Определение коррозии трубопровода при помощи 3d сканирования

Компания Creaform начала сотрудничество с мексиканской нефтяной компанией

Для нефтегазовой промышленности коррозия — одна из главных причин утечек в трубопроводе, а также разрывов, разливов и взрывов.

В 2009 году, накануне Нового Года, случилась утечка в трубопроводе в Aston, Pa., в результате которой пролилось почти 400 баррелей бензина через жилой район. Это привело к эвакуации жителей и затратам в 3 миллиона долларов на возмещение ущерба. По мнению властей причиной этого стала коррозионная усталостность, которая, вероятно, была вызвана сварочным дефектом в трубопроводе.

Из-за пропилена — химиката, загоревшегося после просачивания из разъеденной коррозией трубы — произошел взрыв на химическом заводе в Луизиане. Более 25% инцидентов утечки вызываются коррозией трубопроводов. Согласно исследованию в США, ежегодные затраты на коррозию составляют приблизительно 276 миллиардов долларов.

Разъедание. Утечка. Взрывы.

Окисление стальных трубопроводов приводит к постепенной потере толщины стенки и снижению прочности труб, что может привести к утечке или разрыву в зависимости от давления в трубопроводе.

Нефтяные и газовые операторы собираются использовать инструменты внутренней диагностики (ILI), такие как технология MFL (утечка магнитного потока), чтобы оценить состояние стенок трубопровода. Также известные как “умные внутритрубные снаряды” инструменты MFL используют неразрушающую электромагнитную технику, чтобы просмотреть всю окружность и длину трубопровода на предмет повреждения коррозией и другими факторами.

Задача для операторов газо- и нефтепровода и компаний, которые предоставляют сервис NDT (неразрушающее тестирование) — это проверка калибровки инструмента ILI, точности измерения фактической коррозии, а также точности прогнозирования давления, при котором будет разрыв.

Проверка измерений инструментом ILI означает корреляцию данных ILI с данными измерений манометров в местах коррозии. Эти манометры вставлены в трубопровод и передают данные во время сканирования о наличии дефектов в стенках.

Ошибки ILI

Проблема в том, что измерение коррозии обоими инструментами все еще может привести к ошибкам. Это может нести угрозу государственной безопасности, если состояние трубопровода хуже, чем измеренное или привести к затратам на множественное вскапывание трубопроводов, которые не нуждаются в ремонте.

Чтобы помочь смягчить эти неблагоприятные последствия, инжиниринговая фирма Creaform, которая занимается созданием технологий портативных 3d измерений, разработала “виртуальный датчик” со скоростью сканирования до 10 раз быстрее, чем обычный манометр. Это позволит более точно и оперативно выявлять места коррозии.

Квебекская компания Levis недавно выпустила программное обеспечение Pipecheck версии 2.1 для механической оценки повреждения. Система проверяет взаимосвязь между данными, полученными благодаря 3d сканеру Handyscan (коррозия и особенности вмятин) и инструментом ILI.

“Идея развить функциональные возможности корреляции ILI появилась по нашей инициативе для того, чтобы найти решение дилеммы, над которой операторы трубопровода работают не первый день.” — сказал менеджер Creaform Жером-Александр Лавуа (J?r?me-Alexandre Lavoi). “Они должны сделать то, что будет гарантировать целостность трубопровода, но они также должны учесть экономические последствия от областей раскопок, где никакой ремонт не нужен.”

Решение Creaform по предупреждению, мониторингу, выявлению и уменьшению коррозии трубопроводов состоит из лазерного 3d сканера Handyscan и программного обеспечения Pipecheck для анализа и сбора данных. Стоимость решения составляет от $ 75 000 до $ 100 000.

Вот как это работает

Во-первых, Handyscan сканирует поверхность трубопровода и записывает данные профиля трубы. Handyscan использует TRUaccuracy — высокоточную измерительную технологию фирмы Creaform. Чтобы получить точные результаты и уменьшить воздействие вибраций на TRUaccuracy, ее устанавливают позади измерительных приборов. Также сканер способен обнаружить изменение в толщине материала. Данная характеристика является контрольной для определения места коррозии.

Во-вторых, применен стандартный алгоритм, чтобы восстановить 3d модель оригинальной поверхности трубы, независимо от деформации трубы, такой как изгибы или овалы.

Операторы после этого могут сравнить в режиме реального времени восстановленную поверхность трубы с разъедаемой поверхностью, чтобы вычислить оставшуюся толщину стенки трубы и рассчитать глубину коррозии.

Когда накладываются отличия, автоматически создаются связи между данными ILI и данными 3d скана. Программное обеспечение выводит отчет в формате Excel с графикой и таблицами, которые содержат подробную информацию об этих ассоциациях. Также, Pipecheck может автоматически выбирать области коррозии и анализировать их на прочность.

Версия Pipecheck v2.1 расширяет возможности предыдущей версии. При помощи нее можно сравнивать давление при разрыве, управлять измерениями глубины вблизи сварных швов, клапанов и другого оборудования, присоединенного к трубе.

“С выпуском этой версии мы продолжаем нацеливаться на рынок нефти и газа. Кроме того новые функции будут интересны очистительным заводам, т.к. они позволяют контролировать трубопровод, несмотря на присутствие сложных элементов, таких как клапаны или сварка”, — сказал Лэвои.

Pemex имеет дело с незаконными отводами трубопроводов

Если Petroleos Mexicanos (Pemex) является основой экономики Мексики, то ее нефть и газопроводы — вены и артерии.

Ранее в этом году, когда у Creaform была возможность присоединиться к торговому представительству в Мексике, квебекские чиновники отправили письмо в Pemex, в котором спросили о состоянии их трубопроводов и не заинтересованы они во встрече.

У Pemex есть небольшая проблема с трубопроводами — воры продолжают отводить и красть топливо, стоимость которого около 5 миллиардов долларов.

Только в первые шесть месяцев 2013 года Pemex обнаружил почти 1 500 незаконных отводов топлива. По их оценкам воры украли приблизительно 2.7 миллиона баррелей топлива, а это почти в два раза больше незаконных отводов топлива, обнаруженных в тот же самый период в 2012.

Самым худшим из этого является то, что эти незаконные отводы топлива часто приводят к взрывам или пожарам, таким как недавний взрыв трубопровода, который ранил семь человек в предместьях Мехико. Одна из попыток воровства привела к взрыву, который убил 29 человек в декабре 2010.

После прибытия в Мексику для торгового представительства руководители Creaform присутствовали на видеоконференции с чиновниками Pemex, которые представили 17 локаций трубопроводов нефтяного гиганта.

“Мы потрясли их” — сказал Луи-Етинн Бучард (Louis-?tienne Bouchard). “Они сказали, что у них есть три-четыре часа на конференцию, мы же рассказали и показали все в течении пяти минут. Это было похоже на представление автомобиля фермеру с лошадью. Теперь у нас с ними запланированы встречи в течение шести месяцев.”

Продукты и услуги Creaform – 3d сканирование, реверс-инжиниринг, контроль качества, неразрушающее тестирование, разработка новой продукции и вычислительная гидрогазодинамика (CFD), а также анализ методом конечных элементов (FEA) — предназначаются для нефти и газа, машиностроения, использования в космосе, потребительских товаров, отрасли тяжелой промышленности, производства и энергетической промышленности.

Продукты компании Creaform для сканирования:

• Портативные 3d сканеры Handyscan;
• Оптическая портативная координатно-измерительная машина CMM HandyPROBE (используется на автомобильных линиях, при производстве космических аппаратов; служит для измерения и контроля деталей больших размеров);
• Трехмерные оптические сканеры CMM MetraSCAN (совместно с HandyPROBE позволяет ускорить время измерения, а также предоставляет возможность измерять объемы детали);
• Установленная на роботизированную руку координатно-измерительная машина MetraSCAN-R (позволяет делать то же самое, что и MetraSCAN, но уже в автоматизированном режиме);
• Ручной 3d сканер GO!Scan с подсветкой белым светом.

Creaform объявила, что продажи 3d сканеров Handyscan для нужд метрологии увеличились на 32% по сравнению с тем же периодом в прошлом году.

В 2013 году Creaform запланировала продать своих систем на сумму 54 миллиона долларов США, но по всей видимости она сможет перешагнуть эту сумму.