Закономерности распределения магнитного поля рассеяния вдоль поверхности подземного магистрального газопровода и упругоизогнутой трубы

С целью установления причин периодического знакопеременного распределения магнитного поля рассеяния вдоль поверхности подземного газопровода исследована напряженность магнитного поля рассеяния Н на поверхности протяженной трубы из стали Ст20 с упругоизогнутым в виде арки участком. Измерения Н проводились касательно к трубе и по нормали. Установлено, что знакопеременные напряжения, возникающие в стенке упругоизогнутой трубы, являются причиной ее неравномерного и неоднородного намагничивания в магнитном поле Земли, а следовательно – периодического знакопеременного изменения магнитного поля рассеяния, измеренного на ее поверхности. Показано, что «длина волны» изменения нормальной и тангенциальной составляющих напряженности магнитного рассеяния трубы сопоставима с протяженностью L созданной на ней арки, а их максимумы смещены друг относительно друга на L/2. Сделан вывод о том, что участки подземных нефтегазопроводов (арки), испытывающие изгибные деформации, намагничиваются в магнитном поле Земли неоднородно, что вызывает периодические изменения величины и направления магнитного поля рассеяния на их поверхности. Напряженное состояние в таких участках резко изменяется, по сравнению с расчетным, состояние изоляции отклоняется от нормы, и в совокупности возникают предпосылки к стресс-коррозионным разрушениям. Предлагается отслеживать изменения положения магистрального трубопровода в грунте в процессе эксплуатации относительно проектного, а также контролировать сезонную динамику напряженного состояния в области изгибной деформации магнитным методом с целью оценки ресурса и несущей способности.

1. Харионовский В. В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, 2000. 467 с.

2. Кузнецов А. Н. Исследование влияния изгибов трубопроводов на их долговечность // Газовая промышленность. 2012. № 2. С. 59—61.

3. Мирошниченко Б. И. Роль напряженного состояния в формировании дефектов стресс-коррозии в трубопроводах // Дефектоскопия. 2008. № 6. С. 42—51.

4. Кушнир С. Я., Новосёлов В. В., Иванов И. А. Исследование влияния радиуса изгиба трубопровода на скорость коррозии его стенки // Нефть и газ. 2001. № 2. С. 91—95.

5. Вагнер В. В. Распределение стрелы прогиба арочного выброса по длине подземного газопровода // Изв. вузов. Нефть и газ. 2008. № 4. С. 101—105.

6. Рыжков В. М., Рыжков Е. В. Определение распределенной нагрузки на криволинейных участках трубопроводов, обусловленной внутренним давлением в трубе // Изв. Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 2-1(30). С. 218—222.

7. Контроль напряженно-деформированного состояния потенциально опасных участков трубопроводов // Газовая промышленность. 2009. № 7. С. 90—92.

8. Бахтигареев А. А., Мустафин Ф. М. Исследование напряженно-деформированного состояния упругоизогнутого участка трубопровода и повышение эксплуатационной надежности данного участка при неблагоприятных периодах эксплуатации // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2012. № 2. С. 18—22.

9. Новиков В. Ф., Бахарев М. С. Магнитная диагностика механических напряжений в ферромагнетиках. Тюмень: Вектор Бук, 2001. 220 с.

10. Кулеев В. Г., Атангулова Л. В., Лопатин В. В. Экспериментальное изучение полей рассеяния упруго- и пластически изогнутых стальных труб в поле Земли // Дефектоскопия. 2002. № 10. С. 48—61.

11. Крапивский Е. И., Некучаев В. О. Дистанционная магнитометрия газонефтепроводов. Ухта: УГТУ, 2011. 142 с.

12. Бахарев М. С., Мосягин М. Н., Иванов И. А., Новиков В. Ф., Кулак С. М. О возможности использования магнитных полей рассеяния магистрального газопровода для выявления сезонной динамики механических напряжений // Нефть и газ. 2004. № 4. С. 53—59.

13. Любчик А. Н. Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов: Дис. … канд. техн. наук. СПб, 2014. 151 с.

14. Венкова Ю. А. Мониторинг технического состояния нефтегазопроводов по индуцированной и остаточной намагниченности: Дис. … канд. техн. наук. СПб, 2016. 149 с.

15. Рудаченко А. В., Саруев А. Л. Исследование напряженно-деформированного состояния трубопроводов: учеб. пос. Томск: Изд-во ТПУ, 2011. 136 с.

16. Кокорин Н. В. Контроль напряженного состояния нефтепромысловых труб. М.: Недра, 1980. 111 с.

17. Акулов Н. С. Ферромагнетизм. М.: Госиздат, 1939. 188 с.

18. Вонсовский С. В., Шур Я. С. Ферромагнетизм. М.—Л.: Гостехиздат, 1948. 816 с.