Устройство радиационного контроля кольцевых сварных швов трубопроводов

 

Изобретение относится к области неразрушающёго контроля, конкретнее к технике радиационного контроля, и может быть использовано для неразрушающего контроля сварных швов. Целью изобретения является повышение надежности .и радиационной безопасности. Устройство содержит источник излучения, круглую кассету с рентгеновской пленкой, имеющую нечетноеколичествопружин , электромагнитов и защитных сегментов, механизмы транспортировки контролируемых изделий и детектора в зону контроля. В устройстве имеется защитная камера в виде муфты, внутри которой расположены источник и вихретоковый преобразователь. Изделия подаются в камеру и по сигналам преобразователей останавливаются напротив источника. Затем внутри изделия перемещается кассета.. Поджим пленки к изделию осуществляется счпомощью электромагнитов. После просвечивания сварного шва детектор и изделие выводятся из муф ты. 2 ил. (А С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s 6 01 К 23/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795903/25 (22) 04,12.89 (46) 07.02.92. Бюл. N. 5 (71) Управление приволжскими магистральными нефтепроводами и Научно-технический центр научно-технического творчества молодежи "Магистраль" (72) Г,Ф.Меледин, А.П. Алексеев, П.Ф.Агафонов, В.В.Бобров, Н.А.Бухарев, Л.И.Егунов, Ю.И.Скоморохов и В.А.Химикус (53) 620. 79.15(088,8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. /Справочник. Под ред. В.В.Клюева. Кн, 1, — M.: Машиностроение, 1986, с, 325.

Хинсли Дж. Методы испытания материалов без разрушения. — M.: Из-во, лит. по черной и цветной металлургии, 1962, с. 362. (54) УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННОГО

КОНТРОЛЯ КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ

ШВОВ ТРУБОПРОВОДОВ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля, конкретнее к техИзобретение относится к неразрушающему контролю, конкретнее к технике радиационного контроля, и может быть использовано для неразрушающего контро ля сварных швов.

Известно устройство радиационного контроля, содержащее источник радиационного излучения, защитную камеру, диафрагму, детектор рентгеновского излучения.

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон размеров объектов, Наиболее близким к изобретению является устройство,. содержащее источник радиационного излучения, защитную камеру, штангу, на которой смонтирован источник

„„. Ж „„1711047 А1 нике радиационного контроля, и может быть использовано для неразрушающего контроля сварных швов. Целью изобретения является повышение надежности .и радиационной безопасности, Устройство содержит источник излучения, круглую кассету с рентгеновской пленкой, имеющую нечетное количество пружин, электромагнитов и защитных сегментов, механизмы транспортировки контролируемых изделий и детектора в зону контроля. В устройстве имеется защитная камера в виде муфты, внутри которой расположены источник и вихретоковый преобразователь. Изделия подаются в камеру и по сигналам преобразователей останавливаются напротив источника. Затем внутри изделия перемещается кассета. Поджим пленки к изделию осуществляется с помощью электромагнитов. После просвечивания сварного шва детектор и изделие выводятся из муфты. 2 ил.

° аВ радиационного излучения и детектор излучения.

Недостатком известного устройства является высокий уровень рентгеновского из- Ф» лучение е зонах, прилежащих к контролируемому участку. Это исключает возможность использования такого устройства на производственных участках, где работают люди. Устройство может эксплуатироваться лишь внутри специально построенной кабины, как правило, такие, кабины имеют большие габариты, вес и по этой причине часто не вписываются в технологическую линию по производству или ре- монту трубопроводов.

1711047

10

40

Целью изобретения является повышение надежности и радиационной безопасности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве радиационного контроля механизм транспортировки детектора излучения снабжен двумя защитными дисками, диаметр которых составляет (0,9-0,95)б1, размещенными на расстоянии (0,3-0,6)i друг от друга, круглой кассетой, состоящей из (2n +

1) подвижных защитных сегментов, (2n + 1) пружин и (2п + 1) электромагнитов, устройство снабжено первым накладным вихретоковым преобразователем, размещенным на механизме транспортировки детектора излучения и взаимодействующим через свое электромагнитное поле с внутренней поверхностью контролируемого трубопровода, вторым накладным вихретоковым преобразователем. Кроме того, в устройство введены две защитные заглушки, размещенные нэ торцах трубопровода, двэ концевых выключателя, установленных на каждой защитной заглушке, электропривод, механически связанный через штангу с механизмом транспортировки детектора излучения, два кольцевых защитных уплотнителя, к входу которого подключены накладные вихретоковые преобразователь и концевые выключатели, а к выходу — (2n +

1) параллельно соединенных электромагнита. электропривод, механизм, привода рольганга и источник радиационного излучения.

Причем защитная камера выполнена в виде муфты длиной I, охватывающей трубопровод и имеющей внутренний, диаметр (0,90,95+. Источник радиационного излучения помещен внутрь муфты, которая снабжена щелевой диафрагмой, Второй накладной вихретоковый преобразовательустановлен на внутренней поверхности муфты диаметрально противоположно щелевой диафрагме, взаимодействующей через свое электромагнитное поле с внешней поверхностью трубопровода. Детектор излучения размещается на механизме транспортировки детектора излучения посередине между двумя защитными дисками и представляет собой рентгеновскую пленку, длина которой равна длине окружности внутреннего диаметра трубопровода, укрепленную на круглой кассеты. Механизм транспортировки детектора излучения снабжен опорами качения. Защитные уплотнители размещены на торцах муфты, а защитная заглушка, через которую проходит штанга, имеет в центре отверстие, диаметр которого составляет (1,05 — 1,1)бз, где d>, dz — внутренний и наружный диаметры трубопровода соответственно; I —; бз — нэружныи диаметр штанги, На фиг, 1 изображена конструкция устройства; на фиг. 2 — конструкция кассеты.

Устройство состоит из источника 1 радиационного излучения, защитной камеры / (муфты) 2, штанги 3, рольганга 4, механизма 5 привода рольганга, механизма 6 транспортировки детектора излучения, защитных дисков 7, круглой кассеты 8, подвижных защитных сегментов 9, пружин 10, электромагнитов 11, первого 12 и второго 13 вихретоковых преобразователей, двух защитных заглушек 14 и 15, двух концевых выключателей 16, электропривода 17, двух кольцевых защитных уплотнителей 18, блока 19 управления, щелевой диафрагмы 20, детектора 21 излучения (рентгеновская пленка), опор 22 качения. На чертеже изображены отверстие

23 в защитной заглушке, трубопровод 24, сварной шов 25. Для придания вращательного движения трубы рольганг и механизм привода рольганга соединены между собой.

Защитные диски имеют диаметр, нэ 5 — 10% меньший, чем внутренний диаметр трубопровода, и размещены на расстоянии (0,30,6)I дру — от друга. Первый накладной вихретоковый преобразователь 12 размещен нэ механизме транспортировки таким образом, что он через свое электромагнитное поле может взаимодействовать с внутренней поверхностью грубы, Второй накладной преобразователь 13 размещен на внутренней поверхности муфты 2 диаметрально противоположно щелевой диафрагме 20. На защитных заглушках 14 и 15 размещены концевые выключатели 16, которые при установке защитных заглушек 15 и

14 на трубопровод 24 формируют определенный электрический сигнал. Злектропривод 17 через штангу 3 связан с механизмом

6 транспортировки детектора излучения.

Два кольцевых защитных уплотнителя 18 укреплены в нижней части торцов муфты 2, К блоку 19 уп ра вления подкл ючен ы накладные преобразователи 12 и 13, два концевых выключателя 16, а к выходу — параллельно соединенные электромагниты 11, электропривод 17. механизм 5 привода рольганга и источник 1 радиационного излучения. Защитная камера 2 выполнена в виде муфты длиной I, охватывающей трубопровод и одновременно источник 1 радиационного излучения и имеющий внутренний диаметр, на

5-10% больший внешнего диаметра трубы

24, Источник 1 радиационного излучения помещен внутрь муфты 2, которая снабжена щелевой диафрагмой 20. через которую происходит экспозиция рентгеновской пленки

1711047

21, Детектор излучения размещен на механизме 6 транспортировки посередине,между двумя защитными дисками 7 и представляет собой рентгеновскую пленку

21, длина которой равна длине окружности внутреннего диаметра трубопровода. Пленка 21 укреплена на круглой кассете 8.

Механизм 6 транспортировки снабжен опорами 22 качения, которые облегчают перемещение механизма 6 транспортировки внутрй трубопровода 24, Защитная заглушка l5 имеет в центре отверстие, диаметр которого на 5 — 10 превышает диаметр штанги 3. В исходном состоянии (при обесточенных электромагнитах 11) пружины 10 стягивают подвижные защитные сегменты 9 к центру круглой кассеты 8, благодаря чему между внешней поверхностью круглой кассеты 8 и внутренним диаметром трубы 24 образуется зазор, который позволяет перемещать круглую кассету внутри трубы. Круглая кассета 8, опоры качения 22, защитные диски 7 и первый преобразователь 12 закрепляются на штанге 3, что позволяет перемещать их внутри трубы при помощи электропривода 17.

Устройство работает следующим образом, Трубопровод 24 с контролируемым кольцевым сварным швом 25 по рольганту 4 вводится внутрь муфты 2, причем сварной шов 25 размещается в зоне щелевой диаграммы 20. Это достигается за счет того, что первый преобразователь 12 формирует сигнал, который выключает механизм 5 привода рольганга. Формирование данного сигнала происходит благодаря тому, что электромагнитные свойства трубы в зоне сварного шва отличаются от электромагнитных свойств тела трубы. На один из концов трубопровода 24 одевается защитная заглушка 14. Со стороны второго конца трубопровода внутрь трубы вводится механизм б транспортировки детектора радиационного излучения. Перемещение механизма 6 происходит под действием электропривода

17, соединенного через штангу 3 с механизмом 6, движение которого происходит по внутренней поверхности трубопровода 24 за счет опор 22 качения. Под действием сигнала, поступающего от второго преобразователя 13, блок 19 управления останавливает механизм 6 таким образом, что детектор 21 излучения (рентгеновская пленка) размещается в зоне сварного шва 25.

Принцип работы второго преобразователя

13 аналогичен принципу работы первого 12: он также регистрирует изменение электромагнитных свойств материала в зоне сварного шва.

".10

Затем по команде с блока 19 управления подается напряжение на (2n+D) параллельно включенных электромагнита 11, которые. сработав, прижимают рентгеновскую пленку 21 к внутренней поверхногти трубопровода 24. На втором конце трубопровода размещают вторую защитную заглушку 15, имеющую в середине отверстие

23. Перемещение защитной заглушки 15 осуществляется по штанге 3. При штатнол1 расположении первой и второй защитных заглушек 14 и 15 срабатывают два концевых выклЮчателя, сигналы от которых регистрируются в блоке 19 управления. Таким образом устройство подготовлено к экспонированию рентгеновской пленки 21, По сигналу, поступающему из блока 19 управления, рольгэнг начинает вращать трубу с некоторой постоянной скоростью, при этом поступательного (аксиального) движения трубы не происходит. Затем по команде блока 19 управления включается источник 1 радиационного излучения, например рентгеновский аппарат. При этом включение рентгеновского аппарата 1 произойдет только в том случае, если в блок 19 управления поступили сигналы от обоих преобразователей 12, 13 и обоих концевых выкл:ачателей 16. Включение рентгеновского аппарата 1 происходит через коньюнктор (схему логического умножителя 5И). Это выполнено для того, чтобы исключить случайное облучение обслуживающего персонала.

При штатной (нормальной) ситуации (поступают четыре сигнала от преобразователей 12, 13 и концевых выключателей 16) происходит включение рентгеновского ап-. парата 1 и начинается экспозиция рентгеновской пленки 21. В процессе вращения трубы 24 осуществляется 100 непрерывный контроль кольцевого сварного шва 25.

Это происходит потому, что вместе с вращением трубы вращается круглая кассета 8, закрепленная на штанге 3 при помощи подшипника (не показан). Сцепление кассеты с трубой осуществляется с помощью электромагнитов 11. По окончании сканирования сварного шва 25 выкл)ючается рентгеновский аппарат 1, механизм 5 привода рольганга, обесточиваются электромагниты 11, вследствие чего пружины 10 сжимают подвижные защитные сегменты 9 круглой кассеты 8 и пленка 21 отодвигается от контролируемой поверхности. Затем по штанге 3 убирается защитная заглушка 15.

По команде, поступающей из блока 19 управления, электропривод 17 выводит механизм б из контролируемого трубопровода

24. После этого удаляется защитная заглушка 14. Подается команда из блока 19 управ1711047

15 ления, и рольганг 4 выводит трубопровод из муфты 2. Рентгеновская пленка 21 подвергается обработке и производится анализ полученного изображения сварного шва 25.

Блок 19 управления построен ив типовых элементов, В его состав входят два вихретоковых дефектоскопа, которые формируют на своем выходе сигналы логической единицы при расположении преобразователей 12, 13 в зоне сварного шва, В блоке 19 управления происходит преобразование сигналов концевых выключателей

16 в стандартные цифровые сигналы необходимых уровней. Сигнал от выключателя рентгеновского аппарата 1 также преобразуется в логические сигналы ("Да-нет". Логические сигналы, поступившие от дефектоскопистов, концевых выключателей

16 и выключателя рентгеновского аппарата

1 подаются на логическую схему 5И, выход которой через реле соединен с рентгеновским аппаратом 1. Для управления. работой электропривода 17 и механизма 5 привода рольганга в блоке 19 управления имеются реле и тиристоры необходимой мощности. Таким образом, блок 19 управления является релейным блоком, в котором размещены логические схемы и органы управления работой рольганга 4, механизма 6 транспортировки и рентгеновского аппарата 1.

Безопасность работы в предлагаемом устройстве достигается за счет того, что источник радиационного излучения помещен внутрь муфты, имеющей толщину стенок необходимой величины. Защита от рассеянного излучения происходит благодаря введению в устройство защитных дисков 7, Расстояние между этими дисками выбрано меньшим, чем длина муфты 2, что исключает возможность прохождения рассеянного излучения через стенки трубы во внешнее пространство. Небольшая часть рассеянного излучения происходит благодаря введению в устройство защитных дисков 7. Расстояние между этими дисками выбрано меньшим, чем длина муфты 2, что исключает возможность прохождения рассеянного излучения через стенки трубы во внешнее пространство. Небольшая часть рассеянного излучения, прошедшего между внутренней поверхностью контролируемой трубы 24 и защитными дисками 7, распространяется

50 практически параллельно оси трубы 24. Это излучение полностью ослабляется защитными заглушками 14, 15. Рассеянное излучение, возникающее в зоне между внешней поверхностью трубы 24 и внутренней поверхностью муфты 2 (вблизи щелевой диафрагмы 20), распространяется также параллельно оси трубы 24, Защитные уплотнители 18, выполненные из просвинцованной резины, полностью ослабляют зто излучение.

Толщина стенок муфты, защитных дисков, защитных заглушек, защитных уплотнителей выбирается, исходя из имеющейся мощности рентгеновского аппарата 1 и безопасных доз облучения.

Формула изобретения

Устройство радиационного контроля кольцевых сварных швовтрубопроводов, содержащее источник излучения, защитную камеру, кассету с детектором, механизм перемещения контролируемого объекта, механизм транспортировки детектора в виде рентгеновской пленки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и радиационной безопасности, защитная камера выполнена в виде муфты с защитными кольцевыми уплотнителями, имеющей диаметрально расположенные полости в одной из которых размещен источник излучения, устройство снабжено двумя накладными вихретоковыми преобразователями, один из которых размещен на механизме транспортировки детектора, снабженном опорами качения, а другой — в полости муфты, расположенной напротив источника, механизм транспортировки снабжен двумя защитными дисками, между которыми расположена кассета детектора, имеющая нечетное, большее единицы, количество подвижных защитных сегментов, пружин и электромагнитов, рьсположенных симметрично оси муфты в плоскости, перпендикулярной направлению транспортировки детектора, причем внешняя поверхность сегментов контактирует с пленкой, а внутренняя — с пружинами в полости и сегМентов размещены злектромагниты, выходы вйхретоковых преобразователей подключены к средствам управления механизмами перемещения объекта и транспортировки детектора, 1711047

Составитель Б. Куров

Техред M.Mîðãåí Tàë

Корректор M,Øàðoøè

Редактор Н.Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 335 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., Ц5