3.4.2. Тензометрирование

Первые два метода определения напряженно-деформированного состояния трубопроводов носят эпизодический характер и не применимы для контроля НДС в реальном масштабе времени или с высокой периодичностью, а также требуют дорогостоящего высококвалифицированного персонала.

Реализация метода тензометрирования поз­воляет определять НДС в реальном масштабе времени и с любой заданной периодичностью.

Интеллектуальная вставка (ИВ) позволяет осуществить этот контроль как в режиме реально­го времени, так и в режиме посещений. Основным назначением интеллектуальной вставки является контроль механических напряжений, возникающих на пересечении опасных участков трубопровода.

Контроль напряжений осуществляется в че­тырех контрольных точках: снизу, сверху, спра­ва и слева трубы по направлению перекачки. В результате этого полученные данные позволяют полностью зарегистрировать напряженно-де­формированное состояние трубопровода как в месте установки ИВ, так и на примыкающих к ней участках.

Проблемы, возникавшие при применении метода тензометрирования в полевых условиях, полностью решены благодаря переносу ра­бот по монтажу датчиков на патрубке в завод­ские условия, где могут быть реализованы недо­ступные в трассовых условиях технологии и конструктивные решения. Кроме того, появилась возможность проведения тарировки всей измерительной системы "патрубок-датчик-вторич­ный преобразователь" и, как следствие, решение проблемы "нулевого НДС".

При разработке "интеллектуальной вставки" проанализирован и учтен опыт аналогичных работ, проведенных в Германии, что позволило су­щественно увеличить точность определения НДС в стенке металла трубопровода и оптимизировать технико-экономические показатели системы.

Патрубок, изготовленный из соответствую­щей трубы и прошедший тарировку в диапазоне рабочего давления, является измерительным элементом. При этом значительно повышается точность измерений, так как при тарировке лик­видируются все погрешности, связанные с гео­метрией патрубка, отклонениями толщины его стенок, разбросом характеристик датчиков и пе­редаточных характеристик вторичных преобра­зователей.

Конструктивно в состав "интеллектуальной вставки”, изображенной на рис. 3.6 входит:

• измерительный патрубок, оборудованный комплектом привариваемых высокостабильных тензорезисторов, обеспечивающих измерение деформаций в трех направлениях;

• термоконтейнер с комплектом вторичных преобразователей и процессором, располагаемых подземно и обеспечивающих измерение сигналов тензорезисторов, тока и защитного потенциала электрода сравнения;

• контрольно-измерительный пункт (КИП).

Рис. 3.6 Схема установки «интеллектуальной вставки» на трассе магистрального трубопровода

4. Теоретическая и методическая база расчетов

Теоретическую и методическую базу расчетов прочности и долговечности, оценки работоспособности составляют:

• единый метод расчетов конструкций с дефектами на прочность и долговечность, использующий энергетические критерии прочности и устойчивости и деформационные критерии сплошности металла;

• упруго-пластические решения для напряженно-деформированного состояния труб с дефектами геометрии при различных нагрузках;

• положения нормативно-технических и методических документов, определяющие порядок расчетов прочности и долговечности, показателей надежности конструкций с дефектами по результатам диагностических обследований;

• система коэффициентов запаса, учитывающая последствия отказа, рассеяние свойств металла, погрешности определения размеров дефектов при диагностических обследованиях, рассеяние скоростей роста дефектов.

Исходными данными для расчета являются:

• диаметр и толщина стенки трубы

Наружный диаметр трубы D_н принимается по проектной документации на участок МН и указывается в техническом задании на диагностику.

Толщина стенки трубы  принимается по данным ВИП «Ультраскан WM» или по акту ДДК.

Если «дефект» занимает несколько трубных секций, то за толщину  принимается минимальное значение для трубной секции.

• размеры «дефекта»

Размеры «дефекта» по результатам диагностического обследования (рис. 4.1):

• длина «дефекта» L – расстояние между наиболее удаленными в продольном направлении (вдоль оси трубы) точками «дефекта»;

• ширина «дефекта» W – расстояние между наиболее удаленными в кольцевом направлении точками «дефекта»;

• глубина «дефекта» H – наибольший размер «дефекта» в направлении толщины стенки (радиальном направлении).

Рис. 4.1 Дефект геометрии в трубе (1 - вмятина, 2- гофр, 3 - сужение).