Диагностика трубопроводов тепловых сетей

27 01 2025 Статья

Для обеспечения надежной работы трубопроводов важно не столько менять изношенные трубы, сколько поддерживать их в рабочем состоянии для увеличения срока эксплуатации.

Основные причины повреждений:

Наружная коррозия (50%) — разрушение изоляции, воздействие влаги и недостаточная вентиляция.
Внутренняя коррозия (30%) — низкое качество водоподготовки, низкая скорость движения теплоносителя.
Механические повреждения (15%) — непроваренные швы, трещины в стенках, расслоение металла.
Электрокоррозия — индукция от ЛЭП и блуждающие токи.

Повреждения трубопроводов обходятся ТСО в значительные суммы на незапланированные ремонты. Но за счет современных технологий контроля и диагностики трубопроводов тепловых сетей убытки можно снизить на 20–25%.

Диагностика включает бесконтактные методы контроля с применением технических средств и компьютерных технологий. Виды контроля детально описаны в ГОСТе 56542–2019, в этой статье мы остановимся на тех, которые чаще всего используют ТСО.

Визуально-измерительный контроль (ВИК)

Предполагает визуальный осмотр объектов, которые находятся в зоне доступа. Методика позволяет сравнить реальные размеры объекта с указанными в проектной документации, обнаружить деформации, трещины, дефекты сварных швов, измерить глубину очагов коррозии, то есть определить повреждения поверхностного типа.

ВИК могут проводить непосредственно специалисты ТСО с помощью следующего оборудования:

Оптика: лупы, микроскопы, перископы, волоконные светодиоды, зеркала, видеокамеры, роботы с камерами.
Измерительные приборы: лекала, линейки, рулетки, штангенциркули, щупы, микрометры и др.

Перед проведением диагностики трубопроводов тепловых сетей необходимо удалить изоляцию, очистить трубу, при необходимости зачистить сварные швы. Контроль внутренней поверхности труб возможен только при наличии продолжительных прямых участков, по которым сможет перемещаться робот.

Плюсы методики:

Доступность — можно выполнить собственными силами.
Простота — не требует специфической подготовки специалистов.
Невысокая стоимость, если сравнивать с другими методами диагностики, которые предполагают использования специальных приборов.

Минусы:

Проверка только видимых участков трубопровода.
Возможность выявить лишь существенные повреждения, мелкие дефекты могут остаться незамеченными.
Человеческий фактор — дефекты оценивают субъективно, точность измерений зависит от уровня подготовки мастера, что сказывается на достоверности результатов ВИК.

Метод акустической эмиссии

Предполагает использование преобразователей, которые выдают и получают сигналы от конструктивных элементов трубопровода и границ среды. Параметры акустических и переходных волн меняются при наличии напряженных состояний, деформаций, утечек. Полученные значения регистрируют и по ним определяют характер повреждений.

Методика позволяет выявить локальные участки коррозии с микротрещинами, течи, скопления солевых отложений и другие повреждения. Средствами контроля выступают специальные датчики (преобразователи), усилители сигналов и программные комплексы для регистрации и обработки сигналов. Также потребуется крепеж для фиксации датчиков, разветвители, волноводы.

Для обследования тепловых сетей методом акустической эмиссии нужно закрепить датчики в местах контроля и нагрузить трубопровод, то есть обеспечить интенсивное движение среды с давлением не менее 1,5 атм.

Плюсы:

Диагностика объектов любой формы из любого материала.
Высокая чувствительность и точное определение местоположения дефекта.
Возможность обследовать всю поверхность трубы без переустановки датчиков.
Совместимость с другими видами исследований, например, с гидравлическими испытаниями.

Минус:

Необходим высокий уровень подготовки специалистов.
Показатели сильно зависят от продолжительности участка трубы и скорости движения среды.
На отдельных участках трубопровода возможны помехи из-за шумной работы насосного оборудования, врезок и утечек.
Выявленные аномалии указывают на наличие дефекта, но для определения его размеров и состояния металла в зоне повреждения нужны другие методы.
Достоверность результатов — 30–50 %.

Методы акустической томографии и резонанса (АТ и АР)

Позволяют уточнить результаты акустической эмиссии: определить толщину трубы, поврежденной коррозией, и выстроить карту толщины стенок по всей длине обследуемого объекта.

Принцип этих методов проверки трубопроводов тепловых сетей состоит в следующем: производится синхронная запись акустических сигналов по двум каналам, затем их спектральный и корреляционный анализ, который позволяет выявить течи и утончение стенок труб.

Плюсы АТ:

Высокая точность результатов.
Автоматическая обработка данных.
Максимально быстрое и точное определение течей.
Нет необходимости готовить к обследованию большой участок трубопровода, нужно лишь подготовить место для крепления датчиков.
Не нужно менять режим эксплуатации трубопровода.
Можно обследовать трубопроводы с поворотами и компенсаторами без потери точности результатов.

Минусы АТ:

Нельзя определить тип дефекта обследуемого объекта без использования дополнительных методов диагностики.

Плюсы АР:

Самый точный метод определения утонения стенок тубы.
Обеспечивает максимально полную картину состояния обследуемого объекта.

Минусы АР:

Трудоемкая подготовка к исследованию.
Ограничения по диаметру труб: от 300 до 2000 мм.
Возможны сложности с преодолением углов поворотов.

Ультразвуковой контроль (УЗК)

Проверенный временем метод технического обследования тепловых сетей с использованием коротких ультразвуковых волн. УЗ-преобразователь, закрепленный на свободном от изоляции фрагменте трубы, излучает ультразвуковые волны. Они отражаются от дефектов, их показатели (частота и амплитуда) регистрирует УЗ-преобразователь и обрабатывает программными средствами. Данные преобразуются в понятные характеристики состояния трубы.

Этот вид работ по обследованию тепловых сетей производится с помощью УЗ-толщиномеров, дефектоскопов, акустических преобразователей и коррозионных сканеров.

УЗК позволяет обнаружить непрочность сварных швов, очаги коррозии, расслоения, трещины, инородные включения.

Перед проведением исследования важно проверить, чтобы на местах крепления датчиков не было вмятин, окалин и грязи. В случае сильных деформаций металл нужно выровнять и только после этого крепить преобразователь. Трубы предварительно следует освободить от изоляции, зачистить и опорожнить.

Плюсы:

Один из самых достоверных методов диагностики трубопроводов тепловых сетей.
Оперативность за счет применения портативных УЗ-приборов.
Возможность выявить и поверхностные, и глубинные поражения.
Диагностика доступна без остановки работы объекта.

Минусы:

Сложно обследовать мелкие детали и сварные соединения разных видов стали.
Сложно получить точные данные для объектов из крупнозернистых металлов — из-за рассеивания УЗ-волны быстро затухают.

Метод магнитной дефектоскопии (ММД)

Предполагает выявление искажений магнитного поля, которые возникают при повреждении намагниченного объекта. Дело в том, что в местах разрывов и негерметичностей магнитная проницаемость существенно ниже, чем в целостных структурах. Если намагнитить объект с дефектами магнитные линии дадут искривления, по форме и амплитуде которых можно определить характер и степень повреждений.

Для ММД обычно используют слабомагнитные порошки (суспензии) или вихретоковый дефектоскоп, а также устройства для намагничивания и размагничивания объекта. Метод позволяет выявить микротрещины, негерметичные швы и прочие мелкие дефекты.

Плюсы:

Простота реализации.
Высокая точность выявления повреждений.
Достоверность результатов — 55–60 %.

Минусы:

Металлические конструкции и машины над трубопроводом снижают точность исследования.
Множественные дефекты не определяются из-за искажений магнитного поля.

Магнитно-вихретоковый (импульсный) метод

Это самый эффективный метод определения коррозионных повреждений под изоляцией, даже если это толстый слой минваты. Кроме того, позволяет выявить нарушения в работе скользящих опор, обнаружить дефекты плит перекрытия и др.

Преобразователь вихретокового дефектоскопа намагничивает трубу под изоляцией, после чего отключается. Вследствие электромагнитной индукции на участке стенки трубы возникают вихревые токи. Они проникают вглубь стенки, встречают сопротивление и постепенно теряют мощность. Чем толще материал, тем дольше вихревые токи затухают. Прибор фиксирует скорость потери мощности, на основании этих данных вычисляет среднюю толщину стенки трубы и преобразует результаты в цветную индикацию.

Плюсы:

Возможность выявлять мелкие дефекты.
Достоверность данных — 70%.

Минусы:

Не подходит для точного определения толщины стенки, но на основании усредненных значений дает возможность оценить состояние объекта.

Метод магнитной томографии

Предполагает использование бесконтактного сканера для измерения искажений магнитного поля вдоль трассы. Сканер фиксирует магнитные аномалии, вызванные повреждением металла, после чего информация обрабатывается компьютером.

Плюсы:

Нет предварительной подготовки, нужен только доступ к месту, где проходит трасса.
Не нужно менять рабочий режим трубопровода.
Нет ограничений по диаметру трубы, толщине изоляции, наличию поворотов.
Вероятность выявления аномалий — 75%.

Минусы:

Определяются все магнитные аномалии, включая нецелевые, например, фрагменты арматуры и кабелей. Для уточнения характера аномалий нужны дополнительные исследования.
Точности измерений снижается при удалении от прибора.

Капиллярный метод диагностики

Предполагает использование контрастных или люминесцентных веществ для заполнения полостей и подсветки дефектов. Кроме контрастов применяют проявители, осветительные приборы, лупы, краскораспылители, компрессоры, кисти, губки и ветошь. Также требуются эталоны шероховатости для сравнения с фактическими показателями.

Диагностика трубопроводов тепловых сетей позволяет выявить малейшие неровности, определить местоположение и протяженность дефектов. Но нужно тщательно подготовить поверхность. Кроме того, контрастные вещества токсичны — следует использовать спецодежду, очки, респираторы.

Плюсы:

Можно проводить собственными силами.
Достоверность результатов — 70%.

Минусы:

Нужны качественные дефектоскопические материалы с сертификатами соответствия.
Используемые материалы чувствительны к температуре, важно соблюдать диапазон, указанный в инструкциях.

Тепловизионный метод

Основан на фиксации инфракрасного излучения, которое возникает на объекте при наличии повреждений, и преобразовании его для наглядного анализа дефектов. Позволяет определить течи, участки повреждения трубопровода и разрушения изоляции, скопления отложений.

Погрешность современных тепловизоров составляет менее 0,1˚С и они умеют делать фото, что облегчает определение местоположения дефекта. Наряду с ними для исследования используют тепловые дефектоскопы, термометры и измерители теплопроводности.

Плюсы:

Быстрый и точный результат обследования трубопроводов тепловых сетей.
Не требуются подготовительные мероприятия.
Можно проводить трассировку теплотрасс, определять скрытые коммуникации, оценивать качество изоляции и объем энергопотребления.
Достоверность результатов — 75%

Минусы:

Метод информативен только при значительном перепаде между температурой поверхности объекта и температурой окружающей среды.
Возможны погрешности из-за дождя, снега, сильного ветра, высокой влажности, тумана, яркого освещения.

Заключение

Трубопровод — труднодоступное подземное сооружение. Для его безопасной эксплуатации и снижения затрат важно регулярно проводить техническое обслуживание на основе систематического контроля и диагностики. Система «Элдис» существенно облегчает контроль трубопроводов тепловых сетей за счет постоянного мониторинга утечек теплоносителя и теплопотерь, а также «подсветки» поврежденных участков для оперативной локализации дефектов. Кроме того, в АИИС осуществляется контроль качества поставляемых ресурсов, а также контроль работы оборудования и несанкционированного вмешательства в параметры приборов учета.

Нажимая на кнопку «Подписаться», вы подтверждаете свое согласие на обработку