Thứ nhất, hướng phát triển củađường ống thépCông nghệ kiểm tra. Trong quá trình vận hành các đường ống thép chở dầu khí đường dài, chúng thường bị ăn mòn từ cả môi trường bên trong và bên ngoài. Ăn mòn bên trong chủ yếu do tác động kết hợp của môi chất vận chuyển, sự tích tụ chất lỏng trong đường ống, bụi bẩn và ứng suất bên trong đường ống; ăn mòn bên ngoài thường do hư hỏng và lỗi lớp phủ. Ăn mòn bên trong thường được xử lý bằng cách quản lý tình trạng và bổ sung chất ức chế ăn mòn. Trong những năm gần đây, với việc tăng cường quản lý vận hành đường ống của chủ đầu tư và các yêu cầu nghiêm ngặt đối với môi chất vận chuyển, ăn mòn bên trong đã được kiểm soát phần lớn. Hiện nay, hướng phát triển chính của việc kiểm soát ăn mòn đường ống chở dầu khí đường dài trong và ngoài nước là ở khía cạnh bảo vệ chống ăn mòn bên ngoài, do đó việc kiểm tra đường ống cũng tập trung vào các khuyết tật lớp phủ và các khuyết tật đường ống do ăn mòn bên ngoài gây ra. Trong những năm gần đây, với sự phổ biến và ứng dụng rộng rãi của công nghệ máy tính, công nghệ phát hiện trong và ngoài nước đã phát triển nhanh chóng, và công nghệ phát hiện đường ống đã dần hình thành hai nhánh công nghệ phát hiện bên trong và bên ngoài đường ống (phát hiện lớp phủ và phát hiện thông minh). Thông thường, lớp phủ bị hư hỏng và đường ống bên dưới chỗ hư hỏng cũng bị ăn mòn. Mục đích của công nghệ kiểm tra bên ngoài đường ống là để phát hiện hiệu quả của lớp phủ và bảo vệ catốt, cũng như phát hiện các khuyết tật ăn mòn của thân ống thông qua kiểm tra bằng phương pháp tạo hố. Hầu hết các đường ống hiện nay được bố trí theo điều kiện kiểm tra bên trong từ phía bắc đều khá hiệu quả. Công nghệ kiểm tra trong đường ống chủ yếu được sử dụng để tìm các khuyết tật như ăn mòn bên trong và bên ngoài, biến dạng cục bộ và nứt mối hàn trong đường ống, và cũng có thể gián tiếp đánh giá tính toàn vẹn của lớp phủ.
Thứ hai, công nghệ phát hiện bên ngoài đường ống. Các đường ống ngầm thường sử dụng hệ thống bảo vệ bao gồm lớp phủ và bảo vệ điện (CP) để kiểm soát ăn mòn bên ngoài. Hai phương pháp này đóng vai trò bổ sung cho nhau: lớp phủ là bảo vệ catốt, tức là tiết kiệm và hiệu quả, bảo vệ catốt cho phép kiểm soát lớp phủ tại những vị trí xuất hiện lỗ nhỏ hoặc hư hỏng. Phương pháp này được công nhận là phương pháp bảo vệ tốt nhất và đã được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm soát ăn mòn các đường ống ngầm. Lớp phủ là tuyến phòng thủ đầu tiên để bảo vệ các đường ống ngầm khỏi ăn mòn bên ngoài, và hiệu quả bảo vệ của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động của dòng điện bảo vệ. Bài báo số 7 của Hội nghị thường niên NACE993 đã chỉ ra: “Lớp phủ phù hợp phải đáp ứng 99% nhu cầu bảo vệ của các bộ phận ngầm, trong khi phần trăm còn lại được cung cấp bởi bảo vệ catốt”. Do đó, lớp phủ cần phải có các đặc tính toàn diện tốt như cách điện, độ bám dính, tính liên tục và khả năng chống ăn mòn, và việc duy trì tính toàn vẹn của nó là rất quan trọng. Hiệu suất tổng thể của lớp phủ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như vật liệu phủ, công nghệ trám, chất lượng thi công, môi trường ăn mòn, trình độ quản lý, v.v. Sau một thời gian vận hành đường ống, hiệu suất tổng thể của lớp phủ sẽ suy giảm ở các mức độ khác nhau, biểu hiện bằng sự lão hóa, nứt nẻ, bong tróc, hư hỏng và các tình trạng khác, bề mặt thân ống bị ăn mòn do tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với không khí và đất. Nếu lớp phủ không được phát hiện và bảo trì hiệu quả, cuối cùng sẽ dẫn đến thủng, vỡ và các sự cố hư hỏng đường ống.
Công nghệ kiểm tra lớp phủ sử dụng thiết bị chuyên dụng để kiểm tra toàn diện hiệu suất của lớp phủ mà không cần tiếp xúc trực tiếp với mặt đất, trên cơ sở không cần đào bới đường ống, nhằm xác định vị trí một cách khoa học, chính xác và tiết kiệm các khuyết tật do lão hóa và hư hỏng của lớp phủ, đồng thời xác định kích thước và phân loại thống kê, cùng với việc đánh giá toàn diện về kích thước và số lượng khuyết tật, đề xuất kế hoạch khắc phục để hướng dẫn chủ đầu tư đường ống nắm bắt tình trạng lớp phủ đường ống và tiến hành bảo trì thực tế nhằm đảm bảo tính toàn vẹn và nguyên vẹn của lớp phủ. Việc triển khai công nghệ kiểm tra đường ống trong nước bắt đầu từ giữa những năm 1980. Các phương pháp kiểm tra chủ yếu bao gồm kiểm tra điện thế đường ống/mặt đất tiêu chuẩn, thử nghiệm điện trở cách điện lớp phủ Pearson và thử nghiệm dòng điện đường ống. Kết quả thử nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá tổng thể lớp phủ, nhưng vẫn còn một khoảng trống lớn trong việc xác định vị trí chính xác của các khuyết tật và hướng dẫn hợp lý cho việc bảo trì. Trong những năm gần đây, thông qua các khoản vay của Ngân hàng Thế giới và trao đổi với các công ty đường ống nước ngoài, thiết bị kiểm tra đường ống bên ngoài tương đối rẻ và dễ vận hành. Công nghệ kiểm tra đường ống bên ngoài của nước ngoài đã được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm tra lớp phủ đường ống dẫn dầu khí đường dài trong nước. Công nghệ dò tìm đã đạt đến trình độ của các nước phát triển tiên tiến, và các công nghệ dò tìm bên ngoài được sử dụng rộng rãi trong công việc thực tế chủ yếu bao gồm: dò tìm điện thế ống/mặt đất tiêu chuẩn, dò tìm Pearson, kiểm tra điện thế ở khoảng cách gần, kiểm tra dòng điện đa tần số và kiểm tra độ dốc DC.
1. Công nghệ phát hiện vị trí ống/điểm tiêu chuẩn (P/S): Công nghệ này chủ yếu được sử dụng để giám sát hiệu quả của lớp bảo vệ catốt, sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra điện thế giữa điện cực CU/CuSO4 nối đất và một điểm nhất định trên bề mặt kim loại của đường ống, và thông qua đường cong khoảng cách điện thế để hiểu sự phân bố điện thế, phân biệt sự khác biệt giữa điện thế hiện tại và điện thế trước đó, và đánh giá tình trạng lớp phủ bằng cách xem điện thế bảo vệ catốt đo được có đạt tiêu chuẩn hay không. Phương pháp này nhanh chóng, đơn giản và vẫn được sử dụng rộng rãi trong quản lý và giám sát hàng ngày lớp phủ và bảo vệ catốt đường ống bởi các bộ phận quản lý đường ống.
2. Công nghệ giám sát Pearson (PS): Công nghệ này được sử dụng để phát hiện các khuyết tật và vùng khuyết tật của lớp phủ. Vì không cần dòng điện bảo vệ catốt, chỉ cần truyền tín hiệu AC (000 Hz) của bộ phát vào đường ống, do đó thao tác đơn giản và nhanh chóng, và nó đã được sử dụng rộng rãi trong giám sát lớp phủ. Tuy nhiên, độ chính xác của kết quả phát hiện thấp, do sự nhiễu của dòng điện bên ngoài, các nhóm đất và lớp phủ khác nhau có thể gây ra sự thay đổi tín hiệu, và việc đánh giá khuyết tật cũng như kích thước của khuyết tật phụ thuộc vào kinh nghiệm của người vận hành.
3. Công nghệ kiểm tra điện thế khoảng gần (CIS, CIPS) Kiểm tra điện thế khoảng gần (Khảo sát khoảng gần) và giám sát điện thế phân cực khoảng gần (Khảo sát điện thế khoảng gần) tương tự như phương pháp kiểm tra điện thế ống/đất (P/S) tiêu chuẩn, bản chất của nó là công nghệ kiểm tra mã hóa điện thế ống-đất và kiểm tra điện thế tắt nguồn được mã hóa. Bằng cách kiểm tra điện thế cường độ cao và điện thế cường độ cao của lớp bảo vệ catốt trên đường ống, có thể xác định hiệu quả của tác dụng bảo vệ catốt, và gián tiếp tìm ra vị trí và kích thước của khuyết tật để phản ánh tình trạng lớp phủ. Phương pháp này cũng có những hạn chế, tỷ lệ chính xác thấp, phụ thuộc vào kinh nghiệm của người vận hành, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài, và một số sai số đọc có thể lên tới 200-300 mV.
4. Phương pháp kiểm tra dòng điện ống đa tần PCM: Phương pháp điểm giữa ống đa tần là một công nghệ mới để giám sát sự rò rỉ lớp phủ, và là một phương pháp phát hiện lớp phủ được cải tiến dựa trên phương pháp kiểm tra độ dốc dòng điện ống. Phương pháp này lựa chọn thiết bị PCM tiên tiến hiện nay, đo dòng điện theo khoảng thời gian phát hiện đã biết, đo sự phân bố độ dốc dòng điện và mô tả tổng quan toàn bộ đường ống. Nó có thể nhanh chóng và tiết kiệm chi phí tìm ra đoạn đường ống bị rò rỉ tín hiệu dòng điện nghiêm trọng, sau đó máy tính sẽ phân tích và đánh giá tình trạng lớp phủ, rồi sử dụng khung “A” của thiết bị PCM để phát hiện độ dốc điện thế bề mặt nhằm xác định chính xác điểm hư hỏng của lớp phủ. Phương pháp này tương thích với các đường ống có thông số kỹ thuật và vật liệu khác nhau. Nó có thể phát hiện toàn bộ đường ống trên một khoảng cách dài và ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi vật liệu lớp phủ và môi trường mặt đất. Giá trị điện trở bề mặt R g được sử dụng để phân loại cấp kỹ thuật của lớp phủ đường ống, đánh giá tình trạng lớp phủ đường ống và đề xuất phương pháp bảo trì lớp phủ. Sử dụng cuộn dây ghép nối chuyên dụng, nó cũng có thể thực hiện kiểm tra lớp phủ trên các đường ống dưới nước.
5. Phương pháp độ dốc điện thế DC (DCVG): Phương pháp này phát hiện độ dốc điện thế được tạo ra trên môi trường đất do dòng điện bảo vệ catốt chảy đến phần bị hư hỏng của lớp phủ đường ống ngầm (tức là độ sụt áp IR của đất) và tính toán kích thước lớp phủ dựa trên phần trăm độ sụt áp IR. Ưu điểm là kích thước khuyết tật của lớp phủ không bị ảnh hưởng bởi dòng điện xoay chiều, và bằng cách xác định xem dòng điện chảy vào hay ra khỏi đường ống, người ta cũng có thể xác định được đường ống có bị ăn mòn hay không.
6. So sánh một số phương pháp thử nghiệm Trong những năm gần đây, tác giả đã thử nghiệm hiệu quả của lớp phủ và bảo vệ catốt trên một số đường ống như đường ống Long-Cang, Củng-Tử, Lỗ-Vệ, Thẩm-Đạo, v.v. Một mặt, các phương pháp nêu trên đã được so sánh và nhận thấy rằng tất cả các công nghệ phát hiện khuyết tật lớp phủ đều được thực hiện bằng cách tải tín hiệu DC hoặc AC lên đường ống, và sự khác biệt chỉ nằm ở cấu trúc, hiệu suất và chức năng. Mỗi phương pháp đều có điểm mạnh riêng và thuyết phục trong việc đánh giá hiệu suất tổng thể của lớp phủ, nhưng mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Để khắc phục những hạn chế của một công nghệ phát hiện đơn lẻ, tác giả nhận thấy rằng việc kết hợp một số phương pháp phát hiện để phát hiện khuyết tật lớp phủ có thể bù đắp những thiếu sót của các công nghệ khác nhau trong quá trình kiểm tra tại chỗ. Đối với các đường ống được bảo vệ bằng bảo vệ catốt, trước tiên tham khảo giá trị thử nghiệm trong hồ sơ quản lý hàng ngày (P/S), sau đó sử dụng công nghệ CIPS để đo điện thế nối đất của đường ống. Điện thế tắt nguồn đo được có thể xác định hiệu quả của hệ thống bảo vệ catốt. Sau khi lớp phủ có thể bị lỗi, hãy sử dụng công nghệ DCVG để xác định đặc tính cực âm và cực dương của từng lỗi, và cuối cùng sử dụng DCVG để xác định vị trí trung tâm của lỗi, và sử dụng độ sụt áp IR gây ra bởi dòng điện rò rỉ lỗi đo được chảy qua đất để xác định kích thước và mức độ nghiêm trọng của lỗi. Sử dụng điều này làm cơ sở để lựa chọn phương án sửa chữa. Đối với đường ống không có bảo vệ catốt, công nghệ kiểm tra PCM có thể được sử dụng để xác định đoạn ống có tín hiệu rò rỉ dòng điện nghiêm trọng, và sau đó công nghệ phát hiện khung chữ “A” hoặc Pearson được sử dụng trong PCM có thể xác định chính xác điểm hư hỏng lớp phủ và xác định kích thước hư hỏng lớp phủ. Công nghệ kiểm tra PCM cũng có thể được sử dụng cho đường ống có bảo vệ catốt, và độ chính xác phát hiện của nó thấp hơn một chút so với công nghệ DCVG. Vì tất cả các kỹ thuật phát hiện lớp phủ đều áp dụng tín hiệu điện lên đường ống, nên có một số nhược điểm trong các kỹ thuật khác nhau, và một số lỗi lớp phủ không thể được phát hiện. Nó không thể chảy xuống đất để tạo thành một vòng lặp, và chỉ có thể được tìm kiếm bằng các phương tiện khác; do hiệu ứng che chắn, nó không phù hợp với các đường ống giao nhau có vỏ bọc; Không phải công nghệ nào cũng có thể xác định được lớp phủ đã bị bong tróc hay chưa.
Thứ ba, công nghệ phát hiện trong đường ống. Công nghệ phát hiện trong đường ống là việc bổ sung nhiều thiết bị kiểm tra không phá hủy (NDT) khác nhau vào thiết bị làm sạch đường ống (PIG) và chuyển đổi chức năng làm sạch không thông minh ban đầu thành thu thập, xử lý, lưu trữ thông tin, v.v. Thiết bị phát hiện khuyết tật đường ống thông minh (SMART PIG) với nhiều chức năng có thể phát hiện các khuyết tật đường ống thông qua chuyển động của thiết bị làm sạch trong đường ống. Ngay từ năm 1965, công ty Tuboscopc của Hoa Kỳ đã áp dụng thành công công nghệ kiểm tra không phá hủy (NDT) rò rỉ từ thông (MFL) vào việc phát hiện bên trong các đường ống dẫn dầu khí đường dài, và các công nghệ phát hiện bên trong không phá hủy khác cũng được phát triển liên tiếp. Hiện nay, các công ty giám sát nổi tiếng nước ngoài là Tuboscopc GE PII ở Hoa Kỳ, British Gas ở Vương quốc Anh, Pipetronix ở Đức và Corrpro ở Canada, và sản phẩm của họ đã đạt được sự đồng bộ hóa và đa dạng hóa. Các thiết bị dò bên trong có thể được chia thành các loại: thước kẹp để phát hiện biến dạng hình học của đường ống, máy dò rò rỉ đường ống, máy dò rò rỉ từ thông để phát hiện khuyết tật thể tích do ăn mòn, và máy dò dạng phẳng hình vết nứt. Ngoài ra còn có máy dò dòng điện xoáy để phát hiện khuyết tật, máy dò siêu âm và thiết bị phát hiện vết nứt dựa trên sóng cắt đàn hồi. Một số phương pháp được sử dụng rộng rãi được giới thiệu ngắn gọn dưới đây.
1. Công nghệ cải tiến đo đường kính chủ yếu được sử dụng để phát hiện biến dạng hình học của đường ống do tác động ngoại lực và xác định vị trí cụ thể của biến dạng. Một số sử dụng thiết bị cơ khí, một số sử dụng nguyên lý cảm ứng từ, có thể phát hiện các khuyết tật hình học như rỗ, méo hình bầu dục và các biến đổi đường kính trong, cũng như các dị thường hình học khác ảnh hưởng đến đường kính trong hiệu dụng của ống.
2. Công nghệ phát hiện rò rỉ Hiện nay, các công nghệ tiên tiến hơn cả là phương pháp chênh lệch áp suất và phương pháp bức xạ âm thanh. Phương pháp chênh lệch áp suất bao gồm một thiết bị đo áp suất, và đường ống cần kiểm tra cần được đổ đầy chất lỏng thích hợp. Rò rỉ xảy ra ở khu vực có áp suất thấp nhất trong đường ống, và các thiết bị phát hiện rò rỉ được lắp đặt tại đây; phương pháp bức xạ âm thanh dựa trên phát hiện rò rỉ bằng sóng âm, sử dụng âm thanh đặc trưng trong dải tần từ 20 đến 40 kHz được tạo ra khi đường ống bị rò rỉ, thông qua một cảm biến có khả năng chọn tần số thích hợp. Thiết bị điện tử thu thập âm thanh này, phát hiện và định vị vị trí rò rỉ thông qua bánh xe đo khoảng cách và hệ thống đánh dấu.
3. Công nghệ phát hiện rò rỉ từ thông (MFL) Trong số tất cả các công nghệ kiểm tra đường ống, phát hiện rò rỉ từ thông có lịch sử lâu đời nhất, bởi vì nó có thể phát hiện các khuyết tật dạng thể tích do ăn mòn bên trong và bên ngoài thành ống gây ra, có yêu cầu thấp về môi trường kiểm tra, và cũng có thể được sử dụng cho các đường ống dẫn dầu khí, và có thể gián tiếp đánh giá tình trạng lớp phủ, và phạm vi ứng dụng của nó là rộng nhất. Vì rò rỉ từ thông là một quá trình tương đối nhiễu, các tín hiệu bất thường sẽ rõ ràng trong bản ghi dữ liệu ngay cả khi không có bất kỳ hình thức khuếch đại dữ liệu nào, và ứng dụng của nó tương đối đơn giản. Điều đáng chú ý là khi sử dụng máy dò rò rỉ từ thông để kiểm tra đường ống, tốc độ hoạt động của thiết bị làm sạch đường ống (pig) cần được kiểm soát, và rò rỉ từ thông rất nhạy cảm với tốc độ hoạt động của thiết bị mang nó, mặc dù việc sử dụng cảm biến dòng điện thay cho cuộn dây cảm biến làm giảm tốc độ của pig. Độ nhạy giảm nhưng không thể loại bỏ ảnh hưởng của tốc độ. Khi công nghệ này kiểm tra đường ống, thành ống cần đạt được độ bão hòa từ hoàn toàn. Do đó, độ chính xác của phép thử có liên quan đến độ dày của thành ống. Độ dày càng lớn, độ chính xác càng thấp. Phạm vi áp dụng thường là độ dày thành ống không vượt quá 2 mm. Độ chính xác của công nghệ này không cao bằng siêu âm, và việc xác định chính xác chiều cao của khuyết tật vẫn phụ thuộc vào kinh nghiệm của người vận hành.
4. Công nghệ kiểm tra siêu âm áp điện Nguyên lý của công nghệ kiểm tra siêu âm áp điện tương tự.
Thời gian đăng bài: 28/06/2023