АО «ВНИИжелезобетон

Лукьянов А.С. магистр
АО «ВНИИжелезобетон»
Марков С.В., 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
Наименование трубопровода
Значение
Водопровод «Входной коллектор»
Трубопровод сетевой воды «Входной
Наименование участка
коллектор»
ПВК №1-5
Год ввода в эксплуатацию.
Протяженность трубопровода,
м
Диаметр (мм) х толщина стенки
1965
117
1020х10, 1020х12
Характеристика
Значение
(мм)
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
осциллограммы этого сигнала.
принимает
сигнал,
производится
запись
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
100.0
90.0
Нагрузка % от Рраб.
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Время, мин
Рисунок 7 График нагружения.
Таблица 3
Параметры нагружения трубопровода
№
Нагрузка,
Нагрузка, % от
п/п
кгс/см2
Pраб.
9,5
79,2
1
Время
Общее время
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
Местоположени
е. 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
1. Лаур А., Ахмедова З.А., Лебедев И.М., Беляков С.И., Бутырин А.О.,
Грабовый К.П., Волков А.А., Волков Р.В., Кириллова А.Н., Луняков М.А.,
Мищенко В.Я., Никифорова Т.П., Устинова Ю.В., Орлов А.К., Павлова Л, И.,
Римшин В.И., Марков С.В., Семернин Д,А., Сорокин В.В., Сорокина Н.И., и др.
«Сервейинг: Организация, экспертиза, управление» Учебник в 3-х частях/
Москва. 2015. Том Часть II Экспертиза недвижимости и строительный контроль
2. Казачек В.Г. и др. под ред. В.И.Римшина, «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.).
3. Бондаренко В.М., Боровских А.В., Марков С.В., Римшин В.И. «Элементы
теории реконструкции железобетона». Москва, 2002
4. Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Квазилинейные уравнения силового
сопротивления и диаграмма Ϭ - Ԑ бетона» Строительная механика инженерных
конструкций и сооружений. 2014. №6. С.40 – 44.
5. Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Примеры расчета железобетонных и
каменных конструкций» Москва, 2014. (4-е издание, исправленное).
6. Бондаренко В.М. Римшин В.И. «Усиление железобетонных конструкций при
коррозионных повреждениях», учебное пособие, Москва, 2009.
7. Бондаренко В.М., Марков С. В., Римшин В.И., «Коррозионные повреждения
и
ресурс
силового
сопротивления
железобетонных
конструкций»
БСТ:
Бюллетень строительной техники. 2004. № 8. С. 26
8. Бондаренко
В.М.,
Римшин
В.И.,
«Остаточный
ресурс
силового
сопротивления поврежденного железобетона» Вестник Отделения строительных
наук Российской академии архитектуры и строительных наук, 2005. №9.
9. ГОСТ
52727-2007.
«Акустико-эмиссионная
диагностика
.
Общие
требования».
10. Курбатов В.Л., Римшин В.И., Шумилова Е.Ю. «Практическое пособие
производителя работ» Белгород, 2013
11. Курбатов В.Л., Римшин В.И. под ред. Римшина В.И. «Практическое пособие
инженера – строителя», Москва, 2012.
12. Кришан А.Л., Астафьева М.А., Римшин В.И. «Предельные относительные
деформации центрально-сжатых железобетонных элементов». Естественные и
технические науки. 2014 № 9-10 (77). С. 370-372.
13. Кришан А.Л., Астафьева М.А., Наркевич М.Ю., Римшин В.И. «Определение
деформационных характеристик бетона», Естественные и технические науки.
2014. № 9-10 (77). С.367-369.
14. Кустикова Ю.О., Римшин В.И. «Напряженно – деформированное состояние
базальтопластиковой
арматуры
в
железобетонных
конструкциях»
Промышленное и гражданское строительство. 2014. №6. С.6 – 9.
15. Кустикова Ю.О., Римшин В.И., Шубин Л.И. «Практические рекомендации и
техникоэкономическое обоснование применения композитной арматуры в
железобетонных конструкциях зданий и сооружений» Жилищное строительство.
2014. №7. С.14 – 18.
16. Нотенко С.Н. и др. под ред. В.И.Римшина, А.М.Стражникова «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.)
17. Римшин В.И., Кустикова Ю.О. « Теоретические основы расчета сцепления
стеклобазальтопластиковой
государственного
арматуры
технического
с
бетоном»
университета.
Известия
Серия:
Орловского
Строительство
и
транспорт. 2009. №2 – 22. С.29 – 33.
18. Римшин В.И., Ларионов Е.А., Василькова Н.Т. «Энергетический метод
оценки устойчивости сжатых железобетонных элементов» Строительная
механика инженерных конструкций и сооружений. 2012. №2 С.77.
19. Римшин В.И. «Повреждения и методы расчета усиления железобетонных
конструкций». Диссертация на соискание учетной степени доктора технических
наук, Москва, 2001.
20. Римшин В.И., Кустикова Ю.О. «Механика деформирования и разрушения
усиленных
железобетонных
государственного
технического
транспорт. 2007. № 3-15. С. 53-56.
конструкций».
университета.
Известия
Серия:
Орловского
Строительство
и
21. Римшин
В.И.,
Греджев
В.А.
«Правовое
регулирование
городской
деятельности и жилищное законодательство» Москва. 2013. Сер. Высшее
образование (3-е издание, стереотипное)
22. Римшин
В.И.,
Греджев
В.А.
«Основы
правового
регулирования
градостроительной деятельности» Москва. 2015.(2-е издание, переработанное и
дополненное)
23. Римшин В.И., Греджев В.А. «Правоведение. Основы законодательства в
строительстве» Москва 2015. Сер. Учебник XXI век. Бакалавр
24. Римшин В.И., Меркулов С.И. «Элементы теории развития бетонных
конструкций с неметаллической композитной арматурой» Промышленное и
гражданское строительство. 2015. №5. С. 38 – 42.
25. Римшин В.И., Галубка А.И., Синютин А.В. «Инженерный метод расчета
усиления железобетонных плит покрытия композитной арматурой». Научнотехнический вестник Поволжья. 2014. №3.С. 218-220.
26. Римшин В.И., Кришан А.Л., Мухаметзянов А.И. « Построение диаграммы
деформирования одноосно сжатого бетона» Вестник МГСУ. 2015. № 6. С. 23-31
27. Римшин В.И., Соколова А.Г. «Реконструкция и усиление зданий и
сооружений» Москва, 2001
28. Римшин В.И., Бикбов Р.Х., Омельченко Е.А., Шубин Л.И. «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
29. Римшин
В.И.,
Кустикова
Ю.О.
«Феноменологические
исследования
величины сцепления базальтопластиковой арматуры с бетоном». Известия ЮгоЗападного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2011.
№1. С.27-31.
30. РД 03-606-03. «Инструкция по визуальному и измерительному контролю»
31. Рекомендации
Минрегиона
РФ
№
9905-АП/14
от
26.04.2012
«Методические рекомендации по определению технического состояния систем
г.
теплоснабжения,
горячего
водоснабжения,
холодного
водоснабжения
и
водоотведения».
32. РД
03-299-99.
«Требования
к
акустико-эмиссионной
аппаратуре
используемой для контроля опасных производственных объектов».
33. РД 03-300-99. « Требования к преобразователям акустической эмиссии,
применяемым для контроля опасных производственных объектов».
34. ПБ 03-593-03. « Правила организации и проведения акустико- эмиссионного
контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».
35. Степанов А.Ю., Римшин В.И., «Напряженно – деформированное состояние
конструкций зданий и сооружений армированных композитной полимерной
арматурой при сейсмическом воздействии» Строительство и реконструкция
2015. №1. (57). С.57- 61.
36. СО 153-34.17.464-2003. « Инструкция по продлению срока службы
трубопроводов II. III. IV категорий»
37. Теличенко В.И., Римшин В.И. «Критические технологии в строительстве»
Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и
строительных наук. 1998. №4. С.16 – 18.
38. 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.