Аннотация

В сфере безопасной транспортировки газов и других жидкостей ключевым требованием является целостность трубопроводов и возможность эксплуатации трубопроводной инфраструктуры безопасным и надежным образом. Для этой цели требуется непрерывный контроль коррозии и целостности трубопроводов.

        Ключевые слова: транспортировка, целостность, трубопроводов, контроль коррозии.

          Abstract

In the area of safely transporting gases and other liquids, the integrity of the pipelines and the ability to operate the pipeline infrastructure in a safe and reliable manner are key requirements. This requires continuous monitoring of corrosion and pipeline integrity.

        Keywords: transportation, integrity, pipelines, corrosion control.

Введение

В данном докладе рассматриваются проблемы внутренней коррозии и ее воздействия, успешные и неудачные технологии, используемые для борьбы с ней, а также инновационные решения, в частности неинтрузивные методы контроля зон коррозии, основанные на методе сигнатуры поля (Field Signature Method, FSM TM), которые в будущем могут стать ключевым фактором в стратегиях контроля целостности трубопроводов.

Актуальность:

Применение неинтрузивных методов контроля зон коррозии, основанных на методе сигнатуры поля.

 Цель работы:

— усовершенствовать контроль коррозии и целостности трубопроводов;

— сократить количество рисков, угроз при транспортировке газов и других жидкостей по трубопроводам;

-снизить денежные затраты при обслуживании трубопроводов благодаря сокращению их поломки;

— улучшить экологическую ситуацию за счет уменьшения выбросов вредных веществ при поломке трубопроводов.

Теоретическая значимость

Внутренняя коррозия остается основной причиной поломок трубопроводов. Поломки такого рода составляли 37% от общего числа поломок в 2019 году, при этом 92% имевших существенные последствия чрезвычайных ситуаций произошли на трубопроводах, которые используются для транспортировки таких коррозионных веществ, как соленая вода или сточные воды из нефтяных скважин (впрочем, далее в этом отчете указывается, что за последние 10 лет число чрезвычайных ситуаций на трубопроводах сократилось почти наполовину.

Практическая значимость

Метод сигнатуры поля (FSM) заключается в пропускании электрического тока через контролируемую секцию трубы, трубопровода или сосуда. Подаваемый ток создает электрическое поле, которое отслеживается по значениям падения напряжения между комплектом измерительных штифтов, установленных на наружной стенке трубы. При первоначальной последовательности измерений измеряется падение напряжения между всеми парами измерительных штифтов. Результат такого измерения называется сигнатурой поля. Результаты последующих измерений сравнивают с сигнатурой поля, при этом на общую коррозию указывает равномерное увеличение падения напряжения между всеми парами штифтов, а на местную коррозию местное увеличение значений. Важно отметить, что измерение коррозии осуществляется между измерительными штифтами, таким образом охватывается вся площадь участка мониторинга, а не только зоны под каждым измерительным штифтом. Это особенно важно для мониторинга местной коррозии, такой как коррозия, вызываемая нафтеновой кислотой. Данные FSM затем можно использовать для построения графика потери металла с течением времени для эффективного отслеживания потери металла или для построения 3-мерных графиков, показывающих распределение коррозии по участку, на котором осуществляется мониторинг. Типовая чувствительность измерения FSM составляет 0,1% толщины стенки для общей коррозии, что в большинстве случаев соответствует микрометрам. Метод FSM также удачно сочетается с развитием промышленного интернета вещей, а сенсоры всеобъемлющих изменений непрерывно предоставляют данные онлайн для расчета тенденций и поддерживают бесшовную связь друг с другом. На основе этой технологии компания Emerson разработала прибор Roxar FSM Log 48 Area Corrosion Monitor, крайне необходимое новое устройство для контроля целостности трубопроводов, которое обеспечивает непрерывный экономичный онлайн-мониторинг зон коррозии и эрозии трубопроводов, расположенных в отдаленных районах или районах большой площади. Окончательное число мест установки зависит от требуемого охвата, длины трубопровода и топографии.

Данное устройство мониторинга может использоваться не только на трубах, не пригодных для внутритрубной очистки скребками, но и на труднодоступных участках, что позволит снизить расходы на проведение прямой оценки коррозии и воздушного наблюдения. Его общая стоимость владения ниже стоимости обустройства всего одного типового участка длиной 10 километров для внутритрубной очистки «интеллектуальными» скребками, хотя этот показатель может варьироваться в зависимости от технологии такой очистки.

Данное устройство мониторинга является вариантом применения технологии измерения падения напряжения и обеспечивает мониторинг заранее определенного участка, а его измерительные штифты могут различать местную и общую коррозию. Неорганические кислоты, соли, CO 2, H 2 S и другие компоненты, которые вызывают местную коррозию и которые можно контролировать только с помощью технологий измерения площади, теперь можно отслеживать в режиме реального времени. Для этой цели прибор Roxar FSM Log 48 предоставляет томографическое изображение, с помощью которого можно получить полное представление о внутренней коррозии трубопровода. Устройство мониторинга можно легко установить на любой сегмент имеющегося надземного или подземного трубопровода, а благодаря наличию модулей мобильной связи и солнечных панелей устройство может автономно работать в самых отдаленных местах, позволяя использовать большее количество точек данных на нескольких сегментах трубопровода и образуя ключевой элемент будущих стратегий дигитализации. Возможность установки нескольких устройств мониторинга на один трубопровод минимизирует потребность в оценке целостности трубопровода с помощью скребков и повышает его пропускную способность.

Компания Emerson также разработала решение для управления данными, которое способно взаимодействовать с системами SCADA по протоколам Modbus TCP/IP или OPC. Такой непрерывный мониторинг общей и местной внутренней коррозии позволяет на ранних этапах выявлять угрозы и улучшать оценку рисков, а также избегать ненужных отключений трубопровода, проведения дорогостоящих гидростатических испытаний и ремонтов из-за утечек.

Увеличение числа точек для мониторинга коррозии обеспечивает поступление информации в реальном времени в режиме 24/7, а также возможность соблюдать нормативные требования без создания рисков для операций по транспортировке. При этом использование устройства мониторинга обойдется в разы дешевле, чем выполнение операций по вскрытию траншей.

Выводы

Неконтролируемая внутренняя коррозия может крайне отрицательно сказаться на целостности трубопроводов, а при неблагоприятных условиях трубопровод станет непригодным для ремонта. Наилучшим способом выполнения повышенных требований к целостности трубопроводов является внедрение средств мониторинга коррозии на нескольких сегментах трубопровода, проходящего через отдаленные районы, для улучшения современных методов идентификации угроз.

Таким образом, операторы могут повысить контроль состояния трубопроводов, увеличить охват мониторинга трубопроводов и обеспечить точный мониторинг коррозии и эрозии в самых отдаленных районах. В результате такого подхода повышается пропускная способность трубопроводов, сокращаются риски аварий и формируется система максимально эффективного и экономичного контроля целостности трубопроводов на основании поступающих данных.

Список используемых источников информации

1.   Москвитин, С. П. Применение беспроводных сенсорных сетей как основы ИИС контроля характеристик качества биметалла на стадии производства /С. П. Москвитин, А. Н. Демидов // Актуальные проблемы энергосбережения и энергоэффективности в технических системах : тез. докл. Междунар. конф.с элементами науч. шк., г. Тамбов, 23-25 апреля 2014 г. / под ред. Т. И. Чернышовой. – Тамбов, 2014. – С. 314 – 316.

2. Баскаков, С. С. Построение систем телеметрии на основе беспроводных сенсорных сетей / С. С. Баскаков // Автоматизация в промышленности. – 2012. –№ 12. – С. 30 – 36.

3.    Варгаузин, В. Д. Радиосети для сбора данных от сенсоров, мониторинга и управления на основе стандарта IEEE 802.15.4 / В. Д. Варгаузин // ТелеМультиМедиа. – 2005. – № 6(34). – С. 23 – 27.