RU2621216C1 - Intra tube method of ultrasonic testing of welds - Google Patents
Intra tube method of ultrasonic testing of welds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621216C1 RU2621216C1 RU2016118430A RU2016118430A RU2621216C1 RU 2621216 C1 RU2621216 C1 RU 2621216C1 RU 2016118430 A RU2016118430 A RU 2016118430A RU 2016118430 A RU2016118430 A RU 2016118430A RU 2621216 C1 RU2621216 C1 RU 2621216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- pipe
- ultrasonic
- recorded
- ultrasonic transducers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля технического состояния магистральных нефтепроводов в процессе их эксплуатации.The invention relates to the field of ultrasonic non-destructive testing and can be used to control the technical condition of main oil pipelines during their operation.
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.A known method of ultrasonic inspection of welds using a pulsed ultrasonic flaw detector equipped with a set of contact oblique ultrasonic transducers with different angles of input α of the transverse wave into the object of control [Scherbinsky V.G. Technology of ultrasonic testing of welded joints. M .: Publishing house "Tissot", 2005. 326 p.]. The transducer is moved along the even surface of the base metal across the weld back and forth relative to the weld reinforcement in zone L, the size of which is determined by the requirement for full control of the welded joint section with a thickness Η by a direct and once reflected beam: L = 2Htgα. Control is performed on both sides of the seam. The amplitude of the echo signals from the weld is analyzed and the size of the weld is judged by their magnitude.
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.The well-known "Installation of ultrasonic inspection of the weld" (RU 15136 U1, IPC G01N 29/04, priority from 12/14/1999), including interconnected transportation mechanism of ultrasonic transducers with a trolley, a guide belt and support rollers, a device for supplying contact liquid, magnetic bearings , an electronic unit with a multi-channel digital flaw detector for exciting ultrasonic pulses, a computer with a printer, a control unit, and a power supply, characterized in that the ultrasonic transducers are installed from each other relative to the other with an offset across the side surface of the weld, the contact liquid supply device is made in the form of a container with glycerin and glycerol supply pipelines to the converters, the guide belt and support rollers are made with mutually inclined side edges, while the guide belt has a gear ring for sequential movement of the welding apparatus and ultrasonic transducers, and the housing of the transducers has a spatial swing device, which is made in the form of races half-cuts laid one above the other with a turn at a right angle.
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.The well-known "Method of ultrasonic testing of welded joints of rails" (RU 2309402 C2, IPC G01N 29/04, priority since 11/22/2005), which consists in the fact that an ultrasonic measuring unit containing several measuring elements, each of which according to the appropriate sounding schemes, it is able to detect defects in a certain area of the welded joint of the rail, sequentially probe the welded joint of the rail with measuring elements, for which probes are emitted and received reflected from possible defects ultrasonic signals, at the same time, several ultrasonic measuring units are mounted on selected sections of the rail surface, which are fixedly mounted on them, additional sounding schemes between measuring elements are selected, sounding schemes of measuring elements are selected so that together they allow to detect defects in the entire section of the welded joint of the rail with a given resolution, when probing, the amplitudes and time position of the reflected signals are measured, the space the actual position of the defect, combine and display the results of all soundings, by which they are evaluated and a decision is made on the quality of the welded joint. Effect: increase the speed of control and reliability of detection of defects.
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.It is known "Device for ultrasonic testing of circular welds of welded elements of a product" (RU 61039 U1, IPC G01N 29/04, priority since 09/25/2006), which is used on pipes and cylindrical products, and can be used in engineering technology. The device comprises a base, an adapter for attaching to the surface of the welded element, a rod rigidly attached to it, connected to the base, a drive for radial movement of the ultrasonic transducer located on the carrier and made in the form of a lead screw with a lead nut, electric motor, bracket and micro switch of radial movement, drive circular motion of the ultrasonic transducer, made in the form of a kinematic rigidly fixed on the base of an electric motor with a drive gear and a related driven gear rigidly connected to the last carrier and circular microswitch, characterized in that it is equipped with an additional microswitch and a converter of the angle of rotation of the carrier into an electrical signal, mounted on the base, a cable winding unit, the fixed body of which is a defect recorder drum , while the recorder’s pen is kinematically connected to the carrier, an electronic block of digital reading of the angular coordinates, electrically connected with the conversion Telem angle of rotation, with the setting device setting the number of steps of the radial displacement transducer unit and adjusting the duration of a flaw detection apparatus control zone.
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.The well-known "Method for detecting a weld on a pipe with ultrasonic testing and a device for its implementation" (RU 2343468 C2, IPC G01N 27/00, G01N 29/04, priority from 10.27.2006), which consists in the fact that to measure the distance from the active part of the sensor to the pipe surface during its rotation, an inductive sensor with an analog output is used, which is placed perpendicular to the pipe surface on a support with a roller, the received data is recorded, at the same time, the coordinate of rotation of the pipe is recorded using an encoder - pipe rotation sensor, when walking the reinforcement weld bead under the active part of the inductive sensor, a decrease in the distance from the sensor to the pipe surface is recorded, the detection of the weld is recorded, and a data processing algorithm is used to eliminate false positives, for which, when the pipe is changed by 2 mm rotation, the inductive readings are recorded sensor to the buffer, consisting of the last 20 readings, while all previously recorded readings are shifted by one position to the end of the buffer, the last, oldest record in this case is lost, and new readings are written to the beginning of the buffer, then the first 10 buffer entries and the last 10 buffer entries are summed up and the resulting amounts are compared, and if the difference resulting from the comparison exceeds the threshold set by the controller, the controller generates an event that “weld is found”, and the response threshold is selected in such a way as to ensure reliable detection of the weld and thus eliminate false positives. Effect: reliable detection of the weld on the pipe with ultrasonic testing.
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».The well-known "Method of ultrasonic inspection of pipes" (RU 2486502 C2, IPC G01N 29/04, priority from 06/07/2011), in which two transducers emitting ultrasonic vibrations with a time delay relative to each other are mounted on the product’s surface and receive, echo pulses reflected from the product defect by each transducer measure the parameters of the received echo pulses, compare them with the reference value and judge the magnitude of the defect based on the results of the comparison, while introducing pulses of ultrasonic vibrations by perpendicular to the surface of the product, an ultrasound oscillation pulse emitted by one transducer and received by another transducer is additionally recorded, and the amplitude of the pulse reflected from the defect is corrected by changing the amplitude of the pulse, and judging by the reference value, the value of the defect is judged then an additional impulse is emitted in the direction opposite to the main one, echo pulses reflected from the product defect are received by each transducer, cf vnivayut them with a reference value and the comparison results are judged on the presence of defects in "dead zones" of each converter, wherein the converter is set relative to each other at a distance not less than the sum of the lengths of "dead zones" each transducer in one direction. Effect: ensuring quality control of both the weld and the body of the pipe and the "dead zones".
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.The disadvantages of the above technical solutions is that the contact method cannot be used to control long underground pipelines. However, at the sites marked by the results of inspection with an in-line flaw detector, this method is successfully used after excavating the pipeline and removing the waterproofing from the pipe. Moreover, the complexity of this method is an order of magnitude higher than the claimed method when used in monitoring the technical condition of pipelines.
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.The well-known "Method of ultrasonic testing of products" (RU 153502 A1, IPC G01N 29/04, priority from 08/05/1987). The aim of the invention is to increase the reliability of control by taking into account the acoustic contact of the transducers and the controlled product. Ultrasonic vibrations of two different frequencies are emitted into the product. Received echoes of each frequency are gated over several segments of the observation interval, average values of amplitude are measured at each segment. Select the segment of the gating, which receives structural interference from the material of the control zone. Using the level of structural noise as a reference, the acoustic contact coefficients of the transducer and the products are calculated, taking into account which the equivalent area of the product defect is determined.
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.The well-known "Method of ultrasonic testing of pipes and pipelines" (RU 2117941 C1, IPC G01N 29/04, priority 01.09.1997), which consists in the fact that in a controlled pipe from the side of the inner surface through the liquid transported product excite pulses of ultrasonic vibrations, take reflected and the pulses transmitted in the pipe metal and by their parameters judge the presence of defects and the condition of the pipe, ultrasonic vibrations are excited by an in-phase axisymmetric wave closed in a circle in a region bounded by two conical surfaces coaxial with the pipe awns; receive pairs of pulses constantly re-emitted along the pipe, and single, locally re-emitted pulses; and by the time of arrival of a pair of pulses, the diameter of the pipe is judged, the distance between the pulses in the pair is the thickness of the pipe wall, and defects are judged by a single, locally re-emitted pulse.
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.The well-known "Method of ultrasonic testing" (RU 2472143 C1, IPC G01N 29/04, priority from 08.16.2011), which consists in placing an ultrasonic transducer in a predetermined scanning area and performing monitoring operations, including sounding by pulses of ultrasonic frequency, recording reflected signals by means of a flaw detector to ensure their visualization in the form of an amplitude-time sweep, highlighting on it the corresponding specified scanning zone of a time zone, the aperture of which is selected from the condition that the probe does not enter it the pulse, setting the criterion of signal usefulness and analysis of the reflected signals recorded in this time zone, move the ultrasonic transducer in the scanning zone and repeat the control operations, while in the selected time zone the arithmetic mean value of the amplitudes of the received signals is determined through a step set by the flaw detector, the amplitude N of which is in a range satisfying the condition Ν≤N 1 -N 2 , where N 1 is the dynamic range of the signals displayed on the flaw detector screen, N 2 is the qualification criterion and the signal as useful, and as a criterion for the usefulness of the signal, the excess of its amplitude of this arithmetic mean value by N 2 ≥12 dB is chosen. Effect: increase the reliability of control.
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.The prototype of the claimed method is a method of in-line ultrasonic testing [Current state of in-line ultrasonic non-destructive testing of welds. / G. Dobman, O.A. Barbian, H. Willems: Defectoscopy. 2007. No.11. P. 63-71], [Operation manual for a Pipetronix UltraScan 28 "/ 32" device from Pipetronix (Germany)], in which a flaw detector equipped with ultrasonic transducers mounted on a carrier with the same pitch Δx around the pipe circumference, which excite at equal intervals of distance (distance traveled) ΔL in the pipe wall, shear wave pulses at an angle α to the pipe surface perpendicular to the axis of the weld from two opposite sides, register echo signals, analyze echo signals in each cross section loss recorded by all converters emitting in one direction stores in the on-board storage device information recorded at locations outside the seam zone that are recognized as defective by the on-board algorithm and all information recorded by transducers located in a given zone of a fixed length near the weld, regardless of the presence of defects, and to identify welds, the amplitude of the echo signals is compared with the threshold level for detecting a weld; when it is exceeded, they consider the seam detected and generate t sign of seam detection. Additionally, during the inspection, the pipe wall thickness is measured.
Недостатками перечисленных технических решений являются:The disadvantages of these technical solutions are:
- регистрация большого числа ложных продольных сварных швов на царапанных трубах;- registration of a large number of false longitudinal welds on scratched pipes;
- ненадежное выявление поперечных сварных швов;- unreliable identification of transverse welds;
- неполное сканирование по длине продольных швов, недостаточная запись информации на толстых трубах для полного обследования сварного соединения.- incomplete scanning along the length of the longitudinal seams, insufficient recording of information on thick pipes for a complete examination of the welded joint.
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.The technical result of the claimed method of in-line ultrasonic inspection of welds is to increase the reliability of detecting welds in the process of in-line ultrasonic inspection, reliable identification of transverse welds, a full scan along the length of the longitudinal joints, a full examination of the weld on thick pipes.
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.The technical result of the method of in-line ultrasonic inspection of welds is that a flaw detector is moved inside the pipeline with ultrasonic transducers, which are installed with the same step Δx around the pipe circumference, excite at equal intervals of distance (distance traveled) ΔL in the pipe wall shear wave pulses at an angle α to the pipe surface perpendicular to the axis of the weld from two opposite sides, register the echo signals, analyze the echo signals in each cross section of the pipe, charge logged by all ultrasonic transducers radiating in one direction, compare the amplitude of the echo signals with the threshold level for detecting the weld, generate a sign of the weld, store in the on-board storage device all the information recorded by the ultrasound transducers located near the weld in zone L, the size of which is determined by the requirement of full control the cross section of the welded joint with a thickness Η by direct and once reflected rays: L = 2Htgα, measure the pipe wall thickness.
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.After the excitation of the ultrasonic transducers, the comparison of the amplitudes of the recorded echoes with the threshold level for detecting the weld is stopped after the registration of the echo from the inner surface of the pipe is completed, the comparison of subsequent echoes is performed with an additional threshold, the level of which is set below the amplitude of the interfering echoes from the weld and above the amplitude of the echo signals recorded in the zone of operation of this threshold level at a defect-free place of the pipe outside the zones of welds, and the sign of weld the second seam is produced if excesses of both threshold levels have been recorded.
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.In addition, during the in-tube ultrasonic inspection of the welds, the length of the recording zone of the weld L is calculated according to the well-known formula for the measured wall thickness and the minimum possible sound velocity in the pumped liquid.
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.Information recorded in the zone of the longitudinal weld by the most closely located ultrasonic transducers around the circumference of the pipe, spaced farther from the longitudinal weld than the ultrasonic transducer with the sign of the weld, the number equal to the ratio L / Δx, is recorded in the on-board storage device.
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.Additionally, information recorded at a distance of at least 150 mm before the first registration of the sign of identifying a longitudinal weld and after the last registration is recorded in the on-board storage device.
Записывают в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную в зоне поперечного сварного шва, в течение количества последовательных возбуждений ультразвукового преобразователя равного отношению - L/ΔL.The information recorded in the transverse weld zone is recorded in the on-board storage device during the number of successive excitations of the ultrasonic transducer equal to the ratio - 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.In addition, during the in-tube ultrasonic inspection of the welds, the number of ultrasonic transducers with the sign of the transverse weld is counted in each pipe cross section, separately for ultrasonic transducers radiating along the flaw detector and for ultrasonic transducers radiating against the flaw detector, this number is compared with in advance given and in case of exceeding it is considered that for all ultrasonic transducers radiating in this direction, at this coordinate the sign of the transverse weld is registered and information recorded in zone L by all ultrasonic transducers emitting along the flaw detector until the sign of the weld is recorded, and by all ultrasonic transducers radiating against the flaw detector, after the registration of the sign of the transverse, are recorded in zone L weld.
На фиг. 1 изображена схема выявления сварного шва и зона записи информации, зарегистрированной в процессе внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов.In FIG. 1 shows a diagram for identifying a weld and a recording area of information recorded during in-tube ultrasonic inspection of welds.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following notation:
1. Ультразвуковой преобразователь.1. Ultrasonic transducer.
2. Стенка трубопровода.2. The wall of the pipeline.
3. Усиление сварного шва.3. Reinforcement of the weld.
4. Зона записи информации.4. Information recording area.
5. Толщина стенки трубы.5. The wall thickness of the pipe.
На фиг. 2 изображена осциллограмма сигналов регистрируемых ультразвуковым преобразователем при падении ультразвукового луча на границу усиления или корня сварного шва и поверхности трубы.In FIG. Figure 2 shows the waveform of the signals recorded by the ultrasonic transducer when the ultrasound beam falls on the boundary of the reinforcement or the root of the weld and the pipe surface.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2 adopted the following notation:
6. Зондирующий импульс.6. The probe pulse.
7. Эхо-сигналы от внутренней поверхности трубы.7. Echo signals from the inner surface of the pipe.
8. Эхо-сигнал от корня сварного шва или усиления шва.8. An echo from the root of the weld or reinforcement of the seam.
9. Мешающие эхо-сигналы из сварного шва.9. Disturbing echoes from the weld.
10. Пороговый уровень регистрации эхо-сигнала от сварного шва.10. The threshold level of registration of the echo signal from the weld.
11. Пороговый уровень регистрации мешающих эхо-сигналов из сварного шва.11. The threshold level of registration of interfering echoes from the weld.
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.In FIG. Figure 3 shows the information presented in the form of a B-scan recorded by an ultrasonic transducer on a weld reinforcement roller when moving the ultrasonic transducer along a longitudinal weld.
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:In FIG. 3 adopted the following notation:
12. Эхо-сигнал от границы усиления шва и поверхности трубы.12. The echo signal from the boundary of the reinforcement of the seam and the surface of the pipe.
13. Эхо-сигналы от внутренней поверхности трубы.13. Echo signals from the inner surface of the pipe.
14. Мешающие эхо-сигналы из сварного шва.14. Disturbing echoes from the weld.
На фиг. 4 изображена информация, представленная в виде С-скана, записанная в бортовой накопитель на поперечном сварном шве.In FIG. 4 shows information presented in the form of a C-scan recorded in an on-board storage device on a transverse weld.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In FIG. 4 the following notation is accepted:
15. Зона с большими амплитудами эхо-сигнала от сварного шва.15. The area with large amplitudes of the echo from the weld.
16. Зона с амплитудами эхо-сигнала от шва ниже порогового уровня выявления сварного шва.16. The area with the amplitudes of the echo signal from the seam below the threshold level of detection of the weld.
17. Зона с отсутствием эхо-сигналов от корня сварного шва.17. The area with no echo from the root of the weld.
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.Assessment of the technical condition of pipelines consists in skipping an in-tube flaw detector equipped with a large number of ultrasonic transducers evenly distributed around the pipe circumference and providing one-hundred-per-pipe in-line ultrasonic inspection of the welds of the entire pipe, recording recorded information in the on-board storage device, and subsequent analysis of the recorded data using interpretation programs to identify defects .
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.The length of the controlled sections of the pipelines reaches 300 km. Today, it is impossible to remember all the registered information in the on-board accumulator of a flaw detector, including information obtained at welds. In addition, a large amount of information significantly reduces the performance of in-line ultrasonic inspection of welds, when evaluating which, the time required for copying recorded data, their translation and processing should be taken into account.
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.In the prototype, in-pipe ultrasonic inspection of welds uses two algorithms for collecting information that are fundamentally different at the welds and on the pipe wall outside the welds.
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.To reduce the amount of information recorded in the on-board drive in the prototype, a special data collection procedure, called data thinning, is organized. The purpose of data thinning is to write to the flaw detector drive only that information that is recorded at the pipeline locations recognized by the on-board algorithm as containing defects. Thinning is applied only on the pipe body outside the suture zone. This is due to the fact that the identification of defects in a weld is extremely difficult due to the presence of a large number of interfering echoes coming from the weld. It is not realistic to implement a complex algorithm for detecting echo signals from defects in welds directly during the collection of information. It is much more efficient to process the data obtained after the end of the in-line ultrasonic inspection of the welds using special data interpretation programs and compare the results of the current in-line ultrasonic inspection of the welds with the previous ones in this section of the pipeline. With a correctly working algorithm for thinning data on the pipe body, the amount of information recorded at the seams makes up most of the information stored in the drive.
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.When in-line ultrasonic testing of welds is important, it is important to record information in the on-board storage device in an amount sufficient to detect defects anywhere in the weld when interpreting the data.
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.In pipelines, the position of the longitudinal welds is not constant in angle (varies in adjacent pipe sections), and the position of the transverse welds depends on the length of the pipe sections, which is also not constant. Therefore, one of the problems with in-line ultrasonic inspection of welds is the identification of welds.
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.The flaw detector is equipped with a large number of transducers, which are oriented in such a way as to sound the seam perpendicular to its axis. When the flaw detector moves, the transducers move along the longitudinal seams and perpendicular to the transverse seams. The main sign of weld registration is an echo from the boundary of the pipe surface and the reinforcement (root) of the weld.
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.The distance between the ultrasonic transducers, as a rule, is about 10 mm around the circumference of the pipe. Ultrasonic transducers are excited by odometer signals when the flaw detector moves a fixed distance of approximately 3 mm. These two parameters ensure the guaranteed penetration of ultrasonic rays from the transducer 1 (Fig. 1) to the boundary of the surface of the pipe 2 (Fig. 1) and reinforcement of the longitudinal welds 3 (Fig. 1) and the root of the transverse welds.
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.Ultrasonic transducer 1 (Fig. 1) after excitation by an electric pulse registers several signals. The
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.In the prototype for detecting a seam, all registered echo signals after a probe pulse 6 (Fig. 2) are compared with a predetermined threshold level 10 (Fig. 2) of recording a signal from a weld. If the threshold level is exceeded, a sign of the weld is generated and all information recorded in a given area of a fixed length near the weld is recorded in the on-board storage device. Recording is done until a weld sign is generated.
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.The disadvantage of this method is the low reliability of the in-line ultrasonic inspection of welds due to the recording of "false" welds when registering echo signals from scratches on the inner surface of the pipe.
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.The threshold level 10 (Fig. 2) in the known method is valid for the entire interval of data collection, starting from the probe pulse 6 (Fig. 2). The threshold level 10 (Fig. 2) is chosen as low as possible in order to increase the reliability of detecting a signal from a weld, the amplitude of which strongly depends on the configuration of the reinforcement bead.
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.Often on the inner surface of the pipe there are shallow longitudinal scratches, which are applied mainly during the manufacturing of sheets with worn rollers and metal spikes used on polyurethane runners and cuffs to reduce their wear, cleaning devices and control pipelines. Scratches greatly increase the amplitude of the echo from the inner surface 7 (Fig. 2). If the amplitude of this signal exceeds the threshold level of 10 (Fig. 2), then the scratches will be mistaken for welds and a large amount of unnecessary information will be recorded.
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.In the claimed method, the amplitude of the echo signals recorded after the probe pulse 6 (Fig. 2) is compared with a threshold level 10 (Fig. 2) until the end of registration of the echo signal from the inner surface 7 (Fig. 2). Comparison of subsequent echoes is performed with an additional threshold 11 (Fig. 2), the level of which is lower than the interfering signals from the weld and higher than the amplitude of the echo signals recorded in the zone of this threshold level at a defect-free pipe location outside the weld zone, and the sign of the weld a seam is produced if excesses of both threshold levels have been recorded.
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.The signal of the weld 8 (Fig. 2) can be registered only in the time interval of registration of the echo signal from the inner surface of the pipe 7 (Fig. 2), which is 5 ... 8 μs depending on the roughness of the inner surface and the curvature of the pipe.
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.Interfering echoes occur when a transverse wave is incident on the rib of coupling of reinforcement of the weld with the surface of the base metal [Shcherbinsky V.G. Technology of ultrasonic testing of welded joints. M .: Publishing house "Tissot", 2005. 326 p.]. A surface wave arises, which is successively reflected from the rear and front ribs of the pair, is transformed at these points into body waves, recorded as interference.
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.In FIG. 3 shows the information presented in the form of a B-scan, recorded by the Converter 1 (Fig. 1) when moving it along the longitudinal weld. On the horizontal axis, the distance covered is plotted, on the vertical axis, the time of registration of the echo signals after each excitation of the ultrasonic transducer. The first in time recorded echoes from the inner surface 13 (Fig. 3). The signal from the seam 12 (Fig. 3) is indicated in white. Depending on the position of the ultrasonic transducer relative to the reinforcement of the seam, the echo signal 12 (Fig. 3) may change its position in the zone of registration of the echo signals from the inner surface 13 (Fig. 3). From FIG. 3 it is seen that the geometric parameters of the reinforcement roller are not constant along the length of this weld.
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.After each excitation, the ultrasonic transducer registers, in addition to the echo signals 12 and 13 (Fig. 3), interfering echoes 14 (sufficiently large in amplitude) (Fig. 3). The calculation is based on the fact that during in-line ultrasonic inspection of welds, a lot of interfering echo signals are always recorded, but this does not occur when a scratch is registered.
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).The threshold level 11 (Fig. 2) is chosen empirically from the condition that it should be higher than the structural noise of the metal and signals from irregularities of the pipe surfaces during in-pipe ultrasonic inspection of the welds outside the weld zone, but sufficient to register interfering echo signals from the weld. Comparison with the threshold level 11 (Fig. 2) is performed after the end of the action of the threshold level 10 (Fig. 2). The sign of the weld is developed if, after excitation of the ultrasonic transducer, both threshold levels 10 (Fig. 2) and 11 (Fig. 2) are exceeded.
Реализация предлагаемого способа позволила исключить запись «ложных» сварных швов из-за эхо-сигналов от царапин на внутренней поверхности трубы.The implementation of the proposed method allowed to exclude the recording of "false" welds due to echo signals from scratches on the inner surface of the pipe.
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).It is known that for full-fledged in-tube ultrasonic testing of welds, it is necessary to move the ultrasonic transducer 1 (Fig. 1) with manual control over the surface of the pipe wall 2 (Fig. 1) relative to the reinforcement of the weld 3 (Fig. 1) in zone L - 4 (Fig. . one). When in-line ultrasonic testing of welds, it is necessary to record in the on-board storage device the information recorded by those ultrasonic transducers 1 (Fig. 1), which are located in zone L -4 (Fig. 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:The length of the zone L - 4 (Fig. 1) depends on the wall thickness of the pipe H - 5 (Fig. 1) and the angle of entry α (Fig. 1) of ultrasonic pulses into the pipe wall:
L=2HtgαL = 2Htgα
При иммерсионном контроле угол ввода α можно оценить по известной формуле Снеллиуса:With immersion control, the input angle α can be estimated using the well-known Snell's formula:
α=arcsin[(Ст/Сж)sinβ],α = arcsin [(St / Sf) 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.where St is the shear wave speed of sound in steel (3230 m / s), Sj is the speed of sound in the pumped liquid, β is the angle of incidence of ultrasonic pulses on the inner surface of the pipe wall.
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.The length of the weld inspection zone with a thickness of 30 mm for in-line ultrasonic inspection of welds through an oil layer with an average sound speed of 1350 m / s should be about 60 mm.
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.The lower the speed of sound in the pumped liquid, the greater the angle of entry α will be, the greater should be the length of the control zone of welded joints. Studies have shown that in some grades of oil, the speed of sound can be 1300 m / s. The temperature in the pumped oil can be 50 ° C. The temperature coefficient of the speed of sound is minus 4 m / s per degree. That is, the minimum value of the speed of sound in oil can be 1180 m / s. Calculation according to the formula L = 2Htgα for this case with an angle β equal to 17 ° gives a zone length of 80 mm.
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.The prototype provides for recording information recorded on longitudinal welds by two ultrasonic transducers located further from the reinforcement of the weld compared to an ultrasonic transducer that has detected a weld. That is, the control zone in this case is about 20 mm, given that the distance between the ultrasound transducers Δx is about 10 mm around the circumference of the pipe. Such a control zone is sufficient for complete in-line ultrasonic inspection of welds with a thickness of 10 mm. However, the length of the control zone is clearly not enough to control the entire section of the weld with a thickness of 30 mm.
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.If you work with a fixed value of the length of the weld control zone as implemented in the prototype, and set the length of the control zone based on the requirement of full control of the weld on the thickest walls, then on thin pipes, and most of them, a large amount of unnecessary information will be recorded in the side storage device.
В заявляемом способе предлагается значение длины зоны контроля сварных швов устанавливать в зависимости от толщины стенки трубы.In the inventive method, it is proposed to set the length of the weld inspection zone to be set depending on the pipe wall thickness.
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.All in-tube flaw detectors for detecting cracks in the pipe wall, similar to the prototype, are equipped with a number of ultrasonic transducers that excite ultrasonic pulses along the normal to the pipe surface, designed to measure the thickness of the pipe wall by the propagation time of the pulse in the pipe wall. This information is used when processing registered data.
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.It is proposed that during the in-tube ultrasonic inspection of the welds, the measured value of the pipe wall thickness be used when calculating the length of the weld inspection zone according to the well-known formula for the lowest possible sound velocity in the pumped liquid. As shown above, when controlling through a fluid with a minimum sound velocity, the largest length of the weld control zone is required for full control of the weld.
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.In this case, the information recorded in the heat-affected zone near the longitudinal weld, it is proposed to record the nearest ultrasonic transducers around the circumference of the pipe, spaced farther from the weld than an ultrasonic transducer with a sign of the weld, the number equal to the ratio - L / Δx. And the information recorded in the heat-affected zone at the transverse weld is recorded over the number of consecutive excitations of the ultrasonic transducer equal to the ratio 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.There is a difference in the registration of longitudinal and transverse welds. At transverse welds, especially those performed by manual welding during installation of the pipeline, and such welds in pipelines are 50%, the amplitude of the echo signal from the boundary (weld root) / (pipe surface) does not always have a large amplitude. The prototype noted that the weld detection algorithm is not applicable to transverse welds.
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.Experimental studies have shown that if you lower the threshold level of the weld 10 (Fig. 2) and the threshold level 11 (Fig. 2), then many ultrasonic transducers still have a sign of a weld. However, a large number of “false” welds are recorded.
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.In the inventive method, it is proposed to count in each cross section of the pipe the number of ultrasonic transducers with a sign of a transverse weld. Counting is carried out separately for ultrasonic transducers emitting along the flaw detector and against the course. If their number is greater than the predetermined value, then it is believed that all ultrasonic transducers radiating in this direction have a weld sign at this coordinate. The information recorded in the weld seam control zone is recorded in the on-board storage device for all ultrasonic transducers emitting along the flaw detector until the sign of the weld is detected, and for ultrasonic transducers radiating against the flaw detector, after the sign of the weld is recorded.
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.For one hundred percent in-line ultrasonic inspection of welds of the entire pipe section, a large number of ultrasonic transducers are installed on the flaw detector. Ultrasonic transducers are located at an equal distance from each other around the circumference of the pipe, usually approximately 10 mm It is impossible to place such a large number of ultrasonic transducers in one pipe section, because the diameter of the piezoelectric element of a standard ultrasonic transducer is 15 mm, and the diameter of the body is 20 mm. Therefore, the ultrasonic transducers are shifted relative to each other along the axis of the flaw detector, while the shift can be up to 700 mm. In order to be able to analyze the information recorded by them in one section of the pipe, all information recorded by all ultrasonic transducers when the flaw detector is moved at least twice the distance between the first in the direction of travel ultrasonic transducer and the last should be stored in the buffer memory.
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.The threshold number of ultrasonic transducers with a sign of a weld is determined empirically. The smaller it is, the more reliable the transverse weld will be recorded, but the more “false” transverse welds will be recorded. Basically, a false sign of a transverse weld is recorded in dents, where an increase in the amplitude of the echo signal from the inner surface occurs due to a decrease in the angle of incidence, and at the same time multiple reflections occur in the pipe wall on the dent. The experiments showed that in the case of in-line ultrasonic inspection of welds of pipes with a diameter of 48 ", the threshold value of ultrasonic transducers should be equal to 40 ... 50 (11 ... 14% of the total number of ultrasonic transducers radiating in one direction) in order to reliably register transverse welds with a minimum number of cases of registration of “false” transverse welds.
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.In FIG. 4 presents information in the form of a C-scan recorded in an on-board drive on a transverse weld by ultrasonic transducers emitting along the flaw detector. A flaw detector is delayed along the horizontal axis. The vertical axis shows the angular position of the ultrasonic transducers in the pipe (180 ° corresponds to the position of the ultrasonic transducer at the bottom of the pipe). C-scan is built for the largest values of the amplitude of the echo signals. The difference in amplitudes is underlined by color. White color 15 (Fig. 4) shows echo signals with an amplitude greater than the threshold level for detecting weld 10 (Fig. 2). Red color 16 (Fig. 4) - echo signals with an amplitude below the threshold level. In blue, the echo signals 17 (Fig. 4) with the amplitude of the background echo signals - echo signals from irregularities of the pipe surfaces. From FIG. 4 shows that the recording is made of the entire transverse weld. At the same time, the sign of a weld was not recorded in most ultrasonic transducers. There are zones 17 (Fig. 4), in which the amplitude of the echo signals slightly exceeds the background level.
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.In the prototype, it is not possible to completely record longitudinal welds along the length, since at the pipe ends at a length of at least 150 mm, the internal reinforcement at the longitudinal welds must be removed to ensure high-quality welding of butt welds. The residual gain height shall not exceed 0.5 mm. Because of this, in places without reinforcement, it is likely that the longitudinal weld may not be detected. At the same time, these areas must be checked for defects by the data processing program, as well as the entire weld.
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.In the inventive method, it is proposed to record information recorded at a predetermined distance to the on-board storage device before the sign of detection of a longitudinal weld and after it has appeared. The size of the recording area must be at least 150 mm.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016118430A RU2621216C1 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Intra tube method of ultrasonic testing of welds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016118430A RU2621216C1 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Intra tube method of ultrasonic testing of welds |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2621216C1 true RU2621216C1 (en) | 2017-06-01 |
Family
ID=59032446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016118430A RU2621216C1 (en) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Intra tube method of ultrasonic testing of welds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2621216C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112867921A (en) * | 2018-07-26 | 2021-05-28 | 瓦卢瑞克图沃斯巴西有限公司 | Method for assessing inclusion levels in steel pipes using high frequency transducers in automated ultrasonic inspection |
| CN114460164A (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | Circumferential weld determining method, device, equipment and storage medium |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6071948A (en) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic flaw detector for circumferential weld zone of piping |
| US4641529A (en) * | 1984-04-12 | 1987-02-10 | Magnaflux Pipeline Services, Inc. | Pipeline inspection device using ultrasonic apparatus for corrosion pit detection |
| RU2156455C1 (en) * | 2000-03-01 | 2000-09-20 | Власов Анатолий Николаевич | Method of diagnostics of condition of main pipe-lines |
| RU2274859C1 (en) * | 2004-08-17 | 2006-04-20 | Вячеслав Вячеславович Казаков | Non-linear acoustic method for detecting cracks and their positions in structure and device for realization of said method |
| RU2516364C1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-05-20 | Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" | Complex of flaw detection of process pipelines |
-
2016
- 2016-05-12 RU RU2016118430A patent/RU2621216C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6071948A (en) * | 1983-09-28 | 1985-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic flaw detector for circumferential weld zone of piping |
| US4641529A (en) * | 1984-04-12 | 1987-02-10 | Magnaflux Pipeline Services, Inc. | Pipeline inspection device using ultrasonic apparatus for corrosion pit detection |
| RU2156455C1 (en) * | 2000-03-01 | 2000-09-20 | Власов Анатолий Николаевич | Method of diagnostics of condition of main pipe-lines |
| RU2274859C1 (en) * | 2004-08-17 | 2006-04-20 | Вячеслав Вячеславович Казаков | Non-linear acoustic method for detecting cracks and their positions in structure and device for realization of said method |
| RU2516364C1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-05-20 | Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" | Complex of flaw detection of process pipelines |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Г. Добман, О.А. Барбиан, X. Виллемс. Современное состояние внутритрубного ультразвукового неразрушающего контроля сварных швов. Дефектоскопия, 2007, N 11, с. 63-71. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112867921A (en) * | 2018-07-26 | 2021-05-28 | 瓦卢瑞克图沃斯巴西有限公司 | Method for assessing inclusion levels in steel pipes using high frequency transducers in automated ultrasonic inspection |
| CN114460164A (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | Circumferential weld determining method, device, equipment and storage medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9810666B2 (en) | Device and method for nondestructive inspection of tubular products, especially on site | |
| JP5113340B2 (en) | Method and system for inspecting an object using ultrasonic scanning data | |
| US8250923B2 (en) | Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection apparatus | |
| US20040245315A1 (en) | Method and apparatus for assessing the quality of spot welds | |
| JPH0352908B2 (en) | ||
| JP4166222B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
| CN105699492A (en) | An ultrasonographic method used for weld seam detection | |
| JP4116483B2 (en) | Tubular ultrasonic inspection method and apparatus | |
| EP3259587B1 (en) | Method for inspecting a weld seam with ultrasonic phased array | |
| JP2013088240A (en) | Ultrasonic inspection method, ultrasonic testing method and ultrasonic inspection apparatus | |
| CN105353035A (en) | Method for detecting TKY tube node by using phased array | |
| JP2011027571A (en) | Piping thickness reduction inspection apparatus and piping thickness reduction inspection method | |
| CN108431592A (en) | Equipment and its implementation for controlling and measuring the weld defect on cylindrical wall | |
| JPS60104255A (en) | Device and method for inspecting solid under nondestructive state | |
| RU2621216C1 (en) | Intra tube method of ultrasonic testing of welds | |
| US6588278B1 (en) | Ultrasonic inspection device and ultrasonic probe | |
| RU2394235C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of welded joints of small-diametre pipes | |
| JP4364031B2 (en) | Ultrasonic flaw detection image processing apparatus and processing method thereof | |
| RU2714868C1 (en) | Method of detecting pitting corrosion | |
| JP2011529170A (en) | Improved ultrasonic non-destructive inspection using coupling check | |
| JP2006138672A (en) | Method of and device for ultrasonic inspection | |
| CN103207240B (en) | The measuring method of the longitudinal acoustic pressure distribution of a kind of angle probe ultrasonic field | |
| RU2149393C1 (en) | Process of ultrasonic test of cylindrical articles | |
| JP3753567B2 (en) | Ultrasonic probe | |
| Puchot et al. | Inspection technique for above ground storage tank floors using MsS technology |