Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Дистанционные магнитометрические обследования подземных трубопроводов 11
1.1. Составляющие напряженности магнитного поля вблизи трубопровода 11
1.1.1. Магнитное поле Земли 12
1.1.2. Магнитное поле постоянного тока катодной защиты 12
1.2. Факторы, влияющие на намагниченность металла трубопроводов 13
1.3. Работы по дистанционной магнитометрической диагностике трубопроводов 17
1.4. Обобщение результатов главы 1 25
Глава 2. Теоретические исследования особенностей пространственного распределения постоянного магнитного поля подземных трубопроводов 27
2.1. Магнитное поле бесконечного однородно намагниченного полого цилиндра с произвольным направлением намагниченности 27
2.2. Математическая модель для расчета магнитного поля трубопровода с неоднородной намагниченностью 29
2.3. Пространственное распределение магнитного поля локальных источников 34
2.3.1. Магнитное поле локальных источников с разным угловым расположением 34
2.3.2. Зависимость характеристик магнитных аномалий от расстояния до источников 35
2.3.3. Магнитное поле источников с одинаковым магнитным моментом и разной пространственной конфигурацией 38
2.4. Пространственное распределение магнитного поля протяженных
источников 40 2.4.1. Магнитное поле отдельных труб с однородной намагниченностью 40
2.4.2. Магнитное поле при разных вариантах сочетаний однородной намагниченности последовательно расположенных труб 42
2.4.3. Магнитное поле при разных вариантах сочетаний неоднородной намагниченности последовательно расположенных труб 45
2.4.4. Два типа распределения магнитного поля в районе кольцевого сварного шва 47
2.4.5. Влияние намагниченности труб на положение экстремумов вертикальной составляющей напряженности магнитного поля 49
2.5. Принципы разделения полей локальных и протяженных источников 53
2.6. Обобщение результатов главы 2 55
Глава 3. Расчет намагниченности металла трубопровода на основании результатов дистанционных магниометрических измерений 57
3.1. Обратные задачи и способы их решения 57
3.2. Определение усредненной намагниченности элементов трубопровода на основании результатов наземных магнитометрических измерений 60
3.3. Проверка разработанной методики расчета усредненной намагниченности 65
3.4. Пространственное распределение магнитного поля неоднородно намагниченного трубопровода 67
3.5. Обобщение результатов главы 3 78
Глава 4. Погрешности измерения постоянного магнитного поля подземных трубопроводов 79
4.1. Источники погрешностей при полевых измерениях постоянного магнитного поля с использованием трехкомпонентных датчиков 79
4.2. Приборная погрешность 80
4.3. Погрешность, связанная с угловыми отклонениями магнитных осей датчиков от вертикали и оси трубопровода 81
4.4. Погрешность, связанная с неточностью определения координат точки измерения 84
4.5. Расчет погрешностей измерения напряженности магнитного поля реального участка трубопровода 88
4.6. Обобщение результатов главы 4 93
Глава 5. Экспериментальные исследования особенностей пространственного распределения постоянного магнитного поля подземных трубопроводов 95
5.1. Результаты измерения магнитного поля участков трубопроводов, подлежащих диагностическому обследованию 95
5.2. Результаты измерения магнитного поля у поверхности металла в районе расположения дефектов. Оценка магнитных моментов
источников, связанных с дефектами 102
5.3. Результаты измерения магнитного поля дефектной трубы при циклическом изменении давления в процессе проведения гидравлических испытаний 108
5.4. Результаты измерения магнитного поля протяженных участков трубопровода при наличии и при отсутствии избыточного внутреннего давления 117
5.5. Обобщение результатов главы 5 128
Глава 6. Методы интерпретации магнитограмм 130
6.1. Причины формирования основных особенностей реальных магнитограмм 130
6.2. Некоторые частные задачи и их решение 131
6.2.1. Учет магнитного поля Земли при проведении
магнитометрических измерений на криволинейных (в плане) участках трубопроводов 131
6.2.2. Учет различия расстояния до трубопровода для разных точек измерения 134
6.3. Поиск посторонних ферромагнитных предметов 136
6.4. Поиск кольцевых сварных швов 139
6.5. Комплексная обработка результатов магнитометрического контроля подземных трубопроводов 153
6.6. Программное обеспечение для обработки магнитограмм 155
6.7. Обобщение результатов главы 6 159
Выводы 161
Список литературы 163
- Магнитное поле постоянного тока катодной защиты
- Зависимость характеристик магнитных аномалий от расстояния до источников
- Определение усредненной намагниченности элементов трубопровода на основании результатов наземных магнитометрических измерений
- Погрешность, связанная с угловыми отклонениями магнитных осей датчиков от вертикали и оси трубопровода
Введение к работе
Актуальность темы. Важным аспектом обеспечения безопасного
функционирования систем магистрального трубопроводного транспорта является
своевременное диагностирование и устранение критических дефектов. Для
проведения экспресс-диагностики технического состояния подземных
трубопроводов и назначения мест шурфований для обследования методами
неразрушающего контроля в комплексе с электрометрическими методами
применяются методы дистанционного магнитометрического контроля,
основанные на измерении постоянного магнитного поля трубопровода с поверхности грунта. Эти методы позволяют получить информацию о трубопроводе без проведения земляных работ. Особенно высока потребность в таких методах для трубопроводов, не оборудованных для проведения внутритрубной диагностики. Исследованиям и разработкам в этом направлении посвящены труды таких ученых и специалистов, как D.L. Atherton, D.C. Jiles, W.T. Sowerbutts, М.С. Бахарев, Ю.Е. Григорашвили, В.В. Коннов, Е.И. Крапивский, И.Н. Модин и др. Разработкой приборов для проведения дистанционного магнитометрического контроля подземных трубопроводов занимается ряд организаций, в том числе и ОАО «Гипрогазцентр». Однако способы, используемые в настоящее время для анализа результатов магнитометрических измерений, являются эмпирическими. Поэтому разработка физически обоснованных и достоверных методов обработки результатов дистанционного магнитометрического контроля подземных трубопроводов является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы – разработка научно обоснованных методов обработки результатов дистанционных магнитометрических измерений для определения участков подземных трубопроводов, на которых требуется проведение шурфований и диагностических обследований.
Основные задачи работы:
-
Теоретическое исследование особенностей распределения магнитного поля подземных трубопроводов на поверхности грунта с использованием численного моделирования магнитных полей трубопроводов с неоднородной намагниченностью.
-
Разработка методики определения усредненной намагниченности металла подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта на основе решения обратной задачи магнитостатики.
-
Проведение анализа источников погрешностей при полевых измерениях постоянного магнитного поля подземного трубопровода, разработка метода расчета погрешностей, связанных с позиционированием датчиков.
-
Экспериментальное исследование пространственного распределения магнитного поля участков действующих трубопроводов с известным расположением конструктивных особенностей и дефектов.
-
Разработка алгоритмического и программного обеспечения процесса обработки результатов дистанционного магнитометрического контроля подземных трубопроводов.
Научная новизна работы. Разработана методика расчета усредненной намагниченности металла подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта, позволяющая локализовать участки трубопроводов с аномальными изменениями намагниченности металла.
Установлена зависимость между магнитным моментом локального источника, расположенного на поверхности трубопровода, расстоянием до точек
измерения и точностью измерения магнитного поля, при которой этот источник может быть найден.
Получены зависимости компонент напряженности магнитного поля от координат при различных сочетаниях намагниченности соседних труб. Показано, что при неоднородной продольной намагниченности труб могут наблюдаться два типа распределения поля вдоль оси трубопровода над кольцевым сварным швом. При противоположно направленных векторах намагниченности имеет место один экстремум вертикальной компоненты напряженности, а при сонаправленных векторах намагниченности – два экстремума (минимум и максимум).
Предложен метод определения положения кольцевых сварных швов подземного трубопровода путем автоматизированного анализа результатов магнитометрических измерений с учетом информации о длинах и порядке расположения труб, позволяющий уточнить привязку результатов внутритрубной диагностики на местности.
Установлена связь между величиной погрешностей измерения компонент напряженности магнитного поля и точностью определения угловых отклонений датчиков от вертикали и от оси трубопровода, а также точностью определения координат точек измерения относительно трубопровода.
Положения, выносимые на защиту:
-
Метод определения типа магнитного источника по ширине магнитной аномалии при известной глубине заложения трубопровода.
-
Методика расчета усредненной намагниченности участков подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта, позволяющая проводить поиск участков с аномальными изменениями намагниченности.
-
Метод поиска кольцевых сварных швов подземного трубопровода по результатам наземного магнитометрического обследования.
-
Метод расчета погрешностей измерения компонент постоянного магнитного поля трубопровода, связанных с позиционированием трехкомпонентных датчиков в точках измерения.
Личный вклад автора. Основные научные и практические результаты диссертации получены автором лично. Автором проведены теоретические исследования, разработка математических моделей, алгоритмов, программного обеспечения, обработка и анализ экспериментальных данных. Большинство полевых измерений и все стендовые экспериментальные работы выполнены автором либо при его непосредственном участии.
Практическая значимость работы. На основании результатов
проведенных исследований разработаны методы поиска посторонних
ферромагнитных предметов и определения положения кольцевых сварных швов подземного трубопровода при отсутствии и при наличии дополнительной информации о длинах труб на рассматриваемом участке.
Предложена методика расчета усредненной намагниченности металла труб, позволяющая определять участки трубопровода с аномальными изменениями намагниченности.
На основе анализа источников погрешностей измерения магнитного поля разработаны рекомендации по проведению измерений и совершенствованию конструкции магнитометрических приборов.
На основании полученных результатов разработано внешнее программное обеспечение измерительного комплекса для дистанционной магнитометрической диагностики подземных трубопроводов «МАГ-01» производства ОАО «Гипрогазцентр». Поданы две заявки на изобретения.
Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению 131000 – «Нефтегазовое дело» на кафедре «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Нижегородского государственного технического университета.
Получены три акта о внедрении результатов работы.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы
докладывались на научных конференциях всероссийского и международного уровня, в частности, на IV и V Молодежных научно-практических конференциях «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» (ВНИИГАЗ, г. Москва, 2012, 2013 г.), XIV Международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2013» (УГТУ, г. Ухта, 2013 г.), Молодежной научно-практической конференции «Актуальные вопросы проектирования объектов добычи и транспорта газа» (ОАО «Гипрогазцентр», г. Нижний Новгород, 2013 г.), X Всероссийской молодежной конференции «Новые технологии в газовой промышленности» (РГУ им. Губкина, г. Москва, 2013 г.), V Международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (ВНИИГАЗ, г. Москва, 2013 г.), IX Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2013» (УГНТУ, г. Уфа, 2013 г.), научно-технических советах ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» и ОАО «Гипрогазцентр».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 5 статей в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и одного приложения, содержит 178 страниц текста, 76 рисунков, 20 таблиц и список литературы из 93 наименований.
Магнитное поле постоянного тока катодной защиты
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Провести теоретическое исследование особенностей распределения магнитного поля подземных трубопроводов на поверхности грунта с использованием численного моделирования магнитных полей трубопроводов с неоднородной намагниченностью.
2. Разработать методику определения усредненной намагниченности металла подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта на основе решения обратной задачи магнитостатики.
3. Провести анализ источников погрешностей при полевых измерениях постоянного магнитного поля подземного трубопровода, разработать метод расчета погрешностей, связанных с позиционированием датчиков.
4. Провести экспериментальные исследования пространственного распределения магнитного поля участков действующих трубопроводов с известным расположением конструктивных особенностей и дефектов.
5. Разработать алгоритмическое и программное обеспечение процесса обработки результатов дистанционного магнитометрического контроля подземных трубопроводов.
Научная новизна работы. Разработана методика расчета усредненной намагниченности металла подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта, позволяющая локализовать участки трубопроводов с аномальными изменениями намагниченности металла.
Установлена зависимость между магнитным моментом локального источника, расположенного на поверхности трубопровода, расстоянием до точек измерения и точностью измерения магнитного поля, при которой этот источник может быть найден. Получены зависимости компонент напряженности магнитного поля от координат при различных сочетаниях намагниченности соседних труб. Показано, что при неоднородной продольной намагниченности труб могут наблюдаться два типа распределения поля вдоль оси трубопровода над кольцевым сварным швом. При противоположно направленных векторах намагниченности имеет место один экстремум вертикальной компоненты напряженности, а при сонаправленных векторах намагниченности – два экстремума (минимум и максимум).
Предложен метод определения положения кольцевых сварных швов подземного трубопровода путем автоматизированного анализа результатов магнитометрических измерений с учетом информации о длинах и порядке расположения труб, позволяющий уточнить привязку результатов внутритрубной диагностики на местности.
Установлена связь между величиной погрешностей измерения компонент напряженности магнитного поля и точностью определения угловых отклонений датчиков от вертикали и от оси трубопровода, а также точностью определения координат точек измерения относительно трубопровода.
Теоретическая значимость работы. Получено теоретическое объяснение основных особенностей магнитограмм подземных трубопроводов большого диаметра. Получены приближенные аналитические выражения для расчета напряженности магнитного поля бесконечного однородно намагниченного полого цилиндра с произвольным направлением намагниченности. Разработана математическая модель и программное обеспечение для численных расчетов магнитного поля трубопровода с неоднородной намагниченностью. Предложена методика расчета усредненной намагниченности участков подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта. Проведен анализ основных источников погрешностей измерения магнитного поля трубопровода при использовании трехкомпонентных датчиков.
Практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований разработаны методы поиска посторонних ферромагнитных предметов и определения положения кольцевых сварных швов подземного трубопровода при отсутствии и при наличии дополнительной информации о длинах труб на рассматриваемом участке.
Предложена методика расчета усредненной намагниченности металла труб, позволяющая определять участки трубопровода с аномальными изменениями намагниченности.
На основе анализа источников погрешностей измерения магнитного поля разработаны рекомендации по проведению измерений и совершенствованию конструкции магнитометрических приборов.
На основании полученных результатов автором разработано внешнее программное обеспечение измерительного комплекса для дистанционной магнитометрической диагностики подземных трубопроводов «МАГ-01».
Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению 131000 – «Нефтегазовое дело» на кафедре «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Нижегородского государственного технического университета. Поданы две заявки на изобретения. Акты о внедрении результатов диссертационной работы представлены в приложении А.
Зависимость характеристик магнитных аномалий от расстояния до источников
Рассмотрим источники магнитного поля, представляющие собой участки трубопровода с размерами 0,2 0,2 0,02 м3 и магнитным моментом P = 10 Ам2. Пусть вектор магнитного момента P первого источника направлен вдоль оси x, второго источника – вдоль оси y, третьего источника – вдоль оси z. Четыре тройки таких источников расположим на трубопроводе в точках с угловыми координатами 0, 3, 6, 9 часов. Проведем расчеты компонент напряженности магнитного поля на разных расстояниях h от оси трубопровода (рисунок 2.2).
Анализ рисунка 2.2 показывает, что с увеличением расстояния до источников высота аномалий магнитного поля уменьшается. Характерно, что высота аномалий источников, расположенных на 3, 9 и особенно на 6 часах, значительно меньше, чем высота аномалий источников, ближайших к точкам наблюдения (0 часов). Угловое расположение намагниченной области оказывает влияние на z-компоненту напряженности поля над осью трубопровода. В частности, по распределению z-компоненты в принципе можно отличить аномалии источников, расположенных на 3 и 9 часах.
Рассмотрим, как меняются характеристики магнитных аномалий три изменении расстояния от источника магнитного поля до точек наблюдения. В качестве источников аномалий будем использовать локальные намагниченные области с магнитными моментами, параллельными осям x, y и z. В качестве характеристик магнитных аномалий будем использовать высоту a и ширину на полувысоте b максимумов распределения соответственно x-, y- и z-компонент напряженности магнитного поля вдоль оси y. Зависимости величин a и b от расстояния до источника l представлены на рисунках 2.3 – 2.5.
Высота аномалий a линейно зависит от магнитного момента источника. Зависимость a от расстояния l является достаточно резко убывающей и может быть аппроксимирована функцией a l–3. Ширина аномалий на полувысоте b не зависит от магнитного момента источника, зависимость b от l близка к линейной. Наиболее благоприятной для обнаружения является вертикальная ориентация магнитного момента источника. По зависимостям, представленным на рисунках 2.3 – 2.5, легко оценить, на каком расстоянии может быть обнаружено наличие локальной намагниченной области при известной погрешности измерений напряженности магнитного поля. При этом считается, что измерения выполняются в идеальных условиях: точки измерения расположены точно над осью трубы, глубина заложения трубы во всех точках измерения одинакова. Например, если магнитный момент источника ориентирован вертикально и составляет 1 Ам2, то при l = 1 м (такое расстояние характерно для расположения локально намагниченной области на верхней образующей) для зависимости Hx(y) а 0,16 А/м, b 1 м; при l = 2 м (такое расстояние характерно для расположения локально намагниченной области на нижней образующей) а 0,02 А/м, , b 2 м. Локальные области с меньшим магнитным моментом создадут еще меньшие аномалии. Таким образом, для обнаружения таких аномалий в описанных выше идеальных условиях измерений (которые, естественно, не достижимы на практике) и, что особенно важно, при отсутствии других неоднородностей намагниченности металла трубопровода, требуется весьма высокая точность измерения напряженности магнитного поля. Если же учесть, что намагниченность металла трубопровода может быть весьма неоднородной, то широкие и невысокие аномалии локальных источников невозможно будет выделить на фоне вклада других областей металла трубопровода в суммарную напряженность магнитного поля.
При дистанционном магнитометрическом обследовании трубопровода (при удалении точек измерения от оси трубопровода на расстояние 1,5 – 3 м) крайне затруднительно обнаружить локальные намагниченные области, магнитные моменты которых не превышают 1 Ам2.
Определение усредненной намагниченности элементов трубопровода на основании результатов наземных магнитометрических измерений
Результаты сравнения показывают, что использованная модель цилиндрических источников с однородной поперечной намагниченностью и неоднородной продольной намагниченностью удовлетворительно описывает намагниченное состояние реального трубопровода. Магнитное поле модели на расстояниях более 0,4 м от верхней образующей качественно совпадает с результатами измерений. Увеличение количественных отличий поля модели от измеренного поля при уменьшении l связано с влиянием неоднородно намагниченных областей металла. Особенно этот эффект заметен на спиралешовных трубах, намагниченность которых существенно отличается от однородной.
Разработанная методика определения усредненной намагниченности труб может быть применена для исследования пространственного распределения поля неоднородно намагниченного трубопровода. В качестве примера рассмотрим реальный участок трубопровода, магнитограмма которого представлена на рисунке 3.5. Видно, что компоненты напряженности постоянного магнитного поля меняются в достаточно широких пределах. Построим модель трубопровода, намагниченную так, чтобы поле модели в точках измерения было близким к измеренному. С помощью такой модели можно рассчитать поле не только в точках измерения, но и в любых других точках с заданными координатами. Выберем линию, параллельную оси трубопровода и характеризующуюся координатами х = - 2 м, z = 0. Рассмотрим зависимости компонент напряженности магнитного поля от координат х,уигв разных точках, лежащих на этой линии. Эти точки будут иметь координаты х = - 2 м, z = 0, а координата у будет лежать в диапазоне от 10 до 80 м с шагом 1 м. Очевидно, что значения компонент напряженности в точках с разными координатами у будут различаться. Чтобы можно было сравнивать зависимости, соответствующие разным координатам у, произведем приведение всех кривых к одной точке отсчета. Для этого каждую кривую сместим вдоль вертикальной оси на величину соответствующей компоненты напряженности в точке с координатами х = - 2 м, z = 0. Тогда все кривые на графике будут проходить через одну точку. Для удобства восприятия не будем изображать на графиках все восемь десятков линий, а ограничимся изображением границ области, внутри которой находятся эти линии. Проведем элементарную статистическую обработку полученных результатов. Рассчитаем значения, усредненные по всем рассматриваемым координатам у, а также стандартные отклонения компонент напряженности от средних значений. Если имеется п величин а, где г = 1, 2, …, п, то среднее значение этих величин определяется следующим соотношением
В нашем случае значения щ соответствуют точкам с разными координатами у, которые изменяются в диапазоне от 10 до 80 м с шагом 1 м. Следовательно, п = 71. Стандартное отклонение определяется следующим соотношением [91]
Зависимости компонент напряженности от координат имеют существенно неоднозначный характер. Зависимости средних значений изменения от у близки к горизонтальным линиям, абсолютные значения максимальных изменений сравнительно невелики (рисунок 3.7). Более существенные изменения компонент напряженности при изменении координаты z (рисунок 3.8) и особенно х (рисунок 3.6). Наиболее заметно меняются компонента Нх при изменении х и Hz при изменении z. Наблюдается тенденция к увеличению абсолютных значений Нх и Hz при приближении к оси трубопровода (рисунки 3.6а и 3.6в).
Для получения более полной информации необходимо рассмотреть не только абсолютные, но и относительные изменения компонент напряженности при изменении координат точки измерения. Для каждой из рассматриваемых координат у разделим рассчитанные значения компонент напряженности на значения соответствующих компонент в точках с координатами х = - 2 м, z = 0. Такие нормированные зависимости, соответствующие разным координатам у, будут проходить через одну точку. Как и в случае с абсолютными изменениями, изобразим на диаграммах границы диапазонов изменения нормированных компонент напряженности магнитного поля при изменении координат х, у и z, а также графики средних значений изменений с указанием соответствующих стандартных отклонений (рисунки 3.9 - 3.11).
Погрешность, связанная с угловыми отклонениями магнитных осей датчиков от вертикали и оси трубопровода
Очевидно, что обнаружение дефектов металла трубопровода с помощью измерения магнитного поля возможно только в том случае, если с дефектами связаны источники магнитного поля. При известном магнитном моменте источника легко оценить, на каком расстоянии он может быть обнаружен при известной погрешности измерения магнитного поля (глава 2). Для исследования связи дефектов и локальных источников магнитного поля, а также для оценки магнитных моментов этих источников (при их наличии) были проведены измерения напряженности постоянного магнитного поля вблизи поверхности металла трубопровода в районе расположения дефектов различных типов (коррозия, механические повреждения, смещение кромок). Измерения выполнялись на участке магистрального газопровода «Уренгой-Центр-1» (в районе 2454 – 2457 км), который был откопан и очищен от изоляции для проведения капитального ремонта. Измерения магнитного поля проводились на 50 участках размером 1,0 1,0 м2. Для измерений использовался прибор ИКН-3М-12 со сканирующим устройством № 1-8М-172. Измерялась нормальная к поверхности трубопровода составляющая напряженности магнитного поля. При измерениях расстояние от датчиков сканирующего устройства до поверхности трубопровода (до металла) составляло 2 – 5 мм. Расстояние между точками измерения вдоль линии измерения составляло 32 мм. Расстояние между датчиками сканирующего устройства составляло 30 мм. Сканирующее устройство проводилось вдоль образующих трубы. Расстояние между линиями измерений составляло 100 мм. Таким образом, измерения проводились в узлах прямоугольной сетки, сторона ячейки которой составляла приблизительно 3 см.
Некоторые результаты измерений представлены в таблице 5.2. Приведены краткие характеристики дефектов, их фотографии и поверхностные диаграммы распределения нормальной составляющей напряженности магнитного поля на участках измерения. Для удобства сравнения диаграмм используется одинаковый масштаб осей нормальной составляющей напряженности магнитного поля.
В тех случаях, когда в пределах участка измерений имеется кольцевой сварной шов, наблюдаются характерные картины распределения магнитного поля (участки 12, 23, 46 в таблице 5.2). Аналогичным образом на участках, распложенных на спиралешовных трубах, проявляются спиральные сварные швы (участок 8 в таблице 5.2). Величина изменения нормальной составляющей магнитного поля вблизи метала в районе сварных швов не превышает 200 А/м.
На всех пятидесяти рассмотренных участках в районе дефектов не наблюдается каких-либо существенных аномалий нормальной составляющей напряженности магнитного поля. Величина колебаний напряженности магнитного поля в пределах каждого участка в области, на которой отсутствуют сварные швы, не превышает 150 А/м.
В таблице 5.3 приводятся результаты моделирования магнитного поля, создаваемого локальными источниками с магнитными моментами 1,0 Ам2 и 0,5 Ам2. По результатам измерений может быть сделан следующий вывод: в местах расположения рассмотренных дефектов либо отсутствуют локальные источники магнитного поля, либо имеются локальные источники с магнитным моментом, существенно меньшим, чем 0,5 Ам2. Источники с магнитным моментом 0,5 Ам2 при самой благоприятной (вертикальной) ориентации вектора магнитного момента создают на расстоянии 1 м магнитную аномалию с амплитудой 0,1 А/м, а на расстоянии 2 м – аномалию с амплитудой 0,01 А/м. Очевидно, что при погрешности измерения 1 А/м выделение таких аномалий на фоне неоднородного поля трубопровода (а следовательно, и обнаружение таких источников) с поверхности грунта невозможно.
Магнитное поле трубопровода изменяется при изменении механических напряжений. Максимальное изменение магнитного поля происходит при первом приложении нагрузки. Если напряжения меняются периодически, то на протяжении первых нескольких циклов изменения магнитного поля являются необратимыми. После 10 – 20 циклов изменения становятся обратимыми, т.е. после снятия нагрузки магнитное поле возвращается к прежним значениям. При этом наблюдается характерный гистерезис – кривая изменения магнитного поля при увеличении механических напряжений не совпадает с кривой изменения магнитного поля при уменьшении механических напряжений.
С целью исследования влияния механических напряжений на намагниченность металла трубы были проведены измерения магнитного поля вблизи поверхности металла при нулевом давлении и при давлении 5,5 МПа. Измерения проводились с помощью прибора ИКН-3М-12 со сканирующим устройством №1-8М-172. Методика измерения подробно описана в разделе 5.2. Схема расположения области измерения представлена на рисунке 5.11.
