CN108474768A - 使用声发射在高压钻孔管件中进行裂纹检测 - Google Patents
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Abstract
一种声发射传感器被放置在管状零件上，并且随着读数的增加，所述零件会承受上升的压力。在一些零件如转体连接件上，每个移动部件上都必须有传感器。所述压力在测试期间升高到不超过最大允许工作压力的1.5倍。所述传感器检测到信号，并以图形方式显示结果，并且在对数持续时间与振幅和对数能量与振幅的图表上相互关联，以揭示正在形成的裂纹。外部噪音如摩擦、腐蚀或泄漏将产生不同的图表图案并可被滤除。可疑部件将被报废以避免进一步高压使用造成的故障。
Description
发明领域
本发明领域是一种测试技术，其使用声发射来检测从压力泵送操作或超压事件返回的高压流动铁以及部件中的裂纹和壁变薄以确定是否已发生应力损坏。
发明背景
以周期性间隔检查压力泵送操作中使用的铁，以针对外表面上和螺纹连接处的裂纹。裂纹检测的行业标准是使用磁粉检查。这是一个非常主观的测试，有时会根据检查员的技能和培训产生不准确的结果。其他方法包括对整个零件的剪切波超声波扫描，或者射线照相。这两种方法都是昂贵的、耗时的，并且需要训练有素的技术人员，更不用说使用核源的意识。
需要更客观的测试来在苛刻的压力和振动条件下检查已经从作业返回或者在铁经历了超过设计极限的压力的情况下的高压油田铁。在高应力立管的位置形成微裂纹，且然后扩展直到发生断裂，有时远低于设计极限。铁断裂故障导致的生产损耗转化为运营商和服务公司的费用或者最差造成伤害或死亡。声发射测试针对裂纹快速检查整个部件，并消除对结果的主观解释。
在US 2013/0166214中，声发射是一种已经用于检测钻头切削刀片中的裂纹的技术。该技术也用于确定腐蚀的影响，如US 7246516所示。压力容器可以使用核发电工业中的声发射测试进行监测，如US 3855847所示。但是，它只能在连续操作下和远低于设计水平的压力下监测容器。本发明需要高于设计极限的快速压力累积以迫使开出微裂纹进行分析。这是可用于重新认证零件已过压的唯一可靠的方法，并且也能够识别过去发生的零件过压。
尽管声发射技术长期存在，但迄今为止它尚未以这种方式应用于针对微裂纹对高压管状铁和部件进行测试以确定零件是否适合进一步使用。此外，声发射可以进行全身扫描以针对在泵送操作期间因为侵蚀性和腐蚀性流体而引起的壁变薄。目前用于检测最小壁的方法是使用手持式超声波仪器对局部区域进行抽查，而不是对整个管道进行抽查，从而允许检测不到壁变薄的区域。
本专利方法使用声发射技术来记录和分析在测试期间在压力下开出微裂纹时产生的冲击波。零件经受压力升高，达到最大允许工作压力的150％。收集、评估并在图表上显示数据，图表跟踪从附接到铁的一个或多个传感器处生成的信号获得的对数持续时间与振幅和对数能量与振幅。图的形状揭示裂纹的存在和严重程度，且可以进一步下载数据并使数据通过程序，以提供关于零件通过还是失效的可靠的、客观的和一致的报告。相关图的附加分析还将检测整个部件的最小壁厚。完整的过程只需要几分钟。本领域技术人员通过阅读对优选实施方案的详细描述和附图可以更容易地了解本发明的这些和其他方面，同时认识到本发明的全部范围将由随附权利要求确定。
发明内容
一种声发射传感器被放置在管状零件上，并且随着读数的增加，该零件会承受上升的压力。在一些零件如转体连接件上，每个移动部件上都必须有传感器。该压力在测试期间升高到不超过最大允许工作压力的1.5倍。该传感器检测到信号，并以图形方式显示结果，并且在对数持续时间与振幅和对数能量与振幅的图表上相互关联，以揭示正在形成的裂纹。外部噪音如摩擦、腐蚀或泄漏将产生不同的图表图案并可被滤除。可疑部件将被报废以避免进一步高压使用造成的故障。
附图说明
图1示出了转体上的传感器位置；
图2示出了直缝接头上的传感器位置；
图3示出了针对弯管的传感器位置；
图4示出了针对十字形物的传感器位置；
图5是测试信号每次命中的对数能量与振幅的对数显示；
图6是测试信号每次命中的对数持续时间与振幅的对数显示。
具体实施方式
图1示出了多连接转体的所有相对旋转部件上的传感器10、12、14、16和18的位置。在图2中，传感器可以被放置在任一端附近或放置在相对端20和22处。图3示出了传感器24放置在弯管的中间。图4将传感器26定位在十字形物的中部。传感器应使用磁性下压件进行安装，并将足够的耦合剂施加到传感器以增强信号传输。传感器面的中心应直接联接到铁的表面。与传感器面接触的表面必须清洁且无微粒物质。信号损失可能是由某些类型的油漆或涂层、封装、几何不连续性和表面粗糙度造成的。在某些情况下，可能需要通过从金属表面局部去除腐蚀、油漆等来减少信号损失。
在校准之后，压力逐渐增加并感测到结果信号并且以各种格式绘制。压力增大到部件的最大允许工作压力的约1.5倍。图5中的尾部指示主要裂纹的形成。图6的靠近顶部的图案类似地指示尾部作为主要裂纹的指示。下面的第二小尾部指示小裂纹的形成。在单独的程序中收集并分析每个单独的命中信号(图上的红点)以确定是通过还是失效。
本领域技术人员将认识到，从其他作业回收的用过的零件可能已经受到压力或振动，该压力或振动已经引发了裂纹并且是在外部视觉检查期间或在零件内使用管道镜检查不到的。运行所有这些零件通过X射线的成本会很高，并且需要广泛的安全措施。本发明的方法允许将声发射传感器安装到零件并将压力升高到不超过最大允许工作压力的1.5倍的水平，以确定是否存在裂纹或者零件中的裂纹是否发展到零件应该被废弃的程度，因为它会在下一次使用时造成重大的失效风险。裂纹既可以在表面上，也可以被腐蚀隐藏，或者在表面下面。产生和分析信号的方法是新的，即将压力升高到设计极限以上，以开出任何可能导致失效的微裂纹并重新认证在现场过压的铁。在零件在作业后返回时，可以在车间进行测试。管件以及连接件可以在几分钟内单独或组装成一串测试。
以上描述是优选实施方案的说明，并且本领域技术人员可以在不背离本发明的情况下做出多种修改，本发明的范围可以由随附权利要求的字面意思和同等范围加以确定。
Claims (13)
1.一种用过的管件或管状连接件测试方法，其特征在于：
将至少一个声发射传感器(10，12，14，16和18)安装到所述管件或管状连接件；
将内压力升高到多达所述管件或管状连接件的最大允许工作压力的1.5倍；
跟踪从所述至少一个传感器(图5和图6)获得的持续时间与振幅或能量与振幅信号；
将从所述跟踪获得的信息与标准进行比较，以决定所述管件或管状连接件被接受重用还是被拒绝。
2.根据权利要求1所述的方法，其包括；
当所述管状连接件具有相对可移动零件时(图1)安装多个传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其包括；
对从所述至少一个传感器(图5和图6)获得的持续时间与振幅或能量与振幅数据用对数绘图。
4.根据权利要求1所述的方法，其包括；
在附接所述至少一个传感器之前清洁所述管件或管状连接件的表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其包括；
将所述至少一个传感器的面的中心直接定位到所述管件或管状连接件的外表面。
6.根据权利要求3所述的方法，其包括；
确定所述绘图是否揭示一个或多个尾部作为开裂的指示。
7.根据权利要求1所述的方法，其包括；
使用来自所述至少一个传感器的数据来计算所述管件或管状部件的最小壁厚。
8.根据权利要求1所述的方法，其包括；
由于所述内压力的所述升高而在所述管件或管状部件中开出微裂纹。
9.根据权利要求1所述的方法，其包括；
利用磁力安装所述至少一个传感器。
10.根据权利要求1所述的方法，其包括；
将耦合剂施加到所述至少一个传感器以增强传输。
11.根据权利要求1所述的方法，其包括；
根据来自所述至少一个传感器的数据执行全身壁厚评估。
12.根据权利要求1所述的方法，其包括；
用几分钟的方式执行所述管件或管状连接件的所述比较。
13.根据权利要求1所述的方法，其包括；
在所述管件或管状连接件从现场服务返回之后在车间中执行所述比较。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Texas in the United States Applicant after: Ge (GE) Beck Hughes Ltd Address before: American Texas Applicant before: Ge (GE) Beck Hughes Ltd |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180831 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |