Метод магнитной памяти металла

Традиционные методы и средства диагностики (УЗД, МПД, рентген) направлены на поиск уже развитых дефектов и по своему назначению не могут предотвратить внезапные усталостные повреждения оборудования — основные причины аварий и источники травматизма обслуживающего персонала.

Известно, что основными источниками возникновения повреждений в работающих конструкциях являются зоны концентрации напряжений (КН), в которых процессы коррозии, усталости и ползучести развиваются наиболее интенсивно. Следовательно, определение зон КН является одной из важнейших задач диагностики оборудования и конструкций.

Процессами, предшествующими эксплуатационному повреждению, являются изменения свойств металла (коррозия, усталость, ползучесть) в зонах концентрации напряжений. Соответственно, изменяется намагниченность металла, отражающая фактическое напряжённо-деформированное состояние трубопроводов, оборудования и конструкций.

В настоящее время в России разработан и успешно внедряется на практике принципиально новый метод диагностики оборудования и конструкций, основанный на использовании магнитной памяти металла (МПМ). МПМ объединяет потенциальные возможности неразрушающего контроля (НК) и механики разрушений, вследствие чего, имеет ряд существенных преимуществ перед другими методами при контроле промышленных объектов..

Основные преимущества метода МПМ:

не требуется зачистки металла и другой подготовки контролируемой поверхности (в отдельных случаях не требуется снятие изоляционного покрытия (до 4 мм) объекта контроля);
метод может применяться как при работе объекта контроля в режиме мониторинга, так и при его ремонте.

Метод МПМ и соответствующие приборы контроля позволяют:

прогнозировать ресурс и надежность оборудования;
документировать результаты контроля и составлять банк данных о состоянии оборудования;
определять на объект контроля с точностью до 1 мм место и направление развития будущей трещины, а также фиксировать уже образовавшиеся трещины.

Комплекс программных средств позволяет рассчитать (используя справочные механические характеристики металла объекта контроля и данные, полученные по результатам контроля) и выдать в качестве результатов следующие величины:

физический предел прочности;
предельный коэффициент;
уровень напряжения в зонах КН;
предельное время эксплуатации;
остаточный ресурс.

Расчет остаточного ресурса оборудования можно выполнить в годах или часах.

По результатам расчетов делаются выводы (рекомендации) о ремонте/замене участков объекта контроля.

Бесконтактная магнитометрическая диагностика

Новый этап в развитии диагностики подземных участков трубопроводов появился с разработкой бесконтактного магнитного способа контроля на основе использования параметров магнитной памяти металла.

Этот способ контроля получил название в ряде нормативной документации как бесконтактная магнитометрическая диагностика (БМД). БМД основана на измерении искажений магнитного поля Земли (Нр), обусловленных изменением магнитной проницаемости металла трубы в зонах концентрации напряжений (ЗКН) и в зонах развивающихся коррозионно-усталостных повреждений и температурных удлинений. При этом характер изменений поля Нр (частота, амплитуда) обусловлен деформацией трубопровода, возникающей вследствие воздействия ряда факторов: остаточных технологических и монтажных напряжений, рабочей нагрузки и напряжений, возникающих в нем из-за нарушений условия самокомпенсации трубопровода при колебаниях температуры наружного воздуха и среды (грунта, воды и т.д.).

При БМД трубопроводов используются магнитные параметры, которые разработаны в методе МПМ. В частности, при БМД, также как и в методе МПМ, выявлена четкая связь между периодичностью изменения всех трех составляющих измеряемого магнитного поля и типоразмером контролируемой трубы (диаметром, толщиной стенки и длиной труб между сварными соединениями труб). Эти качественные диагностические параметры характеризуют в макрообъеме металла трубы ЗКН – источники развития различного вида повреждений.

БМД позволяет оценивать напряженно-деформированное состояние трубопроводов, находящихся под землей, водой или другой средой, выявлять ЗКН и при дополнительном контроле в этих зонах локализовать наличие повреждений различной природы в металле труб и сварных соединений.

Установлено, что одной из причин развития повреждений на трубопроводах, особенно на трубах с ППУ-изоляцией, является недостаток самокомпенсации отдельных участков. В наиболее ослабленном сечении таких участков возникают плоскости сдвига с максимальной деформацией металла.

В зонах концентрации напряжений в условиях циклически повторяющихся деформаций сдвига под действием переменных рабочих нагрузок происходит усталостный и коррозионно-усталостный износ металла.
Особенно опасно совпадение ЗКН с местами расположения сварных соединений, имеющих высокий уровень остаточных напряжений.

Основная цель БМД:

определение ЗКН – участков трубопроводов, работающих в наиболее напряженных условиях и предрасположенных к повреждениям, при соблюдении технологических режимов их функционирования.
определение мест вскрытия грунта (шурфовки) для дополнительного дефектоскопического контроля (ДДК).

При анализе результатов контроля учитывается фактическая трассировка трубопроводов (схемы и формуляры), статистика повреждений и другие эксплуатационные факторы.