Акустико-эмиссионный способ контроля трубопроводов с движущейся жидкостью

 

Использование: для выявления дефектов и контроля герметичности трубопроводов по сигналам акустической эмиссии. Сущность изобретения: на трубопровод с движущейся жидкостью воздействуют импульсной нагрузкой путем перекрытия на конце контролируемого участка части потока жидкости за определенное время, принимают с помощью пьезопреобразователей сигналы акустической эмиссии, а в качестве параметра, по которому судят о типе дефекта, используют угол наклона кривой зависимости суммарного счета от времени. 4 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов акустическими методами и может быть использовано для выявления дефектов и контроля герметичности трубопроводов по сигналам акустической эмиссии.

Известен способ контроля нефтепроводов, согласно которому в трубопроводе, заполненном жидкостью, создают избыточные давления, определяют с помощью электроакустических преобразователей наличие создаваемых утечкой сигналов акустической эмиссии и по их параметрам судят о величине дефекта /1/. Данный способ однако не позволяет выявлять нарушения прочности трубопровода в виде, например, несквозных трещин.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ акустико-эмиссионного контроля изделий, заключающийся в том, что на изделие воздействуют импульсной нагрузкой и принимают с помощью пьезопреобразователей сигналы акустической эмиссии, по параметрам которых судят о наличии и типе дефекта /2/.

Указанный способ однако не дает достаточно достоверных результатов при контроле трубопроводов с движущейся жидкостью.

Задачей изобретения является повышение достоверности информативности контроля трубопроводов за счет одновременной диагностики прочности и контроля герметичности.

Поставленная задача решается за счет того, что в отличие от прототипа на трубопровод с движущейся жидкостью воздействие импульсной нагрузкой осуществляют путем перекрытия потока жидкости на конце контролируемого участка на 0,65-0,75 диаметра трубопровода за время, не превышающее величины , где L-длина контролируемого участка, м, S-скорость распространения ударной волны в перекачиваемой жидкости, м/с.

При этом в качестве параметра, по которому судят о типе дефекта, используют угол наклона кривой зависимости суммарного счета от времени.

При осуществлении изобретения создается технический результат, заключающийся в том, что в отличие от известных акустических способов контроля трубопроводов, при перекрытии потока жидкости в трубопроводе предложенным образом возпикет гидравлический удар, который не только способствует росту трещин, но и обуславливает возникновение турбулентных пульсаций и кавитаций в жидкости различными турбулизаторами, какими являются острые кромки трещин, а это в свою очередь вызывает акустическую эмиссию как течей, так и несквозных трещин и очагов коррозионных поражений. Таким образом появляется возможность одновременно осуществлять диагностику прочности и контроля герметичности трубопроводов с движущейся жидкостью.

При этом перекрытие потока на указанную величину позволяет за счет дросселирования части жидкости из зоны гидроудара ограничить силу гидравлического удара, чтобы возникающие в трубопроводе напряжения не превышали предела прочности.

Использование для определения типа дефекта такого параметра как угол наклона кривой зависимости суммарного счета от времени позволяет в отличие от известных способов контроля классифицировать дефект как течь при угле наклона большем 45^o или как дефект прочности при угле наклона до 45^o.

На фиг. 1 представлена схема стенда для гидравлического испытания труб; на фиг. 2 4 зависимости суммарного счета от времени для различных типов дефектов.

Указанный стенд включает емкость 1 с рабочей жидкостью, циркуляцию которой осуществляют через заборный трубопровод 2 и сливной трубопровод 3 с помощью насоса 4 и регулятора расхода 5. Исследуемый трубопровод 6 подключают к заборному 2 и сливному 3 трубопроводам через регулируемые задвижки /управляемые электроклапаны/ 7 и 8, позволяющие регулировать время перекрытия циркулирующего потока жидкости. На концах исследуемого трубопровода 6 установлены акустические датчики 9 и 10, подключенные к аппаратуре акустико-эмиссионного контроля, например, типа "Спартак" /не показана/.

Исследуемый трубопровод 1 выполнен с круговой проточкой /продольной фрезеровкой/ или с калиброванной течью 11.

Исследования проводились на стальных трубах группы прочности Е длиной L 15 м, диаметром D 200 мм и трубах из сплава Д16Т тех же размеров. В качестве рабочей жидкости использовалось масло АМГ-10 с модулем упругости Е 1800 кг/см² удельном весом γ = 0,85 г/см³ и скоростью распространения ударной волны .

Для создания гидроудара время полного перекрытия потока этой жидкости в трубопроводе 6 путем закрытия задвижки 8 не должно было превышать величину На фиг. 2 представлена зависимость суммарного счета от времени при испытаниях стальной трубы, когда в результате гидроудара при полностью перекрытой задвижке 8 в районе концентратора напряжения /кольцевой проточки/ образовалась трещина /участок 1 с углом наклона α₁/, перешедшая в сквозную трещину /участок II с углом наклона α₂/, через которую происходит утечка жидкости.

Для того, чтобы ограничить силу гидроудара и не допустить разрушения исследуемого трубопровода, осуществляли неполное перекрытие потока задвижкой 8, за время t₁=(0,65-0,75)t ≈ 1,5·10^-2 с в результате чего жидкость медленно дросселировала через задвижку и тем самым снижалась опасная величина гидроудара. Полученные в этом случае при наличии дефектов прочности зависимости представлены на фиг.3, где кривая "а" зависимость суммарного счета от времени для стальной трубы, кривая "б" та же зависимость, полученная при испытаниях трубы из сплава Д16Т.

На фиг. 4 представлены те же зависимости, полученные на трубах с калиброванной течью. Как видно из фиг.2 4, в случае наличия течи угол наклона кривой зависимости суммарного счета от времени резко возрастает, т.е. появляется возможность не только обнаружения дефекта, но и его классификации.

Результаты экспериментов показали, что предлагаемый способ достаточно прост в осуществлении, однозначно указывает наличие источника сигналов акустической эмиссии и позволяет осуществлять контроль прочности и герметичности при гидравлических давлениях, величина которых меньше величин рабочих давлений, что соответственно обуславливает сокращение времени и затрат при гидроопрессовке. Кроме того, данный способ позволяет осуществлять, в отличие от известных способов, локализацию течей с расходом менее 10 л/мин.

Формула изобретения

Акустико-эмиссионный способ контроля трубопроводов с движущейся жидкостью, заключающийся в том, что на трубопровод воздействуют импульсной нагрузкой, принимают и регистрируют с помощью пьезопреобразователей сигналы акустической эмиссии, по параметрам которых судят о наличии и типе дефекта, отличающийся тем, что воздействие импульсной нагрузкой осуществляют путем перекрытия потока жидкости на конце контролируемого участка на 0,65 0,75 диаметра трубопровода за время, не превышающее величины (0,65 0,75)2L/S, где L длина контролируемого участка, м; S скорость распространения ударной волны в перекачиваемой жидкости, м/с; при этом в качестве параметра, по которому судят о типе дефекта, используют угол наклона кривой зависимости суммарного счета от времени.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4