Электрический вид контроля

Электрический вид неразрушающего контроля (по ГОСТ 25315-82) основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с объектом контроля или возникающего в объ­екте контроля в результате внешнего воздействия. Перечень основанных методов электрического вида контроля приведен в табл. 1.2.

В процессе технической диагностики нефтегазового оборудова­ния методы электрического контроля используют в первую очередь для оценки целостности изоляционных покрытий. Преждевременные коррозийные повреждения оборудования происходят главным образом из-за разрушения

 

 

Рис. 8.3. Электроискровой дефектоскоп КРОНА-2И

покрытий, наличия в них микроотвер­стий, утонений, пузырьков и других нарушений сплошности. Кон­троль состояния изоляции осуществляют обычно электропараметри­ческим (методом «влажной губки») и электроискровым («высоко­вольтным») методами.

Электроискровой метод основан на пробое воздушных проме­жутков между касающимся поверхности сухого изоляционного по­крытия щупом или щеточным электродом, подключенным к одному полюсу источника высокого напряжения, и самим защищаемым объектом (например, подземным резервуаром), подключенным к другому полюсу источника высокого напряжения непосредственно или через грунт при помощи заземлителя. На основе этого метода разработан ряд моделей электроискровых дефектоскопов. Так, на рис. 8.3 приведен общий вид электроискрового дефектоскопа КРОНА-2И, серийно изготовляемого АО «ИНТРОСКОП» и предна­значенного для контроля эпоксидных, битумных, полимерных и эмалевых покрытий трубопроводов. Этот же прибор может быть ис­пользован для контроля защитных неэлектропроводящих покрытий Других изделий любой конфигурации.

Для количественной оценки состояния изоляционных покрытий широко применяют также электропараметрический метод контроля, основанный на измерении электрических параметров объекта кон­троля. Для изоляционных покрытий важнейшим параметром являет­ся величина переходного сопротивления между покрытием и основ­ным металлом. В частности, величина переходного сопротивления является по РД 12-411-01 одним из основных параметров, опреде­ляющих остаточный ресурс подземных стальных газопроводов (см. 12.6 ). Электрическая схема измерения переходного сопротивления Изоляционного покрытия по РД 12-411-01 (методом «влажной губ­ки») приведена на рис. 8.4.

 

Рис. 8.4. Электрическая схема измере­ния переходного сопротивления изоляционного покрытия трубопровода

 

 

Перед проведением испытания на участке измерения переходно­го сопротивления с поверхности изоляционного покрытия газопро­вода тщательно удаляют загрязнения и влагу. В дистиллированной воде приготовляют 3 %-й раствор соды (Ка₂СО₃) и смачивают им тканевое полотно 3, которое накладывают на изоляционное покры­тие 4 по всему его периметру. Поверх устанавливают металлический электрод-бандаж 2, плотно облегающий тканевое полотно. Собира­ют электрическую схему согласно рис. 8.4. Отрицательный полюс источника питания О посредством механического контакта 1 присое­диняют к зачищенному до металла участку трубы 5.

Резистором R отбирается от источника питания G рабочее на­пряжение в пределах 10...30 В, которое контролируется по вольтмет­ру U. По амперметру А фиксируется сила тока.

Величину переходного сопротивления R, Ом·м², вычисляют по формуле

 

 

где U - рабочее напряжение, В; S - площадь металлического элек­трода-бандажа, м²; I - сила тока, А.

Измерения по схеме, показанной на рис. 8.4, проводят не менее трех раз при разных режимах. Величину переходного сопротивления вычисляют для каждого значения измеряемой силы тока. За факти­ческое сопротивление R _ф, учитываемое в расчете остаточного ресурса (см. 12.б), принимают среднюю арифметическую величину по ре­зультатам трех измерений.

Помимо отмеченных выше, методы электрического вида неразрушающего контроля применяют и в других случаях: например, при зондировании методом измерения сопротивления или электриче­ской емкости грунта под днищем стальных вертикальных резервуа­ров с целью выявления наличия и определения местоположения ди­электрических аномалий. Аномалии с повышенной по сравнению с фоновыми значениями удельной проводимостью или диэлектрической проницаемостью относят к скоплению ржавчины или скопле­нию воды в месте нахождения хлопуна. Аномалии с пониженной проводимостью или диэлектрической проницаемостью относят к скоплению нефти и нефтепродуктов в грунтовом основании резер­вуара.

Данный метод позволяет обнаружить зоны утечки нефтепродуктов через днище резервуара, повышенного коррозийного износа днища при высоком уровне фунтовых вод, а также идентифицировать вид де­фекта: отпотина, утечка, повышенная коррозия и хлопун днища. Ме­тодика измерения сопротивления или электрической емкости грунта восновании резервуара приведена, например, в РД 153-112-017-97, применяемой АО «Акционерная компания трубопроводного транс­порта нефтепродуктов «ТРАНСНЕФТЕПРОДУКТ».

При диагностировании бурового оборудования электро парамет­рический метод служит основным методом контроля коррозии об­садных труб. Степень коррозии при этом оценивается косвенным методом по величине продольного электрического сопротивления трубы, измеряемого с помощью контактного зонда, опускаемого в скважину. В практике диагностирования подземных трубопроводов применяется аппаратура бесшурфового нахождения повреждения изоляции (АНПИ), работа которой основана на регистрации харак­тера изменения потенциалов вдоль трассы трубопровода. Методы электрического вида неразрушающего контроля в обязательном по­рядке используют при контроле электростатической безопасности резервуаров и трубопроводов, а также при контроле эффективности средств их электрохимической защиты путем измерения поляриза­ционных потенциалов [19].

Тепловой вид контроля

 

Методы теплового вида контроля (по ГОСТ 23483-79) основаны на взаимодействии теплового поля объекта с термометрическим чув­ствительным элементом (термопарой, фоторезистором, термоинди­каторами, пирокристаллом и т.п.) и преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента, контраста, лучи-стостей и др.) в параметры электрического или другого сигнала и передаче его на регистрирующий прибор. Температурное поле по­верхности определяется особенностями процессов теплопередачи, зависящими в свою очередь от конструктивного исполнения контро­лируемого объекта и наличия внешних и внутренних дефектов. Ос­новной характеристикой теплового поля, используемой в качестве индикатора дефектности, является величина локального температур­ного градиента.

Для контроля применяют пассивные и активные методы. При активном контроле объект подвергают воздействию от внешнего источника энергии, при пассивном такое воздействие отсутствует. Пас­сивный контроль в общем случае предназначен: для контроля тепло­вого режима объектов; для обнаружения отклонений от заданной формы и геометрических размеров объектов контроля. В свою оче­редь активный контроль предназначен для обнаружения дефектов типа нарушения сплошности (трещин, пористости, расслоений, ино­родных включений), а также изменений в структуре и физико-хими­ческих свойствах объекта контроля (неоднородность структуры, теп­лопроводность структуры, теплоемкость и коэффициент излучения). В зависимости от способа получения информации различают также контактные и бесконтактные способы. В процессе техниче­ской диагностики чаще всего применяют бесконтактные способы, обладающие высокой оперативностью и минимальной трудоемко­стью. Информация, получаемая бесконтактными тепловыми метода­ми контроля, переносится оптическими электромагнитными из­лучениями в инфракрасной области. Интенсивность и частота ин­фракрасного излучения определяется энергией колебательного и вращательного движения молекул и атомов объекта и зависит от его температуры. Основным способом генерирования инфракрасного излучения является нагрев объекта, поэтому это излучение чаще на­зывают тепловым.

В качестве основных приборов, регистрирующих это излучение, в настоящее время наиболее широкое применение нашли дистанци­онные инфракрасные пирометры и тепловизоры. Наибольшие пер­спективы имеют тепловизоры, позволяющие преобразовать тепловое изображение объекта в видимое.

Рис. 8.5. Контроль нагрева электродвигателя и промежуточного подшипника трансмиссионного вала

Рис. 8.6. Тепловизионная камера ThermaCAM Е25

 

 

Метод тепловизионного контроля позволяет получать как локальные, так и обзорные тепловые изобра­жения объекта - термограммы, позволяющие выявлять участки с различными температурами поверхности. Примеры термограмм, по­лученных тепловизионным методом, показаны на рис. 8.5 и форза­цах. На рис. 8.6 приведен общий вид применяемой в инженерном центре АГТУ портативной тепловизионной промышленной камеры ТhermаСАМ Е25, производимой фирмой «FLIP System». В дальней­шем термограммы обрабатывают на компьютере, где в зависимости от уровня сложности используемой программы может осуществлять­ся измерение температур по точкам, построение изотерм, определе­ние средних, максимальных и минимальных температур различных областей, оценка температурного градиента в исследуемой области и т.д.

Дистанционные методы теплового вида неразрушающего кон­троля широко применяют при технической диагностике нефтегазо­вого оборудования. Так, с их помощью осуществляют обнаружение утечек нефтепродуктов из емкостей, резервуаров и трубопроводов, оценивают состояние их изоляционных покрытий и утонение сте­нок, выявляют несанкционированные подключения к трубопрово­дам и нарушения залегания их в грунте (разрушение насыпи и обваловки, всплытий и обнажений трубы, деформации трубы из-за сезонных подвижек грунтов и т.д.), осуществляют контроль напря­женного состояния металла, выявляют наиболее теплонапряженные узлы машинного оборудования, электрооборудования и т. п.

Весьма эффективно применение тепловизоров при контроле со­стояния изоляции резервуаров, аппаратов и трубопроводов. Наличие дефектных участков определяют по увеличению теплопотерь через изоляцию, что позволяет выявить причину и провести своевремен­ный ремонт или замену изоляции.

Тепловизионный контроль является одним из немногих экс­пресс-методов, позволяющих эффективно выявлять дефекты и опре­делять концентрацию напряжений в емкостном технологическом оборудовании больших габаритных размеров. Методику такого кон­троля применяют, например, при диагностировании вертикальных стальных резервуаров для нефтепродуктов (РД 153-112-017-97). Ме­стоположение концентраторов напряжений в резервуаре при этом выявляют по повышенному инфракрасному излучению, возникаю­щему при упругопластическом деформировании металлоконструк­ций резервуара нагрузочными тестами. Циклическое нагружение стенки резервуара осуществляют путем заполнения его жидкостью при этом перед началом нагружения регистрируют температурное поле стенки — «нулевой кадр». Далее резервуар нагружают тестовой нагрузкой (наполняют) и фиксируют соответствующие термограм­мы. Коэффициент конпентрации напряжений определяют отноше­нием приращения максимального уровня температур в области де­фекта к приращению температуры в бездефектном участке в относи­тельных или абсолютных единицах измерения.

Для получения абсолютных значений температур в программу обработки тепловизионного изображения вводят коэффициент излу­чения поверхности объекта и температуру окружающей среды. При обработке тепловизионных изображений для исключения собствен­ных тепловых полей объекта вычитают «нулевой кадр», полученный перед нагружением, из последующих, полученных после тестового нагружения, и анализируют только приращение температурного поля, вызванное нагрузочным тестом.

Коэффициент концентрации напряжений в области дефекта оп­ределяют отношением приращения температуры в области концен­тратора и бездефектной области:

 

 

где - приращение температуры в области дефекта; - приращение температуры в бездефектной области.

Данный метод позволяет устойчиво выявлять дефекты и концен­траторы напряжений при достижении в этих зонах при тестовой на­грузке напряжений, достигающих 0,9 предела текучести и выше.

 

⇐ Предыдущая21222324252627282930Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: