PL 444842 A1 2/11 Sposób i urzadzenie do przesylania sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych sieci gazowych z zastosowaniem stalowych obejm Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do przesylania sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych s1ec1 gazowych z zastosowaniem stalowych obejm, stosowane do przesylania sygnalów emisji akustycznej umozliwiajacych wykrywanie, lokalizacje i klasyfikacje aktywnych uszkodzen oraz ocene stanu technicznego rurowych elementów infrastruktury gazowej wykonanych ze stali. Znany jest z polskiej publikacji wynalazku P.379398 uklad pomiarowy do ciaglego diagnozowania stanu skorodowania scian zbiorników ladunkowych wypelnionych ropa naftowa produktami ropopochodnymi, lub woda balastowa zwlaszcza na tankowcach, za pomoca pomiarów emISJI akustycznej korozji elektrochemicznej na sciankach zbiorników. W rozwiazaniu tym czujniki rozmieszczone sa wewnatrz zbiornika, w optymalnie ustalonych ilosciach i miejscach oraz podlaczone sa do stalej i bezpiecznej instalacji kablowej tankowca, lacznie z przewodami uziemiajacymi czujniki, przy czym instalacja przewodów pomiarowych polaczona jest z aparatura pomiarowa zamontowana w przeznaczonym do tego celu pomieszczeniu na tankowcu. Znany jest z polskiej publikacji wynalazku P.294212 sposób lokalizacji zagrozen uszkodzen rurociagów, polegajacy na tym, ze za pomoca rozmieszczonych wzdluz dlugosci lub na elementach rurociagu czujników pomiarowych (Cl), (C2), ... (Ck) mierzy sie aktualne wartosci sil, przemieszczen, temperatury i cisnienia w róznych punktach rurociagu, które po zamianie na wartosc cyfrowa kalibruje sie odpowiednio w jednostkach sily, dlugosci, temperatury, cisnienia, a nastepnie ustala sie geometrie rurociagu oraz stan zawieszen rurociagu. Na podstawie informacji o geometrii rurociagu, stanie zawieszen, wartosciach sil w zawieszeniach, wielkosciach przemieszczen, wartosciach temperatury i cisnien ustala sie stany naprezen i przemieszczen w rurociagu zaleznie od sil, temperatur, cisnien i wymuszonych przemieszczen dzialajacych na rurociag, na podstawie których porównuje sie naprezenia w poszczególnych odcinkach i elementach rurociagu w odniesieniu do wartosci dopuszczalnych naprezen, zmierzonych sil i przemieszczen w zawieszeniach oraz wyznacza sie zuzycie zmeczeniowe poszczególnych elementów rurociagu, a nastepnie na podstawie informacji o przekroczeniu: wartosci dopuszczalnych sil w zawieszeniach, wartosci dopuszczalnych naprezen w elementach rurociagu, wartosci dopuszczalnych przemieszczen ustalonych dla wszystkich odcinków i elementów PL 444842 A1 3/11 rurociagu oraz informacji o nieprawidlowosciach wystepujacych w pracy zawieszen ustala sie miejsca rurociagu zagrozone lub uszkodzone. Znana jest z polskiej publikacji wynalazku P.286950 sonda do pomiarów sygnalów emisji akustycznej w glebach i gruntach. Sonda ma postac preta polaczonego z czujnikiem przekazujacym sygnaly do dalszych czesci aparatury pomiarowej, przy czym, czesc dlugosci preta metalowego otoczona jest cylindryczna obudowa osadzona na swoich koncach na precie poprzez akustycznie izolujace tuleje, a nieizolowany koniec preta jest odbiornikiem sygnalów. Znane sa równiez sposoby detekcji uszkodzen sieci gazociagowych w oparciu o metode emisji akustycznej z chinskich publikacji patentowych CN106907577A oraz CN107120535A. Celem wynalazku jest opracowanie rozwiazania, dotyczacego przesylu sygnalów akustycznych dopasowanego do materialów i róznych srednic rur tworzacych stalowe sieci gazowe. Przeslanie sygnalów do procesora emisji akustycznej jest niezbedne do poprawnego dzialania ukladu do diagnozowania i monitorowania stanu technicznego stalowych sieci gazowych. System przesylu jest nieodzowna czescia ukladu umozliwiajacego dokladne monitorowanie i diagnozowanie stanu technicznego obiektów na podstawie procesów destrukcyjnych wystepujacych w calym obiekcie liniowym lub jego czesci podczas jego eksploatacji. Opracowanie wynalazku ma na celu zapewnienie mozliwosci wykorzystania metody emisji akustycznej do oceny stanu i diagnozowania sieci gazowych. Urzadzenie do przesylania sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych sieci gazowych z zastosowaniem stalowych obejm, charakteryzuje sie tym, ze sklada sie ze stalowej obejmy zaciskowej mocowanej za pomoca laczników na badanym elemencie rurowym, majacych postac zacisków laczacych oba konce obejmy, przy czym pionowo, do obejmy przymocowane jest usztywnienie, majace postac fragmentu rury z wycieciem lukowym w jego podstawie, odpowiadajacym krzywiznie obejmy, przy czym do usztywnienia przymocowany jest na sztywno pionowy systemowy pret, sluzacy do przeslania sygnalów, wyposazony w zakonczenie gwintowane, umozliwiajacy przykrecenie uchwytu prowadzacego sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej. Sposób przesylania sygnalów akustycznych w badaniach polietylenowych ukladów podziemnych sieci gazowych z zastosowaniem stalowych obejm, charakteryzuje sie tym, ze w celu przesylu sygnalów emisji akustycznej stosuje sie urzadzenie skladajace PL 444842 A1 4/11 sie ze stalowej obejmy zaciskowej mocowanej za pomoca laczników na badanym elemencie rurowym, majacych postac zacisków laczacych oba konce obejmy, przy czym pionowo, do obejmy przymocowane jest usztywnienie, majace postac fragmentu rury z wyc1ec1em lukowym w jego podstawie, odpowiadajacym krzywiznie obejmy. Do usztywnienia przymocowany jest na sztywno pionowy systemowy pret, sluzacy do przeslania sygnalów, wyposazony w zakonczenie gwintowane, umozliwiajacy przykrecenie uchwytu prowadzacego sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej, w którym bezposrednio przed montazem pod obejma nanosi sie na powierzchnie rury cienka warstwe pasty silikonowej w miejscu kontaktu obejmy z rura, po czym na pretowe urzadzenie do przesylania sygnalów nasuwa sie rurke termokurczliwa na dlugosci od ok. 5 mm ponizej gwintu do nakretki pretowego urzadzenia przesylania sygnalów i obkurcza sie jaz uzyciem recznego palnika gazowego, a nastepnie z obejmy wyprowadza sie pretowy system przesylania sygnalów ponad powierzchnie gruntu, po czym do górnej czesci systemu przesylania, wyposazonej w zakonczenie gwintowane, przykreca sie uchwyt przewodzacy sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej. Wykorzystanie systemu przesylu bedzie nastepowalo w trakcie pomiarów emisji akustycznej. Zmocowanie systemu na fragmencie gazociagu umozliwi prowadzenie okresowych pomiarów metoda emisji akustycznej . Sygnaly akustyczne sa generowane przez procesy destrukcyjne rozwijajace w sie w trakcie eksploatacji stalowych rurociagów gazowych. Sygnaly te musza zostac przeslane z powierzchni i struktury wewnetrznej materialu rurowego do odpowiedniego czujnika emisji akustycznej, a nastepnie do procesora emisji akustycznej. W trakcie procesu analizy, sygnaly sa poddawane klasyfikacji. Podstawa oceny stopnia zagrozenia rurociagu jest klasyfikacja sygnalów i analiza czasowo-czestotliwosciowa sygnalów. Lokalizacja zródel emisji akustycznej umozliwia okreslenie wystapienia uszkodzen oraz rozleglosci poszczególnych klas uszkodzen. Kryteria klasyfikacji odnosza sie do poziomu zagrozenia, jakie dla rurociagu stanowia aktywne procesy destrukcyjne. Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, przedstawiajacym widok urzadzenia do przesylania sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych sieci gazowych. Urzadzenie do przesylu sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych sieci gazowych, sklada sie ze specjalnych stalowych obejm, przeznaczonych do wykonywania pomiarów emisji akustycznej na gazociagach stalowych. PL 444842 A1 /11 Urzadzenie do przesylu sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych sieci gazowych, sklada sie z obejmy zaciskowej 4 mocowanej za pomoca laczników 6 na badanym elemencie rurowym 1, majacych postac zacisków laczacych oba konce obejmy. Pionowo, do obejmy 4 przymocowane jest usztywnienie 5, majace postac fragmentu rury z wycieciem lukowym w jego podstawie, odpowiadajacym krzywiznie obejmy 4, tak aby oba te elementy scisle do siebie przylegaly. Kolejno, do usztywnienia 5 przymocowany jest na sztywno pionowy systemowy pret 2, sluzacy do przeslania sygnalów, wyposazony w zakonczenie gwintowane, umozliwiajacy przykrecenie uchwytu prowadzacego sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej 3. Obejma zaciskowa 4 wykonana jest z pasa blachy stalowej o grubosci 1.5 mm i szerokosci 50 mm. Zastosowano obejme zaciskowa 4, pozwalajaca na montaz pretowego urzadzenia przesylania sygnalów na gazociagach stalowych, przy czym montaz obejmy 4 nastepuje bezposrednio na stal po obwodowym usunieciu izolacji, a zabezpieczenie antykorozyjne zarówno odtwarza izolacje gazociagu, jak i zabezpiecza elementy pretowego urzadzenia przesylania sygnalów. Procedura wykorzystania sposobu na rurze stalowej, wedlug wynalazku, sklada sie z nastepujacych etapów: a) Wykonanie odkrywki i jej zabezpieczenie w m1eJscu montazu punktu pomiarowego zgodnie z obowiazujacymi regulacjami i dobrymi praktykami. Do instalacji wymagane jest odkrycie calosci rury na dlugosci minimum O, 75 m, wraz z zapewmemem wolnej przestrzeni pod rura, umozliwiajacej przeprowadzenie prac montazowych i nawiniecie izolacji tasmowej. b) W przypadku stwierdzenia ubytków izolacji poza rejonem montazu pretowego urzadzenia przesylania sygnalów odkrycie rury dla uzyskania dostepu obwodowego i zaizolowanie tasmowe w klasie C2 zgodnie z PN-EN ISO 21809- 1:2011. c) Zdecie izolacji z rury obwodowo na dlugosci ok. 12 cm (zwrócenie uwagi przed zdjeciem izolacji na polozenie szwu na rurze - w miejscu montazu obejmy szew nie moze wystepowac w górnej czesci gazociagu - pomiedzy pozycja godziny 10 a 2 (przy polozeniu godz. 12 pionowo)). Zapewnienie fazowania izolacji fabrycznej (zalecany kat: ~ 30°). d) Oczyszczenie izolacji fabrycznej co najmniej na podwójnej szerokosci tasmy izolacyjnej (w razie potrzeby nalezy uzyc odpowiedniego rozpuszczalnika). Obwodowe szorstkowanie miejsca oczyszczonego z powloki fabrycznej z uzyciem PL 444842 A1 6/11 gruboziarnistego plótna szlifierskiego (szmerglowego) lub innego narzedzia na dlugosci 50 mm dluzszym niz szerokosc tasmy z obu stron. Usuniecie pylu szlifierskiego. e) Przygotowanie powierzchni rury stalowej do jakosci mm1mum Sa 2,5 (preferowane uzycie szczeciniarki Bristle-Blaster). Oczyszczenie odtluszczenie i osuszenie przygotowanej powierzchni. f) Przygotowanie obejmy ze stali o grubosci 1,5 mm i szerokosci 50 mm o dlugosci dopasowanej do srednicy rury do montazu: bezposrednio przed montazem naniesienie na spodnia powierzchnie (tj. powierzchnie kontaktu z rura) górnej czesci o bej my równomierna, cienka warstwe pasty silikonowej N. g) Umieszczenie górnej czesci obejmy ze stali o grubosci 1,5 mm i szerokosci 50 mm o dlugosci dopasowanej do srednicy rury z zamontowanym (przyspawanym) w niej pretowym urzadzeniem do przesylania sygnalów na rurze; zwrócenie uwagi na pionowe usytuowanie pretowego urzadzenia do przesylania sygnalów. h) Zalozenie dolnej czesci obejmy na rure. Równomierne dokrecenie srub zaciskowych obejmy (maksymalny moment dokrecania ok. 25 Nm). i) Odciecie wolnych konców srub zaciskowych obejmy ok. 1 cm ponizej nakretek. j) Nasuniecie na pretowe urzadzenie do przesylania sygnalów rurki termokurczliwej waskiej - na dlugosci od ok. 5 mm ponizej gwintu do nakretki pretowego urzadzenia przesylania sygnalów (dlugosc calkowita ok. 1,90 m) i obkurczenie z uzyciem recznego palnika gazowego. k) Dokladne wym1eszame Primera (antykorozyjnego srodka gruntujacego dedykowanego dla powierzchni stalowych - podkladu) w oryginalnym opakowaniu, az do rozpuszczenia osadów dennych. Naniesienie (przy pomocy pedzla lub walka) cienkiej, równomiernej warstwy podkladu na oczyszczona i osuszona powierzchnie. Powloka fabryczna musi byc zagruntowana na szerokosci "oczyszczonej i zszorstkowanej powierzchni" (50 mm+ szerokosc tasmy) z kazdej strony oraz naniesiona na zewnetrzna powierzchnie obejmy zaciskowej. Zamkniecie i uszczelnienia pojemnika z podkladem natychmiast po uzyciu. Oczyszczenie pedzla lub walka odpowiednim rozpuszczalnikiem (np. benzyna lakowa). 1) Pozostawienie podkladu do wyschniecia, az do braku lepkosci. Czas schniecia zalezy od temperatury otoczenia i wietrznosci (ok. 10 - 30 min.). Nastepne prace nalezy wykonac najpózniej w ciagu 6 hod naniesienia. W przeciwnym razie lub PL 444842 A1 7/11 w przypadku zanieczyszczenia powierzchni (np. kurzem) warstwe podkladu nalezy odnowic. m) Pokrycie powierzchni obejmy (styczna do powierzchni rury) masa wypelniajaca (masa zalewowa tiksotropowa) celem odizolowania obejmy i rury od dzialania wody i wilgoci. Wyoblenie ksztaltu obejmy zaciskowej poprzez nalozenie masy wypelniajacej na elementy wystajace/ostro zakonczone, w szczególnosci na elementy systemu zaciskowego. n) Nasuniecie rury PVC o srednicy 50 mm (rury oslonowej) kielichem na element pozycjonujacy (podstawe rury) na obejmie zaciskowej. Odciecie przed nasunieciem wedlug potrzeby górnego konca rury (tj. kielicha) - tak aby po montazu pretowe urzadzenie przesylania sygnalów wystawalo ponad rure na dlugosci gwintu+ 1-2 cm. o) Nawiniecie tasmy (bez wzgledu na rodzaj systemu izolacji Gednotasmowy/ dwutasmowy)) DENSOLEN®-AS39 P rozpoczynajac od rury oslonowej na zewnatrz - w okolicach rury oslonowej (znacznego wyoblenia izolacji) uzywac tasmy o szerokosci 5 cm, w dalszej czesci - uzywac tasmy o szerokosci 10 cm. p) Nawijanie tasmy z zakladem 50%. Ukladanie tasmy 3-warstwowa DENSOLEN® AS39 P szara strona do powierzchni rury (napiecie tasmy jest wystarczajace,jezeli jej szerokosc zmniejsza sie o ok. 1 % podczas aplikacji). Usuniecie przekladek. Obustronne owiniecie tasma calego obwodu przylegajacej izolacji fabrycznej na dlugosci min. 50 mm. q) Nawiniecie zewnetrznej tasmy izolacyjnej (dla dwutasmowej technologii izolacji) DENSOLEN® R20 HT ta sama technika: rozpoczynajac od rury oslonowej na zewnatrz - w okolicach rury oslonowej (znacznego wyoblenia izolacji) uzycie tasmy o szerokosci 5 cm, w dalszej czesci - uzycie tasmy o szerokosci 1 O cm. Nawijanie tasmy z zakladem 50%. r) Wykonanie kontroli jakosci izolacji z uzyciem poroskopu ( napiecie kontrolne kV). s) Nalozenie na rure oslonowa slupka oznaczeniowo-pomiarowego (bez wkladki montazowej przewodów ochrony katodowej) do kontaktu z izolacja gazociagu ( dlugosc slupka dopasowac odpowiednio - tak aby rura oslonowa po montazu wystawala nieznacznie (1-2 cm) ponad krawedz czarnej wkladki polaczeniowej slupka). Wykonanie w dolnej czesci slupka nieosiowych otworów i zamontowanie kotew z ominieciem rury oslonowej. PL 444842 A1 8/11 t) Zasypanie odkrywki, zadbanie o pionowe ustawienie slupka oznaczemowo pomiarowego. u) Zalanie wnetrza rury oslonowej podgrzana do konsystencji plynnej masa wypelniajaca- masa zalewowa tiksotropowa (do wysokosci ok. 0,5- 1 cm ponizej krawedzi rury). Kontrola spieniania masy w trakcie zalewania. Uzupelnienie do wymaganego poziomu po odgazowaniu masy oraz wcisniecie do rury krazka centralnie pozycjonujacego pretowe urzadzenie przesylania sygnalów (do kontaktu krazka z masa wypelniajaca). Jednorazowe zamocowanie systemu umozliwia prowadzenie okresowych pomiarów emisji akustycznej przez kilka lat. Ocena przydatnosci sytemu i poprawnosci jego funkcjonowania bedzie przeprowadzona kazdorazowo przed przystapieniem do docelowego pomiaru z wykorzystaniem kalibratora typu Shu-Nielsena. Stosowane urzadzenie do przesylu sklada sie z gladkiego preta ze stali kwasoodpornej o srednicy 12 mm nagwintowanego w górnej czesci celem umozliwienia zamocowania poprzez nakrecenie uchwytu przewodzacego sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej z wyprowadzonym kablem. Przesyl sygnalów bedzie nastepowal poprzez pretowa czesc systemu przesylu do czujnika, nastepnie do przedwzmacniacza, a finalnie do kanalu procesora emisji akustycznej. PL 444842 A1 9/11 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do przesylania sygnalów akustycznych w badaniach stalowych ukladów podziemnych sieci gazowych z zastosowaniem stalowych obejm, znamienne tym, ze sklada sie ze stalowej obejmy zaciskowej (4) mocowanej za pomoca laczników (6) na badanym elemencie rurowym, majacych postac zacisków laczacych oba konce obejmy, przy czym pionowo, do obejmy ( 4) przymocowane jest usztywnienie (5), majace postac fragmentu rury z wycieciem lukowym w jego podstawie, odpowiadajacym krzywiznie obejmy ( 4), przy czym do usztywnienia (5) przymocowany jest na sztywno pionowy systemowy pret (2), sluzacy do przeslania sygnalów, wyposazony w zakonczenie gwintowane, umozliwiajacy przykrecenie uchwytu prowadzacego sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej (3). 2. Sposób przesylania sygnalów akustycznych w badaniach polietylenowych ukladów podziemnych sieci gazowych z zastosowaniem stalowych obejm, znamienny tym, ze w celu przesylu sygnalów emisji akustycznej stosuje sie urzadzenie skladajace sie ze stalowej obejmy zaciskowej ( 4) mocowanej za pomoca laczników ( 6) na badanym elemencie rurowym, majacych postac zacisków laczacych oba konce obejmy, przy czym pionowo, do obejmy ( 4) przymocowane jest usztywnienie (5), majace postac fragmentu rury z wycieciem lukowym w jego podstawie, odpowiadajacym krzywiznie obejmy ( 4), przy czym do usztywnienia (5) przymocowany jest na sztywno pionowy systemowy pret (2), sluzacy do przeslania sygnalów, wyposazony w zakonczenie gwintowane, umozliwiajacy przykrecenie uchwytu prowadzacego sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej (3), w którym bezposrednio przed montazem pod obejma ( 4) nanosi sie na powierzchnie rury cienka warstwe pasty silikonowej w miejscu kontaktu obejmy z rura, po czym na pretowe urzadzenie do przesylania sygnalów nasuwa sie rurke termokurczliwa na dlugosci od ok. 5 mm ponizej gwintu do nakretki pretowego urzadzenia przesylania sygnalów i obkurcza sie ja z uzyciem recznego palnika gazowego, a nastepnie z obejmy wyprowadza sie pretowy system przesylania sygnalów ponad powierzchnie gruntu, po czym do górnej czesci systemu przesylania, wyposazonej w zakonczenie gwintowane, przykreca sie uchwyt przewodzacy sygnaly emisji akustycznej wraz z czujnikiem emisji akustycznej. PL 444842 A1 /11 2 Rys. PL 444842 A1 11/11 a l. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI DO ZGLOSZENIA NR P.444842 Klasyfikacja zgloszenia: G0lN 29/04, GOlN 29/14 Podklasy w któiych prowadzono poszukiwania: GO IN Bazy komputerowe w których prowadzono poszukiwania: bazy UPRP, Espacenet, Google Patents Kategoria dokumentu A A A Dokumenty - z podana identyfikacja CN204086224 U (UNIV XI AN JIAOTONG) 07-01-2015 US2022163486 Al (NOVOSOUND LTD [GB]) 26-05-2022 CN109298077 A (XU JINHUI) 01-02-2019 D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A- dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, Odniesienie do zastrz. 1-2 1-2 1-2 L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszenstwo(-wa) , lub przytocwny w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwszenstwa, T - dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwszenstwa i niebedacy w konflikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrommienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy lub nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonal/-a: Irena Pokorska Ekspert Data: 23.06.2023 Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o zastrz. z dnia 10.05.2023 r. Podpis: /podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym/ Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego PL