Андрей Погодин,
главный инженер ООО «Корпоративные Энергетические Решения»
Опыт панорамной ультразвуковой диагностики трубопроводов тепловых сетей ПАО «МОЭК» и ПАО «Мосэнерго»
Возраст трубопроводных сетей (водопроводных, тепловых, газовых) заставляет очень бережно и внимательно относиться к их диагностике. Широко применяется диагностика тепловых сетей периодическими гидравлическими испытаниями повышенным давлением. Возникающие при опрессовках деформации в ослабленных коррозией местах могут переходить из упругой области в область пластическую, что может сказаться на остаточном ресурсе трубопровода. Проведение гидроиспытаний гарантирует лишь величину вероятности, с которой аварий в следующий отопительный сезон не случится. Эксплуатирующие организации не обретают точного понимания, где и что нужно ремонтировать.
Сплошная замена участков трубопроводов, исходя из сроков их эксплуатации, требует больших затрат. Более того, в ходе осуществленной диагностики установлена неочевидная зависимость повреждаемости трубопроводов от года их прокладки – наибольшее количество дефектов найдено на теплосетях, проложенных или отремонтированных в середине 80-х годов прошлого века, и значительно меньшее число повреждений наблюдается у труб более ранней прокладки.
Потому диагностика трубопроводов неразрушающими методами имеет значительный экономический эффект, показанный на примере рис. 1.
Обнаружение конкретных мест повреждений, развивающихся дефектов позволяет ремонтировать именно дефектные места вместо слепой замены целых участков трубопроводов. Опыт показывает, что у большинства участков теплосети повреждаемость находится на уровне 4–13% общей длины, но небольшое количество участков имеют повреждения длиной до 40–45% собственной длины.
Среди методов неразрушающего контроля нам хотелось бы выделить панорамную ультразвуковую толщинометрию.
Описание метода
Мы проводим внутритрубную диагностику методом ультразвуковой панорамной толщинометрии в сочетании с традиционными методами контроля. За последние два года нами продиагностировано более 45 км тепловых сетей в ПАО «МОЭК» и ПАО «Мосэнерго».
Диагностика проводится с помощью оборудования, состоящего из движущегося внутри заполненной водой трубы робота (кроулера), оборудованного вращающимся кольцом с установленными на нем ультразвуковыми датчиками. Непрерывное вращение кольца с датчиками в сочетании с движением робота вдоль оси трубы позволяет получать карту-развертку как толщин стенки трубы, так и внутренней конфигурации полости трубы.
Это позволяет фиксировать не только повреждения стенки трубы, но и изменение ее геометрии.
Данные от робота по кабелю передаются в мобильную лабораторию, где оператор наблюдает картину получаемых данных, обработанную специальным программным обеспечением. Оператор в режиме реального времени анализирует получаемую информацию, опознает дефекты и аномалии трубопровода. Эта информация может быть немедленно передана владельцу трубопровода для принятия срочных мер по его ремонту.
Подготовительные работы заключаются в раскопке котлована, вскрытии канала, вырезке загрузочного окна, установке на него загрузочных ванн, заполнении трубопровода водой и калибровке оборудования на стандартных образцах.
Отчеты о проведенной диагностике включают в себя данные об обнаруженных дефектах (повреждениях как на внутренней, так и на наружной поверхностях), секциях трубопровода, координатах сварных швов, ремонтных латках, опорах и т.п., а также схемы размещения критичных мест с привязкой к характерным точкам.
В отчетах дается оценка критичности дефектов.
Проведение диагностики методом ультразвуковой панорамной толщинометрии дает достоверные данные о техническом состоянии трубопровода и позволяет эффективно организовать ремонты, существенно снижая затраты на них и сохраняя ресурс трубопроводов.
Особенности и выгодный результат
К особенностям оборудования для ультразвуковой панорамной толщинометрии относится способность проходить отводы с углом поворота до 90 градусов и радиусом поворота более 1,5d и компенсаторы, не создающие помех для движения кроулера в виде ступенек. Для определения возможности прохода кроулера предварительно проводится внутритрубная телеинспекция.
В ряде случаев проводился дополнительный контроль подозрительных на дефект мест другими методами неразрушающего контроля, в том числе вихретоковым методом, преимуществом которого является способность работать сквозь тепловую изоляцию, без ее демонтажа с теплопровода.
Вихретоковый контроль заключается в последовательном измерении потери металла в каждом квадрате предварительно нанесенной на поверхность объекта сетки 100×100 мм с помощью вихретоковых датчиков.
Вихретоковый контроль применим на участках, где конструкция теплоизоляции не имеет элементов, экранирующих магнитное поле.
По результатам проведенной в 2015–2017 гг. диагностической компании найдено 2024 дефектов, суммарная длина которых составляет 7% длины обследованных трубопроводов тепловых сетей. На участках с большой суммарной протяженностью дефектов они были обнаружены и локализованы в ограниченных областях, что также существенно снизило объемы ремонта. Критические дефекты были устранены локально-вставочным ремонтом вместо сплошной замены труб.
Протяженность стальных трубопроводов (и соответствующие ремонтные затраты) в мегаполисах такова, что проведение внутритрубной диагностики, на наш взгляд, имеет перспективы развития и массового применения в водопроводных, тепловых и газовых сетях.