Способ внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов



Способ внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов
Способ внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов
Способ внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов

Владельцы патента RU 2621216:

Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") (RU)
Акционерное общество "Транснефть-Диаскан" (АО "Транснефть-Диаскан") (RU)

Использование: для контроля технического состояния магистральных нефтепроводов в процессе их эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что для стопроцентного контроля всего сечения трубы на дефектоскопе устанавливают большое количество ультразвуковых преобразователей. Ультразвуковые преобразователи сдвигают относительно друг друга вдоль оси дефектоскопа, при этом сдвиг может составить до 700 мм. Для того чтобы иметь возможность анализировать информацию, зарегистрированную ими в одном сечении трубы, в буферной памяти должна храниться вся информация, зарегистрированная всеми ультразвуковыми преобразователями при перемещении дефектоскопа на расстояние не менее двойного расстояния между первым по ходу движения ультразвуковым преобразователем и последним. В заявляемом способе предлагается записывать в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную на заданном расстоянии до появления признака выявления продольного сварного шва и после его окончания. Размер зоны записи должен быть не меньше 150 мм. Технический результат: повышение достоверности выявления сварных швов в процессе внутритрубного ультразвукового контроля. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля технического состояния магистральных нефтепроводов в процессе их эксплуатации.

Известен способ ультразвукового контроля сварных швов с помощью импульсного ультразвукового дефектоскопа, снабженного комплектом контактных наклонных ультразвуковых преобразователей с разными углами ввода α поперечной волны в объект контроля [Щербинский В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. М.: Изд-во «Тиссо», 2005. 326 с.]. Преобразователь перемещают по ровной поверхности основного металла поперек шва возвратно поступательно относительно усиления шва в зоне L, размер которой определяется требованием полного контроля сечения сварного соединения толщиной Η прямым и однократно отраженным лучом: L=2Htgα. Контроль выполняют с двух сторон шва. Анализируют амплитуду эхосигналов из сварного шва и по их величине судят о наличии дефекта в сварном шве.

Известна «Установка ультразвукового контроля сварного шва» (RU 15136 U1, МПК G01N 29/04, приоритет с 14.12.1999), включающая взаимосвязанные между собой механизм транспортирования ультразвуковых преобразователей с тележкой, направляющим поясом и опорными роликами, приспособление подачи контактной жидкости, магнитных опор, блок электронный с многоканальным цифровым дефектоскопом для возбуждения ультразвуковых импульсов, компьютер с принтером, узел управления, и блок питания, отличающаяся тем, что ультразвуковые преобразователи установлены друг относительно друга со смещением поперек боковой поверхности сварного шва, приспособление подачи контактной жидкости выполнено в виде емкости с глицерином и трубопроводов подачи глицерина к преобразователям, направляющий пояс и опорные ролики выполнены с взаимно наклонными боковыми кромками, при этом направляющий пояс имеет зубчатый венец для последовательного перемещения сварочного аппарата и ультразвуковых преобразователей, причем корпус преобразователей имеет приспособление пространственного качания, которое выполнено в виде расположенных друг над другом с разворотом на прямой угол полупрорезей.

Известен «Способ ультразвукового контроля сварных стыков рельсов» (RU 2309402 С2, МПК G01N 29/04, приоритет с 22.11.2005), который заключается в том, что на поверхность катания рельса устанавливают ультразвуковой измерительный блок, содержащий несколько измерительных элементов, каждый из которых по соответствующим схемам прозвучивания способен обнаружить дефекты в определенной зоне сварного стыка рельса, последовательно зондируют сварной стык рельса измерительными элементами, для чего излучают зондирующие и принимают отраженные от возможных дефектов ультразвуковые сигналы, при этом на выбранные участки поверхности рельса устанавливают несколько ультразвуковых измерительных блоков, которые неподвижно закрепляют на них, выбирают дополнительные схемы прозвучивания между измерительными элементами, схемы прозвучивания измерительных элементов выбирают так, чтобы они совместно позволяли обнаружить дефекты во всем сечении сварного стыка рельса с заданной разрешающей способностью, при зондированиях измеряют амплитуды и временное положение отраженных сигналов, вычисляют пространственное положение дефекта, объединяют и отображают результаты всех зондирований, по которым оценивают их и принимают решение о качестве сварного стыка. Технический результат: повышение скорости контроля и достоверности обнаружения дефектов.

Известно «Устройство для ультразвукового контроля круговых сварных швов вварных элементов изделия» (RU 61039 U1, МПК G01N 29/04, приоритет с 25.09.2006), которое используется на трубах и цилиндрических изделиях, и может быть использовано в технологии машиностроения. Устройство содержит основание, переходник для крепления к поверхности вварного элемента, жестко прикрепленную к нему штангу, соединенную с основанием, привод радиального перемещения ультразвукового преобразователя, размещенный на водиле и выполненный в виде ходового винта с ходовой гайкой, электродвигателем, кронштейном и микропереключателем радиального перемещения, привод кругового перемещения ультразвукового преобразователя, выполненный в виде жестко закрепленного на основании электродвигателя с ведущей шестерней, кинематически связанной с ней ведомой шестерней, жестко соединенного с последней водила и микропереключателя кругового перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным микропереключателем и преобразователем угла поворота водила в электрический сигнал, установленными на основании, узлом намотки кабеля, неподвижный корпус которого представляет собой барабан регистратора дефектов, при этом перо регистратора кинематически связано с водилом, электронным блоком цифрового отсчета угловых координат, электрически связанным с преобразователем угла поворота, с задатчиком установки числа шагов радиального перемещения преобразователя и блоком корректировки длительности зоны контроля дефектоскопической аппаратуры.

Известен «Способ обнаружения сварного шва на трубе при ультразвуковом контроле и устройство для его осуществления» (RU 2343468 С2, МПК G01N 27/00, G01N 29/04, приоритет с 27.10.2006), который заключается в том, что для измерения расстояния от активной части датчика до поверхности трубы при ее вращении применяют индуктивный датчик с аналоговым выходом, который располагают перпендикулярно к поверхности трубы на опоре с роликом, регистрируют получаемые данные, одновременно фиксируют координату вращения трубы с помощью энкодера - датчика вращения трубы, при прохождении валика усиления сварного шва под активной частью индуктивного датчика фиксируют уменьшение расстояния от датчика до поверхности трубы, регистрируют обнаружение сварного шва, а для исключения ложных срабатываний используют алгоритм обработки данных, для чего при изменении положения трубы при ее вращении на 2 мм производится запись показаний индуктивного датчика в буфер, состоящий из 20 последних показаний, при этом все ранее записанные показания смещаются на одну позицию к концу буфера, последняя, самая «старая» запись при этом теряется, а новые показания записываются в начало буфера, затем производится суммирование первых 10 записей буфера и последних 10 записей буфера и полученные суммы сравниваются, и если полученная в результате сравнения разница превышает заданный порогу программа контроллера генерирует событие, что «сварной шов найден», причем порог срабатывания выбирают таким образом, чтобы обеспечить надежное обнаружение сварного шва и при этом исключить ложные срабатывания. Технический результат: надежное обнаружение сварного шва на трубе при ультразвуковом контроле.

Известен «Способ ультразвукового контроля труб» (RU 2486502 С2, МПК G01N 29/04, приоритет с 07.06.2011), в котором устанавливают на поверхности изделия перемещающиеся вдоль образующей трубы два преобразователя, излучающих ультразвуковые колебания с задержкой по времени относительно друг друга, принимают каждым преобразователем отраженные от дефекта изделия эхо-импульсы, измеряют параметры принятых эхо-импульсов, сравнивают их с эталонным значением и по результатам сравнения судят о величине дефекта, при этом импульсы ультразвуковых колебаний вводят перпендикулярно образующей поверхности изделия, дополнительно регистрируют «обегающий» изделие импульс ультразвуковых колебаний, излучаемый одним преобразователем и принимаемый другим преобразователем, и по изменению амплитуды импульса корректируют значение амплитуды импульса, отраженного от дефекта, и, сравнивая его с эталонным значением, судят о величине дефекта, после чего излучают дополнительный импульс в направлении, противоположном основному, принимают каждым преобразователем отраженные от дефекта изделия эхо-импульсы, сравнивают их с эталонным значением и по результатам сравнения судят о наличии дефектов в «мертвых зонах» каждого преобразователя, при этом преобразователи устанавливают друг относительно друга на расстоянии, не менее суммы длин «мертвых зон» каждого преобразователя в одном направлении. Технический результат: обеспечение контроля качества как сварного шва, так и тела трубы и «мертвых зон».

Недостатками вышеуказанных технических решений является то, что контактный способ нельзя использовать для контроля протяженных подземных трубопроводов. Однако на местах, отмеченных по результатам контроля внутритрубным дефектоскопом, данный способ успешно используется после раскопок трубопровода и снятия с трубы гидроизоляции. При этом трудоемкость такого способа на порядок выше заявленного способа при использовании его в контроле технического состояния трубопроводов.

Известен «Способ ультразвукового контроля изделий» (RU 153502 A1, МПК G01N 29/04, приоритет с 05.08.1987). Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет учета акустического контакта преобразователей и контролируемого изделия. В изделие излучают ультразвуковые колебания двум различных частот. Принятые эхо-сигналы каждой частоты стробируют по нескольким отрезкам интервала наблюдения, на каждом отрезке измеряют средние значения амплитуды. Выбирают отрезок стробирования, на котором принимаются структурные помехи от материала зоны контроля. Используя уровень структурных помех как опорный, рассчитывают коэффициенты акустического контакта преобразователя и изделий, с учетом которого определяют эквивалентную площадь дефекта изделия.

Известен «Способ ультразвукового контроля труб и трубопроводов» (RU 2117941 C1, МПК G01N 29/04, приоритет 01.09.1997), заключающемся в том, что в контролируемой трубе со стороны внутренней поверхности через жидкий транспортируемый продукт возбуждают импульсы УЗ-колебаний, принимают отраженные и прошедшие в металле трубы импульсы и по их параметрам судят о наличии дефектов и состоянии трубы, ультразвуковые колебания возбуждают синфазной осесимметричной волной, замкнутой по окружности в области, ограниченной двумя соосными с трубой коническими поверхностями; принимают пары импульсов, постоянно переизлучаемые вдоль трубы, и одиночные, локально переизлучаемые импульсы; и по времени прихода пары импульсов судят о диаметре трубы, по расстоянию между импульсами в паре - о толщине стенки трубы, а по одиночному, локально переизлученному импульсу судят о наличии дефектов.

Известен «Способ ультразвукового контроля» (RU 2472143 C1, МПК G01N 29/04, приоритет с 16.08.2011), который заключается в том, что размещают в заданной зоне сканирования ультразвуковой преобразователь и проводят операции контроля, включающие зондирование импульсами ультразвуковой частоты, регистрацию отраженных сигналов посредством дефектоскопа с обеспечением их визуализации в виде амплитудно-временной развертки, выделение на ней соответствующей заданной зоне сканирования временной зоны, апертуру которой выбирают из условия невхождения в нее зондирующего импульса, задание критерия полезности сигнала и анализ зарегистрированных в этой временной зоне отраженных сигналов, перемещают ультразвуковой преобразователь в зоне сканирования и повторяют операции контроля, при этом в выделенной временной зоне определяют среднеарифметическое значение амплитуд принятых сигналов через задаваемый дефектоскопом шаг, амплитуда N которых находится в диапазоне, удовлетворяющем условию Ν≤N1-N2, где N1 - динамический диапазон отображаемых на экране дефектоскопа сигналов, N2 - критерий квалификации сигнала как полезного, а в качестве критерия полезности сигнала выбирают превышение его амплитуды этого среднеарифметического значения на величину N2≥12 дБ. Технический результат: повышение достоверности контроля.

Прототипом заявленного способа является способ внутритрубного ультразвукового контроля [Современное состояние внутритрубного ультразвукового неразрушающего контроля сварных швов./ Г. Добман, О.А. Барбиан, X. Виллемс: Дефектоскопия. 2007. №11. С. 63-71], [Руководство к эксплуатации устройства Pipetronix UltraScan 28"/32" фирмы Pipetronix (ФРГ)], в котором пропускают внутри трубопровода дефектоскоп, оснащенный ультразвуковыми преобразователями, закрепленными на носителе с одинаковым шагом Δx по окружности трубы, которые возбуждают через равные интервалы дистанции (пройденного пути) ΔL в стенке трубы импульсы поперечной волны под углом α к поверхности трубы перпендикулярно оси сварного шва с двух противоположных сторон, регистрируют эхо-сигналы, анализируют эхо-сигналы в каждом поперечном сечение трубы, зарегистрированные всеми преобразователями, излучающими в одном направлении, сохраняют в бортовом накопителе информацию, зарегистрированную на местах вне шовной зоны, признанных бортовым алгоритмом дефектными, и всю информацию зарегистрированную преобразователями, расположенными в заданной зоне фиксированной длины около сварного шва независимо от наличия дефектов, а для выявления сварных швов сравнивают амплитуду эхо-сигналов с пороговым уровнем выявления сварного шва, при его превышении считают шов обнаруженным и вырабатывают признак обнаружения шва. Дополнительно во время контроля измеряют толщину стенки трубы.

Недостатками перечисленных технических решений являются:

- регистрация большого числа ложных продольных сварных швов на царапанных трубах;

- ненадежное выявление поперечных сварных швов;

- неполное сканирование по длине продольных швов, недостаточная запись информации на толстых трубах для полного обследования сварного соединения.

Техническим результатом заявленного способа внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов является повышение достоверности выявления сварных швов в процессе внутритрубного ультразвукового контроля, надежное выявление поперечных сварных швов, полная сканирование по длине продольных швов, полное обследование сварного шва на толстых трубах.

Технический результат способа внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов состоит в том, что внутри трубопровода перемещают дефектоскоп с ультразвуковыми преобразователями, которые устанавливают с одинаковым шагом Δx по окружности трубы, возбуждают через равные интервалы дистанции (пройденного пути) ΔL в стенке трубы импульсы поперечной волны под углом α к поверхности трубы перпендикулярно оси сварного шва с двух противоположных сторон, регистрируют эхо-сигналы, анализируют эхо-сигналы в каждом поперечном сечение трубы, зарегистрированные всеми ультразвуковыми преобразователями, излучающими в одном направлении, сравнивают амплитуду эхо-сигналов с пороговым уровнем выявления сварного шва, вырабатывают признак сварного шва, сохраняют в бортовом накопителе всю информацию зарегистрированную ультразвуковыми преобразователями, расположенными около сварного шва в зоне L, размер которой определяют требованием полного контроля сечения сварного соединения толщиной Η прямым и однократно отраженным лучами: L=2Htgα, измеряют толщину стенки трубы.

После возбуждения ультразвуковых преобразователей сравнение амплитуд зарегистрированных эхо-сигналов с пороговым уровнем выявления сварного шва прекращают после окончания регистрации эхо-сигнала от внутренней поверхности трубы, сравнение последующих эхо-сигналов производят с дополнительным порогом, уровень которого устанавливают ниже амплитуды мешающих эхо-сигналов из сварного шва и выше амплитуды эхо-сигналов, регистрируемых в зоне действия этого порогового уровня на бездефектном месте трубы вне зон сварных швов, а признак сварного шва вырабатывают, если были зарегистрированы превышения обоих пороговых уровней.

Кроме того, во время внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов рассчитывают длину зоны записи сварного шва L по известной формуле для измеренного значения толщины стенки и минимально возможной скорости звука в перекачиваемой жидкости.

Записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную в зоне продольного сварного шва, наиболее близко расположенными ультразвуковыми преобразователями по окружности трубы, отстоящими дальше от продольного сварного шва, чем ультразвуковой преобразователь с признаком сварного шва, числом равным отношению - L/Δx.

Дополнительно записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную на расстояние не менее 150 мм до момента первой регистрации признака выявления продольного сварного шва и после момента последней его регистрации.

Записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную в зоне поперечного сварного шва, в течение количества последовательных возбуждений ультразвукового преобразователя равного отношению - L/ΔL.

Кроме того, во время внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов проводят подсчет в каждом поперечном сечение трубы числа ультразвуковых преобразователей с признаком поперечного сварного шва, отдельно для ультразвуковых преобразователей, излучающих по ходу движения дефектоскопа и для ультразвуковых преобразователей, излучающих против хода дефектоскопа, сравнивают это число с наперед заданным и в случае его превышения считают, что у всех ультразвуковых преобразователей, излучающих в данном направлении, на данной координате зарегистрирован признак поперечного сварного шва и производят запись в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную в зоне L всеми ультразвуковыми преобразователями, излучающими по ходу движения дефектоскопа, до момента регистрации признака сварного шва, а всеми ультразвуковыми преобразователями, излучающими против хода движения дефектоскопа, после момента регистрации признака поперечного сварного шва.

На фиг. 1 изображена схема выявления сварного шва и зона записи информации, зарегистрированной в процессе внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1. Ультразвуковой преобразователь.

2. Стенка трубопровода.

3. Усиление сварного шва.

4. Зона записи информации.

5. Толщина стенки трубы.

На фиг. 2 изображена осциллограмма сигналов регистрируемых ультразвуковым преобразователем при падении ультразвукового луча на границу усиления или корня сварного шва и поверхности трубы.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

6. Зондирующий импульс.

7. Эхо-сигналы от внутренней поверхности трубы.

8. Эхо-сигнал от корня сварного шва или усиления шва.

9. Мешающие эхо-сигналы из сварного шва.

10. Пороговый уровень регистрации эхо-сигнала от сварного шва.

11. Пороговый уровень регистрации мешающих эхо-сигналов из сварного шва.

На фиг. 3 изображена информация, представленная в виде В-скана, зарегистрированная ультразвуковым преобразователем на валике усиления сварного шва при перемещении ультразвукового преобразователя вдоль продольного сварного шва.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:

12. Эхо-сигнал от границы усиления шва и поверхности трубы.

13. Эхо-сигналы от внутренней поверхности трубы.

14. Мешающие эхо-сигналы из сварного шва.

На фиг. 4 изображена информация, представленная в виде С-скана, записанная в бортовой накопитель на поперечном сварном шве.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения:

15. Зона с большими амплитудами эхо-сигнала от сварного шва.

16. Зона с амплитудами эхо-сигнала от шва ниже порогового уровня выявления сварного шва.

17. Зона с отсутствием эхо-сигналов от корня сварного шва.

Оценка технического состояния трубопроводов заключается в пропуске внутритрубного дефектоскопа, оснащенного большим количеством ультразвуковых преобразователей равномерно распределенных по окружности трубы и обеспечивающих стопроцентный внутритрубный ультразвуковой контроль сварных швов всей трубы, записи зарегистрированной информации в бортовой накопитель, и последующем анализе зарегистрированных данных с помощью программ интерпретации для выявления дефектов.

Протяженность контролируемых участков трубопроводов доходит до 300 км. На сегодняшний день невозможно запомнить в бортовом накопителе дефектоскопа всю зарегистрированную информацию, включая информацию, полученную на сварных швах. Кроме того, большой объем информации существенно понижает производительность внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов, при оценке которой следует учитывать время необходимое на копирование зарегистрированных данных, их трансляцию и обработку.

В прототипе при внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов используют два алгоритма сбора информации, принципиально отличающихся на сварных швах и на стенке трубы вне сварных швов.

Для уменьшения количества информации записываемой в бортовой накопитель в прототипе организована специальная процедура сбора данных, называемая прореживанием данных. Цель прореживания данных состоит в том, чтобы записать в накопитель дефектоскопа только ту информацию, которая зарегистрирована на местах трубопровода, признанных бортовым алгоритмом содержащими дефекты. Прореживание применяется только на теле трубы вне шовной зоны. Это связано с тем, что выявление дефектов сварного шва крайне затруднено наличием большого количества мешающих эхо-сигналов, поступающих из сварного шва. Реализовать сложный алгоритм выявления эхо-сигналов от дефектов сварных швов непосредственно во время сбора информации не реально. Намного эффективнее обрабатывать полученные данные после окончания внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов с помощью специальных программ интерпретации данных и сравнивать результаты текущего внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов с предыдущими на данном участке трубопровода. При корректно работающем алгоритме прореживания данных на теле трубы количество информации записываемой на швах составляет большую часть сохраненной в накопителе информации.

При внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов важно записать в бортовой накопитель информацию в объеме достаточном для обнаружения дефектов в любом месте сварного шва при интерпретации данных.

В трубопроводах положение продольных сварных швов не постоянно по углу (меняется в соседних трубных секциях), а положение поперечных сварных швов зависит от длины трубных секций, которая также не постоянна. Поэтому, одной из проблем при внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов является выявление сварных швов.

Дефектоскоп оснащается большим количеством преобразователей, которые ориентируют таким образом, чтобы озвучивать шов перпендикулярно его оси. При движении дефектоскопа преобразователи перемещаются вдоль продольных швов и перпендикулярно поперечным швам. Основным признаком регистрации сварного шва является эхо-сигнал от границы поверхности трубы и усиления (корня) шва.

Расстояние между ультразвуковыми преобразователями, как правило, равно около 10 мм по окружности трубы. Возбуждение ультразвуковых преобразователей происходит по сигналам одометра при перемещении дефектоскопа на фиксированное расстояние равное приблизительно 3 мм. Эти два параметра обеспечивают гарантированное попадание ультразвуковых лучей от преобразователя 1 (фиг. 1) на границу поверхности трубы 2 (фиг. 1) и усиления продольных сварных швов 3 (фиг. 1) и корня поперечных сварных швов.

Ультразвуковой преобразователь 1 (фиг. 1) после возбуждения электрическим импульсом регистрирует несколько сигналов. Первым регистрируется зондирующий импульс 6 (фиг. 2) - реакция ультразвукового преобразователя на возбуждение. Вторым регистрируется эхо-сигнал 7 (фиг. 2) - отражение от внутренней поверхности трубы 7 (фиг. 1). Эхо-сигнал от границы валика усиления сварного шва и поверхности трубы 8 (фиг. 2) (далее по тексту сигнал от шва) по времени регистрации совпадает с сигналами отраженными от внутренней поверхности трубы 7 (фиг. 2). Амплитуда эхо-сигнала 8 (фиг. 2), как правило, существенно больше амплитуды эхо-сигнала 7 (фиг. 2) на неповрежденных местах вне шовной зоны. Кроме эхо-сигналов 7 (фиг. 2) и 8 (фиг. 2), дополнительно ультразвуковым преобразователем 1 (фиг. 1) регистрируются мешающие внутритрубному ультразвуковому контролю сварных швов эхо-сигналы 9 (фиг. 2) из сварного шва.

В прототипе для выявления шва все зарегистрированные эхо-сигналы после зондирующего импульса 6 (фиг. 2) сравнивают с заданным пороговым уровнем 10 (фиг. 2) регистрации сигнала от сварного шва. В случае превышения порогового уровня вырабатывается признак сварного шва и записывается в бортовой накопитель вся информация, зарегистрированная в заданной зоне фиксированной длины около сварного шва. Запись производится до тех пор, пока вырабатывается признак сварного шва.

Недостаток известного способа заключается в низкой достоверности внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов из-за записи «ложных» сварных швов при регистрации эхо-сигналов от царапин на внутренней поверхности трубы.

Пороговый уровень 10 (фиг. 2) в известном способе действует в течение всего интервала сбора данных, начиная от зондирующего импульса 6 (фиг. 2). Уровень порога 10 (фиг. 2) выбирают по возможности низким, чтобы повысить надежность выявления сигнала от сварного шва, амплитуда которого сильно зависит от конфигурации валика усиления.

Часто на внутренней поверхности трубы имеются неглубокие продольные царапины, которые наносятся в основном в процессе изготовления листов изношенными валками и металлическими шипами, используемых на полиуретановых полозах и манжетах для уменьшения их износа, устройств очистки и контроля трубопроводов. Царапины сильно увеличивают амплитуду эхо-сигнала от внутренней поверхности 7 (фиг. 2). Если амплитуда этого сигнала превысит уровень пороговый уровень 10 (фиг. 2), то царапины будут приняты за сварные швы и произойдет запись большого количества лишней информации.

В заявленном способе амплитуду эхо-сигналов зарегистрированных после зондирующего импульса 6 (фиг. 2) сравнивают с пороговым уровнем 10 (фиг. 2) до момента окончания регистрации эхо-сигнала от внутренней поверхности 7 (фиг. 2). Сравнение последующих эхо-сигналов производят с дополнительным порогом 11 (фиг. 2), уровень которого ниже мешающих сигналов из сварного шва и выше амплитуды эхо-сигналов, регистрируемых в зоне действия этого порогового уровня на бездефектном месте трубы вне зоны сварного шва, а признак сварного шва вырабатывают, если были зарегистрированы превышения обоих пороговых уровней.

Сигнал сварного шва 8 (фиг. 2) может быть зарегистрирован только во временном интервале регистрации эхо-сигнала от внутренней поверхности трубы 7 (фиг. 2), который равен 5…8 мкс в зависимости от шероховатости внутренней поверхности и кривизны трубы.

Мешающие эхо-сигналы возникают при падении поперечной волны на ребро сопряжения усиления сварного шва с поверхностью основного металла [Щербинский В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. М.: Изд-во «Тиссо», 2005. 326 с.]. Возникает поверхностная волна, которая последовательно переотражается от заднего и переднего ребер сопряжения, трансформируется в этих точках в объемные волны, регистрируемые как помехи.

На фиг. 3 показана информация, представленная в виде В-скана, регистрируемая преобразователем 1 (фиг. 1) при перемещении его вдоль продольного сварного шва. По горизонтальной оси отложена пройденная дистанция, по вертикальной оси время регистрации эхо-сигналов после каждого возбуждения ультразвукового преобразователя. Первыми по времени регистрируются эхо-сигналы от внутренней поверхности 13 (фиг. 3). Сигнал от шва 12 (фиг. 3) обозначен белым цветом. В зависимости от положения ультразвукового преобразователя относительно усиления шва эхо-сигнал 12 (фиг. 3) может менять свое положение в зоне регистрации эхо-сигналов от внутренней поверхности 13 (фиг. 3). Из фиг. 3 видно, что геометрические параметры валика усиления не постоянны по длине данного сварного шва.

После каждого возбуждения ультразвуковой преобразователь регистрирует помимо эхо-сигналов 12 и 13 (фиг. 3) достаточно большие по амплитуде мешающие эхо-сигналы 14 (фиг. 3). Расчет делается на то, что при внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов всегда регистрируется много мешающих эхо-сигналов, а при регистрации царапины этого не происходит.

Пороговый уровень 11 (фиг. 2) выбирают эмпирически из условия, что он должен быть выше структурных шумов металла и сигналов от неровностей поверхностей трубы при внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов вне зоны сварного шва, но достаточным для регистрации мешающих эхо-сигналов из сварного шва. Сравнение с пороговым уровнем 11 (фиг. 2) производят после окончания действия порогового уровня 10 (фиг. 2). Признак сварного шва вырабатывается, если после возбуждения ультразвукового преобразователя зафиксировано превышение обоих пороговых уровней 10 (фиг. 2) и 11 (фиг. 2).

Реализация предлагаемого способа позволила исключить запись «ложных» сварных швов из-за эхо-сигналов от царапин на внутренней поверхности трубы.

Известно, что для полноценного внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов необходимо перемещать ультразвуковой преобразователь 1 (фиг. 1) при ручном контроле по поверхности стенки трубы 2 (фиг. 1) относительно усиления сварного шва 3 (фиг. 1) в зоне L - 4 (фиг. 1). При внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов необходимо записать в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную теми ультразвуковыми преобразователями 1 (фиг. 1), которые находятся в зоне L -4 (фиг. 1).

Длина зоны L - 4 (фиг. 1) зависит от толщины стенки трубы H - 5 (фиг. 1) и угла ввода α (фиг. 1) ультразвуковых импульсов в стенку трубы:

L=2Htgα

При иммерсионном контроле угол ввода α можно оценить по известной формуле Снеллиуса:

α=arcsin[(Ст/Сж)sinβ],

где Ст - скорость звука поперечной волны в стали (3230 м/с), Сж - скорость звука в перекачиваемой жидкости, β - угол падения ультразвуковых импульсов на внутреннюю поверхность стенки трубы.

Длина зоны контроля сварных швов толщиной 30 мм при внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов через слой нефти со средним значением скорости звука 1350 м/с должна быть около 60 мм.

Чем меньше скорость звука в перекачиваемой жидкости, тем больше будет угол ввода α, тем больше должна быть длина зоны контроля сварных соединений. Исследования показали, что в некоторых сортах нефти значение скорости звука может быть 1300 м/с. Температура в перекачиваемой нефти может быть 50°С. Температурный коэффициент скорости звука равен минус 4 м/с на градус. То есть минимальное значение скорости звука в нефти может быть 1180 м/с.Расчет по формуле L=2Htgα для этого случая при угле β равном 17° дает значение длины зоны 80 мм.

В прототипе предусмотрена запись информации зарегистрированной на продольных сварных швах двумя ультразвуковыми преобразователями, расположенными дальше от усиления сварного шва по сравнению с ультразвуковым преобразователем, обнаружившим сварной шов. То есть зона контроля в данном случае около 20 мм с учетом того, что расстояние между ультразвуковыми преобразователями Δx около 10 мм по окружности трубы. Такой зоны контроля достаточно для полного внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов толщиной 10 мм. Однако длины зоны контроля явно не хватает для контроля всего сечения сварного шва толщиной 30 мм.

Если работать с фиксированным значением длины зоны контроля сварных швов как реализовано в прототипе, и задавать длительность зоны контроля, исходя из требования полного контроля сварного шва на самых толстых стенках, то на тонких трубах, а их большинство, будет записано большое количество лишней информации в бортовой накопитель.

В заявляемом способе предлагается значение длины зоны контроля сварных швов устанавливать в зависимости от толщины стенки трубы.

Все внутритрубные дефектоскопы для выявления трещин в стенке трубы, аналогичные прототипу, снабжены некоторым количеством ультразвуковых преобразователей, возбуждающих ультразвуковые импульсы по нормали к поверхности трубы, предназначенных для измерения толщины стенки трубы по времени распространения импульса в стенке трубы. Эта информация используется при обработке зарегистрированных данных.

Предлагается во время внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов измеренное значение толщины стенки трубы, использовать при расчете длины зоны контроля сварного шва по известной формуле для минимально возможной скорости звука в перекачиваемой жидкости. Как показано выше, при контроле через жидкость с минимальной скоростью звука требуется наибольшая длина зоны контроля сварного шва для полного контроля сварного шва.

При этом информацию, зарегистрированную в околошовной зоне у продольного сварного шва, предлагается записывать ближайшими ультразвуковыми преобразователями по окружности трубы, отстоящими дальше от сварного шва, чем ультразвуковой преобразователь с признаком сварного шва, числом равным отношению - L/Δx. А информацию, зарегистрированную в околошовной зоне у поперечного сварного шва, записывать в течение числа последовательных возбуждений ультразвукового преобразователя равного отношению L/ΔL.

Существует отличие в регистрации продольных и поперечных сварных швов. На поперечных сварных швах, особенно выполненных ручной сваркой при монтаже трубопровода, а таких сварных швов на трубопроводах составляет 50%, далеко не всегда амплитуда эхо-сигнала от границы (корень сварного шва)/(поверхность трубы) имеет большую амплитуду. В прототипе отмечено, что алгоритм выявления сварного швов не применим к поперечным сварным швам.

Экспериментальные исследования показали, что если понизить пороговый уровень сварного шва 10 (фиг. 2) и порогового уровня 11 (фиг. 2), то у многих ультразвуковых преобразователей все же регистрируется признак сварного шва. Однако, при этом регистрируется большое число «ложных» сварных швов.

В заявляемом способе предлагается подсчитывать в каждом поперечном сечение трубы количество ультразвуковых преобразователей с признаком поперечного сварного шва. Подсчет производят отдельно для ультразвуковых преобразователей, излучающих по ходу движения дефектоскопа и против хода. Если их количество будет больше наперед заданного значения, то считают, что у всех ультразвуковых преобразователей, излучающих в данном направлении, зарегистрирован признак сварного шва на данной координате. Производится запись в бортовой накопитель информации, зарегистрированной в зоне контроля сварного шва, у всех ультразвуковых преобразователей, излучающих по ходу движения дефектоскопа, до момента регистрации признака сварного шва, а у ультразвуковых преобразователей, излучающих против хода движения дефектоскопа, после момента регистрации признака сварного шва.

Для стопроцентного внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов всего сечения трубы на дефектоскопе устанавливают большое количество ультразвуковых преобразователей. Ультразвуковые преобразователи располагают на равном друг от друга расстоянии по окружности трубы, как правило, приблизительно 10 мм. Разместить такое большое количество ультразвуковых преобразователей в одном сечение трубы невозможно, т.к. диаметр пьезоэлемента стандартного ультразвукового преобразователя равен 15 мм, а диаметр корпуса - 20 мм. Поэтому ультразвуковые преобразователи сдвигают относительно друг друга вдоль оси дефектоскопа, при этом сдвиг может составить до 700 мм. Для того, чтобы иметь возможность анализировать информацию, зарегистрированную ими в одном сечение трубы, в буферной памяти должна хранится вся информация, зарегистрированная всеми ультразвуковыми преобразователями при перемещении дефектоскопа на расстояние не менее двойного расстояния между первым по ходу движения ультразвуковым преобразователем и последним.

Пороговое число ультразвуковых преобразователей с признаком сварного шва определяется эмпирическим путем. Чем оно меньше, тем более надежно будет регистрироваться поперечный сварной шов, но тем больше будет зарегистрировано «ложных» поперечных сварных швов. В основном, ложный признак поперечного сварного шва регистрируется на вмятинах, где происходит увеличение амплитуды эхо-сигнала от внутренней поверхности, из-за уменьшения угла падения, и одновременно возникают многократные отражения в стенке трубы на вмятине. Эксперименты показали, что при внутритрубном ультразвуковом контроле сварных швов труб диаметром 48" пороговое значение ультразвуковых преобразователей должно быть равно 40…50 (11…14% от общего числа ультразвуковых преобразователей, излучающих в одном направлении), чтобы надежно регистрировать поперечные сварные швы при минимальном количестве случаев регистрации «ложных» поперечных сварных швов.

На фиг. 4 представлена информация в виде С-скана, записанная в бортовой накопитель на поперечном сварном шве ультразвуковыми преобразователями, излучающими по ходу движения дефектоскопа. По горизонтальной оси отложено перемещение дефектоскопа. По вертикальной оси отложено угловое положение ультразвуковых преобразователей в трубе (180° соответствует положению ультразвукового преобразователя внизу трубы). С-скан построен для наибольших значений амплитуды эхо-сигналов. Разница амплитуд подчеркивается цветом. Белым цветом 15 (фиг. 4) показаны эхо-сигналы с амплитудой больше порогового уровня выявления сварного шва 10 (фиг. 2). Красным цветом 16 (фиг. 4) - эхо-сигналы с амплитудой ниже порогового уровня. Синим цветом эхо-сигналы 17 (фиг. 4) с амплитудой фоновых эхо-сигналов - эхо-сигналов от неровностей поверхностей трубы. Из фиг. 4 видно, что запись произведена всего поперечного сварного шва. При этом у большинства ультразвуковых преобразователей не был зарегистрирован признак сварного шва. Есть зоны 17 (фиг. 4), в которых амплитуда эхо-сигналов незначительно превышает уровень фона.

В прототипе возможна не полная запись продольных сварных швов по длине, так как на концах труб на длине не менее 150 мм внутреннее усиление у продольных сварных швов должно быть удалено для обеспечения качественной сварки стыковых швов. Остаточная высота усиления не должна превышать 0,5 мм. Из-за этого в местах без усиления есть вероятность, что продольный сварной шов может быть не выявлен. В тоже время, эти зоны необходимо контролировать на наличие дефектов программой обработки данных, как и весь сварной шов.

В заявляемом способе предлагается записывать в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную на заданном расстоянии до появления признака выявления продольного сварного шва и после его окончания. Размер зоны записи должен быть не меньше 150 мм.

1. Способ внутритрубного контроля сварных швов, состоящий в том, что внутри трубопровода перемещают дефектоскоп с ультразвуковыми преобразователями, которые устанавливают с одинаковым шагом ΔX по окружности трубы, возбуждают через равные интервалы дистанции (пройденного пути) ΔL в стенке трубы импульсы поперечной волны под углом α к поверхности трубы перпендикулярно оси сварного шва с двух противоположных сторон, регистрируют эхо-сигналы, анализируют эхо-сигналы в каждом поперечном сечении трубы, зарегистрированные всеми ультразвуковыми преобразователями, излучающими в одном направлении, сравнивают амплитуду эхо-сигналов с пороговым уровнем выявления сварного шва, вырабатывают признак обнаружения сварного шва, сохраняют в бортовом накопителе всю информацию, зарегистрированную ультразвуковыми преобразователями, расположенными около сварного шва в зоне L, размер которой определяется требованием полного контроля сечения сварного соединения толщиной Н прямым и однократно отраженными лучами: L=2Htgα, измеряют толщину стенки трубы, отличающийся тем, что после возбуждения ультразвуковых преобразователей сравнение амплитуд зарегистрированных эхо-сигналов с пороговым уровнем выявления сварного шва прекращают после окончания регистрации эхо-сигнала от внутренней поверхности трубы, сравнение последующих эхо-сигналов проводят с дополнительным порогом, уровень которого устанавливают ниже амплитуды мешающих эхо-сигналов из сварного шва и выше амплитуды эхо-сигналов, регистрируемых в зоне действия этого порогового уровня на бездефектном месте трубы вне зон сварных швов, а признак сварного шва вырабатывают, если были зарегистрированы превышения обоих пороговых уровней.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время контроля рассчитывают длину зоны записи сварного шва L по известной формуле для измеренного значения толщины стенки и минимально возможной скорости звука в перекачиваемой жидкости.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную в зоне сварного продольного шва, наиболее близко расположенными ультразвуковыми преобразователями по окружности трубы, отстоящими дальше от сварного шва, чем ультразвуковой преобразователь с признаком сварного шва, числом, равным отношению - L/ΔX.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную в зоне сварного поперечного шва, в течение количества последовательных возбуждений ультразвукового преобразователя, равного отношению - L/ΔL.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную на расстояние не менее 150 мм до момента первой регистрации признака выявления продольного сварного шва и после момента последней его регистрации.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что во время внутритрубного контроля сварных швов проводят подсчет в каждом поперечном сечении трубы числа ультразвуковых преобразователей с признаком сварного шва отдельно для ультразвуковых преобразователей, излучающих по ходу движения дефектоскопа и против хода, сравнивают это число с наперед заданным и в случае его превышения считают, что у всех ультразвуковых преобразователей, излучающих в данном направлении, на данной координате зарегистрирован признак поперечного сварного шва, и производят запись в бортовой накопитель информации, зарегистрированной в зоне L всеми ультразвуковыми преобразователями, излучающими по ходу движения дефектоскопа, до момента регистрации признака шва, а всеми ультразвуковыми преобразователями, излучающими против хода движения дефектоскопа, после момента регистрации признака сварного шва.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытания конструкции на воздействие подводной ударной волны и может быть использовано для регистрации сотрясений на элементах подводного аппарата при воздействии подводной ударной волны.

Использование: для неразрушающего ультразвукового контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют ввод излучающим преобразователем ультразвуковых колебаний в изделие, прозвучивание свода изделия импульсами ультразвуковых колебаний и прием прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний в воздушной среде канала изделия устройством с приемным преобразователем, при этом проводят предварительный ультразвуковой контроль изделия известным способом для определения участков, на которых фиксируется прохождение ультразвуковых колебаний через свод изделия, после чего на один из таких участков устанавливают неподвижно излучающий ультразвуковой преобразователь, выбирают акустически непрозрачный участок изделия для определения на нем сплошности скрепления полимерного материала с прилегающей к нему поверхностью корпуса, а также участок изделия, симметричный ему относительно излучающего преобразователя и образующей поверхности изделия, проходящей через место контакта излучающего преобразователя с поверхностью изделия, ориентируют устройство с приемным преобразователем путем поворота и продольного перемещения относительно оси изделия на участок поверхности канала, радиально противоположный выбранному акустически непрозрачному участку, устанавливают уровень сигнала в пределах экрана без ограничения сверху, и при неподвижно установленном излучающем преобразователе сканируют ультразвуковым приемным преобразователем участки поверхности канала изделия, радиально-противоположные выбранному акустически непрозрачному участку и симметричному ему участку, и последовательно сравнивают сигналы на данных участках, выявляя участки, на которых имеет место относительное уменьшение уровня сигнала, после чего аналогичным образом проверяют другие акустически непрозрачные участки.

Изобретение относится к неразрушающим методам и средствам дефектоскопии технически сложных элементов конструкции. Сущность: элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения.

Изобретение относится к области исследования механических свойств проводящих и диэлектрических материалов при их обработке и может быть использовано при получении информации в процессе различных работ, связанных с токарной обработкой, сверлением, фрезерованием, шлифованием, прокаткой и другими технологическими операциями.

Использование: для неразрушающего контроля эхо-импульсным методом магистрального трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что контроль роста усталостной трещины производят путем одновременной передачи не менее двух сигналов в виде импульсных ультразвуковых колебаний от источников, размещенных в одной плоскости на одной общей платформе, причем сигналы формируют разной частоты и они направлены под разными углами к исследуемому объекту, а прием сигналов производят посредствам устройств, смонтированных на второй платформе в той же плоскости, что и источники импульсных ультразвуковых колебаний, при этом платформы располагают в одной плоскости на внешней стороне магистрального трубопровода, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом образце и рассчитывают геометрические характеристики усталостных трещин магистральных трубопроводов.

Использование: для оценки величин дефектов в тестируемом объекте при ультразвуковом тестировании. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют оценку величин дефектов в тестируемом объекте, реализуя следующие этапы: определение (S1) набора данных измерений тестируемого объекта; выполнение (S2) обработки способом фокусировки синтезированной апертуры (SAFT-обработки) определенного набора данных измерений; вычисление (S3) ультразвуковых эхо-сигналов для множества величин дефектов в тестируемом объекте посредством моделирования эхо-сигналов для сценария тестирования; выполнение (S4) SAFT-обработки для вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов каждой из множества величин дефектов; оценка (S5) величины дефекта в SAFT-обработке определенного набора данных измерений посредством сопоставления SAFT-обработок вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов.

Использование: для неразрушающего контроля степени поврежденности металлов контейнеров с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность контейнера устанавливают ультразвуковые излучатели и приемники сигналов в равном количестве, которые формируют прямоугольные импульсы с соответствующей шириной, длительностью частотой.

Использование: для обнаружения дефектов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий УЗ (ультразвуковой) импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса.

Использование: для ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя, направленных зеркально относительно плоскости поперечного сечения так, чтобы ультразвуковой зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса ультразвуковые сигналы в соответствующем временном окне, дополнительно принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от нижних выкружек головки рельса в соответствующих временных окнах приема, чувствительность приема каждого электроакустического преобразователя во всех временных окнах приема постоянно выбирают так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса, заключение о наличии и ориентации микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов, полученных электроакустическими преобразователями.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что на первом этапе опорный эхо-сигнал электроакустической наводки регистрируется и запоминается в блоке накопителя, при этом для формирования опорного сигнала из материала, идентичного материалу контролируемого образца, изготавливается бездефектный эталонный стандартный образец (СО), бездефектность которого гарантируется применением других методов испытаний, размер контролируемой толщины этого бездефектного эталонного образца выбирается большим, чем максимальная толщина контролируемого объекта, что гарантирует отсутствие каких-либо донных сигналов в пределах контролируемого интервала глубин; далее на втором этапе пьезопреобразователь устанавливается на поверхность контролируемого изделия, регистрируется рабочий эхо-сигнал, который подается на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал из блока накопителя, а сигнал с выхода блока вычитания подается на индикатор.

Использование: для дефектоскопии листов, плит и других изделий двухсторонним доступом в металлургической, машиностроительной областях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что излучают с одной стороны контролируемого изделия импульсы ультразвуковых колебаний, принимают с противоположной стороны изделия первый сквозной и двукратно отраженный сквозной импульсы, а также эхо-импульсы ультразвуковых колебаний, отраженных от дефекта, сканируют изделие по всей площади, обеспечивая соосность излучающего и приемного электроакустических преобразователей, анализируют огибающие амплитуд ультразвуковых колебаний первого прошедшего (сквозного) импульса и эхо-сигналы от дефекта во временном интервале между первым и вторым сквозными импульсами, дополнительно считывают координаты уменьшения прошедших через изделие сквозных импульсов, повышают чувствительность приема сигналов во временном интервале между первым и вторым сквозными импульсами, измеряют временной интервал между первым сквозным импульсом и первым эхо-сигналом от дефекта, по измеренным значениям определяют местоположение и глубину залегания дефекта. Технический результат: повышение достоверности ультразвукового контроля изделий. 5 ил.

Использование: для автоматизированного неразрушающего контроля резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что предложено устройство для автоматизированного неразрушающего контроля металлической конструкции, содержащее ультразвуковой блок неразрушающего контроля, блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля, вихретоковый блок неразрушающего контроля, управляющий блок, соединенный с указанными ультразвуковым блоком неразрушающего контроля, блоком неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретоковым блоком неразрушающего контроля для отправки управляющих сигналов для осуществления контроля металлической конструкции, и блок навигации, соединенный с управляющим блоком управления и выполненный с возможностью определения положения указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля относительно металлической конструкции и состояния поверхности контролируемой металлической конструкции и направления сигналов с информацией о положении указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля и состоянии поверхности контролируемой металлической конструкции в управляющий блок, причем все указанные блоки установлены во взрывозащищенном корпусе, имеющем средства перемещения по поверхности контролируемой металлической конструкции, управляющий блок выполнен с возможностью направления управляющих сигналов одновременно на по меньшей мере один блок из числа указанных ультразвукового блока неразрушающего контроля, блока неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретокового блока неразрушающего контроля на основе сигналов, полученных от блока навигации, а блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля выполнен с возможностью изменения индукции магнитного поля, создаваемого этим блоком, от минимального значения, близкого к нулю, до заданного максимального значения. Технический результат: обеспечение возможности создания устройства для автоматизированного неразрушающего контроля металлических конструкций, которое может осуществлять точный контроль различных видов металлических конструкций, включая металлические конструкции, имеющие препятствия на своей поверхности, например, в виде стыков составляющих их пластин, а также которое может работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для локального ультразвукового неразрушающего контроля качества труб. Сущность изобретения заключается в том, что акустический блок содержит сканирующий узел с основанием с опорными роликами, которое связано штоками с корпусом, в котором размещены демпфер, ультразвуковой эхо-пьезопреобразователь, локальная ванна для иммерсионной жидкости (воды). На внешней нижней поверхности корпуса выполнена локальная ванна. Сверху каждого выступа выполнены глухие отверстия, сопряженные с шаровыми опорами штоков, связанных с основанием. Ультразвуковой эхо-пьзопреобразователь подключен к ультразвуковому дефектоскопу, включающему в себя генератор импульсов возбуждения, синхронизатор, генератор развертки, электроннолучевую трубку, усилитель, автоматический сигнализатор дефектов. Пьезоэлемент эхо-преобразователя соединен с электронно-лучевой трубкой посредством: первой электроцепи через генератор импульсов возбуждения - синхронизатор - генератор развертки и второй электроцепи через усилитель - автоматический сигнализатор дефектов. Указанное основание выполнено в виде листового упругого элемента, установленного передним концом на ось переднего ролика, а задним концом на ось двух разнесенных задних роликов меньшего диаметра, чем передний ролик. Передний шток выполнен в виде маятникового рычага, верхняя его шаровая опора присоединена к кронштейну на основании, а нижняя - размещена в переднем выступе на корпусе. Задний шток является телескопической пружинной стойкой, верхний конец которой соединен поперечной осью с упругим элементом, а нижний конец - с выступом на корпусе. Ось пружинной стойки перпендикулярна оси листового упругого элемента в исходном положении акустического блока. Передний шток снабжен выступом с возможностью упора в листовой упругий элемент, а на основании установлена накладка для провода к пьезоэлементу и патрубка питания эхо-преобразователя иммерсионной жидкостью. Задний конец листового упругого элемента (основания) выступает консольно за пределы оси задних роликов и жестко соединен с одним концом рукоятки. Технический результат: повышение точности исследований труб разного диаметра. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для определения характеристик небольших объектов, имеющих поверхность, которая искривлена в плоскости сечения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют по меньшей мере одно наблюдение ультразвука, проходящего через объект, причем каждое наблюдение выполняют на оси, перпендикулярной плоскости симметрии, причем каждое наблюдение получают в результате излучения ультразвука, формируемого вдоль соответствующей одной из упомянутых осей и падающего на объект вдоль упомянутой оси под углом падения, отличным от нормального, причем ультразвук падает на объект таким образом, чтобы следовать по пути, который является симметричным относительно плоскости симметрии, причем время пролета ультразвуковой волны и/или положение оси, на которой выполняются излучение и наблюдение, анализируют для описания характеристик объекта. Технический результат: обеспечение возможности определять характеристики маленького объекта. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения. Сущность изобретения заключается в том, что две антенные решетки размещают на поверхности контролируемого изделия на оптимальном расстоянии между собой с двух сторон от сварного соединения, регистрируют отраженные от донной поверхности ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение профиля донной поверхности, по которому находят таблицу значений толщины контролируемого изделия в каждой точке области восстановления. Технический результат: повышение точности определения профиля внутренней поверхности изделия. 3 ил.

Способ может быть использован в машиностроении, гидроэнергетике и других отраслях промышленности, требующих применения в производстве ультразвукового контроля. Для определения температурного коэффициента скорости ультразвука используются данные об изменении акустических характеристик материала. Сущность способа заключается в том, что в недеформированном и деформированном материале при разных температурах возбуждают упругие волны, определяют скорость их распространения и по результатам измерений рассчитывают температурный коэффициент скорости ультразвука. Используя полученную аналитическую зависимость, можно определять температурный коэффициент для промежуточных значений температуры и величины пластической деформации, причем деформацию можно определять акустическим способом, измеряя параметр акустической анизотропии, не зависящий от температуры. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для обнаружения изменений параметров заглубленного трубопровода и окружающей его среды. Сущность изобретения заключается в том, что в оболочке трубы возбуждают последовательность виброакустических импульсов через интервалы, превышающие интервал корреляции существующих в ней шумов, последовательность отсчетов регистрируемых реакций на каждое воздействие на другом конце контролируемого участка трубопровода суммируют с ранее полученными аналогичными отсчетами, модуль результирующего сигнала нормируют и принимают за плотность распределения временных интервалов отсчетов от начала до конца сформированного в сумматоре сигнала, по этому распределению вычисляют его оценки математического ожидания, среднеквадратичного отклонения, асимметрии и эксцесса, по совокупности каждого из этих моментов определяют линии регрессии их средних и отклонений от них, сравнивают эти линии с вычисленными на предыдущем шаге и при достижении результатами сравнения установленных значений прогнозируют их поведение с ростом количества суммирования для обеспечения допустимых доверительных границ вычисляемых моментов, по достижению которых судят как о наличии, так и виде изменений в трубопроводной системе в текущий момент времени. Технический результат: повышение надежности обнаружения изменений параметров в трубопроводной системе и распознавание их вида. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: для внутритрубного обследования трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп оснащен устройством измерения скорости звука в перекачиваемой жидкости V и блоком автоматической регулировки длительности временного окна ΔT во время контроля по формуле: ΔT=ΔT°V°/V, где ΔТ° - длительность окна при контроле в жидкости с минимальной скоростью звука V°. Конструкция носителя п ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей обеспечивает длину пути ультразвукового импульса, от точки отражения от внутренней поверхности трубы до ближайшего элемента носителя, не менее ΔT°V°/2+ΔНп, где ΔНп - максимально допустимый износ полоза носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. Технический результат: расширение диапазона контролируемых толщин стенки трубы в сторону увеличения при перекачивании разнородных жидкостей и упрощение требований к конструкции носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля протяженных металлических изделий. Сущность изобретения заключается в том, что при перемещении вдоль трубопровода периодически возбуждают УЗ колебания в заданной области внешней или внутренней его поверхности, связанной с диагностическим устройством, принимают из этой же области реализации УЗ колебаний от акустических нормальных волн, отраженных от различных нарушений сплошности материала стенок, и в результате обработки принятых реализаций определяют распределение дефектов в стенках трубопровода, при этом возбуждают УЗ колебания касательными к поверхности трубопровода колебательными силами акустических контактов приемно-излучающих элементов диагностического устройства поочередно в каждой точке, а прием колебаний осуществляют одновременно во всех точках в пределах указанной области в выбранном интервале времени, и из реализаций УЗ колебаний, принятых во всех точках поверхности трубопровода при перемещении вдоль него, по предварительно рассчитанным временам задержки для всех типов акустических нормальных волн выбирают эхосигналы от каждой точки поверхности стенок, когерентно суммируют их для каждой точки поверхности отдельно для каждого типа волн, вычисляют амплитуды суммарных сигналов и строят нормированные распределения этих амплитуд в соответствии с координатами точек поверхности стенок трубопровода отдельно для каждого типа акустических волн, после чего составляют одно распределение величины, значения которой равны максимальным значениям амплитуд суммарных сигналов от разных типов акустических волн для совпадающих по координатам точек поверхности стенок трубопровода, и по этому распределению судят о наличии и величине дефектов в стенках трубопровода. Технический результат: обеспечение возможности обнаружения малоразмерных и слабо отражающих дефектов в стенках трубопровода. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для оценки ресурса трубы из полиэтилена. Сущность изобретения заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь устанавливают последовательно, равномерно по периметру внешней поверхности полиэтиленовой трубы, и осуществляют последовательно ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал трубы через ее внешнюю поверхность по нормали к внешней ее поверхности продольных колебаний и последовательно прием отраженных ультразвуковых колебаний от внутренней поверхности стенки трубы и последовательно при этом измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний в каждой установленной точке пьезоэлектрического преобразователя и запоминают измеренные значения, затем определяют стандартное отклонение измеренных значений, и по величине стандартного отклонения, которое сравнивают со стандартным отклонением трубы из полиэтилена с предельным состоянием материала, полученное аналогично описанному выше при определении стандартного отклонения контролируемой трубы из полиэтилена, определяют возможность дальнейшей эксплуатации трубы из полиэтилена. Технический результат: обеспечение возможности определения дальнейшей эксплуатации трубы из полиэтилена. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-05-12 2017-06-19T01:38:31
Наверх