магистр
АО «ВНИИжелезобетон»
, канд. тех. наук, доцент ФГБОУ ВО НИУ «Московский
государственный строительный университет»
Инженерные аспекты комплексной диагностики трубопроводов
Аннотация: В работе рассмотрены вопросы по комплексному техническому диагностированию трубопроводов сетевой воды. Получены результаты интегральной толщинометрии позволяющей проводить не точечный, а интегральный контроль толщины и в связи с этим получать данные о значения толщины стенки объекта в исследуемых расстояниях инженерных коммуникаций.
Ключевые слова: Диагностика, коррозионные повреждения, интегральная толщинометрия, спектрограмма сигнала
Повышение качества строительства и жилищно – коммунального хозяйства в современных социально – экономических условиях связано с поиском принципиально новых подходов в обследовании и испытании существующих зданий, сооружений и инженерных коммуникаций. Отмеченные решения должны способствовать внедрению новых экономичных и ресурсосберегающих инженерных систем, новых технологий по производству строительных материалов и изделий необходимых при реконструкции и модернизации трубопроводных городских сетей. [1- 8, 10- 20].
Очевидно, что повысить привлекательность территорий для реализации инвестиционных проектов жилищно – гражданского строительства может заблаговременно опережающая инженерная подготовка сетей водоснабжения, канализации, теплоснабжения, газоснабжения, санитарной очистки, связи, освещения и электроснабжения. [24- 29].
С особой актуальностью, в настоящее время, стоит вопрос об эксплуатационной пригодности существующих инженерных коммуникаций городов и населенных мест, построенных в предыдущие годы и имеющих в значительной степени моральный и физический износ. Материалом инженерных сетей служил в основном бетон, железобетон, чугун, сталь, композитные материалы, а также различного рода утеплители. [35, 37, 38].
Вопросы правового регулирования при реконструкции и капитальном ремонте инженерных сетей представлены в работах [21- 23].
В научном исследовании представлены результаты работы по комплексному техническому диагностированию трубопровода сетевой воды «Входной коллектор» от ПВК1 до ПВК5 DN1000, с целью определения его технического состояния. Программа комплексного диагностирования трубопровода включает следующие работы: Анализ проектной, исполнительной и эксплуатационной документации на трубопровод, Оценку фактического положения трассы, Визуальный и измерительный контроль, Измерение остаточной толщины стенки, Измерение твердости стали труб, Акустико-эмиссионный контроль, Оценку технического состояния . Основные данные о трубопроводе приведены в
таблице 1
Таблица 1
Основные данные о трубопроводе
Характеристика | Значение |
Наименование трубопровода | Водопровод «Входной коллектор» |
Наименование участка | Трубопровод сетевой воды «Входной коллектор» ПВК №1-5 |
Год ввода в эксплуатацию. | 1965 |
Протяженность трубопровода, м | 117 |
Диаметр (мм) х толщина стенки (мм) | 1020х10, 1020х12 |
Марка стали | Сталь 17Г1С |
Оценка фактического положения трассы состоит в следующем, что в соответствии с программой работ выполнен осмотр трубопровода в горячем (рабочем) состоянии.
По результатам осмотра установлено, что трассировка трубопровода соответствует чертежам исполнительной документации. Дефектов трассировки в виде защемления, прогибов, провисаний, уводов линий и других дефектов не выявлено. Дренажи находятся в исправном состоянии;
Дефектов опорно-подвесной системы (ОПС) типа: обрывов подвесок, искривления и заклинивания тяг, разрушения опор и пружин, защемления пружинных блоков элементами обойм, перекосов траверс, выпадения и перекосов катков, смещения скользящих и катковых опор с опорных поверхностей, проскальзывания опор в хомутах, трещин в сварных швах приварки опор к элементам трубопровода и других дефектов ОПС не обнаружено. Опоры и подвески опорно-подвесной системы находятся в исправном состоянии.
Интегральная толщинометрия – метод позволяющий проводить не точечный, а интегральный контроль толщины, то есть получать данные о значениях толщины стенки объекта в некоторой области.
Принцип работы состоит в следующем. На объект устанавливается датчики, на расстоянии не больше 6 метров друг от друга. Один датчик возбуждает АЭ импульсы, второй датчик принимает сигнал, производится запись осциллограммы этого сигнала. Рассчитывается спектрограмма принятого сигнала.
На спектрограмме выделяются дисперсионные кривые волн Лэмба. В тонкостенных объектах распространяются волны Лэмба - упругие волны, в которых колебательное смещение частиц происходит как в направлении распространения волны, так и перпендикулярно плоскости пластины.
Анализ зависимости времени прихода волн Лэмба от частоты позволяет получить информацию о значениях толщин на отрезке между датчиком и источником сигнала. Рисунок 1
Рисунок 1 Схема интегральной толщтнометрии
Объектом исследования является участок трубопровода «Входной коллектор»,
длина участка – 15,5 м, диаметр трубопровода – 1020 мм, толщина стенки –
10 – 12 мм. Рисунок 2
Рисунок 2 Развертка трубопровода.
На участке №1, длина – 2,3 м, номинальная толщина стенки – 12 мм,
твердость 130 – 158 HB. Элементы на данном участке: Коррозионный дефект. Толщина стенки в области коррозии – 4,8 мм. Рисунок 3
Рисунок 3 Развертка трубопровода, участок №1.
Приведем примеры спектрограммы сигнала от датчиков. Рисунок 4, 5.
Рисунок 4 Спектрограмма сигнала от датчика 6 принятого датчиком 1.
Средняя толщина – 9,18 мм.
Рисунок 5 Спектрограмма сигнала от датчика 7 принятого датчиком 2.
Средняя толщина – 9,75 мм.
Приведем следующие выводы: На участке №1 методом интегральной толщинометрии АЭ был обнаружен участок с утонением стенки больше 20%.
Акустико-эмиссионный контроль выполнен в соответствии [9, 32-34].
Тип и условия испытаний состоят в следующем. Акустико-эмиссионный контроль проводился в режиме мониторинга, при постоянном давлении.
Рисунок 6
|
Рисунок 6 Схема контроля.
Таблица 2
Расстояние между датчиками аэ
Датчик № | Расстояние, м | |
1 | 2 | 23 |
2 | 3 | 17 |
3 | 4 | 16 |
4 | 5 | 26 |
5 | 6 | 23 |
6 | 7 | 12 |
Рисунок 7 График нагружения.
Таблица 3
Параметры нагружения трубопровода
№ п/п | Нагрузка, кгс/см2 | Нагрузка, % от Pраб. | Время | Общее время |
1 | 9,5 | 79,2 | 1:30:51 | 1:30:51 |
Графики результатов АЭ контроля.
Рисунок 8 График зависимости амплитуды импульсов от времени и изменения нагрузки по каналам сбора информации.
Рисунок 9 График зависимости суммы импульсов АЭ от времени и изменения нагрузки по каналам сбора информации.
Рисунок 10 Локация источников акустической эмиссии.
Установлено наличие 10 источников акустической эмиссии.
Таблица 4
Источники акустической эмиссии
№ | Местоположение. м | Привязка | Класс ИАЭ | |
от | +/- | |||
1 | 5,5 | 0,3 | от С-123 в сторону С-173 | 1 |
2 | 10,5 | 0,5 | от С-123 в сторону С-173 | 1 |
3 | 25 | 0,5 | от С-123 в сторону С-173 | 2 |
4 | 32 | 0,5 | от С-123 в сторону С-173 | 1 |
5 | 35,2 | 0,2 | от С-123 в сторону С-173 | 1 |
6 | 39 | 0,5 | от С-123 в сторону С-173 | 1 |
7 | 99,5 | 0,5 | от С-123 в сторону С-173 | 2 |
Рисунок 11 Степень локально-динамического критерия для ИАЭ №3.
Рисунок 12 Степень локально-динамического критерия для ИАЭ №7.
Приведем следующие выводы по результатам диагностики:
В ходе проведения акустико-эмиссионного контроля обнаружено 5 ИАЭ 1 класса и 2 ИАЭ 2 класса.
Источник I класса (пассивный) - регистрируют для анализа динамики его последующего развития, допустим.
Источник II класса (активный) - регистрируют и следят за его развитием в процессе контроля. Решение о допустимости принимается на основании обработки результатов, при необходимости привлекаются другие методы неразрушающего контроля.
Визуальный и измерительный контроль выполнен в соответствии [30, 31, 36].
Использованная литература
, , , Павлова Л, И.,, , Семернин Д, А., , и др. «Сервейинг: Организация, экспертиза, управление» Учебник в 3-х частях/ Москва. 2015. Том Часть II Экспертиза недвижимости и строительный контроль
и др. под ред. , «Обследование и испытание зданий и сооружений». Учебник для студентов ВУЗов, обучающихся по специальностям «Промышленное и гражданское строительство» направления подготовки «Строительство», Москва 2006. Сер. Для высших учебных заведений (Изд. 2006. 2-е, перераб. и доп.). , , «Элементы теории реконструкции железобетона». Москва, 2002 , , «Квазилинейные уравнения силового сопротивления и диаграмма Ϭ - Ԑ бетона» Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. №6. С.40 – 44. , , «Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций» Москва, 2014. (4-е издание, исправленное). «Усиление железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях», учебное пособие, Москва, 2009. , , «Коррозионные повреждения и ресурс силового сопротивления железобетонных конструкций» БСТ: Бюллетень строительной техники. 2004. № 8. С. 26 , , «Остаточный ресурс силового сопротивления поврежденного железобетона» Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук, 2005. №9. ГОСТ 52727-2007. «Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования». , , «Практическое пособие производителя работ» Белгород, 2013 , под ред. «Практическое пособие инженера – строителя», Москва, 2012., , «Предельные относительные деформации центрально-сжатых железобетонных элементов». Естественные и технические науки. 2014 № 9-10 (77). С. 370-372. , , «Определение деформационных характеристик бетона», Естественные и технические науки. 2014. № 9-10 (77). С.367-369. , «Напряженно – деформированное состояние базальтопластиковой арматуры в железобетонных конструкциях» Промышленное и гражданское строительство. 2014. №6. С.6 – 9. , , «Практические рекомендации и техникоэкономическое обоснование применения композитной арматуры в железобетонных конструкциях зданий и сооружений» Жилищное строительство. 2014. №7. С.14 – 18. и др. под ред. , «Техническая эксплуатация жилых зданий». Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по строительным специальностям/ Москва, 2012. Сер. Для высших учебных заведений (Изд. 3-е, перераб. и доп.) , « Теоретические основы расчета сцепления стеклобазальтопластиковой арматуры с бетоном» Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. 2009. №2 – 22. С.29 – 33. , , «Энергетический метод оценки устойчивости сжатых железобетонных элементов» Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2012. №2 С.77. «Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций». Диссертация на соискание учетной степени доктора технических наук, Москва, 2001. , «Механика деформирования и разрушения усиленных железобетонных конструкций». Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. 2007. № 3-15. С. 53-56.
, «Правовое регулирование городской деятельности и жилищное законодательство» Москва. 2013. Сер. Высшее образование (3-е издание, стереотипное) , «Основы правового регулирования градостроительной деятельности» Москва. 2015.(2-е издание, переработанное и дополненное) , «Правоведение. Основы законодательства в строительстве» Москва 2015. Сер. Учебник XXI век. Бакалавр , «Элементы теории развития бетонных конструкций с неметаллической композитной арматурой» Промышленное и гражданское строительство. 2015. №5. С. 38 – 42. , , «Инженерный метод расчета усиления железобетонных плит покрытия композитной арматурой». Научно-технический вестник Поволжья. 2014. №3.С. 218-220. , , « Построение диаграммы деформирования одноосно сжатого бетона» Вестник МГСУ. 2015. № 6. С. 23-31 , «Реконструкция и усиление зданий и сооружений» Москва, 2001 , , «Исследование напряженно – деформированного состояния железобетонных конструкций методами акустической диагностики» В сборнике: Проблемы и перспективы развития жилищно – коммунального комплекса города сборник трудов VI Международной научно – практической конференции. 2008. С. 165- 169 , «Феноменологические исследования величины сцепления базальтопластиковой арматуры с бетоном». Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2011. №1. С.27-31. РД 03-606-03. «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» Рекомендации Минрегиона РФ /14 от 01.01.2001 г. «Методические рекомендации по определению технического состояния систем
теплоснабжения, горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и водоотведения».
РД 03-299-99. «Требования к акустико-эмиссионной аппаратуре используемой для контроля опасных производственных объектов». РД 03-300-99. « Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов». ПБ 03-593-03. « Правила организации и проведения акустико - эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». , , «Напряженно – деформированное состояние конструкций зданий и сооружений армированных композитной полимерной арматурой при сейсмическом воздействии» Строительство и реконструкция 2015. №1. (57). С.57- 61. СО 153-34.17.464-2003. « Инструкция по продлению срока службы трубопроводов II. III. IV категорий» , «Критические технологии в строительстве» Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук. 1998. №4. С.16 – 18. Rimshin V. I., Larionov E. A., Erofeyev V. T., Kurbatov V. L. «Vibrocreep of concrete with a nonuniform stress state». Life Science Journal.2014. T. №11.С. 278-280.
