Введение
ГЛАВА 1 Анализ средств и методов управления надежностью магистральных газопроводов, склонных к КРН 16
1.1 Особенности управления газотранспортными системами и обеспечения их надежности 16
1.2 Явление стресс-коррозии. Распространенность КРН на объектах магистрального трубопроводного транспорта 18
1.3 Причины и механизмы возникновения и развития стресс-коррозии 24
1.3.1 Механизмы возникновения и развития КРН 24
1.3.2 Факторы, провоцирующие возникновение и развитие КРН 27
1.4 Анализ существующих методов повышения надежности
магистральных газопроводов, склонных к КРН 33
1.4.1 Мероприятия по предотвращению КРН 34
1.4.2 Мероприятия по диагностированию участков магистральных газопроводов 39
1.5 Состояние и уровень развития современных систем
управления надежностью магистральных трубопроводов 43
1.6 Электромагнитная диагностика технического состояния подземных металлических газопроводов 45
1.6.1 Анализ достоинств и недостатков существующих приборов для электромагнитной диагноститки 45
1.7 Магнитометрические обследования трубопроводов 50
1.7.1 Некоторые сведения из магнитостатистики. Ферромагнетизм 51
1.7.2 Составляющие напряженности магнитного поля вблизи
трубопровода 54
1.7.3 Факторы, влияющие на намагниченность металла трубопроводов 55
1.7.4 Работы по дистанционной магнитометрической диагностике трубопроводов 56
1.8 Выводы по главе 1. Постановка цели и задач исследования 65
ГЛАВА 2 Разработка методов оценки надежности линейной части магистраных газопроводов, подверженных КРН 67
2.1 Разработка критериев выявления потенциально опасных участков линейной части магистральных газопроводов, предрасположенных к
КРН 67
2.1.1 Оценка влияния различных факторов на возникновение и развитие КРН 68
2.1.2 Ограничение области исследования 69
2.1.3 Анализ влияния различных факторов на возникновение и развитие КРН, оценка взаимодействия факторов 72
2.1.4 Выявление основных факторов, определяющих предрасположенность участка магистрального газопровода к стресс-коррозии 80
2.2 Разработка алгоритмов выявления ПОУ и выбора методов предотвращения КРН на потенциально опасном участке магистрального газопровода 89
2.2.1. Анализ исходных данных с выделением участков, склонных к КРН и порядок выявления ПОУ 90
2.2.2 Способы предотвращения КРН 104
2.2.3 Коэффициент эффективности назначения ПОУ 113
2.2.4 Оптимизация мероприятий по диагностике 116
2.3 Оценка безотказности и ремонтопригодности линейной части магистрального газопровода 126
2.4 Потенциально опасные участки линейной части магистральных газопроводов и виды дефектов 136
2.5 Коэффициенты прочностной надежности потенциально опасных участков магистральных газопроводов 138
2.5.1 Прочностная надежность напряженных участков 139
2.5.2 Прочностная надежность поврежденных коррозией участков 149
2.5.3 Оценка прочностной надежности усиленных ремонтом коррозионных и дефектных участков линейной части магистрального газопровода 151
2.6 Расчет надежности линейной части магистрального газопровода (межкрановые участки, однониточные газопроводы, многониточные структуры) 154
2.7 Оценка прочностных показателей для линейной части магистральных газопроводов, подверженных КРН 160
2.8 Выводы по главе 2 161
ГЛАВА 3 Теоретическое обоснование для создания современного прибора для электромагнитной диагностики 164
3.1 Принцип построения системы. 165
3.1.1 Алгоритм работы 165
3.1.2 Функциональная схема системы 168
3.2 Индукционные приборы для измерения электромагнитных сигналов 170
3.2.1 Общее уравнение преобразования. Классификация 171
3.2.2 Феррозонд. Физические основы построения 172
3.2.3 Шумы феррозондов 174
3.2.4 Пассивные индукционные преобразователи. Физические основы построения 176
3.2.5 Шумы индукционного преобразователя 178
3.3 Анализ суммарной погрешности системы приемника 181
3.3.1 Погрешность, определения глубины залегания L трубопровода, вызванная неточной установкой приемника над осью трубопровода. 182
3.3.2 Вывод общей формулы для точности определения тока I и глубины залегания L 185
3.3.3 Точность определения местоположения трубопровода 187
3.3.4 Чувствительность прибора 188
3.3.5 Способы уменьшения погрешности приемника. 189
3.4 Приемник системы измерения токовых параметров трубопровода 191
3.4.1 Блок-схема приемника 191
3.4.2 Функциональные и электрические принципиальные схемы феррозондового магнитометра 192
3.4.3 Расчет параметров феррозондового датчика 198
3.4.4 Функциональные и электрические схемы СхУиФ приемника. 202
3.4.5 Схема определения направления тока в трубопроводе 210
3.4.6 Влияние помех от ЛЭП 213
3.5 Выводы по главе 3 217
ГЛАВА 4 Создание комплекса бесконтактного измерения тока в подземных газопроводах бита-1 220
4.1 Новизна и научно-технический уровень разработки 221
4.2 Принцип построения приемника и генератора специальных сигналов 227
4.3 Реализация оптимального сочетания цифровых и аналоговых технологий в приемнике и генераторе специальных сигналов 229
4.4 Программное обеспечение приемника БИТА-1 239
4.5 Функциональная схема программного обеспечения приёмника
БИТА–1 240
4.6 Конструкция приемника и генератора специальных сигналов 251
4.7 Степень использования отечественных материалов, технологий и оборудования 253
4.8 Выводы по главе 4 253
ГЛАВА 5 Разработка методов магнитометрического дистанционного контроля состояния подземных магистральных газопроводов 255
5.1 Расчет магнитных полей трубопроводов 255
5.1.1 Магнитное поле бесконечного однородно намагниченного полого цилиндра с произвольным направлением намагниченности 255
5.1.2 Математическая модель для расчета магнитного поля трубопровода с неоднородной намагниченностью 259
5.1.3 Пространственное распределение магнитного поля локальных источников 261
5.1.4 Пространственное распределение магнитного поля протяженных источников 268
5.1.5 Принципы разделения полей локальных и протяженных
источников 283
5.2 Решение обратной задачи магнитостатики для трубопроводов 285
5.2.1 Обратные задачи и способы их решения 285
5.2.2 Определение усредненной намагниченности элементов трубопровода на основании результатов наземных магнитометрических измерений 289
5.2.3 Проверка разработанного способа расчета усредненной намагниченности 293
5.2.4 Пространственное распределение магнитного поля неоднородно намагниченного трубопровода 296
5.3 Погрешности измерения магнитного поля трубопровода 307
5.3.1 Источники погрешностей при полевых измерениях постоянного магнитного поля с использованием трехкомпонентных датчиков 308
5.3.2 Приборная погрешность 309
5.3.3 Погрешность, связанная с угловыми отклонениями магнитных осей датчиков от вертикали и оси трубопровода 309
5.3.4 Погрешность, связанная с неточностью определения координат точки измерения 312
5.3.5 Расчет погрешностей измерения напряженности магнитного поля реального участка трубопровода 315
5.4 Экспериментальные исследования особенностей пространственного распределения магнитных полей трубопроводов 321
5.4.1 Результаты измерения магнитного поля участков трубопроводов, подлежащих диагностическому обследованию 321
5.4.2 Результаты измерения магнитного поля у поверхности металла в районе расположения дефектов. Оценка магнитных моментов источников, связанных с дефектами 328
5.4.3 Результаты измерения магнитного поля дефектной трубы при циклическом изменении давления в процессе проведения гидравлических испытаний 336
5.4.4 Результаты измерения магнитного поля протяженных участков трубопровода при наличии и при отсутствии избыточного внутреннего давления 346
5.5 Выводы по главе 5 356
ГЛАВА 6 Методическое обеспечение исследований по оценке надежности магистральных газопроводов в условиях прявления КРН. 359
6.1 Программное обеспечение для выявления потенциально опасных участков магистральных газопроводов и прогноза их прочностной надежности 359
6.1.1 Структура АЭС МГ 360
6.1.2 Источники исходной информации и порядок составления баз данных АЭС МГ 363
6.1.3 Аналитический модуль АЭС МГ 366
6.2 Программное обеспечение для обработки магнитограмм 368
6.3 Комплексный алгоритм диагностирования потенциально опасных участков магистральных газопроводов, предрасположенных к стресс-коррозии 373
6.4 Использование разработанных решений в проектах 373
6.5 Оценка экономической эффективности внедрения разработанных решений 380
6.6 Методика расчета затрат 382
6.7 Выводы по главе 6 386
Заключение 390
Список использованных источников
