Информационно-измерительная система для обнаружения и локализации развивающихся трещиноподобных дефектов магистральных трубопроводов

• Автор: Мисейко, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ И МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ТРЕЩИНОПОДОБНЫХ ДЕФЕКТОВ

1.1 Трещиноподобные дефекты магистральных трубопроводов. Причины их возникновения и развития

1.2 Анализ методов обнаружения трещиноподобных дефектов.

Метод акустической эмиссии

1.3 Обобщенная структурная схема предлагаемой информационноизмерительной системы на основе явления акустической эмиссии
Выводы
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ТРЕЩИНОПОДОБНОГО ДЕФЕКТА В МАГИСТРАЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

2.1 Математическая модель развивающегося трещиноподобного дефекта

2.2 Моделирование реакции участка магистрального трубопровода

на развитие трещиноподобного дефекта
Выводы
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ОТ ТРЕЩИНОПОДОБНЫХ ДЕФЕКТОВ
3.1 Исследование параметров сигналов акустической эмиссии от трещиноподобных дефектов при испытаниях образцов магистральных трубопроводов
3.2 Исследование изменений сигналов акустической эмиссии при их распространении в магистральных трубопроводах
3.3 Оценка адекватности результатов моделирования и экспериментальных исследований
Выводы
4 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
4 Л Анализ методической погрешности
4.2 Алгоритм калибровки информационно-измерительной системы
4.3 Алгоритм обработки сигналов акустической эмиссии от трещиноподобных дефектов
4.4 Описание программного обеспечения информационно-измерительной системы
Выводы
5 ОПИСАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
5.1 Функциональная схема информационно-измерительной системы
5.2 Описание работы модуля сбора и обработки информации
5.3 Результирующая погрешность разработанной системы
5.4 Результаты производственных испытаний
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.
Магистральные трубопроводы (МТ) играют важную роль в российской экономике — по ним транспортируется 100% добываемого газа, 98% нефти и 50% нефтехимической продукции. Так как транспортируемые среды обладают пожаровзрывоопасными и токсичными свойствами, то МТ являются опасными промышленными объектами, аварии на которых могут привести к человеческим жертвам и многомиллионным убыткам, нанести непоправимый урон экологии. Таким образом, проблема обеспечения безопасной эксплуатации МТ и предотвращения возможных аварий имеет огромное значение.
Аварии на МТ происходят по разным причинам: в результате дефектов труб и сварных соединений, нарушений правил эксплуатации, влияния стихии или преступных действий людей. Как свидетельствует статистика, причиной большинства аварий являются дефекты труб и сварных соединений, среди которых соответственно лидируют коррозионные и трещиноподобные дефекты (Т-дефекты).
Коррозионные повреждения представляют собой зоны утонений труб, вызванных электрохимическими процессами на поверхности МТ. Они возникают во время эксплуатации МТ, а скорость их развития определяется агрессивностью транспортируемого продукта, условиями окружающей среды и антикоррозионными свойствами материала МТ. Несмотря на широкий диапазон значений указанных параметров, скорость коррозии может быть существенно снижена путем повышения качества антикоррозионных покрытий, применения коррозионно-стойких материалов, ингибиторов и электрохимической защиты. Таким образом, накопление коррозионных повреждений может происходить постепенно в течение длительного времени, что позволяет планировать и осуществлять ремонтнопрофилактические мероприятия по обслуживанию МТ.
К Т-дефектам сварных соединений относятся разрывы металла с малой величиной раскрытия - трещины, а также непровары, несплавления и подрезы. Их возникновение обусловлено нарушениями технологии изготовления и монтажа,

u{r,t)
(2.6)

Учитывая постановку задачи, начальные и граничные условия записываются в следующем виде:
y/(R,i) = Tj(t)/r,t>0.
Здесь Tj(t) - функция, определяемая из граничного условия согласно [63]
где сггг - радиальная компонента тензора напряжений. В соответствии с [71] она связана с перемещениями соотношением
Следующим шагом в решении поставленной задачи является определение вида pit) и нахождение функции rj{t). Зависимость внутреннего давления р от времени t можно записать в виде:
В известных на сегодняшний день моделях источников АЭ [63, 65, 72, 73], р0(0 задается некоторой константой, а Н{ґ) представляет собой функцию Хевисайда. Полученные таким образом варианты функции нагружения представлены на рисунке 2.2 а-в. Однако подобное описание р{і) лишь в общих чертах соответствует физической реальности. Изменение напряжений на границе полости при ее развитии не происходит мгновенно, а имеет некоторый период возрастания и убывания [74, 75]. Эту зависимость можно аппроксимировать единичной положительной полуволной синусоиды (рисунок 2.2 г) [76, 77].
И>,0) = 0, r>R;
~~(r>0) = 0, r>R; >

(2.7)
как:
crrr(R,t) = -p(t), t> О,
(2.8)
(2.9)
pit) = p0(t)H(t).
(2.10)