Claims (38)
Способ оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным ультразвукового внутритрубного дефектоскопа с помощью поиска связанных индикаций заключается в том, что включает в себя аппаратные и программные средства, при этом аппаратные средства состоят из внутритрубного инспекционного прибора с ультразвуковой системой CD (англ. Crack Detector - Детектор трещин); рабочей станции с программой - терминалом, предназначенной для выгрузки данных; файловым сервером для хранения данных; рабочей станцией с программой, реализующей способ оценки повреждения трубопровода; сервера базы данных для хранения результатов применения способа; а также способ состоит из следующих этапов:The method for evaluating the geometric dimensions of defects in the wall of the pipe section and welds according to the data of an ultrasonic in-line flaw detector using the search for related indications is that it includes hardware and software, while the hardware consists of an in-line inspection device with an ultrasonic CD system (Eng. Crack Detector - Crack Detector); a workstation with a program - terminal designed for uploading data; file server for storing data; a workstation with a program that implements a method for assessing pipeline damage; a database server for storing the results of applying the method; and also the method consists of the following steps:
этап предобработки данных ультразвукового дефектоскопа, который состоит из:stage of data preprocessing of an ultrasonic flaw detector, which consists of:
определения времени прихода сигнала ультразвукового дефектоскопа от внутренней стенки трубы, при этом предварительно вычисляют время достижения зондирующим сигналом стенки трубы и осуществляют разделение данных на скипы, при этом время прихода сигнала от внутренней стенки трубы является нулевым скипом, следующем скипом - отражение от внешней стенки трубы и т.д.; для нахождения нулевого скипа рассматривают А-сканы каждого датчика, при этом данные из А-скана считают как некоторое распределение, заданное дискретно, и для большей точности результата используют среднее распределение, полученное из нескольких подряд идущих А-сканов, далее, проходя по усредненному распределению окном в несколько микросекунд, находят область, в которой сумма амплитуд имеет локальный максимум, и так как сигнал от стенки трубы самый сильный, то найденная область будет находиться в районе времени прихода сигнала от стенки трубы, для этого находят средневзвешенную точку распределения, попавшую в окно с максимальной суммой, и далее найденную точку считают средним значением времени прихода сигнала от внутренней стенки трубы для данного датчика и скана, а ее окрестность - нулевым скипом;determine the time of arrival of the signal of the ultrasonic flaw detector from the inner wall of the pipe, while preliminary calculating the time the probe signal reaches the wall of the pipe and divide the data into skips, while the time of arrival of the signal from the inner wall of the pipe is zero skip, the next skip is the reflection from the outer wall of the pipe and etc .; To find the zero skip, we consider the A-scans of each sensor, while the data from the A-scan is considered as some distribution defined discretely, and for greater accuracy of the result, the average distribution obtained from several consecutive A-scans is used, then, passing through the average distribution in a window of several microseconds, find the region in which the sum of the amplitudes has a local maximum, and since the signal from the pipe wall is the strongest, the found region will be in the region of the time of arrival of the signal from the wall pipes, for this they find the weighted average distribution point that fell into the window with the maximum amount, and then the found point is considered the average value of the signal arrival time from the inner wall of the pipe for this sensor and scan, and its vicinity - zero skip;
поиска продольных швов на основе полученных данных ультразвукового дефектоскопа с целью разделения трубной секции на «пришовную» область и «тело» трубы, для чего после нахождения сигнала от стенки трубы разделяют датчики на смотрящие на сварной шов и остальные, так как поведение сигнала на сварном шве нестабильно из-за неоднородности материала в месте сварки, тогда как вне сварного шва данные более структурированы, при этом среди всех датчиков выбирают датчики, которые лежат вблизи первой угловой координаты шва, а окрестность, в которой будут производить поиски сварного шва относительно заданного положения, задают параметром в настройках, при этом для каждого найденного датчика в нулевом скипе выбирают сигнал с максимальной амплитудой, такой датчик с максимальной найденной амплитудой и считают датчиком сварного шва;search for longitudinal seams based on the data of an ultrasonic flaw detector in order to separate the pipe section into the “sewn-in” area and the “body” of the pipe, for which, after finding the signal from the pipe wall, the sensors are separated into those looking at the weld and others, since the signal behavior on the weld unstable due to the heterogeneity of the material at the weld place, while outside the weld the data are more structured, while among all the sensors choose sensors that lie near the first angular coordinate of the weld, and the neighborhood in which they will search for a weld relative to a given position, set a parameter in the settings, and for each sensor found in the zero skip, a signal with a maximum amplitude is selected, such a sensor with a maximum amplitude found and considered a weld sensor;
предварительной фильтрации данных ультразвукового дефектоскопа с целью снижения показателя избыточности информации, для чего перед началом работы данные проходят проверку, при этом толщина стенки трубы должна быть больше нуля, длина секции трубы (в сканах) должна быть не меньше и не больше параметров настройки алгоритма, а также дополнительно к основным настройкам алгоритма включают параметр cutTime, являющийся фильтром, дополнительно отсекающим данные снизу по значению minTime, а сверху - по значению maxTime, данные с дефектных датчиков не используют при расчете дефектов при включении параметра DefectiveSensors;preliminary filtering of the ultrasonic flaw detector data in order to reduce the redundancy index of information, for which the data is checked before starting work, while the pipe wall thickness should be greater than zero, the length of the pipe section (in scans) should be no less and no more than the algorithm settings, and in addition to the main algorithm settings, they include the cutTime parameter, which is a filter that additionally cuts data from the bottom by the minTime value, and from the top by the maxTime value, data from defective sensors is not used form a defect in the calculation when the parameter DefectiveSensors;
этап построения связанных индикаций на основе полученных данных ультразвукового дефектоскопа, который состоит из:the stage of constructing related indications based on the obtained data from an ultrasonic flaw detector, which consists of:
построения связанных индикаций, которыми являются группы точек, удовлетворяющих следующим условиям:construction of related indications, which are groups of points that satisfy the following conditions:
в каждом скане лежит по одной точке;in each scan lies one point;
расстояние между точками в соседних сканах (по времени) не превосходит указанное в настройках алгоритма, при этом используют псевдоцепочки, которые необходимы для того, чтобы не считать объединение близко идущих связанных индикаций шумом, и которые являются группой точек, удовлетворяющих следующим условиям:the distance between points in neighboring scans (in time) does not exceed that specified in the algorithm settings, while using pseudo-chains, which are necessary in order not to consider the combination of closely spaced related indications as noise, and which are a group of points that satisfy the following conditions:
в одном скане может находиться до двух точек, лежащих на расстоянии, не превосходящем расстояния шума (NoiseTimeDelta);in one scan there can be up to two points lying at a distance not exceeding the noise distance (NoiseTimeDelta);
в соседних сканах находят пару точек, которые лежат на расстоянии, (по времени) не превосходящем расстояние в связанной индикации (ChainTimeDelta), при этом при построении связанных индикаций рассматривают три вида групп:in neighboring scans find a pair of points that lie at a distance (in time) not exceeding the distance in the associated display (ChainTimeDelta), while three types of groups are considered when constructing related displays:
young - группа с неопределенным типом (это группы, у которых количество точек меньше MinChainPoints);young - a group with an undefined type (these are groups whose number of points is less than MinChainPoints);
similar - группа псевдоцепочки;similar - pseudo-chain group;
noise - группа шума (группа, не являющаяся Young или Similar); при этом алгоритм поиска связанных индикаций начинают с построения псевдоцепочек, для чего рассматривают все точки В-скана, и строят все возможные пары точек, которые лежат не больше, чем на NoiseTimeDelta (учитывают точки как в соседних сканах, так и в одном), при этом амплитудой пары считают минимальную амплитуду, а отсортировка пары происходит на основании уменьшения амплитуды и расстояния между точками, далее последовательно выкладывают пары на В-скан, и если обе точки не принадлежат еще группам, то считают, что они образовали новую группу - young, при этом если одна из точек уже принадлежит группе, то относительно второй точки возможны случаи, такие как noise - добавляют точку в группу, или young - добавляют точку в группу; при этом если количество точек в группе стало достаточно большим (некий порог на количество точек), то ей присваивают тип similar (добавляют точку к группе лишь в том случае, если она не нарушит правил построения псевдоцепочек, иначе точка без группы образует новую группу), если она удовлетворяет определению, иначе присваивается тип noise, при этом если у обеих точек есть группы и они разные, то:noise - noise group (a group that is not Young or Similar); in this case, the search algorithm for related indications begins with the construction of pseudo-chains, for which all points of the B-scan are considered, and all possible pairs of points are constructed that are no more than NoiseTimeDelta (take into account points both in adjacent scans and in one), when The amplitude is considered to be the minimum amplitude, and the pair is sorted on the basis of a decrease in the amplitude and distance between the points, then the pairs are sequentially laid out on a B-scan, and if both points do not belong to groups yet, then they are considered to have formed a new group - young, moreover, if one of the points already belongs to the group, then relatively the second point there may be cases, such as noise - add a point to the group, or young - add a point to the group; at the same time, if the number of points in the group has become sufficiently large (a certain threshold for the number of points), then it is assigned the type similar (add a point to the group only if it does not violate the rules for constructing pseudo-chains, otherwise a point without a group forms a new group), if it satisfies the definition, otherwise the noise type is assigned, while if both points have groups and they are different, then:
две noise, две young или noise и young группы объединяют между собой и для young при достижении порога по количеству точек присваивают тип noise или young;two noise, two young or noise and young groups are combined with each other and for young when they reach the threshold by the number of points they assign the type noise or young;
если одна из групп similar, а вторая не noise, то объединяют группы только в том случае, если общая группа остается псевдоцепочкой;if one of the groups is similar, and the second is not noise, then groups are united only if the common group remains a pseudo-chain;
если similar и noise, то группы не объединяют;if similar and noise, then the groups do not combine;
выделения связанных индикаций из псевдоточек производят после рассмотрения всех точек, по которым производят поиск, и находят наибольшую связанную индикацию, которую можно построить из крайней левой точки, далее эта связанную индикацию из группы удаляют и повторяют процедуру до получения набора связанных индикаций из одной псевдоцепочки; далее идет процедура объединения всех полученных связанных индикаций - соединяют связанные индикации, в которых найдется по точке, необходимо чтобы они лежали в соседних сканах и расстояние между ними по времени удовлетворяло расстоянию между точками в связанной индикации;extracting related indications from pseudo-points is done after considering all the points that are searched, and find the largest associated indication that can be built from the leftmost point, then this associated indication from the group is deleted and the procedure is repeated until a set of related indications is obtained from one pseudo-chain; the following is the procedure for combining all the received related indications - they connect the connected indications in which there is a point, it is necessary that they lie in adjacent scans and the distance between them in time satisfies the distance between the points in the associated indication;
фильтрации связанных индикаций, включающие следующие параметры:filtering related indications, including the following parameters:
скип - рассматривают связанные индикации, лежащие в скипах не меньше, чем в MinSkip, и не больше, чем MaxSkip, при этом не рассматривают нулевой скип и скипы больше второго;skip - consider related indications lying in the skips no less than in MinSkip, and no more than MaxSkip, while not considering a zero skip and skips more than the second;
амплитуда и длина - фильтрация с помощью списка фильтров, при этом каждый из фильтров содержит минимальную длину, максимальную длину (LengthTo) в сканах и минимальную амплитуду связанной индикации;amplitude and length - filtering using a list of filters, each of the filters containing a minimum length, maximum length (LengthTo) in scans and the minimum amplitude of the associated indication;
удельный вес - отбрасывают связанные индикации, удельный вес которых меньше MinDensity;specific gravity - discard associated indications whose specific gravity is less than MinDensity;
аспект - связанные индикации, у которых отношение ширины к длине больше, чем MaxAspect, дальше не рассматривают;aspect - related indications in which the ratio of width to length is greater than MaxAspect, is not considered further;
производной - если правая или левая производные меньше, чем MinRDreivative и MinLDreivative соответственно, то их отбрасывают из рассмотрения;derivative - if the right or left derivatives are less than MinRDreivative and MinLDreivative, respectively, then they are discarded from consideration;
преобразование Радона - отбрасывают связанные индикации, у которых результат преобразования меньше, чем MinRadon;Radon transform - discard associated indications for which the conversion result is less than MinRadon;
этап фильтрации связанных индикаций по ряду параметров и классификации дефектов стенки трубной секции и сварных швов на основе полученных групп связанных индикаций, состоящий из:stage of filtering related indications according to a number of parameters and classifying defects in the wall of the pipe section and welds based on the obtained groups of related indications, consisting of:
формирования группы дефектов стенки трубной секции и сварных швов на основе группы отфильтрованных связанных индикаций, для чего оставшиеся после фильтрации связанные индикации объединяют в дефекты, при этом две связанные индикации объединяют, если выполняют условия:the formation of a group of defects in the wall of the pipe section and welds based on the group of filtered related indications, for which the remaining associated indications after filtering are combined into defects, while the two related indications are combined if the following conditions are met:
связанные индикации отстоят друг от друга не больше, чем на некоторый угол;the associated indications are no more apart from each other than by a certain angle;
расстояние между центрами связанных индикаций не превосходит длины наибольшей связанной индикации с некоторым наложением;the distance between the centers of the associated indications does not exceed the length of the largest associated indication with some overlap;
поиска параметров дефектов стенки трубной секции и сварных швов, при этом дефекты формируют из связанных индикаций по следующим параметрам:search for parameters of defects in the wall of the pipe section and welds, while defects are formed from related indications according to the following parameters:
продольные координаты - наименьший и наибольший скан, длина и дистанция от начала прогона;longitudinal coordinates - the smallest and largest scan, length and distance from the start of the run;
угловые координаты - наименьший и наибольший датчики, на которых виден дефект, углы краев дефекта и ширина дефекта в миллиметрах;angular coordinates - the smallest and largest sensors on which the defect is visible, the angles of the edges of the defect and the width of the defect in millimeters;
главная связанная индикация дефекта - это связанная индикация с самой большой амплитудой;The main related indication of a defect is the associated indication with the largest amplitude;
количество датчиков, на которых виден дефект;the number of sensors on which the defect is visible;
максимальное количество пересечений - для каждого датчика вычисляют, какое количество связанных индикаций имеет пересечение по сканам, наибольшее значение записывают в параметр и берут максимальное;maximum number of intersections - for each sensor, calculate how many related indications the intersection according to scans has, the largest value is written to the parameter and the maximum is taken;
двойственность - признак видимости дефекта прямыми и оппозитными датчиками одновременно или только на одном направлении датчиков;duality - a sign of defect visibility by direct and opposite sensors simultaneously or only in one direction of the sensors;
сторона дефекта - позиция дефекта в стенке трубной секции;defect side - defect position in the wall of the pipe section;
тип дефекта - осуществляют классификацию дефекта по трем типам: трещина, риска, подрез продольного шва.type of defect - carry out the classification of the defect according to three types: crack, risk, undercut of the longitudinal seam.