RU2739869C1 - Method of determining actual bending stresses of a pipeline - Google Patents
Method of determining actual bending stresses of a pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739869C1 RU2739869C1 RU2020121364A RU2020121364A RU2739869C1 RU 2739869 C1 RU2739869 C1 RU 2739869C1 RU 2020121364 A RU2020121364 A RU 2020121364A RU 2020121364 A RU2020121364 A RU 2020121364A RU 2739869 C1 RU2739869 C1 RU 2739869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- scanning
- section
- points
- bending stresses
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D5/00—Protection or supervision of installations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/25—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области мониторинга трубопроводных систем, эксплуатируемых в сложных климатических условиях, в частности, к способам оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводов надземной и подземной прокладки в условиях вечной мерзлоты по значению и направлению радиуса изгиба трубопровода при проведении обследований, ремонте трубопровода, а также для оценки эффективности компенсирующих мероприятий и ремонта на участке с ненормативным напряженно-деформированным состоянием.The invention relates to the field of monitoring pipeline systems operated in difficult climatic conditions, in particular, to methods for assessing the stress-strain state of pipelines aboveground and underground laying in permafrost conditions according to the value and direction of the pipeline bend radius during surveys, pipeline repair, as well as for evaluating the effectiveness of compensating measures and repairs at a site with an abnormal stress-strain state.
Известен способ инструментальных измерений радиуса изгиба трубопровода внутритрубным инспекционным прибором (далее - ВИЛ). Данный способ имеет ограничения измеряемых радиусов изгиба при углах поворота трубопровода менее 1° и длине изгиба трубопровода менее 5 м. Под указанные ограничения попадают участки трубопровода длиной менее 5 м, трубопроводы с изгибом менее 1°.The known method of instrumental measurements of the radius of the bend of the pipeline in-line inspection device (hereinafter - VIL). This method has limitations on the measured bending radii at pipeline turning angles less than 1 ° and pipeline bend length less than 5 m. These restrictions include pipeline sections less than 5 m in length, pipelines with less than 1 ° bend.
Известен геодезический метод определения деформаций в трубопроводах объектов магистральных нефтепроводов, который предполагает использование в качестве основных инструментов: нивелира и нивелирной рейки.There is a known geodetic method for determining deformations in pipelines of objects of main oil pipelines, which involves the use as the main tools: a level and a leveling rod.
Работа с данными инструментами имеет следующие недостатки:Working with these tools has the following disadvantages:
- большая трудоемкость и невысокая точность, связанные с определением (построением) упругой линии деформированного трубопровода по данным геодезической съемки;- high labor intensity and low accuracy associated with the determination (construction) of an elastic line of a deformed pipeline according to geodetic survey data;
- невозможность измерения прогиба трубопровода в плоскости, отличной от вертикальной;- impossibility of measuring pipeline deflection in a plane other than vertical;
- шаг измерения от 3 до 5 м вдоль секции;- measurement step from 3 to 5 m along the section;
- необходимость одновременной работы двух человек.- the need for two people to work simultaneously.
Известен метрический метод измерения радиуса изгиба трубопроводов, основанный на использовании специализированных инструментов:A known metric method for measuring the bend radius of pipelines, based on the use of specialized tools:
- линейка поверочная длиной L=2000÷3000 мм по ГОСТ 8026-92;- checking ruler, length L = 2000 ÷ 3000 mm in accordance with GOST 8026-92;
- штангенглубиномер по ГОСТ 162-90 или штангенциркуль с глубиномером по ГОСТ 166-89.- a caliper in accordance with GOST 162-90 or a vernier caliper with a depth gauge in accordance with GOST 166-89.
Метод применяется для определения в полевых условиях радиуса изгиба на линейной части магистральных нефтепроводов без снятия с секций антикоррозионного покрытия. Определение радиуса изгиба осуществляется путем измерения стрелы прогиба секции на хорде определенной длины, определяемой длиной поверочной линейки, и последующего расчета. В измерении стрелы прогиба должны участвовать три человека, двое производят установку линейки поверочной, третий проводит измерения. На коротких участках трубопровода (менее 2 м) величина прогиба, подлежащая измерению, может составлять до 2 мм, из-за этого неровности покрытий трубопровода могут быть идентифицированы как изгиб трубопровода, а результаты измерений не соответствовать фактическому радиусу изгиба.The method is used to determine the bend radius in the field on the linear part of oil trunk pipelines without removing the anti-corrosion coating from the sections. Determination of the bend radius is carried out by measuring the deflection boom of the section on a chord of a certain length, determined by the length of the straightedge, and subsequent calculation. Three people should participate in measuring the deflection arrow, two people install a calibration ruler, the third one takes measurements. On short pipeline sections (less than 2 m), the deflection to be measured can be up to 2 mm, due to this, irregularities in the pipeline coatings can be identified as a pipeline bend, and the measurement results do not correspond to the actual bend radius.
Задачей заявленного изобретения является оценка напряженно-деформированного состояния трубопровода для сравнения с установленными проектно-технической документацией допустимыми напряжениями и для разработки мероприятий, обеспечивающих дальнейшую безопасную эксплуатацию трубопровода (ремонт, изменение планово-высотного положения участка трубопровода, мероприятия, направленные на снижение негативного влияния внешней среды на планово-высотное положение трубопровода).The objective of the claimed invention is to assess the stress-strain state of the pipeline for comparison with the permissible stresses established by the design and technical documentation and for the development of measures to ensure the further safe operation of the pipeline (repair, change in the planned-height position of the pipeline section, measures aimed at reducing the negative impact of the external environment to the planned-high-altitude position of the pipeline).
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении качества и достоверности определения фактических напряжений изгиба трубопровода для определения сроков безаварийной работы трубопроводов надземной и подземной прокладки или разработки мероприятий, обеспечивающих дальнейшую безопасную эксплуатацию трубопровода.The technical result achieved with the use of the claimed invention is to improve the quality and reliability of determining the actual bending stress of the pipeline to determine the terms of trouble-free operation of pipelines for aboveground and underground laying or the development of measures to ensure the further safe operation of the pipeline.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается тем, что способ определения фактических напряжений изгиба трубопровода содержит этапы, на которых:The specified technical problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the method for determining the actual bending stress of the pipeline contains the stages at which:
- выбирают по меньшей мере две точки установки сканирующего устройства, расположенные по разные стороны от трубопровода;- select at least two points of installation of the scanning device, located on opposite sides of the pipeline;
- устанавливают по меньшей мере 2 марки на верхнюю образующую по краям измеряемого участка трубопровода и по меньшей мере 2 марки на грунт в прямой видимости от точек сканирования;- set at least 2 marks on the upper generatrix along the edges of the measured section of the pipeline and at least 2 marks on the ground in line of sight from the scanning points;
- осуществляют разметку участка трубопровода для идентификации начала и окончания участка;- carry out the marking of the pipeline section to identify the beginning and end of the section;
- сканируют поверхность трубопровода по меньшей мере с двух точек сканирования, расположенных по разные стороны от трубопровода;- scanning the surface of the pipeline from at least two scanning points located on opposite sides of the pipeline;
- копируют результаты сканирования со сканирующего устройства с помощью кабеля или электронного носителя информации и передают на ЭВМ для обработки;- copy the results of scanning from a scanning device using a cable or electronic data carrier and transfer to a computer for processing;
- обрабатывают данные лазерного сканирования, определяют расчетную оценку изгибных напряжений трубопровода и направления изгиба;- processing the data of laser scanning, determining the calculated estimate of the bending stresses of the pipeline and the direction of bending;
- определяют поперечное сечение трубопровода по минимальному радиусу изгиба, в котором действуют максимальные изгибные напряжения.- determine the cross-section of the pipeline according to the minimum bend radius in which the maximum bending stresses act.
При этом, сканирование поверхности трубопровода осуществляют с плотностью не менее 5 точек на см2.In this case, the scanning of the pipeline surface is carried out with a density of at least 5 points per cm 2 .
Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 и фиг. 2 изображены схемы котлована с трубопроводом, места установки сканирующего устройства и места установки марок.The invention is illustrated graphically, where FIG. 1 and FIG. 2 shows diagrams of a pit with a pipeline, the location of the scanning device and the location of the marks.
Позициями на чертежах обозначены:Positions in the drawings indicate:
1 - трубопровод;1 - pipeline;
2 - котлован;2 - pit;
3 - марка;3 - brand;
4 - сканирующее устройство.4 - scanning device.
Ниже приводится пример осуществления способа определения фактических напряжений изгиба трубопровода подземной прокладки.Below is an example of the implementation of the method for determining the actual bending stress of the pipeline underground installation.
Для использования способа требуется организовать доступ сканирующего устройства 4 к измеряемой поверхности трубопровода 1 в прямой видимости (фиг. 1).To use the method, it is required to organize the access of the
В качестве сканирующего устройства 4 может быть использован лазерный сканер.A laser scanner can be used as a
Для трубопровода 1 подземной прокладки требуется разработка котлована 2 и очистка поверхности секции от грунта, при необходимости поверхность трубопровода 1 промывается водой.For
По обе стороны от участка трубопровода 1 расчищают площадки для установки сканирующего устройства 4 таким образом, чтобы была прямая видимость сканируемой поверхности трубопровода 1.On both sides of the section of the
Охват сканируемой (видимой) поверхности трубопровода 1 должен быть более 180°. Только при этом условии гарантируется определение плоскости изгиба участка трубопровода 1. Это достигается при сканировании не менее чем с двух точек сканирования, расположенных по разные стороны от трубопровода 1 на расстоянии от 3 (в направлении, перпендикулярном к поверхности трубопровода 1) до 10 метров (в направлениях к началу и окончанию сканируемого участка трубопровода 1). При этом обеспечивается сканирование участка трубопровода 1 длиной до 18 метров.The coverage of the scanned (visible) surface of the
По меньшей мере две марки 3 устанавливают на верхнюю образующую по краям измеряемого участка трубопровода 1 и по меньшей мере две марки 3 на грунт в прямой видимости от точек сканирования.At least two
Не менее трех марок 3, используемых при сканировании со смежных точек сканирования, не должны быть расположены на одной оси, иначе результаты сканирования, выполненные со смежных точек сканирования, невозможно будет совместить с требуемой точностью.At least three
Для сканирования участков трубопровода 1 более 18 метров требуется повторение описанной схемы мест установки сканирующего устройства с шагом до 15 метров вдоль трубопровода 1 (фиг. 2). Для обеспечения непрерывности облака точек лазерного отражения вдоль трубопровода 1 при каждом сканировании со смежных точек сканирования должны использоваться одни и те же марки 3 без изменений их местоположения. При этом должно обеспечиваться условие расположения не менее трех марок 3, используемых при совмещении результатов сканирования, не на одной оси.To scan sections of
Начало участка трубопровода 1 относительно течения транспортируемого продукта помечают с использованием подручных предметов размером не менее 3×3×3 см, хорошо различимых в облаке точек лазерного отражения (результатах сканирования). При сканировании в цвете (при записи координат точек лазерного отражения и цвета) допускается указывать направление течения транспортируемого продукта и начало измеряемого участка трубопровода 1 мелом или краской.The beginning of the
Допускается применение способа на трубопроводах с лакокрасочным, антикоррозионным покрытием заводского или трассового нанесения.It is allowed to use the method on pipelines with paint and varnish, anti-corrosion coating of factory or route application.
С выбранных мест установки сканирующего устройства 4 осуществляют лазерное сканирование поверхности трубопровода 1 с плотностью не менее 5 точек на см2.From the selected places of installation of the
При использовании одного сканирующего устройства 4 сканирование осуществляют последовательно, перемещая сканирующее устройство 4 на выбранные точки сканирования. При этом марки 3 не должны изменять свое местоположение до окончания сканирования со смежных точек сканирования для обеспечения точности совмещения (сшивки) результатов сканирования в одно облако точек лазерного отражения.When using one
Результаты сканирования, записывают на внутреннюю память сканирующего устройства 4 с помощью кабеля или внешнего накопителя данных считывают посредством подключения сканирующего устройства 4 к ЭВМ, либо для передачи результатов используют электронный носитель информации.The scan results are written to the internal memory of the
После совмещения облаков ТЛО (далее - точки лазерного отражения), полученных с выбранных точек сканирования, в единое облако ТЛО, в программном обеспечении автоматически выполняется построение графиков радиуса изгиба всей поверхности секции, определяется сечение трубопровода 1 с минимальным радиусом изгиба и направление изгиба трубопровода 1.After combining the TLO clouds (hereinafter referred to as the laser reflection points) obtained from the selected scanning points into a single TLO cloud, the software automatically generates graphs of the bend radius of the entire section surface, determines the section of
Зная диаметр трубопровода 1, толщину и материал стенки трубопровода 1, полученный минимальный радиус изгиба вычисляют максимальные изгибные напряжения трубопровода 1.Knowing the diameter of the
Значения полученных радиусов упругого изгиба используются для принятия решения о дальнейшей эксплуатации трубопровода 1, либо пересчитываются в расчетные изгибные напряжения по формуле (1).The values of the obtained radii of elastic bending are used to make a decision on the further operation of
где D - диаметр трубопровода, Е - модуль Юнга материала трубопровода, R - радиус изгиба трубопровода.where D is the pipeline diameter, E is the Young's modulus of the pipeline material, R is the pipeline bend radius.
По минимальному радиусу изгиба определяют поперечное сечение трубопровода 1, в котором действуют максимальные изгибные напряжения.The minimum bending radius is used to determine the cross-section of the
Изгибные напряжения трубопровода 1 сравнивают с установленными проектно-технической документацией допустимыми напряжениями и определяют сроки безаварийной работы трубопроводов. В случае необходимости разрабатывают мероприятия, обеспечивающих дальнейшую безопасную эксплуатацию трубопровода (ремонт, изменение планово-высотного положения участка трубопровода, мероприятия, направленные на снижение негативного влияния внешней среды на планово-высотное положение трубопровода).The bending stresses of
Заявленный способ позволяет при проведении ремонтных работ и компенсирующих мероприятий оперативно выполнить оценку фактического напряженно-деформированного состояния трубопровода для принятия решения о необходимости дальнейших ремонтных работ или определению сроков дальнейшей эксплуатации.The claimed method makes it possible, when carrying out repair work and compensating measures, to quickly assess the actual stress-strain state of the pipeline to make a decision on the need for further repair work or to determine the timing of further operation.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121364A RU2739869C1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Method of determining actual bending stresses of a pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121364A RU2739869C1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Method of determining actual bending stresses of a pipeline |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739869C1 true RU2739869C1 (en) | 2020-12-29 |
Family
ID=74106454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020121364A RU2739869C1 (en) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Method of determining actual bending stresses of a pipeline |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739869C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138725C1 (en) * | 1998-05-27 | 1999-09-27 | РАО "Газпром" ДАО "Гипрогазцентр" | Method of prevention of break of gas lines |
JP3176629B2 (en) * | 1993-01-25 | 2001-06-18 | マイクロ・モーション・インコーポレーテッド | Brazing method |
RU2539777C1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-27 | Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" | External scanning defect detector |
CN104990654A (en) * | 2015-07-06 | 2015-10-21 | 长安大学 | Remote online large-diameter heat supply pipeline strain monitoring device and remote online large-diameter heat supply pipeline strain detection method |
RU2571497C1 (en) * | 2015-01-21 | 2015-12-20 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Method to monitor technical state of above-surface pipelines under permafrost conditions |
-
2020
- 2020-06-26 RU RU2020121364A patent/RU2739869C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3176629B2 (en) * | 1993-01-25 | 2001-06-18 | マイクロ・モーション・インコーポレーテッド | Brazing method |
RU2138725C1 (en) * | 1998-05-27 | 1999-09-27 | РАО "Газпром" ДАО "Гипрогазцентр" | Method of prevention of break of gas lines |
RU2539777C1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-27 | Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" | External scanning defect detector |
RU2571497C1 (en) * | 2015-01-21 | 2015-12-20 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Method to monitor technical state of above-surface pipelines under permafrost conditions |
CN104990654A (en) * | 2015-07-06 | 2015-10-21 | 长安大学 | Remote online large-diameter heat supply pipeline strain monitoring device and remote online large-diameter heat supply pipeline strain detection method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110850391B (en) | Laser radar performance testing device and method | |
Kovtun et al. | Improving the reliability of calculations of bases and soil massifs based on geotechnical control methods | |
Makar | Diagnostic techniques for sewer systems | |
RU2264617C2 (en) | Method for non-contact detection of position and type of defects of metallic structures and device for realization of said method | |
CN104698429B (en) | High-accuracy positioning method of deepwater subsea pipeline | |
RU2739869C1 (en) | Method of determining actual bending stresses of a pipeline | |
Ékes | New developments in multi-sensor condition assessment technologies for large diameter pipe infrastructure | |
RU2671293C1 (en) | Method of determining curvature of bent branches of underground pipelines | |
RU2177144C1 (en) | Way to construct multiparametric digital models of construction objects, to analyze and model their states ( variants ) | |
CN106052507B (en) | Pipe gallery gut line generally investigates survey tool and method | |
RU2467318C1 (en) | Method of multi-parameter control of building structures (transport tunnels, buildings, structures) | |
Elkmann et al. | Development of fully automatic inspection systems for large underground concrete pipes partially filled with wastewater | |
Choquette et al. | Understanding Pipeline Strain Conditions: Case Studies Between ILI Axial and ILI Bending Measurement Techniques | |
Thomson et al. | An examination of innovative methods used in the inspection of wastewater systems | |
Kazuhide | Total station equippedwith a built-in crack scale | |
RU2750417C1 (en) | Method for determining bending stress in wall of underground pipeline | |
Vasilevskaya et al. | Evaluation of concrete structure condition of the Volzhskaya Hydroelectric Power Plant | |
Sletten et al. | In-service inspection of North Sea structures | |
Palamariu et al. | Topographic research upon the subsidence in the east of the mining basin of petroşani. | |
Antonov et al. | Instrumental methods of examining the underwater crossing of TGPL across the river Lena and evaluating the changes in its stress-strain state | |
Jordal et al. | Novel Sensor Technology for Identifying Subsea Power Cables’ and Umbilicals’ Axial Stiffness | |
Dhanani et al. | Demonstration of LiDAR on Accurate Surface Damage Measurement: A Case of Transportation Infrastructure | |
Wendel et al. | Pipeline out of straightness and depth of burial measurement using an Inertial geometry intelligent Pig | |
RU2189517C1 (en) | Method of pipeline repair | |
bin Haron et al. | Subsurface utility detection using ground penetrating radar and electromagnetic locator–a comparative study |