Классификация дефектов труб – Диагностика трубопроводов

Все дефекты труб МТ можно разделить на следующие классы:

• 1. Отклонение оси трубы от проектного положения (рис. 1).
• 2. Нарушение формы поперечных сечений труб.
• 3. Дефекты стенки трубы и сварных соединений.

К первому классу относятся:

• • всплывшие участки трубопровода;
• • арочные выбросы и выпучины;
• • провисы, просадки.

Рис. 1. Отклонение оси трубы от проектного положения

К всплывшим участкам относятся участки магистрального газопровода, потерявшие проектное положение оси в обводненном грунте с выходом на поверхность воды.

К арочным выбросам относятся участки магистрального газопровода, потерявшие в процессе эксплуатации проектное положение оси с выходом на дневную поверхность. По форме арочные выбросы подразделяются на симметричные и несимметричные (в виде одной полуволны синусоиды), на косогоре (со смещением оси в вертикальной плоскости) и типа «змейки» в горизонтальной плоскости (с двумя и более полуволнами).

К выпучинам относятся участки трубы, выпучившиеся в результате морозного пучения грунтов, обычно при промерзании талых грунтов, вмещающих трубопровод.

К провисам относятся оголенные участки трубы без опирания на грунт, возникающие, к примеру, в результате карстовых явлений или оттаивания вечномерзлых грунтов.

К просадкам относятся участки трубы на глинистых и лессовых грунтах, ось которых при повышении влажности выше определенного значения опускается ниже проектного уровня, или участки труб, проседающие при оттаивании вечномерзлых грунтов.

Ко второму классу относятся:

• • овальность трубы;
• • вмятины;
• • гофры.

Овальность сечения – дефект геометрической формы сечения трубы (трубопровода), возникающий в результате превращения начального кольцевого сечения трубы в эллиптическое (рис. 2).

Рис. 2. Схема измерения параметров дефекта «овальность». Фактический центр овальности может быть смещен от центра трубы с номинальным диаметром

Овальность сечений образуется при действии значительных внешних поперечных (радиальных) нагрузок на трубу (трубопровод). Овальность сечения определяется как отношение разности между максимальным и минимальным диаметрами в одном и том же сечении к номинальному диаметру.

Вмятина – местное изменение формы поверхности трубы, не сопровождающееся утонением стенки (рис. 3). Вмятина образуется в результате взаимодействия трубы с твердым телом, не имеющим острых кромок. Это взаимодействие может быть как статическим, так и динамическим. Вмятина имеет, как правило, плавное сопряжение с остальной поверхностью трубы и поэтому не вызывает пиковой концентрации напряжений. В области вмятины имеются значительные остаточные изгибные (по толщине стенки трубы) пластические деформации. Эти деформации возникают как в поперечных, так и в продольных сечениях вмятины, но обычно максимальные их значения имеют место в поперечном (кольцевом) направлении.

Рис. 3. Вмятина трубопровода

Вмятина характеризуется поверхностными величинами (вдоль трубы и в кольцевом направлении) и глубиной.

При обследовании МТ рекомендуется обращать внимание на возможность наличия вмятины в зоне нижней образующей газопровода. Зона нижней образующей (5-6-7 часов) является наиболее подверженной образованию вмятин, как в процессе сооружения, так и эксплуатации.

Гофр – поперечная складка на поверхности трубы. Характеризуется

Рис. 4. Гофр трубы магистрального трубопровода

Гофры обычно образуются при изоляционно-укладочных работах или при холодном изгибе труб. В редких случаях гофры могут образовываться в процессе эксплуатации МТ на углах поворота трассы при значительных перемещениях криволинейного участка МТ вследствие действия внутреннего давления и температуры и при прохождении трубопровода в слабонесущих грунтах.

К третьему классу относятся дефекты стенок труб металлургического происхождения и образовавшиеся при транспортировке, сооружении и эксплуатации МТ.

Дефекты стенок труб металлургического происхождения:

• • расколы;
• • расслоения;
• • закаты;
• • плены;
• • рванины;
• • ликвация;
• • риски.

Расколы – узкий разрыв металла, направленный к поверхности стенки трубы под углом, близким к 90°. Могут быть сквозными и несквозными.

Расслоение – несплошность металла, ориентированная параллельно поверхности стенки трубы (рис. 5).

Рис. 5. Расслоение – несплошность металла

Закат – несплошность металла в направлении прокатки листа на значительной длине (рис. 6).

Рис. 6. Закат металла в направлении прокатки листа

Плена – отслоение металла различной толщины и величины, вытянутое в направлении прокатки и соединенное с основным металлом одной стороной.

Рванина – раскрытый глубокий окисленный разрыв поверхности металла разнообразного очертания, расположенный поверх или под углом к направлению прокатки (рис. 7).

Рис. 7. Рванина металла

Ликвация – повышенное содержание неметаллических включений.

Риска – продольная канавка, образовавшаяся в результате взаимодействия трубы с острыми выступами при прокатке (изготовлении) труб.

Дефекты стенок труб, образовавшиеся при транспортировке труб, сооружении и эксплуатации МТ:

• • утонения стенки трубы на значительной площади;
• • локальные повреждения стенки трубы как единичные, так и групповые;
• • линейно-протяженные дефекты.

Утонение стенки трубы на значительной площади обычно вызывается сплошной (равномерной или неравномерной) коррозией трубопровода. Критерием именно такого повреждения является то, что максимальные напряжения в ослабленной зоне не зависят от поверхностных размеров дефекта, а определяются только в зависимости от минимальной толщины стенки в зоне утонения.

В дефектах типа утонений практически отсутствуют пиковые концентрации напряжений.

Локальное повреждение стенки трубы – это дефект стенки с присущими величинами, сопоставимыми с ее толщиной (но не более 5 толщин). К этим повреждениям относится питтинговая коррозия (рис. 8), каверны различного происхождения, забоины.

Рис. 8. Питтинговая коррозия стенки трубы

Линейно-протяженные дефекты – относительно длинные поверхностные повреждения стенок труб, у которых один размер – длина во много раз превышает два других – ширину и глубину. К линейно-протяженным дефектам относятся:

Царапины – дефект, при котором поперечное сечение имеет треугольную или трапециевидную форму малой ширины (рис. 9).

Рис. 9. Царапины на внутренней поверхности трубы

Задир – дефект, который отличается от царапины несколько большей шириной и зазубренными краями.

Происхождение этих дефектов имеет механический характер.

Прочность газопровода с подобными дефектами определяется степенью концентрации напряжений в сечении дефекта.

Линейно-протяженные дефекты дополнительно характеризуются углом между направлением дефекта и образующей трубопровода. Чем этот угол меньше, тем опаснее дефект.

Указанная классификация является качественной, а количественные оценки и расчеты опасности дефектов представлены в специально разработанных методиках по классам дефектов.

Дефекты сварных соединений – дефекты технологического происхождения, возникающие при выполнении сварочных работ.

Контрольные вопросы

• 1. Перечислить дефекты отклонения оси трубы от проектного положения.
• 2. Охарактеризовать дефекты нарушения формы поперечных сечений труб.
• 3. Привести классификацию дефектов стенок труб.
• 4. Перечислить дефекты стенок труб, образовавшиеся при их транспортировке.
• 5. Привести дефекты сварных соединений.