RU2626744C1 - Intratubal ultrasonic flaw detector - Google Patents

Intratubal ultrasonic flaw detector Download PDF

Info

Publication number
RU2626744C1
RU2626744C1 RU2016119813A RU2016119813A RU2626744C1 RU 2626744 C1 RU2626744 C1 RU 2626744C1 RU 2016119813 A RU2016119813 A RU 2016119813A RU 2016119813 A RU2016119813 A RU 2016119813A RU 2626744 C1 RU2626744 C1 RU 2626744C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
carrier
piezoelectric transducers
pipe
ultrasonic piezoelectric
Prior art date
Application number
RU2016119813A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Александрович Ревель-Муроз
Дмитрий Юрьевич Глинкин
Олег Борисович Лексашов
Сергей Алексеевич Шерашов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Акционерное общество "Транснефть-Диаскан" (АО "Транснефть-Диаскан")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть"), Акционерное общество "Транснефть-Диаскан" (АО "Транснефть-Диаскан") filed Critical Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Priority to RU2016119813A priority Critical patent/RU2626744C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626744C1 publication Critical patent/RU2626744C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: intratubal ultrasonic flaw detector is equipped with a device for measuring the sound speed in the pumped liquid V and the unit for automatically adjusting the time window duration ΔT during the monitoring by the formula: ΔT=ΔT°V°/V, where ΔT° is the window duration when monitoring in a liquid with a minimum sound velocity V°. The design of the carrier p of ultrasonic piezoelectric transducers provides the path length of the ultrasonic pulse, from the point of reflection from the inner pipe surface to the nearest carrier element, not less than ΔT°V°/2+ΔHp, where ΔHp is the maximum permissible wear of a runner of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.
EFFECT: expanding the range of monitored thicknesses of the pipe wall towards the increase while pumping various liquids and simplifying the requirements for the design of a carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано при внутритрубном обследовании трубопроводов.The invention relates to the field of ultrasonic non-destructive testing and can be used for in-line inspection of pipelines.

Известен ультразвуковой дефектоскоп (Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 3: И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. Ультразвуковой контроль. - 2-е издание., испр. - М.: Машиностроение, 2008-864 с.: ил.), оснащенный контактными наклонными ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями, с помощью которых возбуждают импульсы поперечной волны в объекте контроля. В состав дефектоскопа входит электронный блок возбуждения преобразователей и регистрации эхосигналов, блок анализа эхосигналов, зарегистрированных в зоне действия временного окна фиксированной длительности, которое начинается в момент вхождения импульса в объект контроля, а длительность окна равна времени прохождения однократно отраженного луча через объект контроля.Known ultrasonic flaw detector (Non-destructive testing: Reference: In 8 volumes / Under the general editorship of V.V. Klyuev. T. 3: I.N. Ermolov, Yu.V. Lange. Ultrasonic testing. - 2nd edition. , rev. - M.: Mashinostroenie, 2008-864 p.: ill.), equipped with contact oblique ultrasonic piezoelectric transducers, with the help of which they excite transverse wave pulses in the control object. The flaw detector includes an electronic unit for excitation of transducers and registration of echo signals, an analysis unit for echo signals registered in the zone of operation of a time window of a fixed duration, which begins at the moment the pulse enters the control object, and the window duration is equal to the time it takes for a single reflected beam to pass through the control object.

Такая длительность временного окна обеспечивает возможность регистрации дефектов независимо от их положения в стенке трубы. При контактном способе ввода ультразвуковых колебаний в объект контроля время регистрации эхосигнала от поверхности объекта контроля неизменно во время контроля. Это позволяет точно выставить начало временного окна после эхосигнала от поверхности.Such a time window duration makes it possible to register defects irrespective of their position in the pipe wall. With the contact method of introducing ultrasonic vibrations into the control object, the time of registration of the echo signal from the surface of the control object is invariable during the control. This allows you to accurately set the beginning of the time window after the echo from the surface.

Дефектоскоп с контактным способом ввода ультразвуковых колебаний в объект контроля может быть использован для экспертной оценки при контроле трубопроводов с внешней стороны.A flaw detector with a contact method for introducing ultrasonic vibrations into a test object can be used for expert assessment when monitoring pipelines from the outside.

Известны ультразвуковые автоматические установки для иммерсионного контроля (через слой жидкости большой толщины), например листового проката [Методы акустического контроля металлов / Н.П. Алешин, В.Е. Белый, А.Х. Вопилкин и др.: Под ред. Н.П. Алешина. - М.: Машиностроение, 1989. - 456 с.]. В состав установок входит дефектоскоп, подобный применяемому при контактном способе контроля, в котором используется временное окно фиксированной длительности. В состав установки входят большое число ультразвуковых преобразователей, закрепленных на носителе, обеспечивающем требуемую ориентацию преобразователей относительно поверхности объекта контроля.Known ultrasonic automatic installations for immersion control (through a liquid layer of large thickness), for example sheet metal [Methods of acoustic control of metals / N.P. Aleshin, V.E. White, A.Kh. Vopilkin et al .: Ed. N.P. Alyoshina. - M.: Mechanical Engineering, 1989. - 456 p.]. The units include a flaw detector, similar to that used in the contact control method, in which a time window of fixed duration is used. The installation includes a large number of ultrasonic transducers mounted on a carrier that provides the required orientation of the transducers relative to the surface of the control object.

Автоматические установки позволяют проводить контроль с высокой скоростью. Однако, при контроле крупногабаритных изделий, например, листового проката с неровной поверхностью, трудно выдержать постоянным расстояние между преобразователями и поверхностью объекта контроля. Из-за этого в зону действия временного окна фиксированной длительности может попасть эхосигнал от поверхности изделия, который может быть принят за эхосигнал от дефекта.Automatic installations allow you to control at high speed. However, when controlling large-sized products, for example, sheet metal with an uneven surface, it is difficult to maintain a constant distance between the transducers and the surface of the test object. Because of this, an echo signal from the surface of the product, which can be taken as an echo signal from a defect, can fall into the effective area of a time window of a fixed duration.

Известен дефектоскоп для иммерсионной автоматической установки [авторское свидетельство №166160, 1964 г., БИ №24], в котором регистрируется эхосигнал от поверхности изделия, а действие временного окна начинается с задержкой относительно этого момента, равной длительности эхосигнала от поверхности изделия. Длительность временного окна устанавливается фиксированной, исходя из результатов расчета времени прохождения ультразвукового импульса до наиболее удаленного дефекта в контролируемом изделии заданной толщины.A flaw detector for an immersion automatic installation is known [copyright certificate No. 166160, 1964, BI No. 24], in which an echo signal from the surface of the product is recorded, and the action of the time window starts with a delay relative to this moment equal to the duration of the echo signal from the surface of the product. The duration of the time window is fixed, based on the results of calculating the transit time of the ultrasonic pulse to the most remote defect in the controlled product of a given thickness.

В автоматических иммерсионных установках используется жидкость с известной скоростью звука, например вода. Поэтому в процессе контроля угол ввода ультразвуковых колебаний в объект контроля остается постоянным. Кроме того, заранее известна толщина объекта контроля. Это позволяет без проблем выставить требуемую длительность временного окна.Automatic immersion plants use a fluid with a known sound velocity, such as water. Therefore, in the control process, the angle of entry of ultrasonic vibrations into the control object remains constant. In addition, the thickness of the test object is known in advance. This allows you to set the required time window duration without any problems.

При внутритрубной дефектоскопии контроль производится при перекачивании разнородных жидкостей с разной скоростью звука. Трубопроводы делают из труб с разной толщиной стенки, которая может сильно меняться даже на одном контролируемом участке. Это необходимо учитывать при задании длительности временного окна.With in-line flaw detection, control is performed when pumping dissimilar liquids with different sound speeds. Pipelines are made of pipes with different wall thicknesses, which can vary greatly even in one controlled area. This must be taken into account when setting the duration of the time window.

Известен внутритрубный дефектоскоп [Руководство к эксплуатации устройства Pipetronix UltraScan 28''/32'' фирмы Pipetronix (ФРГ)], включающий множество ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, ориентированных под заданным углом к поверхности трубы для возбуждения в материале трубы поперечной волны, носитель преобразователей, состоящий из приспособлений для крепления преобразователей, установленных на полозах заданной высоты, электронный блок возбуждения преобразователей и регистрации эхосигналов, блок анализа эхосигналов, зарегистрированных в зоне действия временного окна фиксированной длительности, которое начинается после регистрации эхосигнала от внутренней поверхности и имеет длительность не меньше времени прохождения однократно отраженного луча через стенку трубы.Known in-line flaw detector [Operation manual for the device Pipetronix UltraScan 28 '' / 32 '' company Pipetronix (Germany)], including many ultrasonic piezoelectric transducers oriented at a given angle to the surface of the pipe to excite the shear wave pipe material, the carrier of the transducers, consisting of devices for mounting transducers mounted on skids of a given height, an electronic unit for exciting transducers and registering echo signals, an echo signal analysis unit, registered GOVERNMENTAL in the zone of action of fixed duration of the time window which starts after registering the echo from the inner surface and has a duration of not less than the propagation time of the reflected beam only once through the pipe wall.

При внутритрубном контроле длительность временного окна должна позволять проводить контроль труб с максимальной толщиной стенки однократно отраженным лучом при изменении скорости звука в перекачиваемой жидкости в большом диапазоне.With in-pipe inspection, the duration of the time window should allow for the monitoring of pipes with a maximum wall thickness of a once-reflected beam when the speed of sound in the pumped liquid changes over a wide range.

Недостаток дефектоскопа заключается в использовании временного окна фиксированной длительности. Это ограничивает возможность контроля труб с большой толщиной стенки и ужесточает требование к конструкции носителя при перекачивании жидкостей с разной скоростью звука.The flaw detector has the disadvantage of using a time window of fixed duration. This limits the ability to control pipes with a large wall thickness and tightens the requirement for the design of the media when pumping liquids with different sound speeds.

Техническим результатом заявляемого внутритрубного ультразвукового дефектоскопа является расширение диапазона контролируемых толщин стенки трубы в сторону увеличения при перекачивании разнородных жидкостей и упрощение требований к конструкции носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.The technical result of the claimed in-line ultrasonic flaw detector is to expand the range of controlled pipe wall thicknesses upward when pumping dissimilar liquids and simplify the design requirements for the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.

Технический результат достигается тем, что внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп, включающий множество ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, ориентированных под заданным углом к поверхности трубы для возбуждения в материале трубы поперечной волны, носитель ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, состоящий из приспособлений для крепления ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, установленных на полозьях заданной высоты, электронный блок возбуждения ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей и регистрации эхосигналов, блок анализа эхосигналов, зарегистрированных в зоне действия временного окна, которое начинается после регистрации эхосигнала от внутренней поверхности трубы и имеет длительность не меньше времени прохождения однократно отраженного луча через стенку трубы, дополнительно оснащен устройством измерения скорости звука в перекачиваемой жидкости V и блоком автоматической регулировки длительности временного окна ΔT во время контроля по формуле:The technical result is achieved by the fact that an in-tube ultrasonic flaw detector including a plurality of ultrasonic piezoelectric transducers oriented at a given angle to the pipe surface to excite a shear wave in the pipe material, a carrier of ultrasonic piezoelectric transducers, consisting of devices for mounting ultrasonic piezoelectric transducers mounted on skids of a given height , electronic excitation block of ultrasonic piezoelectric trans of the echo signals and the echo signals registration unit, the echo signals analysis unit registered in the time window validity zone, which begins after the echo signal is recorded from the pipe’s inner surface and has a duration not less than the time of the passage of a once reflected beam through the pipe wall, is additionally equipped with a device for measuring the speed of sound in the pumped liquid V and block automatic adjustment of the duration of the time window ΔT during monitoring according to the formula:

ΔT=ΔT°V°/V,ΔT = ΔT ° V ° / V,

гдеWhere

ΔТ° - длительность окна при контроле в жидкости с минимальной скоростью звука V°.ΔТ ° - window duration during control in a liquid with a minimum sound speed V °.

Кроме того, конструкция носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей обеспечивает длину пути ультразвукового импульса от точки отражения от внутренней поверхности трубы до ближайшего конструкционного элемента носителя носитель ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей не менееIn addition, the design of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers provides a path length of the ultrasonic pulse from the reflection point from the inner surface of the pipe to the nearest structural element of the carrier; the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers is not less than

ΔT°V°/2+ΔНп,ΔT ° V ° / 2 + ΔНп,

гдеWhere

ΔНп - максимально допустимый износ полоза носителя носитель ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.ΔNp is the maximum allowable wear of the carrier carrier, carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.

На фиг. 1 показан носитель ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.In FIG. 1 shows a carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following notation:

1. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь.1. Ultrasonic piezoelectric transducer.

2. Приспособление для крепления ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя.2. A device for mounting an ultrasonic piezoelectric transducer.

3. Ультразвуковой луч, излученный ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем в жидкость.3. Ultrasonic beam emitted by an ultrasonic piezoelectric transducer in a liquid.

4. Перекачиваемая жидкость.4. The pumped liquid.

5. Стенка трубы.5. The wall of the pipe.

6. Полоз носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.6. Runner carrier ultrasonic piezoelectric transducers.

7. Расстояние от ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя до внутренней поверхности трубы.7. The distance from the ultrasonic piezoelectric transducer to the inner surface of the pipe.

8. Ультразвуковой луч в стенке трубы.8. Ultrasonic beam in the pipe wall.

9. Дефект на внутренней поверхности трубы.9. Defect on the inner surface of the pipe.

На фиг. 2 изображена осциллограмма сигналов, регистрируемых ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем.In FIG. 2 shows an oscillogram of signals recorded by an ultrasonic piezoelectric transducer.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2 adopted the following notation:

10. Зондирующий сигнал.10. The sounding signal.

11. Эхосигнал от внутренней поверхности трубы.11. The echo from the inner surface of the pipe.

12. Эхосигнал от дефекта в стенке трубы.12. Echo from a defect in the pipe wall.

13. Эхосигнал от конструкционных элементов носителя.13. The echo from the structural elements of the media.

14. Временное окно регистрации эхосигналов из стенки трубы.14. A time window for recording echoes from the pipe wall.

На фиг. 3 приведены зависимости изменения времени регистрации эхосигналов относительно момента регистрации эхосигнала от внутренней поверхности ΔT в зависимости от скорости звука в перекачиваемой жидкости V, построенные для разной толщины стенки трубы Н.In FIG. Figure 3 shows the dependences of the change in the time of registration of echo signals relative to the moment of registration of the echo signal on the inner surface ΔT depending on the speed of sound in the pumped liquid V, constructed for different pipe wall thickness N.

На фиг. 4 приведены зависимости ΔT(V) построенные для разных значений угла падения β (фиг. 1) и длины луча L (фиг. 1).In FIG. Figure 4 shows the dependences ΔT (V) constructed for different values of the angle of incidence β (Fig. 1) and the beam length L (Fig. 1).

На фиг. 5 показана примерная блок-схема предлагаемого дефектоскопа.In FIG. 5 shows an exemplary block diagram of the proposed flaw detector.

На фиг. 5 приняты следующие обозначения:In FIG. 5 adopted the following notation:

1. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь.1. Ultrasonic piezoelectric transducer.

15. Блок возбуждения ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 1 и регистрации эхосигналов.15. The excitation unit of the ultrasonic piezoelectric transducer 1 and registration of echo signals.

5. Стенка трубы.5. The wall of the pipe.

16. Блок анализа эхосигналов.16. Block analysis of echo signals.

17. Накопитель данных.17. The data storage device.

18. Блок автоматической регулировки длительности временного окна.18. Block automatic adjustment of the duration of the time window.

19. Устройство измерения скорости звука в перекачиваемой жидкости.19. A device for measuring the speed of sound in a pumped liquid.

20. Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости звука.20. Ultrasonic transducer for measuring the speed of sound.

21. Отражатель.21. Reflector.

22. Поток перекачиваемой по трубопроводу жидкости.22. The flow of fluid pumped through the pipeline.

23. Блок возбуждения преобразователя и приема ультразвуковых импульсов.23. Block excitation transducer and receiving ultrasonic pulses.

24. Блок вычисления скорости звука.24. The unit for calculating the speed of sound.

25. Герметичная оболочка для размещения электронных блоков.25. Sealed enclosure for electronic components.

При внутритрубном ультразвуковом контроле используется иммерсионный эхометод контроля. Для выявления дефектов типа трещина и риска ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 1 (фиг. 1) закрепляется в приспособление 2 (фиг. 1) таким образом, чтобы обеспечить заданный угол падения β ультразвуковых лучей 3 (фиг. 1) из жидкости 4 (фиг. 1), перекачиваемой по трубопроводу, на внутреннюю поверхность стенки трубы 5 (фиг. 1), для возбуждения в материале трубы импульса поперечной волны. Внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп оснащается большим количеством ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, работающих в совмещенном режиме (излучение/прием), для осуществления контроля всего поперечного сечения трубы. Приспособление крепления ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей 2 (фиг. 1) устанавливается на полозья 6 (фиг. 1), как правило, изготовленные из полиуретана, которые обеспечивают заданное расстояние 7 (фиг. 1) от ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 1 (фиг. 1) до внутренней поверхности стенки трубы 5 (фиг. 1). Приспособление 2 (фиг. 1) и полозья 6 (фиг. 1) вместе с элементами крепления представляют собой конструктивный узел - носитель ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.When in-tube ultrasonic testing, an immersion echo monitoring method is used. To identify defects such as crack and risk, the ultrasonic piezoelectric transducer 1 (Fig. 1) is fixed in the device 2 (Fig. 1) in such a way as to provide a given angle of incidence β of the ultrasonic rays 3 (Fig. 1) from the liquid 4 (Fig. 1) pumped through the pipeline to the inner surface of the pipe wall 5 (Fig. 1) to excite a shear wave pulse in the pipe material. The in-line ultrasonic flaw detector is equipped with a large number of ultrasonic piezoelectric transducers operating in a combined mode (radiation / reception) to monitor the entire cross section of the pipe. The attachment device for ultrasonic piezoelectric transducers 2 (Fig. 1) is mounted on skids 6 (Fig. 1), usually made of polyurethane, which provide a predetermined distance 7 (Fig. 1) from the ultrasonic piezoelectric transducer 1 (Fig. 1) to the internal the surface of the pipe wall 5 (Fig. 1). The device 2 (Fig. 1) and skids 6 (Fig. 1) together with the fastening elements are a structural unit - a carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.

Внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп перемещается внутри трубопровода под давлением перекачиваемой жидкости. Преобразователь 1 (фиг. 1) возбуждает импульс упругой волны ультразвукового луча 3 (фиг. 1) в перекачиваемой жидкости 4 (фиг. 1). Меньшая часть энергии ультразвукового луча 3 (фиг. 1) входит в стенку трубы 5 (фиг. 1) под углом α (луч 8 (фиг. 1)) и отражается от дефекта 9 (фиг. 1) при его наличии (в данном случае дефект расположен на внутренней поверхности стенки трубы). Основная часть энергии волны (приблизительно 90%) отражается от внутренней поверхности стенки трубы 5 (фиг. 1) в сторону ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 1 (фиг. 1) и конструкционных элементов носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей - луч L (фиг. 1).An in-line ultrasonic flaw detector moves inside the pipeline under the pressure of the pumped liquid. The transducer 1 (Fig. 1) excites a pulse of an elastic wave of an ultrasonic beam 3 (Fig. 1) in the pumped liquid 4 (Fig. 1). A smaller part of the energy of the ultrasonic beam 3 (Fig. 1) enters the wall of the pipe 5 (Fig. 1) at an angle α (beam 8 (Fig. 1)) and is reflected from defect 9 (Fig. 1) if it exists (in this case the defect is located on the inner surface of the pipe wall). The main part of the wave energy (approximately 90%) is reflected from the inner surface of the pipe wall 5 (Fig. 1) towards the ultrasonic piezoelectric transducer 1 (Fig. 1) and the structural elements of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers - beam L (Fig. 1).

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 1 (фиг. 1) после его возбуждения электрическим импульсом регистрирует несколько сигналов. Первым регистрируется зондирующий импульс 10 (фиг. 2) - реакция ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя на возбуждение. Вторым регистрируется эхосигнал 11 (фиг. 2) - отражение от внутренней поверхности трубы 5 (фиг. 1), третьим - эхосигнал 12 (фиг. 2) от дефекта 6 (фиг. 1) при его наличии. Четвертым - эхосигнал 13 (фиг. 2), возникающий в результате попадания на конструкционные элементы носителя ультразвукового импульса, отраженного от внутренней поверхности трубы.The ultrasonic piezoelectric transducer 1 (Fig. 1) after its excitation by an electric pulse registers several signals. The first probe pulse 10 is recorded (Fig. 2) - the response of the ultrasonic piezoelectric transducer to excitation. The second recorded the echo 11 (Fig. 2) - reflection from the inner surface of the pipe 5 (Fig. 1), the third - the echo 12 (Fig. 2) from the defect 6 (Fig. 1), if any. The fourth is the echo signal 13 (Fig. 2), resulting from contact with the structural elements of the carrier of an ultrasonic pulse reflected from the inner surface of the pipe.

Для регистрации эхосигналов из стенки трубы используется временное окно 14 (фиг. 2), которое начинается после регистрации эхосигнала 11 (фиг. 2) и имеет длительность не меньше времени прохождения однократно отраженного луча через стенку трубы.To register the echo signals from the pipe wall, a time window 14 (Fig. 2) is used, which starts after the registration of the echo signal 11 (Fig. 2) and has a duration of at least the time of passage of a once reflected beam through the pipe wall.

Длительность окна 14 (фиг. 2) определяет максимальное значение контролируемой толщины стенки.The duration of the window 14 (Fig. 2) determines the maximum value of the controlled wall thickness.

Начало временного окна жестко «привязывают» к эхосигналу от внутренней поверхности трубы 11 (фиг. 2), чтобы при увеличении расстояния 7 (фиг. 1) от преобразователя 1 (фиг. 1) до поверхности трубы, что происходит при наезде полоза носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей на валик усиления сварного шва или на вмятину в стенке трубы, эхосигнал 11 (фиг. 2) не попал в зону действия временного окна 14 (фиг. 2).The beginning of the time window is rigidly “tied” to the echo signal from the inner surface of the pipe 11 (Fig. 2), so that when the distance 7 (Fig. 1) increases from the transducer 1 (Fig. 1) to the pipe surface, what happens when the ultrasonic piezoelectric carrier is run over transducers to the reinforcement bead of the weld or to a dent in the pipe wall, the echo 11 (Fig. 2) did not fall into the coverage area of the time window 14 (Fig. 2).

Причиной появления эхосигнала 13 (фиг. 2) может быть не только отражение от приспособления крепления ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 2 (фиг. 1), но и отражение от других ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, что может произойти при плотном их расположении на носителе ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, как, например [патент на полезную модель №159204], или от края полоза носителя 6 (фиг. 1). Сигнал может сильно увеличиться по амплитуде, если в месте отражения появится налипшая во время контроля грязь. Для того чтобы эхосигнал 13 (фиг. 2) не был интерпретирован как эхосигнал от дефекта, он не должен попасть во временное окно 14 (фиг. 2). В противном случае возникают проблемы при использовании программы автоматического поиска дефектов при обработке зарегистрированной информации. Кроме того, из-за регистрации эхосигнала 13 (фиг. 2) будет производиться постоянная запись в накопитель внутритрубного ультразвукового дефектоскопа большого количества лишней информации, что может привести к его переполнению до окончания контроля участка трубопровода.The reason for the appearance of the echo signal 13 (Fig. 2) can be not only reflection from the attachment device of the ultrasonic piezoelectric transducer 2 (Fig. 1), but also reflection from other ultrasonic piezoelectric transducers, which can occur when they are densely located on the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers, as , for example [utility model patent No. 159204], or from the edge of the carrier skid 6 (FIG. 1). The signal can greatly increase in amplitude if dirt adhering to the test appears at the reflection site. In order for the echo signal 13 (Fig. 2) not to be interpreted as an echo signal from a defect, it should not fall into time window 14 (Fig. 2). Otherwise, problems arise when using the program for automatic search for defects in the processing of registered information. In addition, due to the registration of the echo signal 13 (Fig. 2), a large amount of unnecessary information will be continuously recorded in the in-tube ultrasonic flaw detector storage device, which can lead to its overflow until the end of the control of the pipeline section.

Конструирование носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей внутритрубного ультразвукового дефектоскопа для контроля труб с толстой стенкой сопряжено с решением трудной задачи. Чтобы эхосигнал 13 (фиг. 2) не попал во временное окно 14 (фиг. 2), необходимо увеличить длину луча L (фиг. 1), но без увеличения расстояния 7 (фиг. 1), которое выбирается из условия надежной регистрации эхосигнала от внутренней поверхности трубы 11 (фиг. 2), используемого в бортовом алгоритме обработки зарегистрированной информации. При этом необходимо надежно закрепить преобразователь 1 (фиг. 1) в приспособлении 2 (фиг. 1).The design of a carrier for ultrasonic piezoelectric transducers of an in-line ultrasonic flaw detector for monitoring pipes with a thick wall is associated with solving a difficult problem. So that the echo 13 (Fig. 2) does not fall into the time window 14 (Fig. 2), it is necessary to increase the beam length L (Fig. 1), but without increasing the distance 7 (Fig. 1), which is selected from the condition for reliable registration of the echo from the inner surface of the pipe 11 (Fig. 2) used in the on-board algorithm for processing registered information. In this case, it is necessary to securely fasten the converter 1 (Fig. 1) in the device 2 (Fig. 1).

Внутритрубный контроль проходит при перекачивании по трубопроводу разнородных жидкостей с разными скоростями звука. Наибольшее время регистрации эхосигнала от дефекта 12 (фиг. 2) будет при контроле однократно отраженным лучом, как показано на фиг. 1, в жидкости с минимальной скоростью звука, когда угол ввода α (фиг. 1) ультразвуковых колебаний в стенку трубы будет максимальным. Если использовать временное окно 14 (фиг. 2) фиксированной длительности, как делается в прототипе, и эхосигнал 13 (фиг. 2) при этом будет регистрироваться на границе окна, как показано на фиг. 2, то при увеличении скорости звука в жидкости этот сигнал попадет в зону действия временного окна 14 (фиг. 2). Поэтому время регистрации эхосигнала 13 (фиг. 2) необходимо отодвинуть от временного окна. Для этого конструкция носителя должна обеспечить необходимую длину луча L (фиг. 1) - длину пути ультразвукового импульса, от точки отражения от внутренней поверхности трубы до ближайшего конструкционного элемента носителя.In-pipe inspection takes place when pumping heterogeneous liquids with different speeds of sound through a pipeline. The greatest time of registration of the echo signal from the defect 12 (Fig. 2) will be in the control once reflected beam, as shown in Fig. 1, in a liquid with a minimum speed of sound, when the angle of entry α (Fig. 1) of ultrasonic vibrations into the pipe wall will be maximum. If you use a time window 14 (Fig. 2) of a fixed duration, as is done in the prototype, and the echo 13 (Fig. 2) will be recorded at the window border, as shown in FIG. 2, with an increase in the speed of sound in the liquid, this signal will fall into the coverage area of the time window 14 (Fig. 2). Therefore, the registration time of the echo 13 (Fig. 2) must be moved away from the time window. For this, the carrier design must provide the necessary beam length L (Fig. 1) - the path length of the ultrasonic pulse, from the reflection point from the inner surface of the pipe to the nearest structural element of the carrier.

На фиг. 3 представлен результат расчета по формулам (1) и (2) времени регистрации эхосигнала от дефекта ΔТд и от элементов носителя ΔТн относительно момента регистрации эхосигнала от внутренней поверхности трубы 11 (фиг. 2):In FIG. 3 shows the calculation result by formulas (1) and (2) of the time of registration of the echo signal from the defect ΔТd and from the elements of the carrier ΔТн relative to the moment of registration of the echo signal from the inner surface of the pipe 11 (Fig. 2):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где Н - толщина стенки трубы; L - длина луча L (фиг. 1); Vt - скорость поперечной волны в материале стенки трубы; V - скорость звука в перекачиваемой жидкости.where H is the wall thickness of the pipe; L is the beam length L (Fig. 1); Vt is the shear wave velocity in the pipe wall material; V is the speed of sound in the pumped liquid.

Значение угла ввода α (фиг. 1) может быть определено из известного соотношения Снеллиуса:The value of the input angle α (Fig. 1) can be determined from the well-known Snellius relation:

α=arcsin[(Vt/V)sinβ].α = arcsin [(Vt / V) sinβ].

Расчеты выполнены для случая падения ультразвуковых лучей на внутреннюю поверхность трубы под углом β (фиг. 1), равным 17°, и скорости поперечной волны в металле Vt, равной 3230 м/с. При угле 17° в нефти со средним значением скорости звука угол ввода α (фиг. 1) составляет 45°. Это рекомендуемое значение для внутритрубного контроля [Современное состояние внутритрубного ультразвукового неразрушающего контроля сварных швов / Г. Добман, О.А. Барбиан, X. Виллемс: Дефектоскопия. 2007. №11. С. 63-71].The calculations were performed for the case of the fall of ultrasonic rays on the inner surface of the pipe at an angle β (Fig. 1) equal to 17 ° and a shear wave velocity in the metal Vt equal to 3230 m / s. At an angle of 17 ° in oil with an average value of the speed of sound, the input angle α (Fig. 1) is 45 °. This is the recommended value for in-line inspection [Current state of in-line ultrasonic non-destructive testing of welds / G. Dobman, O.A. Barbian, H. Willems: Defectoscopy. 2007. No.11. S. 63-71].

На фиг. 3 сплошными линиями показано изменение значения ΔТд при контроле однократно отраженным лучом стенки трубы с разным значением толщины Н. Пунктирной линией показано изменение значения ΔТн при разной длине луча L (фиг. 1).In FIG. 3, the solid lines show the change in ΔТd value when a pipe wall with a different value of thickness N is monitored by a single reflected beam. The dashed line shows the change in ΔТd value at different beam lengths L (Fig. 1).

Зависимости на фиг. 3 построены для реального диапазона скоростей звука в перекачиваемых по трубопроводам жидкостях. На испытательном трубопроводном полигоне АО «Транснефть-Диаскан», представляющем собой замкнутый трубопровод, используется жидкость (вода с добавкой глицерина) со скоростью звука приблизительно 1580 м/с. При первом контроле построенных трубопроводов обычно используется вода из ближайших водоемов со скоростью звука 1480…1500 м/с. В разных сортах нефти при температуре приблизительно 20°С значение скорость звука может находиться в диапазоне 1300…1420 м/с. Если учесть, что температура нефти при контроле может быть 0…50°С, а температурный коэффициент скорости звука в нефти равен минус 4 м/с на градус, то диапазон возможных значений скорости звука в нефти существенно расширяется - 1180…1500 м/с.The dependencies in FIG. 3 are built for the real range of sound velocities in piped liquids. At the Transneft Diascan test pipeline test site, which is a closed pipeline, liquid (water with glycerin addition) is used with a sound speed of approximately 1580 m / s. During the first control of the constructed pipelines, water is usually used from the nearest water bodies with a sound speed of 1480 ... 1500 m / s. In different grades of oil at a temperature of approximately 20 ° C, the speed of sound can be in the range of 1300 ... 1420 m / s. If we take into account that the oil temperature during control can be 0 ... 50 ° C, and the temperature coefficient of the speed of sound in oil is minus 4 m / s per degree, then the range of possible values of the speed of sound in oil significantly expands - 1180 ... 1500 m / s.

При изменении скорости звука в жидкости время регистрации эхосигнала 13 (фиг. 2) и эхосигнала от дефекта 12 (фиг. 2) изменяется однонаправлено, как видно из данных на фиг. 3. При уменьшении скорости звука эхосигнал 13 (фиг. 2) будет регистрироваться позже по времени, при увеличении - наоборот. Аналогично будет со временем регистрации эхосигнала от дефекта. Например, при уменьшении скорости звука угол ввода ультразвуковой волны в стенку трубы α (фиг. 1) будет увеличиваться, что приведет к увеличению длины пути ультразвукового импульса в стенке трубы и, соответственно, времени регистрации эхосигнала от дефекта 12 (фиг. 2).When the speed of sound in a liquid changes, the time of registration of the echo signal 13 (FIG. 2) and the echo signal from the defect 12 (FIG. 2) changes unidirectionally, as can be seen from the data in FIG. 3. With a decrease in the speed of sound, the echo signal 13 (Fig. 2) will be recorded later in time, with an increase - on the contrary. It will be similar with the time of registration of the echo signal from the defect. For example, with a decrease in the speed of sound, the angle of entry of the ultrasonic wave into the pipe wall α (Fig. 1) will increase, which will increase the path length of the ultrasonic pulse in the pipe wall and, accordingly, the time of registration of the echo signal from defect 12 (Fig. 2).

В заявленном внутритрубном ультразвуковом дефектоскопе предлагается длительность временного окна 14 (фиг. 2) изменять в процессе контроля обратно пропорционально значению скорости звука в перекачиваемой жидкости по закону, совпадающему с зависимостью изменения относительного времени регистрации эхосигнала 13 (фиг. 2) при изменении V.The claimed in-line ultrasonic flaw detector proposes the duration of the time window 14 (Fig. 2) to change in the process of control inversely with the value of the speed of sound in the pumped liquid according to the law, which coincides with the dependence of the change in the relative time of registration of the echo signal 13 (Fig. 2) when V. is changed.

Если у конкретного носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей длина L (фиг. 1) равна 40 мм, то чтобы эхосигнал от элементов носителя не попал в зону действия окна с фиксированной длительностью, которое используется в прототипе, при наибольшей скорости звука в жидкости 1580 м/с длительность окна должна быть не больше 50 мкс, как видно из данных на фиг. 3. В этом случае можно гарантировать проведение контроля однократно отраженным лучом стенок трубы с максимальной толщиной не более 24 мм во всем диапазоне изменения V. При большей толщине эхосигнал от дефекта не попадет в зону действия такого временного окна при контроле в жидкости с наименьшей скоростью звука.If a specific carrier of ultrasonic piezoelectric transducers has a length L (Fig. 1) of 40 mm, then the echo signal from the carrier elements does not fall into the coverage area of the window with a fixed duration, which is used in the prototype, at the highest sound speed in the liquid 1580 m / s duration windows should be no more than 50 μs, as can be seen from the data in FIG. 3. In this case, it is possible to ensure that the pipe walls with a maximum thickness of not more than 24 mm are monitored by a once-reflected beam in the entire range of V variation. With a larger thickness, the echo signal from the defect will not fall into the coverage area of such a time window when tested in a liquid with the lowest sound velocity.

Если изменять в процессе контроля длительность временного окна в зависимости от скорости V, как предлагается в изобретении, например, по пунктирной линии, построенной для L=40 мм, то с тем же носителем ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей можно контролировать стенки толщиной 32 мм. Как видно из фиг. 3, эхосигнал от дефекта будет попадать в зону действия окна даже при минимальной скорости звука в жидкости.If you change the duration of the time window during the monitoring process depending on the speed V, as proposed in the invention, for example, along the dashed line constructed for L = 40 mm, then with the same carrier of ultrasonic piezoelectric transducers, 32 mm thick walls can be controlled. As can be seen from FIG. 3, the echo from the defect will fall into the coverage area of the window even at the minimum speed of sound in the liquid.

Таким образом, независимо от конкретной конструкции носителя, изменение длительности окна в зависимости от скорости звука в перекачиваемой жидкости позволяет существенно расширить диапазон контролируемых толщин в сторону увеличения более чем на 30%.Thus, regardless of the specific design of the carrier, changing the window duration depending on the speed of sound in the pumped liquid allows you to significantly expand the range of controlled thicknesses upward by more than 30%.

Если не стоит задача контроля сверхтолстых труб, то использование изобретения позволяет существенно ослабить требование к конструкции носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. Например, как видно из фиг. 3, для контроля стенки толщиной 24 мм достаточно, чтобы конструкция носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей обеспечила длину L (фиг. 1) около 30 мм вместо 40 мм, как при использовании временного окна с фиксированной длительностью.If the task is not to control ultra-thick pipes, then the use of the invention can significantly reduce the requirement for the design of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers. For example, as can be seen from FIG. 3, to control the wall with a thickness of 24 mm, it is sufficient that the support structure of the ultrasonic piezoelectric transducers provides a length L (Fig. 1) of about 30 mm instead of 40 mm, as when using a time window with a fixed duration.

Реализация изобретения состоит в следующем.The implementation of the invention is as follows.

До проведения контроля трубопровода требуется выставить первоначальную длительность временного окна ΔТ°. Для этого, в жидкости с минимальной скоростью звука V° из заданного диапазона на образце с наибольшей толщиной, которую необходимо контролировать данным дефектоскопом, с искусственным дефектом, например, в виде прямоугольного паза, при заданном угле падения β определяют время регистрации эхосигнала от дефекта ΔТд при контроле однократно отраженным лучом. Если готовить дефектоскоп к контролю в нефти, то в качестве жидкости с минимальной скоростью можно использовать бензин марок А-92 или А-95, скорость звука в которых равна 1175…1190 м/с.Prior to pipeline control, it is required to set the initial time window duration ΔТ °. For this, in a liquid with a minimum sound velocity V ° from a given range on a sample with the largest thickness that must be controlled by a given flaw detector, with an artificial defect, for example, in the form of a rectangular groove, for a given angle of incidence β, the time of registration of the echo signal from the defect ΔTd at once reflected beam control. If you prepare a flaw detector for inspection in oil, then A-92 or A-95 gasoline with a sound speed of 1175 ... 1190 m / s can be used as a liquid with a minimum speed.

Полученное таким способом значение ΔТ° следует рассматривать как минимально допустимое значение. Для того чтобы исключить случаи пропуска дефекта из-за выхода эхосигнала за пределы временного окна при увеличении угла падения, что происходит, например, при наезде полоза на валик усиления сварного шва, необходимо длительность окна сделать немного больше. Эта операция проводится всего один раз при настройке дефектоскопа в цеховых условиях.The ΔТ ° value obtained in this way should be considered as the minimum acceptable value. In order to exclude cases of a defect being missed due to the echo signal leaving the time window with an increase in the angle of incidence, which occurs, for example, when a run is run over a weld reinforcement roller, it is necessary to make the window a little longer. This operation is carried out only once when setting up the flaw detector in workshop conditions.

В процессе контроля трубопровода требуется измерять скорость звука в перекачиваемой жидкости V, а длительность временного окна ΔТ устанавливать, исходя из расчетов по формуле:In the process of monitoring the pipeline, it is required to measure the speed of sound in the pumped liquid V, and set the duration of the time window ΔТ to establish, based on calculations by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

В этом случае значение ΔT будет изменятся от V подобно изменению времени регистрации эхосигнала от конструкционных элементов носителя - по одной из пунктирных линий на фиг. 3.In this case, the ΔT value will change from V, similar to the change in the time of registration of the echo signal from the structural elements of the carrier — along one of the dashed lines in FIG. 3.

Для того чтобы эхосигнал от элементов носителя не попал в зону действия временного окна ΔT, определенного по формуле (3), требуется, чтобы конструкция носителя дефектоскопа обеспечила необходимую длину пути ультразвукового импульса от точки отражения от внутренней поверхности трубы до ближайшего элемента носителя L (фиг. 1). Это требование означает, что пунктирная линия изменения ΔT на фиг. 3 должна быть выше сплошной линии, построенной для максимальной толщины стенки трубы во всем заданном диапазоне значений скорости звука в перекачиваемой жидкости. Особенно трудно добиться требуемого значения L при минимальной скорости звука и углах падения более 17°. На фиг. 4 показаны данные расчета по формуле (1) для углов падения 17°, 18° и 19° на поверхность стенки толщиной 29 мм (сплошные линии). Пунктирными линиями показаны результаты расчета по формуле (2) для разных значений длины L (фиг. 1).In order for the echo signal from the carrier elements not to fall within the coverage area of the time window ΔT defined by formula (3), it is necessary that the design of the flaw detector carrier provide the necessary path length of the ultrasonic pulse from the reflection point from the inner surface of the pipe to the nearest carrier element L (Fig. one). This requirement means that the dashed line of change ΔT in FIG. 3 should be higher than the solid line constructed for the maximum thickness of the pipe wall in the entire specified range of sound velocity values in the pumped liquid. It is especially difficult to achieve the desired value of L at a minimum speed of sound and angles of incidence of more than 17 °. In FIG. Figure 4 shows the calculation data according to formula (1) for angles of incidence of 17 °, 18 °, and 19 ° on a wall surface 29 mm thick (solid lines). Dashed lines show the results of the calculation according to the formula (2) for different values of the length L (Fig. 1).

Предлагается использовать в дефектоскопе носитель, конструкция которого обеспечивает длину L (фиг. 1), определенную из условия:It is proposed to use a carrier in the flaw detector, the design of which provides a length L (Fig. 1), determined from the condition:

Figure 00000004
Figure 00000004

где ΔТ° - длительность временного окна при контроле в жидкости с минимальной скоростью звука V°.where ΔТ ° is the duration of the time window during control in a liquid with a minimum sound speed V °.

В этом случае время регистрации эхосигнала от наиболее удаленного дефекта Тд будет раньше по времени, чем время регистрации эхосигнала 13 (фиг. 2) - Тн, во всем диапазоне заданных значений скорости звука в перекачиваемой жидкости.In this case, the time of registration of the echo signal from the most distant defect TD will be earlier in time than the time of registration of the echo signal 13 (Fig. 2) - Tn, in the entire range of specified values of the speed of sound in the pumped liquid.

У большинства труб шероховатость внутренней поверхности составляет 40…50 RZ, а полозья носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей выполнены из полиуретана. В результате происходит интенсивный износ полозьев и их приходится менять приблизительно через каждые 600 км проконтролированной длины трубопровода. Из-за износа полоза уменьшается длина луча L (фиг. 1). Если этого не учитывать при конструировании носителя, то эхосигнал 13 (фиг. 2) от конструкционных элементов носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей попадет в зону действия окна при износе полоза.For most pipes, the roughness of the inner surface is 40 ... 50 RZ, and the skids of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers are made of polyurethane. As a result, intensive runner wear occurs and they have to be changed approximately every 600 km of the controlled length of the pipeline. Due to the wear of the runner, the beam length L decreases (Fig. 1). If this is not taken into account when designing the carrier, then the echo signal 13 (Fig. 2) from the structural elements of the carrier of the ultrasonic piezoelectric transducers will fall into the coverage area of the window when the runner is worn.

В эксплуатационной документации на дефектоскоп задается максимально допустимый износ полоза ΔНп, при достижении которого полоз требуется заменить. Изменение времени регистрации эхосигнала 13 (фиг. 2) - ΔТн, из-за износа полоза, можно рассчитать по формуле:In the operational documentation for the flaw detector, the maximum permissible wear of the runner ΔНп is set, at which the runner needs to be replaced. The change in the time of registration of the echo signal 13 (Fig. 2) - ΔТн, due to wear of the runner, can be calculated by the formula:

ΔТн=2ΔНп/(Vcosβ).ΔTn = 2ΔNp / (Vcosβ).

Расчет для случая угла падения β (фиг. 2), равного 17°, скорости звука V, равной 1180 м/с, и ΔНп, равного 4 мм, дает значение ΔТн, равное 7 мкс. Расчет для скорости в жидкости 1580 м/с дает значение ΔТн, равное 5,5 мкс. Т.е. ΔТн не сильно зависит от значения V.The calculation for the case of the angle of incidence β (Fig. 2), equal to 17 °, the speed of sound V, equal to 1180 m / s, and ΔНп, equal to 4 mm, gives the value ΔТн equal to 7 μs. The calculation for the velocity in the liquid of 1580 m / s gives a ΔТн value of 5.5 μs. Those. ΔТн does not strongly depend on the value of V.

Следует заметить, что сказанное выше актуально и при использовании временного окна с фиксированной длительностью, которое используется в прототипе.It should be noted that the above is also true when using a time window with a fixed duration, which is used in the prototype.

Предлагается, с целью учета износа полоза носителя, использовать носитель, который обеспечивает величину L (фиг. 1) для случая максимально допустимого износа полоза носителя. Для этого вычисленную по формуле (4) длину L (фиг. 1) надо увеличить на ΔL, рассчитанную по формуле:It is proposed, in order to take into account the wear of the carrier runner, to use a carrier that provides the value L (Fig. 1) for the case of the maximum allowable wear of the carrier runner. To do this, the length L calculated by the formula (4) (Fig. 1) must be increased by ΔL calculated by the formula:

ΔL=ΔНп/cosβ.ΔL = ΔНп / cosβ.

Обычно ΔНп равно 4 мм. Получается, что при угле β, равном 17°, величина ΔL будет равна 4,18 мм, при 18° - 4,21 мм, при 19° - 4,23 мм. Т.е. при углах, наиболее часто используемых при внутритрубном контроле, можно считать, что ΔL=ΔНп.Usually ΔНп is 4 mm. It turns out that at an angle β equal to 17 °, the ΔL value will be equal to 4.18 mm, at 18 ° - 4.21 mm, at 19 ° - 4.23 mm. Those. at the angles most often used for in-line inspection, we can assume that ΔL = ΔНп.

С учетом сказанного, условие для определения необходимой длины L (фиг. 1) будет выглядеть следующим образом:With that said, the condition for determining the required length L (Fig. 1) will look like this:

Figure 00000005
Figure 00000005

В процессе конструирования носителя всегда есть возможность оценить длину луча L (фиг. 1) до ближайшего отражателя с учетом кривизны трубы. Знание минимально допустимой длины L (фиг. 1), полученной из (5), позволяет правильно расположить большое количество преобразователей на носителе, чтобы эхосигналы, возникающие в результате попадания на соседние преобразователи и элементы носителя ультразвуковых импульсов, отраженных от внутренней поверхности трубы, не попали в зону действия временного окна.In the process of designing the carrier, it is always possible to evaluate the beam length L (Fig. 1) to the nearest reflector, taking into account the curvature of the pipe. Knowing the minimum allowable length L (Fig. 1) obtained from (5) allows you to correctly position a large number of transducers on the carrier so that echo signals resulting from the contact of adjacent transducers and carrier elements of ultrasonic pulses reflected from the inner surface of the pipe do not fall into the time window coverage area.

Для реализации изобретения требуется оснастить дефектоскоп устройством измерения скорости звука в перекачиваемой жидкости в процессе контроля.To implement the invention, it is necessary to equip the flaw detector with a device for measuring the speed of sound in the pumped liquid in the control process.

Широко известны устройства, в которых для определения скорости звука измеряется время распространения импульса упругой волны на известном расстоянии от преобразователя до отражателя. Для возбуждения импульса проще всего использовать пьезоэлектрический преобразователь. Основные элементы электронных схем устройства не отличаются от обычно используемых во внутритрубных толщиномерах, которыми, по крайней мере, в небольшом количестве оснащены все дефектоскопы для выявления трещин.Widely known devices in which to determine the speed of sound measured the propagation time of the pulse of an elastic wave at a known distance from the transducer to the reflector. The easiest way to excite a pulse is to use a piezoelectric transducer. The main elements of the electronic circuits of the device do not differ from those commonly used in in-tube thickness gauges, which, at least in a small amount, are equipped with all flaw detectors for detecting cracks.

На фиг. 5 показана примерная блок-схема предлагаемого дефектоскопа. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 1 (фиг. 5) соединен с блоком возбуждения ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя и регистрации эхосигналов 15 (фиг. 5). Ультразвуковой импульс падает на поверхность стенки трубы 5 (фиг. 5) под заданным углом β. В стенке трубы возбуждается поперечная волна под углом α. При наличии дефекта возникает отраженный импульс, который регистрируется преобразователем 1 (фиг. 5) и после обработки в блоке 15 (фиг. 5) поступает в блок анализа эхосигналов 16 (фиг. 5) и далее в накопитель данных 17 (фиг. 5). Анализу подвергаются только те эхосигналы, которые по времени регистрации оказались в зоне действия временного окна, длительность которого регулируется в блоке 18 (фиг. 5). Исходной информацией для изменения длительности временного окна является значение скорости звука в перекачиваемой жидкости V, которая измеряется с помощью устройства 19 (фиг. 5). В состав устройства входят ультразвуковой преобразователь 20 (фиг. 5) и отражатель 21 (фиг. 5). В корпусе устройства 19 (фиг. 5) предусмотрены отверстия для перетекания через него перекачиваемой по трубопроводу жидкости 22 (фиг. 5). Преобразователь 20 (фиг. 5) закреплен на известном расстоянии от отражателя 21 (фиг. 5). Для возбуждения преобразователя 20 (фиг. 5) и приема ультразвуковых импульсов используется блок 23 (фиг. 5). В блоке 24 (фиг. 5) измеряется время прохождения ультразвуковым импульсом до отражателя и обратно и производится вычисление V. В блоке 18 (фиг. 5) длительность временного окна вычисляется по формуле (3). Электронные блоки дефектоскопа помещены в герметичный корпус 25 (фиг. 5).In FIG. 5 shows an exemplary block diagram of the proposed flaw detector. The ultrasonic piezoelectric transducer 1 (Fig. 5) is connected to the excitation unit of the ultrasonic piezoelectric transducer and registration of echo signals 15 (Fig. 5). An ultrasonic pulse falls on the surface of the pipe wall 5 (Fig. 5) at a given angle β. A transverse wave is excited in the pipe wall at an angle α. In the presence of a defect, a reflected pulse arises, which is recorded by the transducer 1 (Fig. 5) and, after processing in block 15 (Fig. 5), enters the echo analysis block 16 (Fig. 5) and then to the data storage 17 (Fig. 5). Only those echo signals are analyzed that, according to the time of registration, are in the area of operation of the time window, the duration of which is regulated in block 18 (Fig. 5). The initial information for changing the duration of the time window is the value of the speed of sound in the pumped liquid V, which is measured using the device 19 (Fig. 5). The device includes an ultrasonic transducer 20 (Fig. 5) and a reflector 21 (Fig. 5). In the housing of the device 19 (Fig. 5), holes are provided for flowing through it of the fluid 22 pumped through the pipeline (Fig. 5). The Converter 20 (Fig. 5) is fixed at a known distance from the reflector 21 (Fig. 5). To excite the transducer 20 (Fig. 5) and receive ultrasonic pulses, a block 23 is used (Fig. 5). In block 24 (Fig. 5), the transit time by an ultrasonic pulse to the reflector and vice versa is measured and V is calculated. In block 18 (Fig. 5), the duration of the time window is calculated by formula (3). Flaw detector electronic units are placed in a sealed enclosure 25 (Fig. 5).

Claims (2)

1. Внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп, включающий множество ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, ориентированных под заданным углом к поверхности трубы для возбуждения в материале трубы поперечной волны, носитель ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, состоящий из приспособлений для крепления ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, установленных на полозьях заданной высоты, электронный блок возбуждения ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей и регистрации эхосигналов, блок анализа эхосигналов, зарегистрированных в зоне действия временного окна, которое начинается после регистрации эхосигнала от внутренней поверхности трубы и имеет длительность не меньше времени прохождения однократно отраженного луча через стенку трубы, отличающийся тем, что внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп оснащен устройством измерения скорости звука в перекачиваемой жидкости V и блоком автоматической регулировки длительности временного окна ΔT во время контроля по формуле: ΔT=ΔT°V°/V, где ΔT° - длительность окна при контроле в жидкости с минимальной скоростью звука V°.1. An in-line ultrasonic flaw detector including a plurality of ultrasonic piezoelectric transducers oriented at a given angle to the pipe surface to excite a shear wave pipe material, a carrier of ultrasonic piezoelectric transducers, consisting of devices for attaching ultrasonic piezoelectric transducers mounted on skids of a given height, an electronic excitation unit ultrasonic piezoelectric transducers and registration of echo signals , an analysis unit for echoes recorded in the time window area, which begins after the echo is recorded from the pipe’s inner surface and has a duration not less than the time of a single reflected beam passing through the pipe wall, characterized in that the in-line ultrasonic flaw detector is equipped with a device for measuring the speed of sound in the pumped liquid V and the unit for automatically adjusting the duration of the time window ΔT during monitoring according to the formula: ΔT = ΔT ° V ° / V, where ΔT ° is the window duration for Only in a liquid with a minimum sound velocity V °. 2. Внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп по п. 1, отличающийся тем, что конструкция носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей обеспечивает длину пути ультразвукового импульса, от точки отражения от внутренней поверхности трубы до ближайшего конструкционного элемента носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, не менее ΔT°V°/2+ΔНп, где ΔНп - максимально допустимый износ полоза носителя ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.2. An in-line ultrasonic flaw detector according to claim 1, characterized in that the carrier structure of the ultrasonic piezoelectric transducers provides a path length of the ultrasonic pulse from the point of reflection from the inner surface of the pipe to the nearest structural element of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers, not less than ΔT ° V ° / 2 + ΔНп, where ΔНп is the maximum allowable wear of the carrier of ultrasonic piezoelectric transducers.
RU2016119813A 2016-05-24 2016-05-24 Intratubal ultrasonic flaw detector RU2626744C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119813A RU2626744C1 (en) 2016-05-24 2016-05-24 Intratubal ultrasonic flaw detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119813A RU2626744C1 (en) 2016-05-24 2016-05-24 Intratubal ultrasonic flaw detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626744C1 true RU2626744C1 (en) 2017-07-31

Family

ID=59632492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119813A RU2626744C1 (en) 2016-05-24 2016-05-24 Intratubal ultrasonic flaw detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626744C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2182331C1 (en) * 2001-05-25 2002-05-10 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Method of intrapipe ultrasonic testing
RU2188413C1 (en) * 2001-10-25 2002-08-27 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Device for intrapipe ultrasonic thickness gauging
RU2212660C1 (en) * 2001-12-25 2003-09-20 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Method of intratube ultrasonic testing
US7950284B2 (en) * 2007-09-18 2011-05-31 Röntgen Technische Dienst B.V. Inspection device and method for inspection
RU2515957C1 (en) * 2012-11-09 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" Complex for ultrasonic control of products and optical measurement device of complex
WO2015002701A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Weatherford/Lamb, Inc. Internal pipe pig with wireless data transmission system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2182331C1 (en) * 2001-05-25 2002-05-10 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Method of intrapipe ultrasonic testing
RU2188413C1 (en) * 2001-10-25 2002-08-27 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Device for intrapipe ultrasonic thickness gauging
RU2212660C1 (en) * 2001-12-25 2003-09-20 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Method of intratube ultrasonic testing
US7950284B2 (en) * 2007-09-18 2011-05-31 Röntgen Technische Dienst B.V. Inspection device and method for inspection
RU2515957C1 (en) * 2012-11-09 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" Complex for ultrasonic control of products and optical measurement device of complex
WO2015002701A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Weatherford/Lamb, Inc. Internal pipe pig with wireless data transmission system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102417558B1 (en) Detection and Monitoring of Changes in Metal Structures Using Multimode Acoustic Signals
RU2485388C2 (en) Device and group of sensors for pipeline monitoring using ultrasonic waves of two different types
JPS6193952A (en) Ultrasonic angle beam flaw detection of thick-walled pipe
US20170191966A1 (en) Distributed circle method for guided wave based corrosion detection in plate-like structures
US10996203B2 (en) Detection, monitoring, and determination of location of changes in metallic structures using multimode acoustic signals
US10585069B2 (en) Detection, monitoring, and determination of location of changes in metallic structures using multimode acoustic signals
EP2029966A1 (en) Acoustic method and system of measuring material loss from a solid structure, uses thereof and a software product
CN112154324B (en) Using multimode acoustic signals to detect, monitor and determine the location of changes in metal structures
Farin et al. Monitoring saltwater corrosion of steel using ultrasonic coda wave interferometry with temperature control
Piao et al. Non-invasive ultrasonic inspection of sludge accumulation in a pipe
Cawley Guided waves in long range nondestructive testing and structural health monitoring: Principles, history of applications and prospects
RU2613624C1 (en) Method for nondestructive ultrasonic inspection of water conduits of hydraulic engineering facilities
JP2003130854A (en) Pipe arrangement examining method and device
RU2626744C1 (en) Intratubal ultrasonic flaw detector
RU2687846C1 (en) Method of determining pipeline wall thickness in zone of defect of "metal loss" type based on statistical stabilization of signal parameters according to ultrasonic section wm
EP3983790B1 (en) A method for detecting faults in plates using guided lamb waves
CN112915452B (en) Non-intrusive fire hydrant water pressure detection method based on multi-ultrasonic-signal time delay accumulation
RU2607258C1 (en) Method of intratubal ultrasonic inspection
RU2596242C1 (en) Method for ultrasonic inspection
Clarke et al. Evaluation of the temperature stability of a low‐frequency A0 mode transducer developed for SHM applications
RU2690975C1 (en) Method of determining signal from pipe wall according to power lines statistics pid cd data
JP5968210B2 (en) Fluid identification device and fluid identification method
RU2451932C1 (en) Method of measuring corrosion of main pipelines
RU2791670C1 (en) Method for checking quality of acoustic contact between ultrasonic transducer and ceramic product during ultrasonic flaw detection
RU2761382C1 (en) Method for determining speed and type of corrosion