Дефекты и повреждения трубопроводов: виды и методы обнаружения

Для сооружения магистралей различного назначения используют стальные и полиэтиленовые трубы.  В результате длительной эксплуатации под влиянием внешнего воздействия, физико-химических процессов происходит нарушение целостности коллектора. Для снижения риска разрушения материала разработана классификация основных дефектов трубопроводов.

Оценка технического состояния металлической пустотелой продукции большого удлинения

 При выполнении контрольной проверки исправности труб иногда обнаруживают изъяны на внешней или внутренней поверхности. Они свидетельствуют о слабых местах изделия, причиной которых может быть производственный брак, недостатки в эксплуатации или форс-мажорные обстоятельства природного происхождения.

Специалисты отмечают следующие виды дефектов стального трубопровода:

осевое отклонение трассы от проектного плана;

повреждение, которое изменяет поперечный профиль;

механическое нарушение тела трубы и сварных соединений.

Осевые деформации в виде всплывших труб, выпучин, просадок и провисов могут вначале не вызывать разрушения. Но отсутствие своевременных мер в дальнейшем приведет к серьезным авариям,  особенно при наличии дефектов в сварных трубах большого диаметра.

Изменение круглой формы поперечного сечения образует овал, гофру или большие вмятины. Контур овала труба приобретает свой вид в результате радиального механического давления извне. Источником статического или динамического воздействия может быть тело большой плотности и массы без острых выступов. Плавность соприкосновения не приводит к полному разрушению коллектора. Но опасность состоит в появлении напряжения конструкции на большой протяженности. Вмятина или гофра образуются в процессе производства, сгибания или неаккуратной укладки на земляное ложе.

Еще один комплекс нарушений целостности – это свищи, трещины сварных соединений или коррозионные дефекты бесшовных труб. Причинами их появления являются не выдерживание технологии транспортировки, монтажа, эксплуатации. Разрушение имеет вид сквозных и несквозных отверстий, расслоения металла, отсутствия сплошности материала в направлении проката. Возможно появление других изменений: металлическое отслоение, окисленный разрыв, ликвация – содержание в кристаллической решетке инородных примесей неметаллического характера.

Ликвации, канавки, отслоения и разрывы являются следствием металлургического брака. В результате возможно развитие:

дефектов стенки трубы с сверхнормативным уменьшением её толщины на большой площади поверхности;

единичных и локальных повреждений;

линейных изменений структуры.

Реакция по утончению стенки наблюдается в основном при наличии в грунте блуждающих токов. Их воздействию подвержены тонкостенные трубы, неизолированные футляры. Критическим значением при осмотре состояния трассы, пораженной коррозией, считается не столько площадь изъяна, сколько толщина металлической стенки.

Методы обнаружения дефектов сварных соединений магистральных трубопроводов, тепловых сетей

Контроль качества сварочных работ выполняется согласно требованиям СНиП и ГОСТ. В первую очередь проверяется наличие допуска у сварщика. Затем исследуется качество материалов: электродов, сварочной проволоки, флюсов. При внешнем осмотре проверяется легкая выпуклость стыка, плавность перехода к телу трубы.
Возможные дефекты при гибке, прокате трубопроводов, на различной стадии их эксплуатации обнаруживаются следующими видами физического контроля:

просвечиванием сварных соединений;

магнитографическим и ультразвуковым методом;

вскрытием шва;

пневматическим и гидравлическим испытанием;

керосиновой пробой;

механическим испытанием.

Сварные стыки бракуются при наличии трещин, непровара по сечению стыка, газовых пустот, шлаковых  включений.

Важно! При обнаружении брака в газопроводах с давлением до 0,6 МПа тестируется удвоенное количество швов. Повторное обнаружение некачественной сварки требует 100%-й проверки.

Вероятность выявления дефектов труб при неразрушающем контроле, когда внутренняя структура материала не подвергается изменению, абсолютная. Чаще всего при проверке металлов используется внешний осмотр, гамма-, рентгенографический, ультразвуковой и магнитографические способы. Например, акустический метод выгодно отличается от других тем, что диагностическая аппаратура достаточная простая. С его помощью можно обнаружить дефекты стальных и полиэтиленовых труб, в отличие от  вихревых, магнитных или электрических приборов.

Предупреждение нарушений целостности трубопроводов

Дефекты с изоляцией трубопроводов связаны с нарушением пассивной или отсутствием активной защиты (катодной, протекторной, электродренажной). Пассивный метод изолирует трассу от  контакта с окружающим грунтом  и ограничивает проникновение блуждающих токов. На поверхность изделия круглого сечения наносятся битумные покрытия с наложением армирующих средств из стекловолокна, полимерных пленок.
Одновременно противокоррозионное покрытие выполняет функцию по защите изоляции трубопроводов от механических повреждений. Оно должно быть сплошным, химически стойким, с увеличенной  механической прочностью и прилипаемостью, эластичным, с водоотталкивающими свойствами.

Эффективным средством, противостоящим коррозионному повреждению трубопроводов, является активная защита. В основе электродренажа лежит организованный отвод блуждающих токов от  трассы к источнику.  Катодный способ предусматривает поляризацию с применением внешней электросети и закопанных вокруг трубы малорастворимых электродов. Они представляют собой графитовые или чугунные стержни, выполняющие роль анодов. Протекторная защита предусматривает катодную поляризацию защищаемой трубы путем подключения  к ней анодных заземлителей.  Последние обладают большим электрохимическим потенциалом в грунте, чем сам трубопровод.

Дефекты полиэтиленовых труб

Полиэтилен представляет собой высокомолекулярный продукт полимеризации этилена. Изготавливают трубы методом непрерывного выдавливания материала на специализированном оборудовании. При всех плюсах материала —  небольшой массе, устойчивости к коррозии, он хрупкий и непрочный. Чаще всего разрушение трассы происходит при вскрытии грунта экскаватором. При этом возможно:

локальное нарушение целостности;

появление вмятины;

частичный или полный разрыв трубопровода;

утечка транспортируемого сырья.

Случается производственный брак или дефекты при пайке полипропиленовых труб.

В результате местного нарушения в виде прокола для его устранения применяются электросварные заглушки, усиливающие накладки. Место утечки обрабатывается и на него накладывается пластырь с последующей приваркой специальным аппаратом. Вмятины на поверхности образуются в основном при монтаже газопровода. Их устраняют полной запрессовкой трубы. Если деформации поверхности полиэтиленового изделия составляют величину более 1/10 от полной толщины стенки, то устанавливают новый фрагмент.

При разрыве изделия ремонт дефектов трубопроводов заключается в полной замене разрушенного куска, который фиксируется на двух муфтах с помощью электросварочного устройства. При работах на подводных трассах крепление осуществляется механическим способом.  Чаще всего утечки – это следствие не механического повреждения, а нарушения технологии сварки, наличия остатков воды в трубе или ошибки из-за неопытности.

Поэтому требованием  по качественному исправлению полиэтилена является чистая и сухая внутренняя полость трубы.  В противном случае при нагревании и обжатии муфты образуется пар под избыточным давлением. Он меняет параметры сплавления синтетического материала. Возникают сквозные каналы, которые делают стык полностью непригодным к эксплуатации. Чем больше полость изделия, тем серьезнее негативные последствия.

Устройства для поиска повреждений трубопроводов

Протяженные коррозионные нарушения теплотрасс возникают по причине постепенного заполнения тепловых камер и каналов водой. Выявление повреждения трубопровода на тепловых сетях выполняется с помощью акустических и корреляционных течеискателей. Сущность поиска заключается в определении места утечки воды фиксацией звуковых сигналов датчиком вибрации, который отслеживает выброс воды вдоль контролируемого участка. Координаты нарушения устанавливаются по максимальному значению звукового сигнала в заданном диапазоне частот.  Корреляционный метод предусматривает применение двух вибродатчиков, расположенных на удалении в несколько сотен метров друг от друга. Точки установки прибора определяются штатным расписанием.

Детектор повреждений трубопровода переносной марка ДПП А предназначен для  нахождения точек нарушения изоляции старых и строящихся газовых сетей без раскопки котлована под любым видом дорожного покрытия. Используется для установки места нахождения труб, силовых электрических кабелей. Максимальный радиус действия при поиске действующего трубопровода – 500 м, вновь строящегося – 2 км.

Прибор позволяет проводить только периодический контроль. Он регистрирует  характер изменения напряжения вдоль трассы при прохождении тока по цепи: гетеродин — труба — земля – гетеродин. Направление трассы и глубина её нахождения устанавливаются на основе метода индукции.

Прибор запитывается от батареи напряжением 9 В. Подключается к аппаратуре ОДК в контрольных пунктах, предусмотренных проектом. Длина проверяемого участка —  6 км, класс э/защиты – ІІ, сила тока – 1,5 мА. Аппарат можно эксплуатировать при температуре наружного воздуха в диапазоне – от -45 до +45°С и влажности – 45-75%.

Надежность работы систем газо-, водо-, теплоснабжения зависит от своевременного выявления причин повреждения трубопроводов и ликвидации их последствий. Закладывается она на этапе проектирования, монтажа и в процессе эксплуатации. Для этого сооружаются параллельные нитки распределительных систем, создаются закольцованные участки сети.

Посмотрите видео «Мониторинг дефектов труб»