Дата публикации 26 января 2026 | |
Источник
Морское Информационное Агентство |
Воейков Денис Романович - Генеральный директор ООО «АКОРД-Технолоджи» denis.voeikov@acord-technology.com
Колесников Игорь Сергеевич - Технический консультант, автор изобретения igor@igsat.com
Концов Роман Валерьевич - к.т.н., Инженер-конструктор ООО «АКОРД-Технолоджи», info@acord-technology.com
Пивоваров Михаил Михайлович - редактор ООО «АКОРД-Технолоджи» pivovarov.mm@yandex.ru
Трубопроводы играют важную роль в нефтегазовой, химической, атомной и других отраслях промышленности. Однако со временем под влиянием разных факторов трубы подвергаются износу, коррозии и другим повреждениям, что может привести к утечкам, авариям и значительным экономическим потерям. Для обеспечения безопасной эксплуатации и эффективной работы трубопроводной системы необходимо предупредить риск возникновения аварий, а для этого своевременно оценивать фактическое состояние трубопроводной системы. Регулярное техническое диагностирование трубопроводов (мониторинг) позволяет выявить потенциальные зоны риска, определить критерии перехода трубопровода в предельное состояние в этих зонах, динамику изменения несущей способности трубопровода, и на основе обоснованных заключений выработать рекомендации по продлению сроков безаварийной работы, в том числе определить критерии максимально допустимых нагрузок на трубопровод при фактических режимах работы.
Кроме того, мониторинг состояния объектов повышенной опасности, к которым относятся нефтегазопроводы, является неотъемлемой частью внутрикорпоративных и отраслевых программ технического обслуживания трубопроводов и предупреждения рисков.
Существует множество методов и средств технического диагностирования трубопроводов. Выбор конкретного метода определяется применимостью и доступностью, стоимостью инспекции (включая совокупные сопутствующие затраты, операционные и эксплуатационные издержки при проведении мониторинга). При диагностике магистральных трубопроводов в отрасли широко применяются внутритрубные снаряды-дефектоскопы, которые определяют местоположение и размеры отдельных дефектов. На основе собранных данных рассчитывают действующие механические напряжения вокруг дефектных зон и вычисляют параметры безопасной эксплуатации.
Относительное распределение градиентов полей механических напряжений, действующих в продольном направлении
Однако известно, что протяженность трубопроводов, подлежащих ВТД, на сегодняшний день составляет не более 40% от всего объема трубопроводного транспорта Российской Федерации. Кроме того, зафиксированы случаи, когда на объектах, даже подготовленных под использование снарядов-дефектоскопов, проведение ВТД невозможно или затруднено из-за операционных и эксплуатационных особенностей. Ими могут выступать отсутствие рабочего давления, недостаточная скорость движения продукта, непроходные сечения, в том числе связанные со шлаками и шламами, особенности геометрии, старые трубопроводные системы с подкладными кольцами, неисправность камер запуска/приема поршня и др. Особый случай – проведение ВТД на морских подводных трубопроводных системах, сопровождаемое сопутствующими рисками, где в итоге издержки иногда сопоставимы со стоимостью строительства нового трубопровода.
Очевидно, что техническое диагностирование трубопроводов, где проведение ВТД затруднено или невозможно, до сих пор остается трудоемкой и проблемной задачей. Общепринятый способ диагностирования таких трубопроводов – проведение выборочного шурфования и неразрушающего контроля в 2 шурфах на 1 км и дальнейшая интерполяция полученных результатов на оставшуюся часть трубопровода. Выбор мест для шурфования при таком подходе определяет оператор трубопровода. В случае, если трубопровод никогда не обследовался и есть риск возникновения опасного (закритического) дефекта при неизвестной плотности распределения дефектов, то данный подход не обеспечивает необходимый уровень достоверности, поскольку фактическое техническое состояние определяется только для 1% длины трубопровода (2 шурфа*5 м = 10 метров из 1000м, что составляет 1%). Выводы о безопасности оставшихся 99% длины трубопровода делаются на основе расчетных моделей. Понятно, что для полноценного обследования трубопровода таким способом с уровнем достоверности 95 - 97% необходимо сплошное его вскрытие, полное снятие изоляции, зачистка и подготовка поверхности к проведению неразрушающего контроля, проведение самого контроля, восстановление изоляции и обратная засыпка в траншею. Разумеется, это невозможно по причине чрезвычайной стоимости таких работ.
Коррозия и механические дефекты подтвержены в шурфе, вскрытом по результатам МТМ-Градиент как аномалия, обусловленная изменением кольцевых механических напряжений
Предлагаемая система МТМ-Градиент позволяет проводить наружное обследование трубопровода целиком без вмешательства в его работу путем пространственного перемещения прибора вдоль оси трубопровода, с целью определения градиентов магнитного поля металла для дальнейшей камеральной обработки. У системы МТМ-Градиент отсутствуют требования к проведению шурфования, диагностика осуществляется в штатном режиме работы трубопровода без дополнительных возбуждающих сигналов и сторонних полей, а также без требований к минимальному давлению в трубопроводе, движению продукта, установке дополнительных технологических устройств.
Техническое диагностирование системой МТМ-Градиент позволяет без контакта с трубопроводом получить данные о распределении градиентов магнитного поля, которые отражают фактически действующие механические напряжения, обусловленные как наличием разных групп дефектов, так и влиянием внешних нагрузок. Для морских подводных трубопроводов применение ПАК МТМ-Градиент наиболее ценно, так как безопасность морских подводных трубопроводов определяется внешними воздействиями в условиях подводных течений, неровностью морского дна, потенциальными размывами грунта и другими постоянными и переменными факторами.
Единственным условием для проведения обследования ПАК МТМ-Градиент является знание о фактическом местоположении трубопровода и нахождение носителя ПАК над осью трубопровода с минимальными отклонениями от трассы. В случае отклонения сигналов магнитного поля от базовых уровней фиксируется аномалия. Любые зоны концентрации механических напряжений, обусловленные действием сил в кольцевом или продольном направлении, идентифицируются на основе градиентов магнитного поля в соответствующих плоскостях. Это позволяет проводить оценку степени соответствия фактических значений механических напряжений критериям предельных состояний, определяемых свойствами материала трубопровода. Безопасное рабочее давление в аномальной зоне обусловлено действием кольцевых напряжений, а значительное отклонение величин в продольном направлении позволяет охарактеризовать наличие изгибных и сдвиговых напряжений – напряженно-деформированного состояния (НДС).
Аномалии кольцевых напряжений, обсуловленные дефектами различной природы на водоводе
Отметим, что требования к оценке механических напряжений и общего напряженно-деформированного состояния на трубопроводах, в том числе морских, присутствуют как в зарубежной, так и в отечественной нормативной базе. Расчеты параметров безопасности трубопроводов в области аномалий магнитного поля, выявленных ПАК МТМ-Градиент, подтверждались независимыми экспертными организациями. Рекомендации в технических отчетах по итогам обследования позволяют наиболее рационально спланировать дальнейшие ДТОиР.
По форме сигналов и типам преобладающих напряжений ПАК МТМ-Градиент позволяет охарактеризовать аномалию, как проявление особенностей металла разной природы 7 типов, сосредоточенных в одной зоне, что позволяет более точно оценить уровень механических напряжений, охарактеризовать риски, рассчитать параметры безопасной эксплуатации и определить место наиболее срочного ремонта.
Магнитометрами «КОРД», разработанными ООО «АКОРД-Технолоджи» для ПАК МТМ-Градиент, выполнена диагностика уже более 1500 км подводных и 600 км сухопутных трубопроводов как в РФ, так и зарубежом. Многие из них не подлежали ВТД. Например, в 2025 году в одном из обществ ПАО «Газпром» в РФ ПАК МТМ-Градиент успешно были обследованы участки газопроводов, расположенных в сложных горно-геологических условиях, подверженных оползневым процессам.
Результаты обследования помогли идентифицировать места с наибольшей концентрацией продольных напряжений, вызванных влиянием оползней и подвижек грунта (Рис. 1,2). Кроме того, результаты МТМ-Градиент верифицировались на аномалиях, обусловленных действиями кольцевых напряжений, вызванных изменением толщины стенки из-за наличия коррозионных и механических дефектов (Рис.3).
Применение ПАК МТМ-Градиент, согласно Спецификации, возможно на всех ферромагнитных трубопроводах вне зависимости от типа продукта, включая газообразные вещества, жидкости, смешанные продукты, пульпы. Результаты верификации в шурфах некоторых из аномалий, выявленных на действующем водоводе в Средней Азии (Казахстан), показаны на рис. 4. Достоверность результатов диагностики, в частности вероятность правильной идентификации (POI) и корректность ранжирования аномалий по категории опасности, была подтверждена заказчиком на уровне 97,5%.
Различные модификации магнитометров «КОРД» и ПАК МТМ-Градиент позволяют проводить диагностику и мониторинг 100% длины трубопровода: от больших глубин под водой с применением ТНПА, до труднодоступных заболоченных или горных участков с применением БПЛА. Такое сплошное обследование (без пропусков и слепых зон), в сочетании с высокими показателями достоверности результатов, значительно снижает операционные и эксплуатационные затраты операторов как в среднесрочной, так и в долгосрочной перспективе, обеспечивая своевременную оценку технического состояния и безопасную эксплуатацию трубопроводов.
