Способ выявления участков магистрального трубопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением

Способ выявления участков магистрального трубопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при обследованиях трубопроводов, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН), по результатам которых определяют ремонтные мероприятия, позволяющие обеспечить безаварийную эксплуатацию трубопроводов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ выявления участков магистральных трубопроводов, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением, заключающийся в определении положения магистрального трубопровода на местности, выделении подлежащего обследованию участка магистрального трубопровода (см. патент РФ №2147098, кл. F 16 L 58/00, 2000). Данный способ основан на привязке уровня наиболее длительного стояния грунтовых вод (УНДС) к местоположению магистрального трубопровода.

Основным недостатком данного способа является то, что он не учитывает тот факт, что стресс-коррозионное воздействие на магистральный трубопровод (МТ) определяется не внутренними грунтовыми стоячими водами, а поверхностными водотоками (которые, как правило, являются пересыхающими), пересекающими МТ. При этом следует отметить, что поверхностные пересыхающие водотоки в значительной мере влияют (но не определяют) на УНДС, что, в свою очередь, определяет возникновение стресс-коррозионных дефектов на МТ. Этот процесс отчетливо выражен на линии УНДС при наличии поверхностного водотока, который может оказаться пересыхающим. Если водоток отсутствует, то стресс-коррозионные дефекты на линии УНДС не развиваются.

С другой стороны, практическая эксплуатация МТ показывает, что при обследовании участков магистральных трубопроводов, расположенных значительно ниже и выше УНДС, т.е. за пределами зоны, определенной в приведенном выше патенте РФ, обнаруживаются многочисленные стресс-коррозионные дефекты. Это приводит к необходимости их выявления по соответствующим признакам, обнаруженным в ходе проведения исследовательской работы.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности выявления участков трубопроводов, предрасположенных к КРН.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе выявления участков магистрального трубопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением, заключающемся в определении положения магистрального трубопровода на местности, выделении подлежащего обследованию участка магистрального трубопровода, после выделения подлежащего обследованию участка магистрального трубопровода осуществляют определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности, регистрируют зону пересечения поверхностного пересыхающего водотока с магистральным трубопроводом на выделенном для обследования участке магистрального трубопровода и определяют для нее значение угла α пересечения траектории поверхностного пересыхающего водотока с осью магистрального трубопровода и в случае нахождения значения угла α в промежутке значений 15°≤α≤165° данную зону пересечения поверхностного пересыхающего водотока с магистральным трубопроводом принимают в качестве участка магистрального трубопровода, предрасположенного к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Данный технический результат достигается за счет того, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим выявленным углублениям рельефа местности, а также за счет того, что определение зоны пересечения поверхностного пересыхающего водотока на местности с магистральным трубопроводом производят путем выявления местоположения обнаруженного размыва обваловки трубопровода, и, кроме того, за счет того, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным углублениям на вдольтрассовом проезде трубопровода.

Указанный технический результат достигается за счет того, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным образовавшимся заболоченным зонам перед трубопроводом, а также за счет того, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным зонам с отмирающими деревьями в заболоченных зонах перед трубопроводом, и, кроме того, за счет того, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим зонам с окраской растительности, отличающейся от окраски растительного ландшафта вдоль магистрального трубопровода.

Данный технический результат достигается за счет того, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по отрезкам, соответствующим зонам с хвощом болотным, и/или пушицей, и/или осокой, и/или мятликом, и/или ситником, и/или камышом, и/или рогозой, или по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным зонам, в которых среднее число особей перечисленных растений на единице площади не менее чем в 5 раз больше среднего числа особей на единице площади растительного ландшафта вдоль трассы магистрального трубопровода, а также за счет того, что траекторию поверхностного пересыхающего водотока из ее отрезков формируют путем ее интерполяции по отрезкам.

Способ выявления участков магистрального трубопровода, предрасположенных к КРН, поясняется фигурами, где на фиг.1-4 показаны варианты пересечения оси трубопровода с траекторией поверхностного пересыхающего водотока. На фиг.1 показано пересечение трубопровода отдельным водотоком, не изменяющим своего направления. На фиг.2 показано пересечение трубопровода водотоком, разъединяющимся на три части в зоне пересечения с трубопроводом. На фиг.3 показано пересечение трубопровода водотоком, который меняет свое направление перед зоной пересечения с трубопроводом. На фиг.4 показано пересечение трубопровода с частями водотока, которые ответвляются от основного водотока в сторону трубопровода.

В приведенных вариантах показаны пересечения магистрального трубопровода 1 поверхностными пересыхающими водотоками 2, направление движения которых показано стрелками. Во всех вариантах участки, предрасположенные к КРН 3, находятся в зонах пересечения трубопровода поверхностным пересыхающим водотоком (или его частью) под углом, лежащим в промежутке значений от 15° до 165°. На фиг.3 показан вариант пересечения МТ 1, когда признаки водотока невозможно определить в пределах трассы трубопровода. В этом случае траекторию поверхностного пересыхающего водотока определяют за границами 4 полосы планировки трассы магистральных трубопроводов и интерполируют ее на трассу магистральных трубопроводов.

Способ осуществляется следующим образом. В период выпадения осадков и таяния снега водоток наблюдают непосредственно на местности. В период пересыхания водотока его траекторию на местности определяют по соответствующим признакам. К таким признакам можно отнести углубления рельефа местности, которые могут быть явно выражены (например, овраги) или быть видны только на отдельных отрезках своей траектории. При наличии оврага траектория поверхностного пересыхающего водотока, как правило, проходит по его дну, и ее определение не вызывает затруднений. При наличии менее выраженных углублений местности поверхностный поток определяют на отдельных отрезках, например на участках, где отсутствует сплошной растительный покров и наблюдаются видимые следы размыва поверхности грунта. Траекторию поверхностного пересыхающего водотока на местности можно определить также по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным углублениям на вдольтрассовом проезде трубопровода. Указанные углубления образуются в результате увлажнения грунта поверхностными водотоками и его продавливают колесами движущейся по вдольтрассовому проезду техники. Здесь следует указать, что траекторию поверхностного пересыхающего водотока на местности в реальных условиях приходится также определять по заболоченным зонам, образовавшимся перед магистральным трубопроводом. Образование указанных зон связано с тем, что МТ препятствует свободному прохождению водотока и способствует накоплению воды перед ним. Если возле трубопровода до его строительства росли деревья, то заболачивание участков территории перед трубопроводом может привести к их отмиранию. Особенно чувствительными к заболачиванию являются березы, которые отмирают в первую очередь. Поэтому определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности в реальных природных условиях можно осуществлять по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным зонам с отмирающими деревьями в заболоченных зонах перед магистральным трубопроводом.

Определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят и по ее отрезкам, соответствующим зонам с окраской растительности, отличающейся от окраски растительности ландшафта вдоль трассы МТ. Это особенно хорошо заметно в летний и осенний периоды, когда происходит увядание и пожелтение растительности в пределах обозримого ландшафта вдоль трассы, в то время как в зоне воздействия пересыхающего водотока растительность остается ярко-зеленой. Кроме того, плотность растений в зоне протекания поверхностного пересыхающего водотока, как правило, значительно выше, что также определяет более насыщенный цвет этой зоны.

Определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности можно производить по ее отрезкам, соответствующим зонам с хвощом болотным, и/или пушицей, и/или осокой, и/или мятликом, и/или ситником, и/или камышом, и/или рогозой, или по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным зонам, в которых среднее число особей перечисленных растений на единице площади не менее чем в 5 раз превышает среднее число особей на единице площади обозримого растительного ландшафта вдоль трассы МТ. Указанные растения произрастают только в водонасыщенных зонах, к которым относятся зоны протекания поверхностных пересыхающих водотоков.

При дальнейшей реализации способа определяют угол пересечения оси магистрального трубопровода с траекторией поверхностного пересыхающего водотока. Если указанный угол больше 15°, водоток стремится обогнуть трубопровод и попадает под изоляционное покрытие, разрушая его и создавая условия протекания КРН. Если угол пересечения трубопровода с водотоком меньше 15°, водоток образует канал, параллельный трубопроводу, и движется по нему, не соприкасаясь с поверхностью трубопровода. При этом водоток может пересекать трубопровод без существенного изменения своей конфигурации (фиг.1), а также может разветвляться в зоне пересечения с трубопроводом (фиг.2), что характерно для водотоков, движущихся под небольшим уклоном и образующих заболоченные зоны перед трубопроводом. Водоток может двигаться параллельно трубопроводу и на определенном участке пересечь его под углом более 15° (фиг.3). В этом случае стресс-коррозионное воздействие на трубопровод водоток оказывает только в зоне его пересечения. Трубопровод может быть пересечен не всем водотоком, а только его частью (фиг.4), что характерно для трубопроводов с высокой обваловкой при движении потока преимущественно параллельно трубопроводу. В этом случае стресс-коррозионное воздействие на трубопровод будет определяться частью водотока. Возможны также любые другие варианты пересечения трубопровода поверхностным пересыхающим водотоком, например, слияние нескольких водотоков в один в зоне пересечения трубопровода. Во всех случаях стресс-коррозионное воздействие на трубопровод оказывает водоток (часть водотока), пересекающий трубопровод под углом, лежащим в интервале значений от 15° до 165°.

Кроме того, следует обратить внимание на то, что перечисленные выше признаки могут существовать не на всем протяжении водотока, поэтому траекторию поверхностного пересыхающего водотока во многих случаях формируют из ее отрезков путем их интерполяции. Особенно это актуально, когда трасса трубопровода была спланирована в процессе его строительства. В этом случае перечисленные выше признаки водотока могут не наблюдаться в пределах трассы трубопровода и их определяют на участках территории, прилегающей к спланированной полосе трассы. Затем интерполируют обнаруженные за пределами территории трассы отрезки водотока и определяют зону пересечения водотока с трубопроводом под углом, лежащим в интервале значений 15-165° (фиг.5).

В местах видимой или предполагаемой по результатам интерполяции отрезков траектории поверхностного пересыхающего водотока пересечения оси магистрального трубопровода с траекторией поверхностного пересыхающего водотока под углом от 15° до 165° отрывают шурфы длиной 12-15 метров и выполняют в них дефектоскопию труб с помощью магнитных, или вихретоковых, или магнитовихретоковых дефектоскопов. После подтверждения наличия дефектов труб определяют границы дефектного участка путем разработки шурфов на границах зоны влияния поверхностного пересыхающего водотока. Выявленный дефектный участок ремонтируют или путем замены труб, или контролируемой шлифовкой, или другими известными методами, которые применимы в данных случаях. Практическую реализацию предлагаемого способа целесообразно рассмотреть на конкретном примере, который приведен ниже.

Пример.

Магистральный газопровод Ухта-Торжок 2 диаметром 1220 мм на участке 1136,625-1136,642 км пересекает траекторию поверхностного пересыхающего водотока под углом 70° (см. фиг.1), т.е. под углом, лежащим в интервале значений 15°≤α≤165°. В месте пересечения данного магистрального газопровода с траекторией данного водотока наблюдаются углубление рельефа, заболоченная зона перед магистральным трубопроводом. В данном месте на единице площади также было выявлено статистически значимое увеличение не менее чем в пять раз числа особей осоки по сравнению с растительным ландшафтом вдоль трассы трубопровода, отмечено появление рогозы и изменение окраски растительности с желто-зеленой (в растительном ландшафте вдоль трассы трубопровода) на ярко-зеленую (в зоне поверхностного пересыхающего водотока). В этом случае было указано на необходимость вскрытия данного трубопровода в месте пересечения с поверхностным пересыхающим водотоком. Магистральный газопровод был вскрыт в месте его пересечения с траекторией поверхностного пересыхающего водотока и обследован в протяженном шурфе длиной 17 м с помощью вихретоковых дефектоскопов. В результате обследования обнаружено 7 стресс-коррозионных дефектов глубиной до 5 мм. На границах зоны воздействия поверхностного пересыхающего водотока отрыли два шурфа, в первом из которых обнаружили 5 стресс-коррозионных дефектов глубиной до 1 мм, во втором - 12 стресс-коррозионных дефектов глубиной до 1,5 мм. При этом на крайних трубах газопровода в обоих шурфах дефектов не обнаружено. По результатам обследования заменен дефектный участок, границы которого определены в шурфах по положению обнаруженных крайних стресс-коррозионных дефектов.

Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность выявления участков трубопроводов, предрасположенных к КРН.

1. Способ выявления участков магистрального трубопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением, заключающийся в определении положения магистрального трубопровода на местности, выделении подлежащего обследованию участка магистрального трубопровода, отличающийся тем, что после выделения подлежащего обследованию участка магистрального трубопровода осуществляют определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности, регистрируют зону пересечения поверхностного пересыхающего водотока с магистральным трубопроводом на выделенном для обследования участке магистрального трубопровода и определяют для нее значение угла α пересечения траектории поверхностного пересыхающего водотока с осью магистрального трубопровода и в случае нахождения значения угла α в промежутке значений 15°≤α≤165° данную зону пересечения поверхностного пересыхающего водотока с магистральным трубопроводом принимают в качестве участка магистрального трубопровода, предрасположенного к коррозионному растрескиванию под напряжением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим выявленным углублениям рельефа местности.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что определение зоны пересечения поверхностного пересыхающего водотока на местности с магистральным трубопроводом производят путем выявления местоположения обнаруженного размыва обваловки трубопровода.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным углублениям на вдольтрассовом проезде трубопровода.

5. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным образовавшимся заболоченным зонам перед трубопроводом.

6. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным зонам с отмирающими деревьями в заболоченных зонах перед трубопроводом.

7. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающийся тем, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по ее отрезкам, соответствующим зонам с окраской растительности, отличающейся от окраски растительного ландшафта вдоль магистрального трубопровода.

8. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающийся тем, что определение траектории поверхностного пересыхающего водотока на местности производят по отрезкам, соответствующим зонам с хвощом болотным, и/или пушицей, и/или осокой, и/или мятликом, и/или ситником, и/или камышом, и/или рогозой, или по ее отрезкам, соответствующим обнаруженным зонам, в которых среднее число особей перечисленных растений на единице площади не менее чем в 5 раз больше среднего числа особей на единице площади растительного ландшафта вдоль трассы магистрального трубопровода.

9. Способ по п.2, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающийся тем, что траекторию поверхностного пересыхающего водотока из ее отрезков формируют путем ее интерполяции по отрезкам.