Способ выявления внутренних расслоений стенок труб



Способ выявления внутренних расслоений стенок труб
Способ выявления внутренних расслоений стенок труб

Владельцы патента RU 2499255:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU)

Использование: для выявления внутренних расслоений стенок труб. Сущность заключается в том, что осуществляют подготовку поверхности трубы к ультразвуковому контролю, сканирование ее ультразвуковым преобразователем, подключенным к прибору, и выявление мест расслоений по показаниям прибора, при этом на контролируемую поверхность наносят координатную сетку, выполняют измерения толщины стенки трубы в каждой ячейке координатной сетки последовательно двумя преобразователями с разными рабочими частотами, определяют наличие внутреннего расслоения на основании разности значений толщины стенки, регистрируемых в каждой ячейке координатной сетки двумя преобразователями, и изменения количества ячеек со значениями толщины, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки трубы. Технический результат: повышение точности выявления внутренних расслоений стенок труб при наличии доступа только к наружной поверхности трубы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к диагностированию стенок труб и может использоваться при выявлении внутренних расслоений стенок труб эксплуатирующихся трубопроводов.

Известен способ выявления внутренних расслоений стенок труб, заключающийся в разрезании стенки трубы и обнаружении расслоений визуально на травленой или нетравленой поверхности реза [Конакова М.А., Бирилло И.Н., Осенняя Т.Н. О влиянии расслоений металла на работоспособность магистральных газопроводов // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2007. - №1. - С.45-48].

Основным недостатком способа является необходимость разрушения объекта контроля.

Известен способ акустико-эмиссионного (АЭ) контроля технического состояния трубопровода, заключающийся в том, что по длине трубопровода размещают АЭ преобразователи, нагружают трубопровод, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам сигналов акустической эмиссии судят о степени поврежденности трубопровода, отличающийся тем, что трубопровод оснащают стационарными АЭ преобразователями, каждый из которых установлен в герметичный защитный корпус и прижат с тарированным усилием к телу трубопровода посредством прижимной оснастки через обеспечивающую максимальный акустический контакт АЭ преобразователя с телом трубопровода контактную смазку, и содержит кабель с разъемом на конце, помещенный в защитный корпус и выведенный через защитный канал на поверхность земли, при этом коммутируют АЭ преобразователь с заданной периодичностью с мобильной аппаратной частью АЭ системы [см. патент РФ №2207562, МПК7 G01N 29/14, опубл. 27.06.2003].

Недостатком способа является значительная трудоемкость и длительность процедуры контроля, а при наличии на контролируемом участке трубопровода несколькихвидов акустически активных дефектов (трещины, внутренние расслоения), невозможность выделения акустических сигналов, возникающих в трубопроводе вследствие наличия каждого из дефектов.

Известен способ термографического обнаружения дефектов сплошности в твердом теле, заключающийся в тепловом воздействии на объект контроля и регистрации на наружной поверхности возникающего теплового поля [Завидей В.И., Зотов К.В. Новые методы и приборы в неразрушающем контроле расслоений металла трубопроводов и сосудов при работе в сероводородной среде // ].

Недостатком этого способа является необходимость применения высокочувствительных (не менее 0,03°C) тепловизионных систем, позволяющих оценивать тепловое поле на контролируемой поверхности, а также тарировочных эталонов для интерпретации результатов контроля.

Известен способ ультразвукового обнаружения внутренних несплошностей, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся в подготовке контролируемой поверхности трубы к ультразвуковому контролю, сканировании ее ультразвуковым преобразователем, подключенным к прибору (толщиномеру, дефектоскопу), и выявлении мест расслоений по показаниям прибора [РД 24.200.13-90 Трубы стальные бесшовные. Методика входного ультразвукового контроля сплошности].

Недостатком способа является невозможность распознавания вида дефекта (внутреннее расслоение стенки, коррозионное или эрозионное утонение поверхности трубы) при отсутствии доступа к внутренней поверхности трубы для осуществления визуального контроля ее состояния.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего нивелировать недостатки прототипа.

Технический результат, проявляющийся при осуществлении изобретения, выражается в повышении точности выявления внутренних расслоений стенок труб при наличии доступа только к наружной поверхности трубы.

Поставленная задача и технический результат в способе выявления внутренних расслоений стенок труб, включающем подготовку поверхности трубы к ультразвуковому контролю, сканирование ее ультразвуковым преобразователем, подключенным к прибору (толщиномеру, дефектоскопу), и выявление мест расслоений по показаниям прибора решается тем, что на контролируемую поверхность наносят координатную сетку, выполняют измерения толщины стенки трубы в каждой ячейке координатной сетки последовательно двумя преобразователями с разными рабочими частотами, определяют наличие внутреннего расслоения на основании разности значений толщины стенки, регистрируемых в каждой ячейке координатной сетки двумя преобразователями, и изменения количества ячеек со значениями толщины, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки трубы, при этом преобразователи должны различаться рабочими частотами не менее чем в два раза, размер ячеек координатной сетки не должен превышать удвоенный диаметр пьезопластины преобразователя, а идентификационным признаком внутреннего расслоения является изменение значений толщины не менее чем на 10%, определенное исходя из значений, зарегистрированных двумя датчиками в точке контроля, и изменение не менее чем в 1,5 раза количества ячеек с показаниями, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки.

Для понимания сущности предлагаемого изобретения отмечаем, что способ основан на возможности ультразвуковых волн отражаться от дефекта или его огибать в зависимости от соотношения длины волны и геометрических размеров дефекта.

Способ реализуют следующим образом. Подготавливают поверхность трубы для ультразвукового контроля, наносят на контролируемую поверхность координатную сетку, измеряют в центре каждой ячейки координатной сетки толщину стенки трубы ультразвуковым прибором с датчиком с большей рабочей частотой, определяют количество ячеек N1, в которых значения толщины стенки составляют 20…80% от ее номинального значения, измеряют в ячейках координатной сетки толщину стенки толщиномером с датчиком с меньшей рабочей частотой, определяют количество ячеек N2, в которых значения толщины стенки составляют 20…80% от ее номинального значения, определяют значение отношения N1/N2 и изменение показаний толщиномера Δδ в каждой точке контроля, выявляют наличие внутренних расслоений по значениям отношения N1/N2 и Δδ. При этом идентификационным признаком внутреннего расслоения является изменение значений толщины Δδ в точке контроля не менее чем на 10%, а отношение количества ячеек с показаниями, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки, не менее чем в 1,5 раза.

Пример.

В процессе проведения ультразвуковой толщинометрии элементов надземной трубопроводной обвязки (наружный диаметр 720 мм, номинальная толщина стенки 15,5 мм) компрессорной станции был обнаружен трубный элемент, имеющий на участке размером 210×150 мм значения толщины 6,1…9,4 мм (39,4…60,6% от номинального значения толщины стенки). В том случае, если зарегистрированные значения обусловлены уменьшением толщины стенки трубного элемента, то он подлежит замене вследствие недостаточной прочности, а если зарегистрированные значения обусловлены наличием внутреннего расслоения стенки, то трубный элемент не требует замены, так как обладает прочностью, достаточной для обеспечения дальнейшей безопасной эксплуатации.

Для определения причины появления аномальных значений толщины стенки трубного элемента использовали два пьезоэлектрических преобразователя (далее - ПЭП) с рабочей частотой 5,0 и 2,5 МГц, имеющими диаметр пьезопластины 12 и 8 мм соответственно. Для проведения измерений на наружную поверхность контролируемого участка трубного элемента была нанесена координатная сетка с размером ячеек 10×10 мм.

На фиг.1 показаны результаты ультразвуковой толщинометрии (мм) участка трубного элемента при измерении ультразвуковым толщиномером УТ-93П с пьезоэлектрическим преобразователем с рабочей частотой 5,0 МГц, на фиг.2 показаны результаты ультразвуковой толщинометрии (мм) того же участка ультразвуковым толщиномером УТ-93П с пьезоэлектрическим преобразователем с рабочей частотой 2,5 МГц.

Количество точек контроля на участке: 315.

При проведении измерений в точках контроля ультразвуковым толщиномером УТ-93П с ПЭП с рабочей частотой 5,0 МГц значения толщины составили: в 115 точках контроля 15,3…15,4 мм, в 200 точках контроля 6,1…9,4 мм (39,4…60,6% от номинального значения толщины стенки), т.е. N1=200.

При проведении измерений в точках контроля ультразвуковым толщиномером УТ-93П с ПЭП с рабочей частотой 2,5 МГц значения толщины составили: в 310 точках контроля 15,4…15,5 мм, в 5 точках контроля 8,8…9,6 мм (56,8…61,9% от номинального значения толщины стенки), т.е. N2=5.

Отношение количества ячеек координатной сетки со значениями толщины стенки, составляющими от 20 до 80% номинальной толщины стенки трубного элемента, равно N1/N2=200/5=40.

Изменения показаний толщиномера Δδ в каждой точке контроля при использовании ПЭП с рабочими частотами 5,0 МГц и 2,5 МГц определяли по формуле:

Δ δ = | δ 5,0 − δ 2,5 | min ( δ 5,0 ; δ 2,5 ) 100 % ,

где δ5,0; δ2,5 - значение толщины стенки, зафиксированное в точке контроля толщиномером при использовании ПЭП с рабочими частотами 5,0 и 2,5 МГц соответственно.

Изменения показаний толщиномера Δδ в ячейках координатной сетки составили 10,5…154,1%.

Таким образом, Δδ=10,5…154,1%, N1/N2=40, т.е. в стенке трубы выявлены внутренние расслоения.

Для проверки достоверности заявляемого способа был выполнен демонтаж 12 элементов трубопроводной обвязки, у которых после реализации заявляемого способа выявлено наличие внутренних расслоений стенок и проведено определение наличия вида дефектов путем визуального контроля внутренних поверхностей элементов, а также поверхностей реза, выполнявшихся на участках трубных элементов с аномальными значениями толщины.

Результаты экспериментальной проверки на всех 12 объектах подтверждают достоверность заявляемого способа.

1. Способ выявления внутренних расслоений стенок труб, включающий подготовку поверхности трубы к ультразвуковому контролю, сканирование ее ультразвуковым преобразователем, подключенным к прибору, и выявление мест расслоений по показаниям прибора, отличающийся тем, что на контролируемую поверхность наносят координатную сетку, выполняют измерения толщины стенки трубы в каждой ячейке координатной сетки последовательно двумя преобразователями с разными рабочими частотами, определяют наличие внутреннего расслоения на основании разности значений толщины стенки, регистрируемых в каждой ячейке координатной сетки двумя преобразователями, и изменения количества ячеек со значениями толщины, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что идентификационным признаком внутреннего расслоения является изменение значений толщины стенки трубы не менее чем на 10%, определенное исходя из значений, зарегистрированных двумя датчиками в точке контроля, и изменение не менее чем в 1,5 раза количества ячеек координатной сетки с показаниями, составляющими 20…80% от номинального значения толщины стенки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения проводят ультразвуковыми преобразователями с рабочими частотами, различающимися не менее чем в два раза.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер ячеек координатной сетки не должен превышать удвоенного диаметра пьезопластины преобразователя.



 

Похожие патенты:

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что щуп (2) расположен внутри отверстия (26) и проходит в аксиальном направлении (L).

Использование: для измерения остаточных напряжений в ободьях цельнокатаных железнодорожных колес. Сущность: заключается в том, что излучают в боковую стенку обода ультразвуковыми датчиками две акустические волны поперечной поляризации, направления колебаний в которых ориентированы в радиальном и окружном направлениях, измеряют время их распространения между боковыми стенками обода с последующим расчетом остаточных напряжений, при этом дополнительно из колеса той же партии, к которой относится исследуемое колесо, вырезают образец в виде секторной части обода и излучают в его боковую стенку две акустические волны поперечной поляризации, направления колебаний в которых ориентированы в радиальном и окружном направлениях, измеряют времена их распространения между боковыми гранями сектора обода и рассчитывают остаточные напряжения по соответствующему математическому выражению.

Изобретение относится к способу и системе для обнаружения дефектов в стенке трубы, содержащим ультразвуковой преобразователь, приспособленный для излучения через выходное отверстие ультразвуковых сигналов из внутренней части трубы в направлении ее стенки и для приема через входное отверстие сигналов обратного рассеяния от ее стенки.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции из немагнитных материалов, например: из полимерных композиционных материалов (угле-, стекло-, органопластиков и других) в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний аэродинамических конструкций, в частности для определения характеристик лопаток турбины с помощью измерения деформаций, путем использования активного сопротивления электрических тензометров.

Изобретение относится к контролю безопасности рельсового пути и предназначено для дистанционного обнаружения отклонений его параметров от нормальных, вызванных нарушением структуры рельсов и появлением опасных объектов в полотне.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути. .

Использование: для контроля средних параметров волокон в волоконной массе. Сущность заключается в том, что волоконную массу заданного веса прочесывают, формируют в ленту, пропускают через фильеру, снабженную акустическими датчиками, и последовательно расположенные по направлению движения ленты, пластины воздушного конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, объективности и оперативности контроля датчики акустических колебаний и пластины воздушного конденсатора располагают взаимно перпендикулярно друг другу в плоскости, нормальной к направлению движения ленты, воздушный конденсатор включают в колебательный контур генератора акустических колебаний, подстройкой индуктивности в LC-контуре или резистора в RC-контуре добиваются требуемой опорной частоты генерируемых акустических колебаний на эталонном образце волоконной массы, пропускают через указанную систему акустических датчиков и конденсатора контролируемую волоконную массу в виде ленты, а о средних параметрах волокон судят по среднему акустическому сигналу и среднему отклонению частоты излучаемых колебаний от опорной по всей длине контролируемой ленты. Технический результат: повышение точности, объективности и оперативности контроля.

Использование: для контроля средних параметров волокон в волоконной массе. Сущность: заключается в том, что подготавливают три пакета прочеса волокна: два пакета волокна, принятого за эталон, и один - контролируемого волокна, причем один пакет из эталонного волокна должен иметь количество слоев, обеспечивающий максимальное, а второй - обеспечивающий минимальное изменение акустического сигнала в диапазоне контроля, из пакетов эталонного и контролируемого волокна вырезают требуемое количество образцов заданного размера и конфигурации, все полученные образцы выдерживают необходимое время в одинаковых климатических условиях, закладывают в кассету с двумя ячейками, первая из которых служит для закладки эталонного образца, а вторая, имеющая акустически прозрачные крышки-обкладки воздушного конденсатора, для закладки контролируемого образца, закладывают в первую ячейку эталонный образец с максимальным количеством слоев, во вторую закладывают эталонный образец с минимальным количеством слоев, прозвучивают последовательно первую и вторую ячейки, калибруют диапазон контроля акустического сигнала, затем эталонное волокно из второй ячейки заменяют на контролируемое, прозвучивают, по показаниям импеданса и известной характеристике импеданса воздушного конденсатора от веса, полученный акустический сигнал нормируют по весу до нормативного, а результат находят как отношение сигналов через максимальный эталонный образец к сигналу через контрольный образец. Технический результат: повышение точности, объективности и оперативности контроля в лабораторных условиях. 3 ил.

Использование: для ультразвукового контроля изделий. Сущность: способ, заключающийся в том, что выполняют ввод ультразвуковых колебаний в изделие, теневое прозвучивание изделия импульсами ультразвуковых колебаний и прием прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний в воздушной среде приемным преобразователем, отличается тем, что ультразвуковой контроль изделия проводят не одним, а двумя ультразвуковыми приборами или двумя блоками одного прибора, из которых один используют для излучения и ввода ультразвуковых колебаний в изделие, а другой - для приема прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний и отображения их на экране прибора, при этом работу блоков каждого из приборов не синхронизируют друг с другом, в частности, частоту следования импульсов ультразвуковых колебаний на излучающем блоке прибора устанавливают не равной, а более высокой по сравнению с частотой следования импульсов, синхронизирующих работу блоков приемного прибора, в том числе блока развертки, обеспечивающего отображение принятых ультразвуковых колебаний на экране прибора, и не кратной частоте следования синхроимпульсов, а о качестве изделия судят по наличию и амплитуде движущихся в соответствии с определенным соотношением на экране прибора импульсов. Технический результат: обеспечение возможности качественного и надежного ультразвукового контроля различных изделий.

Использование: для эхо-локации. Сущность заключается в том, что устройство для излучения и приема ультразвуковых волн содержит источник напряжения, к которому подключены последовательно в указанной очередности первый резистор, конденсатор и второй резистор, пьезоэлектрический преобразователь, одним своим выводом соединенный с «землей» источника напряжения, электронный ключ, подключенный одним выводом к точке соединения первого резистора с конденсатором, а вторым выводом к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с «землей» источника напряжения, схему управления, выход которой подключен к управляющему входу электронного ключа, два встречно-параллельных диода, включенных параллельно третьему резистору, и приемно-усилительный тракт, вход которого подключен к первому выводу третьего резистора, при этом оно выполнено с возможностью создания на пьезоэлектрическом преобразователе перепада напряжения, превышающего напряжение источника питания, для генерации ультразвуковой волны за счет включения индуктивности, один из выводов которой подключен к точке соединения конденсатора и второго резистора, а второй вывод - к свободному выводу пьезоэлектрического преобразователя. Технический результат: повышение эффективности использования напряжения источника питания. 1 ил.

Использование: для контроля средних параметров волокон в волоконной массе. Сущность: заключается в том, что массу волокон, принятых за эталон, прочесывают с выходом на барабан с акустически прозрачной, например, сетчатой поверхностью, под поверхностью и над поверхностью сетчатой стенки барабана соосно, нормально к поверхности стенки, устанавливают излучающий и воспринимающий датчики акустических колебаний и обкладки воздушного конденсатора, после каждого полного оборота барабана фиксируют величину акустического сигнала и величину емкости воздушного конденсатора, отбирая от навоя образцы, стандартными методами определяют поверхностную плотность навоя и количество волокон в направлении прозвучивания, строят зависимости поверхностной плотности навоя от емкости воздушного конденсатора и величины акустического сигнала от количества волокон в направлении прозвучивания, устанавливают на зависимостях эталонное значение требуемого количества волокон, прочесывают контролируемое волокно с выходом на барабан, непрерывно регистрируя при каждом обороте барабана количество волокон в направлении прозвучивания до установленного эталонного значения, по достижении которого навой прекращают, а о среднем параметре волокон судят по величине поверхностной плотности полученного навоя. Технический результат: повышение точности, объективности и оперативности контроля. 1 ил.

Использование: для контроля качества акустического контакта при ультразвуковой дефектоскопии. Сущность: заключается в том, что в призму пьезопреобразователя излучают пучок ультразвуковых колебаний, измеряют амплитуду трансформированных поперечных колебаний и по ее величине судят о наличии или отсутствии акустического контакта, при этом трансформированную волну, отраженную от рабочей поверхности призмы, принимают специальной пьезопластиной для приема поперечных колебаний или упомянутую трансформированную волну, отраженную от рабочей поверхности призмы, далее трансформируют с использованием дополнительной плоскости призмы пьезопреобразователя из поперечной в продольную и регистрируют колебания обычной пьезопластиной, причем угол падения поперечной волны на дополнительную плоскость выбирают исходя из максимального коэффициента преобразования в продольные колебания. Технический результат: увеличение достоверности контроля качества акустического контакта при ультразвуковом контроле различных изделий. 2 ил.

Использование: для оценки поврежденности материала конструкций. Сущность: заключается в том, что оценка поврежденности материала (на стадии накопления рассеянных микроповреждений) эксплуатируемых элементов основана на определении критерия степени поврежденности металла элементов и определении по нему временной зависимости от момента контроля до вероятного разрушения элемента оборудования. При этом замеряют задержку поверхностной, сдвиговой и продольной волн ультразвуковых колебаний на поверхности металла нового элемента, в зоне аварийного разрушения металла элемента и на поверхности металла в контролируемой зоне элемента, находящегося в процессе эксплуатации. Технический результат: повышение достоверности контроля материала конструкций. 2 табл.

Использование: для акустической дефектоскопии неисправностей рельсового пути. Сущность: заключается в том, что в рельсы передают акустический сигнал, принимают отраженный сигнал, а по времени распространения акустических сигналов к месту неисправности и обратно определяют его координату, отраженный сигнал принимают пьезоэлектрическими преобразователями, установленными на подшипниках скольжения, расположенными на валу колесной пары, передачу и прием акустических сигналов осуществляют попеременно, при этом в качестве источника мощности акустических сигналов используют удары колесных пар на стыках межрельсового пути, стабилизируют импульсы постоянным весом локомотива в рабочем диапазоне его скоростей под углом наката α=0,001÷0,002°, регистрируют одновременно частоту следования сформированных ударных импульсов, фоновую интенсивность и частотный спектр акустического шума в интервале между первым и вторым ударными импульсами и отраженными сигналами от не менее 2-х колесных пар, преобразуя сформированные ударные импульсы в импульсы прямоугольной формы, определяют их длительность между временами заднего фронта и переднего фронта, разлагая прямоугольные импульсы с правой и левой колеи в ряд Фурье и выделяют основную гармонику правой и левой колеи, после чего проводят дальнейшую обработку полученных данных, определяя неисправности рельсового пути. Технический результат: обеспечение возможности выявления сложных дефектов в рельсовом пути. 4 ил.

Изобретение относится к технике испытаний и измерений, а именно к способу определения жесткости легкодеформируемых композитных, преимущественно кожевенных и текстильных, материалов и других волокнистых систем, и может быть использовано в легкой промышленности. Сущность: в качестве информативного параметра используют значение резонансной секундной частоты измеряемого образца, которую определяют путем возбуждения в образце вынужденных поперечных колебаний с частотой 0.1-20 Гц. Регистрируют квазирезонансный спектр собственных частот образца с его передачей в память процессора. Параметр жесткости материала с помощью процессора рассчитывают по формуле и сохраняют полученные результаты в виде базы данных на электронном носителе информации. Технический результат: расширение технологических возможностей способа, повышение его точности и обеспечение возможности формирования электронной базы данных, содержащей параметры жесткости для различных материалов, одновременно с определением жесткости. 1 ил.

Использование: для контроля соединений металлических деталей с пластмассами на предмет наличия пустот с помощью ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвукового искателя дефектоскопа в пластмассу с металлической стороны детали направляются ультразвуковые сигналы определенной частоты и длины импульса и в котором ультразвуковые сигналы, отраженные от находящихся в пластмассе дефектов, регистрируются тем же или другим ультразвуковым искателем дефектоскопа и преобразуются в обрабатываемы электрические сигналы и анализируются в плане пороговых значений. При этом частота контроля ультразвуковых сигналов устанавливается в диапазоне между 1 и 10 МГц таким образом, чтобы глушение звука после прохода пластмассовой пленки было минимально. Технический результат: обеспечение возможности надежно обнаруживать пустоты в слое клеящего вещества или в материале покрытия. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-11-20 2013-11-19T19:03:02
Наверх