Сергей Михайлович Кулак – канд. техн. наук, доцент; кафедра физики и приборостроения
Тюмень
Sergey M. Kulak – PhD, Associate Professor; Department of Physics and Instrumentation
Tyumen
Денис Фёдорович Нерадовский – кафедра моделирования физических процессов и систем;старший преподаватель
Тюмень
Denis F. Neradovsky – Department of Modeling of Physical Processes and Systems; Senior Lecturer
Tyumen
Владимир Викторович Проботюк – канд. техн. наук; кафедра физики и приборостроения
Тюмень
Vladimir V. Probotyuk – PhD; Department of Physics and Instrumentation
Tyumen
С целью установления причин периодического знакопеременного распределения магнитного поля рассеяния вдоль поверхности подземного газопровода исследована напряженность магнитного поля рассеяния Н на поверхности протяженной трубы из стали Ст20 с упругоизогнутым в виде арки участком. Измерения Н проводились касательно к трубе и по нормали. Установлено, что знакопеременные напряжения, возникающие в стенке упругоизогнутой трубы, являются причиной ее неравномерного и неоднородного намагничивания в магнитном поле Земли, а следовательно – периодического знакопеременного изменения магнитного поля рассеяния, измеренного на ее поверхности. Показано, что «длина волны» изменения нормальной и тангенциальной составляющих напряженности магнитного рассеяния трубы сопоставима с протяженностью L созданной на ней арки, а их максимумы смещены друг относительно друга на L/2. Сделан вывод о том, что участки подземных нефтегазопроводов (арки), испытывающие изгибные деформации, намагничиваются в магнитном поле Земли неоднородно, что вызывает периодические изменения величины и направления магнитного поля рассеяния на их поверхности. Напряженное состояние в таких участках резко изменяется, по сравнению с расчетным, состояние изоляции отклоняется от нормы, и в совокупности возникают предпосылки к стресс-коррозионным разрушениям. Предлагается отслеживать изменения положения магистрального трубопровода в грунте в процессе эксплуатации относительно проектного, а также контролировать сезонную динамику напряженного состояния в области изгибной деформации магнитным методом с целью оценки ресурса и несущей способности.
In order to establish the causes of the periodic alternating distribution of the magnetic stray field along the surface of an underground gas pipeline, the strength of the magnetic stray field H on the surface of an extended pipe made of St20 steel with an elastically bent section in the form of an arch is investigated. H measurements are carried out both tangentially to the pipe and normal to it. It is been established that the alternating stresses arising in the wall of an elastically curved pipe are the cause of its uneven and inhomogeneous magnetization in the Earth’s magnetic field, and, consequently, the periodic alternating change in the magnetic stray field measured on its surface. The «wavelengths» of the changes in the normal and tangential components of the scattered magnetic field strength H of the pipe are shown to be comparable to the length L of the arch created on it, and their maxima are shifted relative to each other by half L. It is concluded that sections of underground oil and gas pipelines (arches), experiencing bending deformations, are magnetized in the Earth's magnetic field non-uniformly, which causes periodic changes in the magnitude and direction of the magnetic stray field on their surface. The stress state in such areas changes sharply compared to the calculated one, the state of the insulation deviates from the norm, and as a result, preconditions arise for stress-corrosion destruction. It is proposed to monitor changes in the position of the main pipeline in the ground during operation relative to the design one, as well as to monitor the seasonal dynamics of the stress state in the area of flexural deformation using the magnetic method in order to assess the service life and bearing capacity.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.