RU2648973C2

RU2648973C2 - Method of radiographic control of pipeline welds

Info

Publication number: RU2648973C2
Application number: RU2016122273A
Authority: RU
Inventors: Артем Юрьевич Кострюков; Антон Викторович Деч
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр цифровой промышленной радиографии "Цифра"
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2018-03-28
Also published as: RU2016122273A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: initially a flat panel X-ray detector with an autonomous power source is included in the calibration mode and the detector after the calibration mode is transferred in the standby mode. During the standby mode, the intensity of X-ray radiation is measured, X-ray intensity increases to the values accessed after the X-ray source is switched on, the detector is switched to the control mode for a predetermined period of time. After the end of the control mode, the obtained pipeline control data is stored in the non-volatile memory of the detector.

EFFECT: improving the quality of weld control and control performance.

6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию материалов радиационными методами с помощью ионизирующего, например, рентгеновского излучения, в частности, к исследованию швов трубопроводов.The invention relates to the study of materials by radiation methods using ionizing, for example, x-ray radiation, in particular, to the study of pipe joints.

Все чаще требуется простое, автономное оборудование для радиографического контроля трубопроводов, обеспечивающее высокое качество контроля и быструю подготовку оборудования к работе.Increasingly, simple, stand-alone equipment for radiographic inspection of pipelines is required, providing high quality control and quick preparation of equipment for work.

Особенностью использования рентгеновского излучения при контроле швов трубопроводов в полевых условиях является необходимость защиты персонала от излучения. Поэтому важной задачей является автоматизация процесса контроля после включения источника рентгеновского излучения.A feature of the use of x-ray radiation in the control of pipe joints in the field is the need to protect personnel from radiation. Therefore, an important task is the automation of the control process after turning on the x-ray source.

Известен способ осмотра кольцевого шва трубопровода по патенту RU 2533757, публикация 20.11.2014, МПК G01N 23/04, в котором устройство для внешнего осмотра кольцевого сварного шва трубопровода включает источник излучения и плоскопанельный детектор излучения. Оба блока контролируемо движутся вокруг приводной полосы или направляющей, которая установлена вокруг кольцевого сварного шва. Детектор рентгеновского излучения соединен кабелем с внешним центром управления, таким как компьютер, который также подает сигналы управления на моторизованную тележку, чтобы вести детектор по направляющей. Калибровка детектора и осуществление контроля сварного шва производится с помощью внешнего компьютера центра управления, расположенного в автомобиле, расположенном на безопасном расстоянии. Питание системы детектора и источника излучения также осуществляется от внешнего источника. К недостаткам данного способа контроля относится наличие внешнего центра управления, который невозможно использовать в труднодоступной местности, недостаточная производительность системы контроля за счет ручного управления системой.A known method of inspection of the annular seam of the pipeline according to the patent RU 2533757, publication 20.11.2014, IPC G01N 23/04, in which the device for the external inspection of the annular weld of the pipeline includes a radiation source and a flat panel radiation detector. Both blocks move in a controlled manner around the drive strip or guide, which is installed around the annular weld. The X-ray detector is connected by cable to an external control center, such as a computer, which also provides control signals to a motorized trolley to guide the detector along a rail. Calibration of the detector and control of the weld is carried out using an external computer of the control center located in the car, located at a safe distance. The power of the detector system and the radiation source is also provided from an external source. The disadvantages of this control method include the presence of an external control center, which cannot be used in hard-to-reach areas, insufficient performance of the control system due to manual control of the system.

Известна беспроводная система радиографического контроля сварных швов трубопроводов, Rayzor Pro, Bolt X Pro и FlashX Pro, производимая компанией Vidisco (Израиль). Система содержит цифровой рентгеновский детектор, источник рентгеновского излучения, автономный блок питания, систему сбора, обработки, хранения и визуализации данных, которая включает детектор, аккумулятор, передатчик, приемник (например, компьютер оператора), связанные беспроводной связью ((http://vidisco.com/ndt_solutions/ndt_systems). Указанная система, как правило, вручную устанавливается в место съемки, оператор системы ждет появления сигнала излучения, после его появления либо снимается единичное изображение путем подачи сигнала на детектор по проводному пульту, либо снимают единичное изображение по команде оператора, передаваемой по беспроводной связи. К недостаткам данной системы можно отнести ненадежность беспроводной связи в условиях работы в поле или на промышленном объекте и при значительных расстояниях между точками связи, что приводит к снижению производительности контроля. В системе, где использована непосредственная передача изображений с детектора на ноутбук оператора, сбой связи приводит к необходимости остановки всего процесса съемки и продолжения процесса только после восстановления связи. На большинстве существующих современных источниках излучения, длительность излучения выставляется на источнике заранее и через определенное время излучение автоматически выключается. Беспроводной связи для управления источником излучения, как правило, нет. Возможная задержка съемки, вызванная сбоем беспроводной связи, приводит к необходимости устанавливать время работы источника излучения с запасом или повторять съемку, включая источник излучения заново. Это приводит к увеличению времени, затрачиваемому на контроль изделия, сокращает срок службы источника излучения и детектора и повышает вероятность вредного воздействия излучения на оператора устройства.Known wireless system for radiographic inspection of pipe welds, Rayzor Pro, Bolt X Pro and FlashX Pro, manufactured by Vidisco (Israel). The system contains a digital X-ray detector, an X-ray source, an autonomous power supply, a data acquisition, processing, storage and visualization system that includes a detector, a battery, a transmitter, a receiver (for example, an operator’s computer) connected by wireless communication ((http: // vidisco .com / ndt_solutions / ndt_systems). The specified system, as a rule, is manually installed at the place of shooting, the system operator waits for a radiation signal to appear, after it appears or a single image is taken by applying a signal to the detector by wire the remote control, or take a single image on the command of the operator transmitted wirelessly. The disadvantages of this system include the unreliability of wireless communications in a field or industrial facility and at significant distances between communication points, which leads to reduced monitoring performance. in a system where direct transfer of images from the detector to the operator’s laptop is used, communication failure leads to the need to stop the entire shooting process and continue the process only after reconnecting. On most existing modern sources of radiation, the radiation duration is set at the source in advance and after a certain time the radiation automatically turns off. Wireless communication to control the radiation source is usually not. A possible shooting delay caused by the failure of the wireless connection makes it necessary to set the operating time of the radiation source with a margin or to repeat the shooting, including the radiation source again. This leads to an increase in the time taken to control the product, shortens the life of the radiation source and detector and increases the likelihood of harmful effects of radiation on the device operator.

Наиболее близким является способ радиографического контроля швов трубопровода, реализованный в устройстве по заявке US 2016033425, публикация 04.02.2016, МПК G01N 23/18. Цифровой радиографический инструмент с приводом для перемещения по направляющим содержит линейный детектор и цифровой блок, установленный на устройстве для цифровой записи массива данных контроля. Электрическая энергия подается от внешнего источника питания. Данные передаются через локальную сеть на пользовательский нотбук. Техническим результатом данного изобретения является создание простого по конструкции цифрового устройства контроля. К недостаткам данного технического решения можно отнести невозможность автономной работы, необходимость подсоединения внешнего источника питания. Подключение внешнего оборудования снижает производительность контроля трубопроводов.The closest is the method of radiographic inspection of the joints of the pipeline, implemented in the device according to the application US 2016033425, publication 04.02.2016, IPC G01N 23/18. A digital radiographic tool with a drive for moving along the guides contains a linear detector and a digital unit mounted on a device for digital recording of an array of control data. Electric energy is supplied from an external power source. Data is transmitted through the local network to the user's notebook. The technical result of this invention is the creation of a simple design digital control device. The disadvantages of this technical solution include the impossibility of autonomous operation, the need to connect an external power source. Connecting external equipment reduces piping control performance.

Техническим результатом, достигаемым в заявляемом изобретении, является повышение автономности работы устройства контроля, повышение качества контроля и производительности за счет снижения времени на подготовку и работу по контролю шва, а также снижению времени холостой работы источника излучения и рентгеновского детектора. Это также повышает ресурс работы оборудования.The technical result achieved in the claimed invention is to increase the autonomy of the control device, improving the quality of control and productivity by reducing the time for preparation and work to control the seam, as well as reducing idle time of the radiation source and x-ray detector. It also increases the life of the equipment.

Способ радиографического контроля швов трубопровода, согласно заявляемому изобретению, реализуется с помощью источника рентгеновского излучения и плоскопанельного рентгеновского детектора с автономным источником питания. Первоначально включают указанный детектор в режим калибровки и переводят детектор после окончания режима калибровки в режим ожидания. Во время режима ожидания измеряют интенсивность рентгеновского излучения, при возрастании интенсивности рентгеновского излучения до рабочего значения, достигаемого после включения источника рентгеновского излучения, переключают детектор в режим контроля на заранее заданный период времени. После окончания режима контроля сохраняют полученные данные контроля швов трубопровода в энергонезависимой памяти детектора.The method of radiographic inspection of pipeline joints, according to the claimed invention, is implemented using an x-ray source and a flat-panel x-ray detector with an autonomous power source. Initially turn on the specified detector in the calibration mode and put the detector after the end of the calibration mode in standby mode. During the standby mode, measure the intensity of the x-ray radiation, with increasing intensity of the x-ray radiation to the operating value achieved after turning on the x-ray source, the detector is switched to the monitoring mode for a predetermined period of time. After the end of the control mode, the obtained data of the inspection of the pipeline seams are stored in the non-volatile memory of the detector.

Контроль трубопровода ведется с помощью источника рентгеновского излучения и посредством плоскопанельного рентгеновского детектора с автономным источником питания. Применение автономного источника питания позволяет отказаться от подключения внешнего питания и внешней системы управления. Это позволяет оптимально расходовать ресурс автономного источника питания и добиться оптимального способа режима работы всего комплекса. Кроме того, облегчает работу оператора. Установив детектор на исследуемый участок трубопровода, оператор включает детектор в режим калибровки и удаляется от места проведения контроля трубопровода. После проведения режима калибровки, который необходим, чтобы получить оптимальное качество радиографического изображения, в частности, при изменении температуры детектора, включается режим ожидания. Детектор в режиме ожидания измеряет интенсивность рентгеновского излучения и при возрастании интенсивности рентгеновского излучения до рабочего значения включается в режим контроля. После окончания режима контроля детектор выключается. Таким образом, обеспечивается оптимальный расход энергии автономного источника питания, что позволяет провести оптимальное число сеансов контроля без смены источника питания или его зарядки. При этом обеспечивается высокое качество контроля трубопровода и хранения данных контроля, которые можно снять из энергонезависимой памяти в безопасное и удобное для оператора время.The control of the pipeline is carried out using an x-ray source and through a flat-panel x-ray detector with an independent power source. The use of an autonomous power source allows you to refuse to connect an external power supply and an external control system. This allows you to optimally consume the resource of an autonomous power source and to achieve the optimal mode of operation of the entire complex. In addition, it facilitates the work of the operator. By installing the detector on the pipeline section under investigation, the operator switches the detector into calibration mode and moves away from the place where the pipeline was monitored. After the calibration mode, which is necessary to obtain the optimal quality of the radiographic image, in particular, when the temperature of the detector is changed, the standby mode is activated. The detector in standby mode measures the intensity of the x-ray radiation and when the intensity of the x-ray radiation increases to the operating value, it is switched on in the control mode. After the end of the monitoring mode, the detector turns off. Thus, the optimal energy consumption of an autonomous power source is ensured, which allows for an optimal number of control sessions without changing the power source or charging it. This ensures high quality control of the pipeline and storage of control data, which can be removed from non-volatile memory at a safe and convenient time for the operator.

В частном случае использования способа источник рентгеновского излучения размещают на обратной стороне трубопровода.In the particular case of using the method, the x-ray source is placed on the reverse side of the pipeline.

В другом частном случае использования способа источник рентгеновского излучения размещают внутри трубопровода.In another particular case of using the method, the x-ray source is placed inside the pipeline.

После окончания режима контроля детектор может быть выключен.After the end of the monitoring mode, the detector may be turned off.

По окончании режима контроля выключают источник рентгеновского излучения для того, чтобы перенести детектор на другое место и переместить источник рентгеновского излучения. По окончании работы, после выключения источника рентгеновского излучения, снимают данные контроля из энергонезависимой памяти детектора.At the end of the control mode, turn off the x-ray source in order to move the detector to another location and move the x-ray source. At the end of the work, after turning off the x-ray source, the control data is removed from the non-volatile memory of the detector.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 приведен вид детектора, установленного на трубопроводе, и источника рентгеновского излучения, располагающегося с внешней стороны трубопровода.In FIG. 1 shows a detector mounted on a pipeline and an x-ray source located on the outside of the pipeline.

На Фиг. 2 приведен вид детектора, установленного на трубопроводе, и источника рентгеновского излучения, располагающегося внутри трубопровода.In FIG. Figure 2 shows a detector mounted on a pipeline and an X-ray source located inside the pipeline.

На Фиг. 3 и Фиг4 показаны размещения детекторов и источников рентгеновского излучения в аксонометрии, когда источники рентгеновского излучения расположены снаружи трубопровода и внутри его.In FIG. 3 and 4 show the arrangement of detectors and x-ray sources in a perspective view when the x-ray sources are located outside and inside the pipeline.

На Фиг. 5 приведена схема размещения источника рентгеновского излучения и детектора.In FIG. 5 shows the layout of the x-ray source and detector.

На Фиг. 6 приведена блок-схема последовательности выполнения способа.In FIG. 6 is a flowchart of a method.

Радиографический контроль (Фиг. 1 - Фиг. 4) шва 2 трубы 1 трубопровода может быть реализован с помощью устройств, содержащих источник 3 рентгеновского излучения и плоскопанельный рентгеновский детектор 4 с автономным источником питания 5. При этом источник 3 рентгеновского излучения может располагаться как внутри трубы 1 (Фиг. 2, Фиг. 4), так и снаружи трубы 1 (Фиг. 1, Фиг. 3). В последнем случае источник 3 рентгеновского излучения располагается на противоположной стенке трубы 1. Как показано на Фиг. 1 - Фиг. 4 плоскопанельный рентгеновский детектор 4 располагается на трубе 1 и движется вокруг сварного шва 2 посредством системы позиционирования и перемещения. Система позиционирования и перемещения включает направляющую 6, по которой с помощью тележки 7 перемещается детектор 4.Radiographic control (Fig. 1 - Fig. 4) of the weld 2 of the pipe 1 of the pipeline can be implemented using devices containing an X-ray source 3 and a flat-panel X-ray detector 4 with an independent power source 5. In this case, the X-ray source 3 can be located inside the pipe 1 (Fig. 2, Fig. 4), and outside the pipe 1 (Fig. 1, Fig. 3). In the latter case, the X-ray source 3 is located on the opposite wall of the pipe 1. As shown in FIG. 1 - FIG. 4, a flat-panel x-ray detector 4 is located on the pipe 1 and moves around the weld 2 by means of a positioning and moving system. The positioning and moving system includes a guide 6 along which, with the help of the trolley 7, the detector 4 moves.

В варианте, показанном на Фиг. 1 и Фиг. 3, источник 3 рентгеновского излучения также перемещается вокруг сварного шва 2 трубы 1 на тележке 8, перемещающейся по той же направляющей 6.In the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 3, the X-ray source 3 also moves around the weld 2 of the pipe 1 on the trolley 8 moving along the same guide 6.

Способ радиографического контроля швов трубопровода реализуется следующим образом. В первом варианте выполнения на трубе 1 (Фиг. 1, Фиг. 3) устанавливается направляющая 6, на которой крепится тележка 7 с плоскопанельным рентгеновским детектором 4, ориентированным на сварной шов 2, и с автономным источником питания 5 и оппозитно тележке 7, тележка 8 с источником 3 рентгеновского излучения. Соответственно зона облучения 9 источника 3 рентгеновского излучения также ориентирована на сварной шов 2.The method of radiographic inspection of the joints of the pipeline is implemented as follows. In the first embodiment, a guide 6 is mounted on the pipe 1 (Fig. 1, Fig. 3), on which a cart 7 is mounted with a flat-panel X-ray detector 4 oriented to the weld 2, and with an autonomous power source 5 and an opposite cart 7, cart 8 with a source of 3 x-rays. Accordingly, the irradiation zone 9 of the x-ray source 3 is also oriented towards the weld 2.

Во втором варианте выполнения на трубе 1 (Фиг. 2, Фиг. 4) устанавливается направляющая 6, на которой крепится тележка 7 с плоскопанельным рентгеновским детектором 4, ориентированным на сварной шов 2, и с автономным источником питания 5. Источник рентгеновского излучения 3 устанавливается внутри трубы.In the second embodiment, a guide 6 is mounted on the pipe 1 (Fig. 2, Fig. 4), on which a trolley 7 is mounted with a flat-panel X-ray detector 4 oriented to the weld 2 and with an autonomous power source 5. The x-ray source 3 is installed inside pipes.

Первоначально включают плоскопанельный рентгеновский детектор 4 в режим калибровки (Фиг. 6 и Фиг. 5). Включение рентгеновского детектора 4 производят нажатием кнопки или другим способом, например с помощью бесконтактоного датчика. После этого рентгеновский детектор переключается из режима в режим автоматически, например по командам системы управления детектора. В режиме калибровки фиксируется и запоминается изображение, создаваемое детектором при отсутствии внешнего ионизирующего излучения. Это изображение впоследствии вычитается из изображения, полученного в рабочем режиме при наличии ионизирующего излучения. Таким образом, устраняется шум и улучшается качество итогового изображения. После окончания режима калибровки рентгеновский детектор 4 переходит в режим ожидания, в течение которого измеряется интенсивность рентгеновского излучения.Initially, the flat-panel X-ray detector 4 is turned on in calibration mode (Fig. 6 and Fig. 5). The inclusion of the x-ray detector 4 is produced by pressing a button or in another way, for example using a contactless sensor. After that, the X-ray detector switches from mode to mode automatically, for example, according to the commands of the detector control system. In the calibration mode, the image created by the detector in the absence of external ionizing radiation is recorded and stored. This image is subsequently subtracted from the image obtained in the operating mode in the presence of ionizing radiation. Thus, noise is eliminated and the quality of the final image is improved. After the calibration mode, the x-ray detector 4 goes into standby mode, during which the intensity of the x-ray radiation is measured.

Источник 3 рентгеновского излучения включается после того, как персонал покидает опасную зону. При возрастании интенсивности рентгеновского излучения до рабочего значения, достигаемого после включения источника 3 рентгеновского излучения, детектор 4 переключается в режим контроля на заранее заданный период времени. Автоматическое включение процесса съемки шва после включения рентгеновского излучения и выхода его на постоянный уровень отменяет ручную синхронизацию работы источника 3 рентгеновского излучения и плоскопанельного рентгеновского детектора 4. Синхронизация детектора и источника излучения с помощью проводной или беспроводной связи, как правило, требует использования детектора и источника, изготовленных одним производителем. Это значительно сужает возможности потребителя в выборе источника рентгеновского излучения, наиболее подходящего для выполнения работы. Кроме этого, использование специальных средств синхронизации требует дополнительных затрат времени на их развертывание, подключение, перенос всей системы на место контроля.X-ray source 3 is turned on after personnel leave the danger zone. When the intensity of the x-ray radiation increases to the operating value achieved after turning on the x-ray source 3, the detector 4 switches to the monitoring mode for a predetermined period of time. Automatic activation of the weld shooting process after switching on the x-ray radiation and reaching a constant level cancels manual synchronization of the operation of the x-ray source 3 and the x-ray flat panel detector 4. Synchronization of the detector and the radiation source using wired or wireless communication, as a rule, requires the use of a detector and a source, made by one manufacturer. This significantly limits the consumer’s ability to choose the most suitable x-ray source for the job. In addition, the use of special synchronization tools requires additional time for their deployment, connection, transfer of the entire system to the place of control.

Предложенный порядок работы предполагает подачу команды на включение детектора 4 за некоторое время до включения источника 3 рентгеновского излучения. Время требуется оператору для того, чтобы удалиться от места контроля до включения рентгеновского излучения. Таким образом, если оператор подает команду на включение детектора 4 непосредственно перед включением источника излучения, процесс включения не будет занимать дополнительного времени и не задержит работу оператора в целом.The proposed operating procedure involves giving a command to turn on the detector 4 some time before turning on the source 3 of the x-ray radiation. It takes the operator time to move away from the point of control before turning on the x-ray radiation. Thus, if the operator gives the command to turn on the detector 4 immediately before turning on the radiation source, the switching on process will not take additional time and will not delay the work of the operator as a whole.

После окончания режима контроля, полученные данные контроля шва трубопровода сохраняются в энергонезависимой памяти 10 детектора 4 (Фиг. 5). Для сохранения энергии автономного источника питания 5 плоскопанельный рентгеновский детектор 4 после окончания режима калибровки автоматически отключается. Данные проведенного контроля могут быть считаны с энергонезависимой памяти 10 по беспроводному или проводному каналу связи. Источник 3 рентгеновского излучения также выключается автоматически по истечении определенного времени или дистанционным управлением оператора.After the control mode, the obtained control data of the pipeline seam are stored in non-volatile memory 10 of the detector 4 (Fig. 5). To save the energy of the autonomous power source 5, the flat-panel X-ray detector 4 is automatically turned off after the end of the calibration mode. The control data can be read from non-volatile memory 10 via a wireless or wired communication channel. X-ray source 3 also turns off automatically after a certain time or by remote control of the operator.

Предложенный способ актуален прежде всего для беспроводных систем радиографического контроля сварных швов трубопроводов с автономными источниками питания. Способ позволяет повысить качество контроля сварных швов и производительность контроля за счет снижения времени на подготовку и работу по контролю шва, а также снижению времени холостой работы источника излучения и рентгеновского детектора. Это повышает также ресурс работы оборудования.The proposed method is relevant primarily for wireless systems for radiographic inspection of welds of pipelines with autonomous power sources. The method improves the quality of control of welds and the performance of control by reducing the time for preparation and work to control the seam, as well as reducing the idle time of the radiation source and x-ray detector. This also increases the life of the equipment.

Реализация предложенного способа не исчерпывается рассмотренными вариантами, он может быть реализован в других системах контроля трубопроводов радиографическими методами.The implementation of the proposed method is not limited to the considered options, it can be implemented in other piping control systems by radiographic methods.

Claims

1. A method for radiographic inspection of pipeline joints using an x-ray source and a flat-panel x-ray detector with an autonomous power source, characterized in that the detector is initially turned on in calibration mode and the detector is put into standby mode after the calibration mode is completed, during which the x-ray intensity is measured , with an increase in the intensity of x-ray radiation to the operating value achieved after switching on the x-ray source first radiation detector is switched into monitoring mode for a predetermined period of time after the end of the verification regime retain control of the data pipe joints in non-volatile memory of the detector.

2. The method according to p. 1, characterized in that the x-ray source is placed on the back of the pipeline.

3. The method according to p. 1, characterized in that the x-ray source is placed inside the pipeline.

4. The method according to p. 1, characterized in that after the end of the control mode, turn off the detector.

5. The method according to p. 1, characterized in that at the end of the control mode, turn off the x-ray source.

6. The method according to p. 1, characterized in that at the end of the work, after turning off the x-ray source, the control data is removed from the non-volatile memory of the detector.