Ультразвуковой метод контроля

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 9Следующая ⇒

Ультразвуковой метод контроля основан на способности энергии ультразвуковых колебаний распространяться с малыми потерями в однородной упругой среде и отражаться от нарушений оплошности этой среды. По интенсивности и времени отражения определяется размер и местоположения дефекта [44].

Применение ультразвукового метода для определения линейной части магистральных газопроводов связано с измерением толщины стенки трубы, выявлением слоистости, различных трещин, а также дефектов сварки (непровар, пористость, пустоты, сколы).

Контроль ультразвуком обладает значительными преимуществами по сравнению с рентгено- и гаммаграфированием из-за своей простоты и дешевизны. Для контроля используются ультразвуковые волны, представляющие собой механические колебания упругой среды с частотами: 0, 8; 1, 8; 2, 5 и 3, 5 МГц. Для получения ультразвуковых колебаний используют свойства кристаллов кварца, титанита бария, сегнетовой соли мгновенно преобразовывать электрические колебания в механические и наоборот.

Для дефектоскопии сварных стыков магистральных газопроводов используются поперечные волны, создаваемые искателем, имеющим пластинку титаната бария и обеспечивающим ввод в сварной шов ультразвуковых волн под углом от 29 до 70° [10]. Это позволяет производить контроль сварных соединений без снятия усиления. Для обеспечения необходимого акустического контакта искателя и объекта обследования зону установки искателя тщательно зачищают и смазывают различными жидкими смазками, устраняющими прослойку воздуха. В качестве смазок используют различные масла, глицерин, а также воду или мыльный раствор.

К недостаткам ультразвукового метода следует отнести влияние на его точность следующих факторов:

· геометрии контролируемого изделия, а также ориентации дефектов;

· зависимости между формой акустического пучка и геометрией дефекта;

· внутренней структуры (размеров зерна, пористости, включений) контролируемого изделия.

Указанные факторы влияют на выявляемость дефектов, которая определяется чувствительность, разрешающей способностью и отстройкой шумов, т.е. способностью обнаруживать полезные сигналы на фоне одновременно действующих помех как электрической, так и акустической природы.

Для контроля коррозионного состояния магистральных трубопроводов фирмой «Пайптроникс» (Германия) создан ультразвуковой дефектоскоп «Ультраскан СД» для выявления трещиноподобных дефектов в режиме внутритрубного обследования с большой степенью точности и надежности [13]. Дефектоскоп обеспечивает высокую чувствительность при регистрации стресс-коррозионных и усталостных трещин и других продольных трещиноподобных дефектов, имеющих размеры длиной до 30 мм, глубиной до 1 мм.

Данный дефектоскоп основан на принципе ультразвуковой технологии, позволяющей выявлять как внешние, так и внутренние трещины и использующей волны сдвига, которые генерируются при излучении передаваемого ультразвукового импульса в связующей среде под углом распространения сигнала в стали, составляющего 45°.

Т.к. усталостные и стресс-коррозионные трещины ориентированы перпендикулярно кольцевым напряжениям в трубе, ультразвуковые импульсы излучаются в том же направлении с целью получить максимальный акустический эффект. На рис. 9.2 представлена принципиальная схема измерения, в дефектоскопе «Ультраскан СД».

Рис. 9.2. Геометрия измерения (а) и соответствующий

режим Л –Scan (б)

Дефектоскоп «Ультраскан СД» состоит из трех модулей, соединенных между собой карданными механизмами. Первый модуль – блок питания, в нем установлены батареи с возможностью многократной повторной зарядки. Во втором модуле установлена мульти-микропроцессорная система, с помощью которой производится предварительная обработка данных, накапливаемых во время движения снаряда, а также ввод их в запоминающее устройство. Третий модуль состоит из сенсороносителя и электронных элементов ультразвуковой сенсорной техники. С помощью манжет, надетых на блок питания для его уплотнения относительно стенки трубопровода, производится транспортировка всей системы. Для уменьшения сопротивления, создаваемого трением при скольжении, следующие модули снабжены роликами с легким ходом, В зависимости от диаметра трубопровода сенсорный модуль оснащается определенным количеством ультразвуковых измерительных головок достаточным для того, чтобы обеспечить контроль стенки трубы по всей ее поверхности.

Носитель датчиков дефектоскопа «Ультраскан СД» сконструирован таким образом, чтобы осуществлять равномерное сканирование как в направлении по часовой, так и в направлении против часовой стрелки, с использованием 480 датчиков, размещенных на 16 полозах при обследовании газопроводов диаметром 24" /26".Такое расположение обеспечивает многократное сканирование всех участков стенки трубы. В дополнение к этому два датчика, установленные на каждый полоз, служат для измерения действительной толщины стенки и для регистрации поперечных сварных стыков для определения точного местоположения обнаруженных дефектов относительно ближайшего сварного шва. Датчики устанавливают на гибкий носитель, изготовленный из полиуретана, который удерживает датчики на равном расстоянии от стенок трубы и обеспечивает правильное направление угла посылки сигнала.

Вырабатываемый измерительной головной ультразвуковой импульс проходит расстояние А от сенсора до стенки, частично отражается и попадает в другую часть к внешней стенке для того, чтобы при прохождении расстояния, равного толщине δ , подвергнуться повторному отражению. По смещению ультразвукового импульса между первым и вторым отражениями определяется соответствующая толщина стенки (рис. 9.3).

Показанное на рис. 9.3 на участке пути длиною 1400 мм уменьшение толщины стенки соответствует внутренней коррозии, т.к. одновременно увеличивается расстояние между сенсором и стенкой. В противоположность этому на участке пути длиною 800 мм выявленное уменьшение толщины стенки соответствует внешней коррозии, т.к. расстояние между сенсором и стенкой трубы остается постоянным.

После завершения рабочих проходов снарядной системы данные, записанные на магнитную ленту, переносятся на стационарный носитель данных, где они анализируются. При этом труба изображается в одной плоскости, причем каждый сенсор оставляет прямой след по направлению оси трубы. Определенной толщине стенки ставится в соответствие определенный цвет; оттенок цвета меняется через каждый миллиметр толщины стенки. По расположению линий и их оттенку можно, таким образом, судить о толщине стенки в определенном месте трубы. Точки следов различных сенсоров одного и того же оттенка дают в совокупности что-то похожее на горизонтали топографических карт, они делают наглядным рельеф трубы. Аналогичное изображение выбирается для показа расстояния от сенсоров до внутренней стенки. Из обоих рисунков можно наряду с данными о толщине стенок извлечь информацию, касающуюся внутренней или внешней коррозии [29].

мм











									мм

Рис. 9.3. Принцип измерения времени прохождения ультразвукового

импульса на примере сенсора, различающую внутреннюю

и внешнюю коррозию:

1 – ультразвуковой сенсор, 2 – стенка газопровода, 3 – внешняя коррозия,

4 – внутренняя коррозия

Таблица 9.3

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 Следующая ⇒