Закрывая год и вступая в будущее

В эти декабрьские дни хотим поделиться с вами достижениями уходящего года. Конечно, не всеми − их было много, и о важнейших были написаны статьи. 2024 год порадовал нас инновациями в сфере нефтегазовой промышленности, современными нормативными документами и передовыми разработками инженеров трубопроводного транспорта. Мы все много сделали сейчас, и еще больше осталось перспектив на будущий, 2025 год.

Об одной из таких работ мне хотелось бы рассказать вам, дорогие посетители и поклонники нашего сайта. Это работа, которая пустила серьезные корни в этом году и будет приносить свои плоды в следующем.

Эта работа посвящена применению методов неразрушающего ультразвукового контроля для оценки пригодности и обслуживания неметаллических стеклопластиковых (FRP) трубопроводов. Такой метод давно используется на этапах реконструкции металлических трубопроводов, и весь алгоритм расписан в нормах и правилах. Но в России мы впервые в шаге от использования аналогичных методов для FRP-труб.  На первый взгляд может показаться, что в этом нет ничего необычного, но методы и принцип диагностики кардинально отличается для разных материалов трубопровода, что стало препятствием для еще более широкого использования FRP.

Мысль, что надо проверить неметаллические трубы, зачастую была запоздалой: мы часто не включаем такую проверку в график до тех пор, пока что–то пойдет не так и не перерастет в чрезвычайную ситуацию.

И хотя стеклопластиковые композиты, поливинилхлорид, полиэтилен высокой плотности и другие неметаллические материалы отличаются высокой прочностью, они также создают уникальные проблемы и механизмы повреждения по сравнению с контролем стали. Вязкоупругая ползучесть является основной причиной разрушения всех композитных материалов из стеклопластика. Результаты испытаний показывают, что жесткость за время ресурса снижается примерно до 60%, хотя толщина стенки при этом по-прежнему остается близка к 100%.

Рисунок 1. Повреждения и причины разрушения.

К счастью, теперь проверять неметаллические трубопроводы будет так же просто, как и стальные.

Как ранее проверялись трубы и недостатки разрушающего контроля

Традиционный подход к проверке труб из стеклопластика включает в себя разрушающий контроль, который требует остановок и вырезания кусков трубы для анализа, а затем дорогостоящего ремонта, чтобы восстановить целостность объекта.

Стандартные визуальные проверки субъективны по своей природе и полностью зависят от способности отдельного инспектора увидеть и идентифицировать повреждения.

Пока вы не возьмете образец для тестирования, вы не сможете определить, насколько глубоки повреждения.

Рисунок 2.  Сравнение технологий контроля

В некоторых случаях компании могут принять решение о замене потенциально неисправных трубопроводов без их проверки, чтобы не рисковать. Это может привести к неоправданным расходам.

Исключая догадки в настоящем и будущем

К счастью, сейчас уже на последней стадии разработки и, надеемся, будет в ближайшее время существовать уникальная методика ультразвукового неразрушающего контроля на основе затухания (UAX New), которая позволит избежать ошибок при проверке стеклопластиковых и других неметаллических трубопроводов.

По сути, метод UAX основывается в том числе на базе искусственного интеллекта, который должен рассчитывать толщину трубы, жесткость и другие параметры на любом участке трубопровода, чтобы выявить потенциальные проблемы до того, как произойдет серьезный сбой. Он позволил бы инспекторам собирать данные для построения кривой, отображающей вышеперечисленные свойства, с течением времени, чтобы прогнозировать надежность и необходимость замены, как это делается со сталью.

Рисунок 3. Пример кривой для стали

Кроме того, этот метод можно будет с такой же легкостью использовать для проверки всех компонентов трубопроводов, включая отводы, стыки и так далее.

В итоге мы получаем проверенный неразрушающий метод для надежного, безопасного и экономичного контроля и оценки пригодности оборудования из композитных материалов FRP к эксплуатации, который сочетает в себе:

• ультразвуковые данные, собранные в полевых условиях,
• систематический внешний визуальный осмотр
• анализ данных с использованием фирменного программного обеспечения
  
  

Приоткрывая дверь в следующий год, мы с нетерпением ждем появления «чудо-машины», которая поможет инспекторам проводить анализ, столь необходимый в наше время для FRP-труб и элементов.

Что мы имеем сейчас:

• Алгоритм ультразвукового контроля
• Информацию о уже существующих повреждениях, которую можно использовать для баз данных
• Интервал проверки полимеров. Повреждение полимеров не является линейным и может значительно ускориться из-за обычных колебаний условий эксплуатации
  
  

В чем ценность изобретения:

• Компании экономят деньги, избегая остановок и ненужного ремонта/замены оборудования из FRP-материалов
• Больше никаких предположений: срок службы можно определить количественно с помощью надежных данных
• Эффективная оценка пригодности к обслуживанию может быть проведена без разрушения и вмешательства
  
  

Оставайтесь с нами в новом году, и вы узнаете результаты этого грандиозного проекта, а также много другой интересной и необходимой информации в сфере трубопроводного транспорт и прочностных расчетов трубопроводных систем.

Спасибо, что остаетесь с нами!

Работайте с нами! Работайте с удовольствием!

Наталья Гаврилина

Руководитель направления по системам инженерного анализа

АО «Бюро САПР»