RU2822310C1 - Gas pipeline crack opening measurement method - Google Patents

Gas pipeline crack opening measurement method Download PDF

Info

Publication number
RU2822310C1
RU2822310C1 RU2024106986A RU2024106986A RU2822310C1 RU 2822310 C1 RU2822310 C1 RU 2822310C1 RU 2024106986 A RU2024106986 A RU 2024106986A RU 2024106986 A RU2024106986 A RU 2024106986A RU 2822310 C1 RU2822310 C1 RU 2822310C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crack
sensor
readings
opening
gas pipeline
Prior art date
Application number
RU2024106986A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Дмитриевич Косачев
Андрей Александрович Веретенников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский"
Application granted granted Critical
Publication of RU2822310C1 publication Critical patent/RU2822310C1/en

Links

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of gas industry, to methods of diagnostic control of surface of steel products, in particular to determination of value of crack opening of elements of the main gas line. Method of measuring the value of crack opening in a gas pipeline involves installation of a sensor near the crack, recording readings, obtaining actual data on the value of crack opening. At the first stage of measurement, a sensor is calibrated, made in the form of a strain gauge located on a metal bracket, by fixing one of the control sites of the bracket on one of the crack faces and mechanical loading of this site with a given pitch, simulating the crack opening, after recording the readings, a table of the dependence of the readings of the strain gauge on the shift of the control sites under said action is formed. At the second stage, the sensor bracket is fixed with another control platform on the second face of the crack, the sensor readings are zeroed, then, gas pipeline is loaded with internal gas pressure. Actual data on value of crack opening are obtained after registration of sensor readings and their comparison with tabulated values.
EFFECT: improving measurement accuracy of crack opening in range of 10–500 mcm during bench tests of a gas pipeline.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области газовой промышленности, а именно к способам диагностического контроля поверхности стальных изделий при определении их технического состояния, и предназначено для определения величины раскрытия трещин при стендовых испытаниях элементов магистрального газопровода.The invention relates to the field of the gas industry, namely to methods for diagnostic monitoring of the surface of steel products when determining their technical condition, and is intended to determine the magnitude of crack opening during bench tests of main gas pipeline elements.

При стендовых испытаниях элементов магистрального газопровода необходимо оценивать величину раскрытия трещин для определения оптимального режима работы, исключающего возникновения и развития дефектов, а также для оценки износостойкости элементов газопровода.When bench testing elements of a main gas pipeline, it is necessary to evaluate the magnitude of crack opening to determine the optimal operating mode that excludes the occurrence and development of defects, as well as to assess the wear resistance of gas pipeline elements.

Известен способ измерения размеров раскрытия трещин в деталях (SU 697804, опубл. 15.11.1979), с использованием датчика, выполненного в виде упругой нити со спиральными витками и замкнутой петлей в средней части. Датчик получает сигнал от двух медных пластин, жёстко прикреплённых к берегам трещины. При раскрытии трещины упругая нить растягивается, разматывая петлю, тем самым меняя активное сопротивление чувствительного элемента датчика. На основании изменения сопротивления судят о величине раскрытия берегов трещины. Однако в известном способе не учитывается нелинейное изменение напряжения на активном сопротивлении датчика, а также не осуществляется калибровка датчика для измерения малых изменений величины раскрытия берегов трещин (от 50 до 500 мкм), что гарантирует высокую погрешность замеров на данном диапазоне измерений.There is a known method for measuring the size of crack openings in parts (SU 697804, publ. November 15, 1979), using a sensor made in the form of an elastic thread with spiral turns and a closed loop in the middle part. The sensor receives a signal from two copper plates rigidly attached to the sides of the crack. When a crack opens, the elastic thread stretches, unwinding the loop, thereby changing the active resistance of the sensor's sensitive element. Based on the change in resistance, the magnitude of the crack edge opening is judged. However, the known method does not take into account the nonlinear change in voltage across the active resistance of the sensor, and also does not calibrate the sensor to measure small changes in the opening value of crack edges (from 50 to 500 μm), which guarantees a high measurement error in this measurement range.

Наиболее близким к заявляемому является способ измерения длины трещины в строительных конструкциях с использованием датчиков - тензорезисторов, закрепленных с двух сторон трещины, при котором нагружают и разгружают элемент конструкции, измеряют электрическое сопротивление датчиков до и после нагружения и вычисляют длину трещины по математической формуле (RU 2596694, опубл. 10.09.2016).The closest to the claimed method is a method for measuring the length of a crack in building structures using sensors - strain gauges attached on both sides of the crack, in which the structural element is loaded and unloaded, the electrical resistance of the sensors is measured before and after loading and the length of the crack is calculated using a mathematical formula (RU 2596694 , published 09/10/2016).

Известный способ предназначен для измерения величин раскрытия трещин в строительных конструкциях, где высокая точность замеров в микронах не требуется.The known method is intended for measuring crack opening values in building structures, where high measurement accuracy in microns is not required.

Недостатком известного способа является низкая точность замера изменений величин раскрытия берегов трещин в интервале 10 до 500 мкм, поэтому известный способ не может быть использован при стендовых испытаниях элементов магистрального газопровода при нагружении рабочим давлением газа.The disadvantage of the known method is the low accuracy of measuring changes in the opening values of crack banks in the range of 10 to 500 microns, therefore the known method cannot be used for bench testing of main gas pipeline elements when loaded with operating gas pressure.

Технический результат - повышение точности измерения величины раскрытия трещин в интервале 10-500 мкм при стендовых испытаниях газопровода.The technical result is an increase in the accuracy of measuring the magnitude of crack opening in the range of 10-500 microns during bench tests of a gas pipeline.

Заявлен способ измерения величины раскрытия трещины газопровода, включающий установку датчика вблизи трещины, регистрацию показаний датчика и получение фактических данных о величине раскрытия трещины, отличающийся тем, что измерения осуществляют в два этапа. На первом этапе измерения осуществляют калибровку датчика, выполненного в виде тензометрического датчика, расположенного на металлической скобе, путем закрепления одной из контрольных площадок скобы на одном из берегов трещины и механического нагружения этой площадки с заданным шагом, имитирующего раскрытие трещины, после регистрации показаний датчика формируют таблицу зависимости показаний тензометрического датчика от смещения контрольных площадок при указанном воздействии. Далее на втором этапе измерения скобу датчика закрепляют другой контрольной площадкой на втором берегу трещины, показания датчика обнуляют, затем осуществляют нагружение газопровода внутренним давлением газа, а фактические данные о величине раскрытия трещины получают после регистрации показаний тензометрического датчика и сравнения их с табличными.A method is claimed for measuring the magnitude of the crack opening in a gas pipeline, which includes installing a sensor near the crack, recording sensor readings and obtaining actual data on the magnitude of the crack opening, characterized in that the measurements are carried out in two stages. At the first stage of measurement, the sensor is calibrated, made in the form of a strain gauge located on a metal bracket, by fixing one of the control platforms of the bracket on one of the edges of the crack and mechanically loading this site with a given step, simulating the opening of a crack; after recording the sensor readings, a table is formed dependence of the strain gauge readings on the displacement of the control areas under the specified impact. Then, at the second stage of measurement, the sensor bracket is fixed with another control platform on the second side of the crack, the sensor readings are reset, then the gas pipeline is loaded with internal gas pressure, and actual data on the size of the crack opening is obtained after recording the readings of the strain gauge and comparing them with the tabulated ones.

Порядок операций позволяет предварительно откалибровать тензометрический датчик для контроля деформации от чистого изгиба, возникающего в рабочей области датчика при раскрытии берегов узкой трещины.The order of operations allows you to pre-calibrate the strain gauge to monitor the deformation from pure bending that occurs in the working area of the sensor when the edges of a narrow crack open.

Зона крепления позволяет предварительно закреплять датчик на газопроводе для калибровки тензометрического датчика без деформации трещины на объекте.The fastening zone allows you to pre-fix the sensor to the gas pipeline to calibrate the strain gauge without deforming the crack on the object.

Способ позволяет учитывать нелинейное изменение напряжения на тензорезисторах датчика.The method allows you to take into account the nonlinear change in voltage on the strain gauges of the sensor.

Предварительная калибровка датчика позволяет исключить фактор погрешности измерений вследствие возможного нелинейного изменения сопротивления тензорезисторов датчика при работе на газопроводе, находящимся под давлением. В условиях стендовых испытаний возможен замер минимальных изменений величины раскрытия берегов трещины, т.к. точность измерений обусловлена предварительной калибровкой. Калибровка датчика при измерении изменений величины раскрытия берегов трещин от 10 до 500 мкм гарантирует минимальную погрешность прибора на данном диапазоне измерений (±5 мкм).Preliminary calibration of the sensor allows you to eliminate the factor of measurement error due to a possible nonlinear change in the resistance of the sensor strain gauges when working on a gas pipeline under pressure. Under bench test conditions, it is possible to measure minimal changes in the opening value of crack edges, because The accuracy of measurements is due to preliminary calibration. Calibration of the sensor when measuring changes in the opening value of crack edges from 10 to 500 μm guarantees a minimum instrument error in this measurement range (±5 μm).

Выполнение элемента крепления датчика в виде металлической скобы позволяет жёстко закреплять датчик на поверхности газопровода к берегам трещины при помощи сварки, что способствует высокой точности измерения величины раскрытия берегов трещины.Making the sensor fastening element in the form of a metal bracket allows you to rigidly attach the sensor on the surface of the gas pipeline to the crack banks by welding, which contributes to high accuracy in measuring the opening value of the crack banks.

Способ проиллюстрирован следующими фигурами.The method is illustrated by the following figures.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего заявляемый способ. фиг. 2а - вид А на фиг. 1, фиг. 2б - вид Б на фиг. 1. На фиг. 3 показано размещение микрометра в процессе калибровки.In fig. 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method. fig. 2a - view A in Fig. 1, fig. 2b - view B in Fig. 1. In FIG. Figure 3 shows the placement of the micrometer during the calibration process.

На фиг. 4 изображена мостовая электрическая схема подключения тензорезисторов датчика к тензостанции, которая обеспечила стандартизированное подключение к компьютеру специалиста, фиксирующему изменения величины раскрытия берегов трещины.In fig. Figure 4 shows a bridge electrical circuit for connecting the sensor strain gauges to the strain gauge station, which provided a standardized connection to the specialist’s computer, which records changes in the opening value of the crack edges.

На фиг. 5 на конкретном примере представлена таблица, иллюстрирующая зависимость величины смещение контрольных площадок датчика от величины отклонения микрометра от «нулевого» положения при механическом воздействии.In fig. 5, using a specific example, presents a table illustrating the dependence of the displacement of the sensor control pads on the deviation of the micrometer from the “zero” position under mechanical influence.

На фиг. 1, 2, 3, 4 представлены следующие элементы:In fig. 1, 2, 3, 4 the following elements are presented:

1 - металлическая скоба;1 - metal bracket;

2 - рабочие области датчика;2 - working areas of the sensor;

3 - ноги скобы;3 - legs of the bracket;

4 - места сгиба скобы;4 - places where the bracket bends;

5 - газопровод;5 - gas pipeline;

6 - контрольная площадка;6 - control platform;

7 - контрольная площадка;7 - control platform;

8 - зазор между площадками 6 и 7,8 - gap between platforms 6 and 7,

соответствующий ширине трещины;corresponding to the width of the crack;

9 - берега трещины;9 - crack banks;

10 - места сварки;10 - welding places;

11 - гайка;11 - nut;

12 - болт;12 - bolt;

13 - микрометр;13 - micrometer;

14 - тензорезистор R1;14 - strain gauge R1;

15 - тензорезистор R2;15 - strain gauge R2;

16 - тензорезистор R3;16 - strain gauge R3;

17 - тензорезистор R4;17 - strain gauge R4;

18 - тензометрический датчик;18 - strain gauge;

19-24- контакты тензостанции;19-24 - strain gauge station contacts;

25 - тензостанция;25 - strain gauge station;

26 - интерфейс USB;26 - USB interface;

27 - персональный ЭВМ.27 - personal computer.

Способ осуществления изобретения показан на описанном ниже конкретном примере.The method for carrying out the invention is shown in the specific example described below.

Было проведено стендовое испытание магистрального газового трубопровода длиной 10 м, на котором была обнаружена трещина (длина трещины - 20 мм, ширина - 0,3 мм, глубина - 2 мм).A bench test was carried out on a main gas pipeline 10 m long, on which a crack was discovered (crack length - 20 mm, width - 0.3 mm, depth - 2 mm).

В ходе испытания было использовано измерительное устройство, состоящее из скобы 1 и тензометрического датчика 18, включающего тензорезисторы 14, 15, 16, 17, скоммутированные и подключённые к тензостанции 25 (фиг. 5).During the test, a measuring device was used, consisting of a bracket 1 and a strain gauge 18, including strain gauges 14, 15, 16, 17, switched and connected to a strain gauge station 25 (Fig. 5).

На этапе калибровки тензорезисторы 14, 17 и 15, 16 были установлены на рабочих областях 2 датчика 18, как показано на фиг. 2а и 2б. Скоба 1 была закреплена контрольной площадкой 6 на одном из берегов 9 трещины сваркой. На незакрепленной контрольной площадке 7 установлен микрометр 13 (фиг. 3). Над площадкой 7 скобы 1 приваривали гайку 11, в неё ввинчивали болт 12 и проворачивали его до состояния упора в площадку 7. Резьбовое соединение обеспечивало фиксацию крепёжных элементов и позволяло регулировать степень механического воздействия на незакреплённую площадку 7 скобы 1. Зазор между площадками 6 и 7 составлял 0,3 мм.At the calibration stage, strain gauges 14, 17 and 15, 16 were installed on the working areas 2 of the sensor 18, as shown in FIG. 2a and 2b. Bracket 1 was secured with a control platform 6 on one of the sides 9 of the crack by welding. A micrometer 13 is installed on a loose control platform 7 (Fig. 3). A nut 11 was welded over the platform 7 of the bracket 1, a bolt 12 was screwed into it and turned until it stops in the platform 7. The threaded connection ensured the fixation of the fasteners and made it possible to regulate the degree of mechanical impact on the loose platform 7 of the bracket 1. The gap between platforms 6 and 7 was 0.3 mm.

Болт 12 оказывал давление на незакрепленную площадку 7, смещая её по направлению к микрометру 13, создавая деформацию изгиба в рабочей области 2, имитируя тем самым раскрытие берегов 9 трещины. Данное смещение производили с шагом в 10 мкм. Для каждого шага смещения тензостанция 25 регистрировала изменение показаний тензорезисторов 14, 15, 16, 17 датчика 18. После этого формировали таблицу калибровки датчика, на которой было отображено соответствие смещения площадок 6 и 7 относительно друг друга, выраженное как отклонение микрометра 13 от «нулевого» положения (мкм) и изменения показаний датчика 18 в следствие деформации изгиба, возникающей в результате смещения данных площадок.Bolt 12 exerted pressure on the loose platform 7, displacing it towards micrometer 13, creating bending deformation in the working area 2, thereby simulating the opening of crack edges 9. This displacement was made in steps of 10 μm. For each displacement step, strain gauge station 25 recorded changes in the readings of strain gauges 14, 15, 16, 17 of sensor 18. After this, a sensor calibration table was formed, which displayed the correspondence of the displacement of pads 6 and 7 relative to each other, expressed as the deviation of micrometer 13 from “zero” position (μm) and changes in sensor 18 readings due to bending deformation resulting from displacement of these pads.

После окончания этапа калибровки микрометр 13 отводили от площадки 7, для чего болт 12 вынимали из гайки 11. Площадку 7 приваривали ко второму берегу 9 раскрытия трещины. Значения показаний тензометрического датчика 18 обнуляли и принимали как исходное «нулевое».After the calibration stage was completed, the micrometer 13 was removed from the platform 7, for which the bolt 12 was removed from the nut 11. The platform 7 was welded to the second side 9 of the crack opening. The readings of strain gauge 18 were reset to zero and accepted as the initial “zero”.

Во время стендовых испытаний трубопровода при нагружении его рабочим давлением газа фиксировали значения показаний датчика 18, которые затем сравнивали со значениями, полученными на этапе калибровки (фиг. 5. Таблица). На основании данной информации формировали фактическое значение величины раскрытия берегов 9 трещины при стендовых испытаниях трубопровода.During bench tests of the pipeline when it was loaded with operating gas pressure, the readings of sensor 18 were recorded, which were then compared with the values obtained at the calibration stage (Fig. 5. Table). Based on this information, the actual value of the opening value of crack banks 9 was formed during bench tests of the pipeline.

Стендовые испытания проводили с 4-мя этапами повышения давления газа внутри газопровода. На нулевом этапе давление внутри трубы было равно атмосферному. На первом этапе давление поднимали до 3 МПа, на втором - до 6 МПа, на третьем - до 9 МПа, на четвёртом - до 12 МПа.Bench tests were carried out with 4 stages of increasing gas pressure inside the gas pipeline. At the zero stage, the pressure inside the pipe was equal to atmospheric pressure. At the first stage, the pressure was raised to 3 MPa, at the second - to 6 MPa, at the third - to 9 MPa, and at the fourth - to 12 MPa.

На первом этапе на датчике 18 установили значение - 19 ед., на втором этапе - 38 ед., на третьем этапе- 57 ед., на четвёртом этапе - 82 ед. Таким образом, исходя из линейно-пропорциональной зависимости между показаниями тензометрического датчика 18 и величиной раскрытия берегов 9 трещины можно сделать вывод о том, что изменение показаний датчика 18 за 4 этапа испытаний составило 82 ед., что свидетельствовало о величине раскрытия берегов трещины на 13 мкм. Информацию с тензометрического датчика 18 через интерфейс USB 26 передавали на персональный ЭВМ 27 оператора, фиксирующего изменения величины раскрытия берегов трещины.At the first stage, the value on sensor 18 was set to 19 units, at the second stage - 38 units, at the third stage - 57 units, at the fourth stage - 82 units. Thus, based on the linearly proportional relationship between the readings of the strain gauge 18 and the opening value of the crack edges 9, we can conclude that the change in the readings of the sensor 18 over the 4 test stages was 82 units, which indicated the opening of the crack edges by 13 μm . Information from the strain gauge 18 via the USB interface 26 was transferred to the operator's personal computer 27, which recorded changes in the opening value of the crack edges.

Claims (1)

Способ измерения величины раскрытия трещины газопровода, включающий установку датчика вблизи трещины, регистрацию показаний датчика и получение фактических данных о величине раскрытия трещины, отличающийся тем, что измерения осуществляют в два этапа, на первом этапе измерения осуществляют калибровку датчика, выполненного в виде тензометрического датчика, расположенного на металлической скобе, путем закрепления одной из контрольных площадок скобы на одном из берегов трещины и механического нагружения этой площадки с заданным шагом, имитирующего раскрытие трещины, после регистрации показаний датчика формируют таблицу зависимости показаний тензометрического датчика от смещения контрольных площадок при указанном воздействии, далее на втором этапе измерения скобу датчика закрепляют другой контрольной площадкой на втором берегу трещины, показания датчика обнуляют, затем осуществляют нагружение газопровода внутренним давлением газа, а фактические данные о величине раскрытия трещины получают после регистрации показаний тензометрического датчика и сравнения их с табличными. A method for measuring the amount of crack opening in a gas pipeline, including installing a sensor near the crack, recording sensor readings and obtaining actual data on the amount of crack opening, characterized in that the measurements are carried out in two stages; at the first stage of measurement, the sensor is calibrated, made in the form of a strain gauge located on a metal bracket, by fixing one of the control platforms of the bracket on one of the crack edges and mechanically loading this site with a given step, simulating the opening of a crack, after recording the sensor readings, a table is formed depending on the readings of the strain gauge on the displacement of the control platforms under the specified impact, then on the second At the measurement stage, the sensor bracket is fixed with another control platform on the second side of the crack, the sensor readings are reset, then the gas pipeline is loaded with internal gas pressure, and actual data on the size of the crack opening is obtained after recording the readings of the strain gauge and comparing them with the tabular ones.
RU2024106986A 2024-03-18 Gas pipeline crack opening measurement method RU2822310C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2822310C1 true RU2822310C1 (en) 2024-07-04

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU697804A1 (en) * 1977-03-03 1979-11-15 Симферопольский Филиал Севастопольского Приборостроительного Института Sensor for measuring angle of flare of cracks in articles
RU2126535C1 (en) * 1992-03-26 1999-02-20 Сименс АГ Method determining expansion of object with use of strain- gauge transducer and strain-gauge transducer for its realization
JP2003315250A (en) * 2002-04-18 2003-11-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Apparatus for testing crack progression
RU2596694C1 (en) * 2015-07-27 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method of measuring length of cracks and speed of its development in bent and stretched elements of structures
CN111007231A (en) * 2019-12-23 2020-04-14 鞍钢集团矿业有限公司 Quantification method for dimensions of new shear cracks in mining rock mass

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU697804A1 (en) * 1977-03-03 1979-11-15 Симферопольский Филиал Севастопольского Приборостроительного Института Sensor for measuring angle of flare of cracks in articles
RU2126535C1 (en) * 1992-03-26 1999-02-20 Сименс АГ Method determining expansion of object with use of strain- gauge transducer and strain-gauge transducer for its realization
JP2003315250A (en) * 2002-04-18 2003-11-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Apparatus for testing crack progression
RU2596694C1 (en) * 2015-07-27 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Method of measuring length of cracks and speed of its development in bent and stretched elements of structures
CN111007231A (en) * 2019-12-23 2020-04-14 鞍钢集团矿业有限公司 Quantification method for dimensions of new shear cracks in mining rock mass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102175136A (en) Straight tube multi-axis ratchet wheel strain testing system and method
US2426390A (en) Straightening apparatus
RU2822310C1 (en) Gas pipeline crack opening measurement method
US10753838B2 (en) Systems and methods for verification and calibration of hamburg wheel tracker devices
JP3312298B2 (en) How to measure stress intensity factor
US11131591B2 (en) FBG sensor-based bolt fastening joint surface pressure detection method
RU225822U1 (en) Device for measuring crack opening size
JP2596083B2 (en) Elasto-plastic fracture toughness test method
RU2307997C1 (en) Method of adjusting strain-gages
Gedney Tensile testing basics, tips and trends
JP7208622B2 (en) Strain measuring device for metal structure and method for detecting deterioration damage of metal structure
RU2808606C1 (en) Device for controlling the opening of cracks and narrow incisions
RU2204817C1 (en) Procedure establishing technical state of materials of structural members
RU2585796C1 (en) Method for quality control of articles
US9697866B2 (en) Device and method for measuring pitch and roll torques
RU2550826C2 (en) Method to measure stresses in structure without removal of static loads
RU2266518C1 (en) Method of minimizing influence of tightening torque on temperature error of resistance strain gauge pressure transducers with bridge measurement circuit
JPS581736B2 (en) Concrete effective stress detection device
EP0119266A4 (en) Extensometer readout circuit.
US20210293726A1 (en) Object damage inspecting device and inspecting method using the same
SU1422104A1 (en) Method of determining limit of durable strength of rocks
Zhang et al. A Highly Stretchable Strain-based Sensing Sheet for the Integrated Structural Health Monitoring
KR100427330B1 (en) An apparatus for testing transformation of exhaust manifold
Hofstoetter Calibration of high-temperature strain gages with the aid of a clamping device: The purpose of the method described is to use high-temperature strain gages for precise measurements on nuclear-power-plant components during start-up and in service
SU1162750A1 (en) Method of checking hardness testers