса локальные утонения на трубе можно рассматривать как мембрану. Решение задачи о колебаниях мембраны на трубе представлено в ряде фундаментальных работ по гидроакустике. Они показывают, что основной параметр колебания – частота – зависит от соотношения толщин ненарушенной части трубы и дефекта и линейных размеров последнего: чем меньше дефект, тем выше частота колебания. Проведенная оценка показала, что дефект размером 200-300 мм обладает собственной частотой колебаний около 1000 Гц. Учитывая большое многообразие коррозионных дефектов на трубопроводах, наиболее вероятный частотный диапазон сигналов эмиссии, распространяющихся по транспортируемой среде, составляет от 100 до 5000 Гц.

Впервые испытания метода были проведены на стенде трубопровода тепловой сети во Всероссийском теплотехническом институте (г. Москва). Стенд представлял собой участок теплотрассы сечением 325 мм и длиной 160 метров. Для имитации коррозионных дефектов в определенных местах на трубе была выполнена несквозная фрезеровка. В ходе апробации метода обнаружены все восемь дефектов, включая самый маленький – сечением 20 мм.

В натурных условиях внедрение метода состоялось на теплосетях ГУП «Мостеплоэнерго». Диагностировались трубопроводы, подлежащие перекладке. При осуществлении работ по перекладке проводилось тщательное исследование состояния труб и сравнение полученных данных с результатами диагностики АТ-методом. Практика показала, что разработанный акустический метод позволял обнаруживать как протяженные коррозионные дефекты, так и локальные – размером всего в несколько сантиметров. Сходимость результатов составила порядка 86%.

Рис. 2. Применение метода акустической томографии

Широкомасштабное внедрение методики показало, что достоверность обнаружения дефектов по совокупности как коррозионного утонения, так и перенапряжений, вызванных разрушением конструктивных элементов трубопровода и отклонениями от проектных условий эксплуатации, составляет около 80% для трубопроводов горячего водоснабжения (рис. 2).

Впервые на трубопроводах, транспортирующих нефть и нефтепродукты, АТ-метод был опробован на стенде в организации, входящей в состав «Транснефть» (ОАО ЦТД «Диаскан»). Работа осуществлена на трубе диаметром 530 мм, в которую в определенных местах были врезаны катушки с различными видами дефектов. Длина трубопровода около 500 м. Для проведения диагностики труба была разбита на интервалы длиной около 150 метров.

Диагностика АТ-методом позволила обнаружить 80% дефектов типа «вмятина», «механическая риска», «утонение стенки трубы более чем на 15% из-за воздействия наружной и внутренней коррозии», «интенсивное растрескивание металла трубы».