RU2063029C1

RU2063029C1 - Acousto-emission method of inspection of pipe-lines with flowing liquid

Info

Publication number: RU2063029C1
Application number: RU93001430A
Authority: RU
Inventors: А.С. Лещенко; А.В. Герасимов; И.В. Киреев; А.Р. Багдасаров
Original assignee: Научно-технический центр "Нефтепромдиагностика"
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: flaw detection. SUBSTANCE: invention relates to detection of flaws and to inspection of leak-proofness of pipe-line by signals of acoustic emission. Pipe-line with flowing liquid is subjected to pulse load by shutting part of flow of liquid at end of inspected section for specified time, signals of acoustic emission are received with the aid of piezoconverters. Inclination angle of curve of dependence of summary reading on time is used as parameter by which type of flaw is judged. EFFECT: enhanced authenticity of method. 4 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов акустическими методами и может быть использовано для выявления дефектов и контроля герметичности трубопроводов по сигналам акустической эмиссии. The invention relates to non-destructive testing of materials by acoustic methods and can be used to detect defects and control the tightness of pipelines by acoustic emission signals.

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. There is a known method of monitoring oil pipelines, according to which excess pressure is created in a pipeline filled with liquid, the presence of acoustic emission signals generated by a leak is determined using electro-acoustic transducers and the defect value is judged by their parameters / 1 /. This method, however, does not allow to detect violations of the strength of the pipeline in the form, for example, through-through cracks.

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/. Closest to the proposed invention is a method of acoustic emission monitoring of products, which consists in the fact that the product is subjected to a pulsed load and receives acoustic emission signals using piezoelectric transducers, the parameters of which judge the presence and type of defect / 2 /.

Указанный способ однако не дает достаточно достоверных результатов при контроле трубопроводов с движущейся жидкостью. The specified method however does not give sufficiently reliable results when monitoring pipelines with moving fluid.

Задачей изобретения является повышение достоверности информативности контроля трубопроводов за счет одновременной диагностики прочности и контроля герметичности. The objective of the invention is to increase the reliability of the information content of the control of pipelines due to the simultaneous diagnosis of strength and control of tightness.

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.The problem is solved due to the fact that, unlike the prototype, a pipeline with a moving fluid is subjected to an impulse load by blocking the fluid flow at the end of the controlled section by 0.65-0.75 pipeline diameters in a time not exceeding the value

where L is the length of the controlled area, m, S is the velocity of the shock wave in the pumped liquid, m / s.

При этом в качестве параметра, по которому судят о типе дефекта, используют угол наклона кривой зависимости суммарного счета от времени. In this case, as a parameter by which the type of defect is judged, the slope of the curve of the dependence of the total score on time is used.

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. When carrying out the invention, a technical result is created that consists in the fact that, in contrast to the known acoustic methods for monitoring pipelines, when the fluid flow is blocked in the pipeline, a hydraulic shock arises in the proposed manner, which not only contributes to the growth of cracks, but also causes the occurrence of turbulent pulsations and cavitations in the fluid various turbulizers, such as sharp edges of cracks, and this in turn causes acoustic emission of both leaks and non-through cracks and foci corrosive injuries. Thus, it becomes possible to simultaneously diagnose the strength and tightness control of pipelines with moving fluid.

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. At the same time, by shutting off the flow by the indicated value, due to the throttling of a part of the liquid from the hydroshock zone, the force of water hammer can be limited so that the stresses arising in the pipeline do not exceed the ultimate strength.

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.Using for determining the type of defect such a parameter as the angle of inclination of the curve of the total count versus time allows, in contrast to the known control methods, to classify the defect as leaking at an angle of inclination greater than 45 ^o or as a defect in strength at an angle of inclination of up to 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. In FIG. 1 shows a diagram of a bench for hydraulic testing of pipes; in FIG. 2 4 dependences of the total score on time for various types of defects.

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/. The specified stand includes a tank 1 with a working fluid, the circulation of which is carried out through the intake pipe 2 and the drain pipe 3 using a pump 4 and a flow regulator 5. The test pipe 6 is connected to the intake 2 and drain 3 pipes through adjustable valves / controlled electrovalves / 7 and 8 , allowing you to adjust the overlap time of the circulating fluid flow. At the ends of the studied pipeline 6, acoustic sensors 9 and 10 are installed, connected to acoustic emission monitoring equipment, for example, of the Spartak type (not shown).

Исследуемый трубопровод 1 выполнен с круговой проточкой /продольной фрезеровкой/ или с калиброванной течью 11. The studied pipeline 1 is made with a circular groove / longitudinal milling / or with a calibrated leak 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

.The studies were carried out on steel pipes of strength group E with a length of L 15 m, a diameter of D 200 mm and pipes of the D16T alloy of the same sizes. As the working fluid, AMG-10 oil was used with an elastic modulus E 1800 kg / cm ^2, specific gravity γ = 0.85 g / cm ³ and shock wave propagation velocity

.

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.To create a water hammer, the time of complete shutdown of the flow of this liquid in the pipeline 6 by closing the valve 8 should not exceed the value

In FIG. 2 shows the dependence of the total count on time when testing a steel pipe, when as a result of a water hammer with a fully closed valve 8 in the vicinity of the stress concentrator / annular groove / a crack / section 1 with an angle of inclination α ₁ / formed into a through crack / section II with an angle slope α ₂ / through which the fluid leaks.

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.In order to limit the force of hydroblow and prevent destruction of the studied pipeline, the valve was incompletely blocked by a valve 8, during the time t ₁ = (0.65-0.75) t ≈ 1.5 • 10 ^-2 s, as a result of which the liquid slowly throttled through the valve and thereby reduced the dangerous value of water hammer. The dependences obtained in this case in the presence of strength defects are presented in Fig. 3, where curve a is the dependence of the total count on time for a steel pipe, curve b is the same dependence obtained when testing a pipe made of D16T alloy.

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. In FIG. 4 shows the same dependences obtained on pipes with calibrated leak. As can be seen from Fig.2 4, in the case of a leak, the angle of inclination of the curve of the dependence of the total score on time increases sharply, i.e. it becomes possible not only to detect a defect, but also to classify it.

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. ЫЫЫ2 The results of the experiments showed that the proposed method is quite simple to implement, unambiguously indicates the presence of a source of acoustic emission signals and allows control of strength and tightness at hydraulic pressures, the magnitude of which is less than the values of working pressures, which accordingly leads to a reduction in time and cost during hydraulic molding. In addition, this method allows, in contrast to known methods, the localization of leaks with a flow rate of less than 10 l / min. YYY2

Claims

The acoustic emission method for monitoring pipelines with a moving fluid, namely, that the pipeline is subjected to a pulsed load, acoustic emission signals are received and recorded using piezoelectric transducers, the parameters of which determine the presence and type of defect, characterized in that the pulsed load is effected by blocking the fluid flow at the end of the controlled section by 0.65 0.75 of the diameter of the pipeline for a time not exceeding the value (0.65 0.75) 2L / S, where L is the length of the controlled section, m; S velocity of the shock wave in the pumped liquid, m / s; at the same time, as the parameter by which the type of defect is judged, the slope of the curve of the dependence of the total score on time is used.