19778

Диагностика и контроль качества

Реферат

Производство и промышленные технологии

121. Методы диагностики магистральных трубопроводов. Методы диагностирования позволяют обнаружить дефекты различного происхождения определять их характер и размеры а следовательно появляется возможность классифицировать их по степени опасности и устанавливать оч...

Русский

2013-07-17

1.17 MB

35 чел.

12-1. Методы диагностики магистральных трубопроводов.

Методы диагностирования позволяют обнаружить дефекты различного происхождения, определять их характер и размеры, а, следовательно, появляется возможность классифицировать их по степени опасности и устанавливать очередность ремонта. При этом значительно сокращаются общие объемы работ, так как ремонт производится выборочно. Методы диагностирования позволяют резко сократить и аварийные ситуации.

Методы контроля: рентгенография, акустическая эмиссия, ультразвуковая дефектоскопия, электрометрические обследования изоляции, магнитометрия, вибродиагностика, капиллярная дефектоскопия.

Оптический метод основан на взаимодействии электромагнитного излучения с контролируемым объектом и регистрации результатов этого взаимодействия. Методы, относящиеся к оптическому различаются длиной волны излучения или их комбинацией, способами регистрации и обработки результатов взаимодействия излучения с объектом. Общим для всех методов является диапазон длин волн электромагнитного излучения, охватывающим диапазоны ультрафиолетового (УФ), видимого (ВИ) и инфракрасного (ИК) излучения, а также информационные параметры оптического излучения, которыми являются пространственно-временное распределение его амплитуды, частоты, фазы, поляризации и степени когерентности.

Оптические методы разделяют на три группы. В первую группу входят визуальный и визуально-измерительный методы, которые являются наиболее простыми и доступными, имеют наибольшее распространение и обязательны для применения при диагностировании технических устройств и объектов всех типов. Ко второй группе относятся фотометрический, денсиметрический, спектральный и телевизионный методы, которые основаны на результатах измерений с использованием электронных приборов. К третьей группе относятся интерферометрический, дифракционный, рефрактометрический, нефелометрический, поляризационный, стробоскопический и голографический методы, использующие волновые свойства света и отличающиеся наивысшей точностью измерения — с точностью до десятых долей длины волны излучения, но сложностью в реализации.

Для контроля внутренних поверхностей и обнаружения дефектов в труднодоступных местах используют промысловые эндоскопы. В нефтегазовой промышленности применяют следующие типы промышленных эндоскопических систем: жесткие эндоскопы, гибкие оптоволоконные эндоскопы, видеоэндоскопы. Они состоят из источника света для освещения объекта (блока подсветки), передающей оптической системы, насадки или дистального конца, изменяющих направление и размеры поля зрения прибора, объектива с окулярами для визуального наблюдения и подключения фото или видеокамеры, механизм фокусировки объектива и управления насадкой или артикуляции дистального конца.

Акустический метод основан на индикации акустических колебаний, возбуждаемых в контролируемом объекте, грунте или окружающей газовой среде (воздухе) при вытекании пробного газа или жидкости через сквозные дефекты. Молекулы пробного вещества взаимодействуют со стенками сквозных дефектов объекта и генерируют в нем колебания звукового и ультразвукового диапазонов. Эти колебания фиксируются с помощью устанавливаемого на поверхности объекта ультразвукового или виброакустического датчика течеискателя, преобразовывающего ультразвуковые колебания в электрические сигналы, передаваемые далее на показывающие  и  записывающие  устройства течеискателя.  В  настоящее  времакустические методы течеискания занимают важнейшее место в контроле герметичности трубопроводов.

Генерация вибраций грунта или акустических колебаний окружающей газовой среды при протечке газа или жидкости через течи обусловлена превращением кинетической энергии струи в энергию упругих колебаний. Частотный спектр этих колебаний широк: от десятков герц до сотен килогерц. Он зависит от вида и размеров течи, параметров протекающего через нее вещества (плотности, температуры, давления и др.).

Принцип действия таких течеискателей основан на преобразовании вибрации грунта или колебаний газовой среды (воздуха) в электрические сигналы, частотной и амплитудной селекции этих сигналов. Непосредственного контакта датчика с объектом при этом не требуется. Например, в переносном акустическом искателе утечек в подземных трубопроводах «AI4CT-4» датчик в процессе контроля последовательно устанавливается на грунт вдоль трассы.

Контроль акустическим методом не требует применения специальных пробных веществ и высокой квалификации исполнителей. Недостатком метода является относительно низкая чувствительность и влияние посторонних шумов различного происхождения.

Магнитный метод заключается в измерении потоков рассеяния дефектов контролируемого участка трубопровода, намагниченного постоянным магнитным полем. Причиной намагничивания считаются постоянные токи, существующие в молекулах и атомах ферромагнитного вещества. Магнитные характеристики таких материалов являются информативными параметрами, так как зависят от их физико-механических свойств, химического состава, вида механической и термической обработки, а также от размеров и сплошности изделий.

По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля:

•   магнитопорошковый (МП), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии;

•   магнитографический (МГ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки;

• эффекта Холла (ЭХ), основанный на регистрации магнитных полей датчиками Холла;

• индукционный (И), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния по величине или фазе индуктируемой ЭДС;

•  пондеромоторный (ПМ), основанный на регистрации силы отрыва (притяжения) постоянного магнита или сердечника электромагнита от контролируемого объекта;

•   магниторезисторный (MP), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния магниторезисторами;

•  магнитооптический (МП), основанный на визуализации доменной структуры материала с помощью феррит-гранатовой пленки с зеркальной подложкой.

Вихретоковый метод контроля заключается в следующем: контролируемая труба помещается в магнитное поле катушки, питаемой от генератора переменного тока. В металле возникают вихревые токи, которые текут по замкнутым круговым путям и создают собственное магнитное поле, взаимодействующее с первоначальным полем катушки, или воздействующее на специальную измерительную катушку. Величина и фаза вихревых токов характеризует качество трубы, однако их величину непосредственно определить нельзя. О величине вихревых токов судят по изменению напряжения тока, мощности или комплексного сопротивления в возбуждающей или измерительной катушках.

Задачей теоретической разработки метода вихревых токов является установление математической связи между физическими свойствами испытуемого объекта, его геометрическими размерами и величинами электрических параметров подносимого контура.

В настоящее время разработано большое количество различных конструкций преобразователей, которые принято классифицировать по следующим признакам:

•  по типу преобразования параметров объекта контроля в выходной сигнал вихретокового преобразователя;

• по способу соединения катушек преобразователя;

• по расположению преобразователя относительно объекта контроля.

По первому признаку преобразователи разделяют на параметрические и трансформаторные. Параметрический преобразователь имеет лишь одну индуктивную возбуждающую катушку, активное и реактивное сопротивление которой зависит отпараметров объекта и условий его контроля. Трансформаторный вихретоковый преобразователь содержит не менее двух индуктивно связанных катушек (возбуждающих и измерительных) и преобразует контролируемый параметр в ЭДС измерительной катушки.

По второму признаку вихретоковые преобразователи делят на абсолютные и дифференциальные. Абсолютным называют вихретоковый преобразователь, сигнал которого определяется абсолютным значением параметра объекта контроля, дифференциальным - сигнал которого определяется приращением параметра объекта контроля.

В зависимости от расположения относительно объекта контроля преобразователи разделяют на проходные, накладные и комбинированные. В свою очередь проходные разделяют на наружные, внутренние, погружные и экранные.

Помимо обнаружения дефектов вихретоковьий вид неразрушающего контроля широко применяют в целях структуроскопии для контроля физико-механических свойств объектов, связанных со структурой, химическим составом и внутренними напряжениями их материалов. Кроме того, вихретоковые приборы и установки используют для контроля размеров объекта, параметров его вибрации, обнаружения электропроводящих объектов (металлоискатели) и других целей.

Тепловой вид неразрушающего контроля основан на взаимодействии теплового поля объекта с термометрическим чувствительным элементом (термопарой, фоторезистором, термоиндикаторами и т.п.) и преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента, контраста, лучистостей и др.) в параметры электрического или другого сигнала и передаче его на регистрирующий прибор. Температурное поле поверхности определяется особенностями процессов теплопередачи, зависящими в свою очередь от конструктивного исполнения контролируемого объекта и наличия внешних и внутренних дефектов. Основной характеристикой теплового поля, используемой в качестве индикатора дефектности, является величина локального температурного градиента.

Для контроля применяют пассивные и активные методы. При активном контроле объект подвергают воздействию от внешнего источника энергии, при пассивном такое воздействие отсутствует. Пассивный контроль в общем случае предназначен: для контроля теплового режима объектов; для обнаружения отклонений от заданной формы и геометрических размеров объектов контроля. В свою очередь активный контроль предназначен для обнаружения дефектов типа нарушения сплошности (трещин, пористости, расслоений, инородных включений), а также изменений в структуре и физико-химических свойствах объекта контроля (неоднородность структуры, теплопроводность структуры, теплоемкость и коэффициент излучения).

В зависимости от способа получения информации различают также контактные и бесконтактные способы. В процессе технической диагностики чаще всего применяют бесконтактные способы, обладающие высокой оперативностью и минимальной трудоемкостью. Информация, получаемая бесконтактными тепловыми методами контроля, переносится оптическими электромагнитными излучениями в инфракрасной области. Интенсивность и частота инфракрасного излучения определяется энергией колебательного и вращательного движения молекул и атомов объекта   и   зависит   от   его   температуры.   Основным   способом   генерирования инфракрасного излучения является нагрев объекта, поэтому это излучение чаще называют тепловым.

Радиоволновой вид контроля основан на способности радиоволновых колебаний распространяться с малыми потерям и в однородной упругой среде отражаться от нарушений сплошности этой среды. Существуют два основных метода контроля - метод сквозного прозвучивания и метод отражения.

Для радиоволнового метода контроля используются упругие колебания высокой частоты в диапазоне 1 25 МГц. Однако отдельные установки работают на низких (25 кГц) и на весьма высоких (200 МГц) частотах.

Радиационный неразрушающий контроль основан на использовании основных свойств радиоактивных излучений. Эти лучи неодинаково проникают через различные материалы и поглощаются в них в зависимости от толщины, рода материала и энергии излучения. Излучения бывают двух типов: так называемые жесткие излучения, обладающие большей энергией, и мягкие излучения, обладающие малой энергией. Жёсткие излучения в меньшей степени поглощаются веществом, через которые они проходят, а мягкие они сильней и они не могут проникать через толстые слои вещества.

Для контроля подземных трубопроводов к радиационным источникам предъявляются следующие основные требования:

- изотоп должен излучать гамма-лучи определённой жесткости, достаточной для получения заметного обратного рассеяния от всей толщины стенки трубы;

- изотоп должен иметь достаточную продолжительность жизни, чтобы не производить частой его замены и не слишком часто вносить поправки в расчёты на уменьшение интенсивности излучения;

-  изотоп должен иметь большую удельную активность, которая позволяла бы получать большую интенсивность излучения гамма-лучей при малых геометрических размерах препарата;

- физические свойства препарата радиоактивного изотопа должны обеспечивать удобства обращения с ним.

Наиболее доступными и широко используемыми изотопами являются кобальт-60, туллий-170, цезий-137, иридий-192.

В нефтегазовой отрасли радиационный неразрушающий контроль применяется, прежде всего, для контроля сварных соединений промысловых и магистральных трубопроводов, резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, сосудов под давлением и других объектов.

12-2. Внутритрубная диагностика магистральных трубопроводов. Методы и оборудование.

Для обеспечения надежной эксплуатации трубопроводных систем необходима их комплексная диагностика, которая основана на различных методах диагностирования.

Главными задачами технической диагностики являются предупреждение, поиск и локализация аварийных состояний трубопроводных систем. Структура и задачи проведения диагностики приведена на рисунке 1.1.

Внутритрубная диагностика

  1.  Определение аномалий геометрии (вмятин, гофр, овальностей)
  2.  Определение дефектов типа потери металла (коррозии, выщербин, рисок)

                 и дефектов в виде несплошности металла (расслоение, включение)

  1.  Определение поперечных трещиноподобных дефектов, аномалии

                  сварных стыков

  1.  Определение продольных трещиноподобных дефектов, аномалии

                 сварных стыков

Оценка опасности дефектов по результатам расчетов на прочность на основе

данных ВИС

Дополнительное обследование дефектов при вскрытии трубопроводов

уточнение опасности дефектов по результатам дополнительного

обследования

Выбор технологии ремонта

Проведение ремонта

Рисунок 1.1 – Структура и задачи проведения диагностики

Задачи технической диагностики состоят в определении наличия и параметров дефектов стенки трубы и сварных швов (на основе информации, полученной при проведении внутритрубной инспекции участков нефтепровода), классификации дефектов по степени опасности и принятии решения:

- о возможности эксплуатации  нефтепроводов на проектных режимах;

- о необходимости перехода на пониженные режимы эксплуатации;

- о необходимости проведения ремонта участка нефтепровода (с точной локализацией мест его проведения).

Основные типы внутритрубных инспекционных снарядов

1. на основе метода магнитного рассеяния снаряд фирмы «Розен Инжиниринг» (Германия), который может использоваться почти в любых условиях эксплуатации.

В соответствии с возможностями внутритрубных снарядов по обнаружению дефектов можно выделить 4 их вида. Соответственно диагностический контроль должен производиться в 4 этапа:

1-й этап - профилеметрия – обнаружение и измерение снарядами – профилемерами "Калипер" таких аномалий геометрии трубопроводов, как вмятины, гофры, овальности поперечного сечения.

2-й этап - определение дефектов потери материала коррозионного, механического или технологического происхождения и дефектов типа расслоение и включение. Эта задача решается с помощью ультразвуковых снарядов – дефектоскопов "Ультраскан-WM", магнитных снарядов высокого разрешения типа "НК".

Решающим обстоятельством в пользу выбора ультразвукового снаряда является то, что наиболее опасные с точки зрения прочности трубы протяженные потери металла, которые могут привести к разрушению трубопровода и значит к экономическому и экологическому ущербу. Поскольку ультразвуковые дефектоскопы позволяют более точно оценить опасность протяженных потерь металла, то этот метод является основным для второго уровня диагностики.

3-й этап – определение поперечных трещин и трещиноподобных дефектов типа непровары, несплавления, шлаковые включения в том числе и в кольцевых сварных стыках. Такой контроль на хорошем уровне обеспечивают магнитные снаряды высокого разрешения Magnescan MFL.

4-й этап – определение продольных трещин и трещиноподобных дефектов, в том числе и в продольных сварных швах, путем пропуска ультразвукового снаряда типа "УльтрасканСD".

12-3. Дефекты сварных соединений, их классификация и условия для отбраковки.

Дефекты в сварных соединениях трубопроводов и других конструкций встречаются при нарушении технологии сварки, при неправильном выборе сварочных материалов и неудовлетворительном их хранении, при неудачном выборе способа сварки и режима, при неудовлетворительной подготовке изделий под сварку и т. п. Дефекты, образующиеся в сварных соединениях, можно разделить на несколько групп: металлургические пороки (расслоения, трещины и т. д.) в металле изделия, расположенные рядом со швом, способствуют проявлению их под действием нагрева и сварочных напряжений; дефекты, обусловленные плохой свариваемостью металла применяемых конструкций; дефекты, связанные с техническим состоянием сварочных материалов; дефекты, вызванные нарушением сварочного процесса; дефекты, образующиеся при эксплуатации трубопроводов и конструкций, связанные с появлением усталостных трещин в стыках или коррозионными повреждениями под действием агрессивных сред.

В сварочном производстве различают дефекты подготовки изделий под сварку и дефекты, возникающие в процессе сварки. Сварочные дефекты могут быть наружными и внутренними. Неразрушающие методы контроля применяют, как правило, для определения внутренних макроскопических дефектов. Наружные дефекты сварки обычно выявляют внешним осмотром. На рис. 1. представлены виды и причины возникновения дефектов сварных швов.

Допущенные дефекты при подготовке и сборке приводят к появлению собственно сварочных дефектов. Наиболее характерные дефекты этого типа: неправильный угол скоса кромок в швах; слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых кромок; непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей кромок; расслоения и загрязнения на кромках и т. п.

Причинами подобных дефектов могут быть неисправности оборудования, применяемого для изготовления заготовок и приспособлений для сборки, недоброкачественность исходных материалов, низкая квалификация обслуживающего персонала.

Правильность сборки контролируют внешним осмотром и геометрическими измерениями с помощью шаблонов и специализированного инструмента.

Форма и размеры швов задаются техническими условиями. При сварке плавлением, как правило, регламентируют ширин и выпуклость шва, число проходов и глубину проплавления. Швы могут иметь неравномерность, которая появляется вследствие неустойчивого режима сварки, неравномерности зазора и угла скоса кромок. Неправильная форма швов является следствием неточного направления электрода относительно разделки. В случае недостаточной скорости подачи электродной проволоки при данной скорости сварки, увеличения угла скоса кромок или зазора между ними, протекания металла в зазор возникает так называемая неполномерность сварных швов. В местах расположения прихваток из-за нестабильности сварочного процесса появляется неравномерность шва.

Поры образуются при сварке загрязненных кромок металла, т. е. при плохой зачистке от окалины, ржавчины. Поры и шлаковые включения образуются часто вследствие недостаточного сварочного тока и чрезмерно большой скорости сварки. Размеры пор и шлаковых включений колеблются от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Форма их обычно сферическая. Шлаковые включения могут располагаться на границе оплавления основного металла с наплавленным, непровары чаще всего — в корне шва. Шлаковые включения могут вызвать местную концентрацию напряжений и снизить прочность соединения. Встречаются микроскопические шлаковые включения — загрязнения в виде нитридов, сульфидов, легкоплавких эвтектик, оксида железа.

На поверхности сварных швов образуются подрезы, представляющие собой углубления в основном металле, появляющиеся в процессе сварки вдоль края шва. Подрезы уменьшают сечения изделия, вызывают концентрацию напряжений и могут стать причиной разрушения швов.

При обрыве дуги образуются кратеры в виде углублений, которые уменьшают рабочее сечение шва, снижают его прочность и коррозионную стойкость. Часто кратер служит очагом появления трещин.

В результате большого сварочного тока, чрезмерно высокой погонной энергии образуются прожоги. Место прожога должно быть повторно заварено. Наиболее часто встречающиеся дефекты — это поры. Часть из них выходит на поверхность. Из канальных пор обычно развиваются свищи, т. е. сквозные дефекты. Поверхностные дефекты можно обнаружить визуально и исправить. Если допускаются небольшие дефекты формирования, то это должно быть оговорено в инструкциях и технических условиях на изготовление данного изделия. Значительное количество поверхностных дефектов обычно указывает на наличие и внутренних дефектов.

К внутренним дефектам, нарушающим сплошность сварного соединения, можно отнести поры, трещины, непровары, несплавления и др.

Трещины являются весьма опасными дефектами, так как создают резкую концентрацию напряжений. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения.

Иногда трещины возникают при охлаждении сваренных заготовок на воздухе. Они могут располагаться вдоль и поперек сварного соединения, а также в основном металле, в месте сосредоточения швов и приводить к разрушению сварной конструкции. Сварные соединения с трещинами подлежат исправлению.

Несплавления кромок основного металла с наплавленным или слоев шва между собой при многослойной сварке называют непроваром, представляющим собой несплошность между основным и наплавленным металлом.

Непровары чаще всего образуются при небольшом зазоре между кромками и малом угле их скоса, завышенном притуплении и загрязнении кромок, неточном направлении электродной проволоки относительно места сварки, недостаточном сварочном токе или чрезмерно большой скорости сварки. Они снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве.

Упомянутые выше дефекты встречаются при сварке плавлением. Они уменьшают рабочее сечение шва, создают концентрацию напряжений и способствуют ускоренному разрушению конструкции. Если в сварном соединении сосудов и трубопроводов имеются сквозные дефекты, то через них происходит утечка жидкостей и газов.

12-4. Контроль сварных соединений: технология и оборудование для проведения контроля.

Контроль сварных соединений необходим для выявления дефектов сварки и для отбраковки плохо выполненных сварных соединений. Соответственно контроль качества сварных соединений делится на два вида – неразрушающий (физические методы) и механические испытания (разрушающий контроль).

К неразрушающим методам контроля относятся:

- акустические методы;

- капиллярные

- магнитные

- оптические

- тепловые

- радиационные (рентгеновские, гамма, бета..)

- радиоволновые

- электромагнитные (вихревых потоков) и электрические

- визуальные.

При контроле качества кольцевых сварных соединений трубопроводов действующими нормативно-техническими документами рекомендуются рентгенографический, ультразвуковой и визуальный измерительный контроль.

Механические испытания

Их проводят на образцах, вырезанных из отдельных участков стыка, эти испытания требуют разрушения образцов и поэтому осуществляются выборочно. Подобные испытания используют в следующих случаях: для проверки механических свойств сварных соединений при изменении диаметров труб под сварку (переход от одной группы диаметров к другой).

Испытания- на растяжение (проверяют прочность металла шва или сварного соединения). На изгиб, на определение ударной вязкости металла шва, на определение твердости различных участков шва (по Бринеллю, по Роквеллу).

12-5. Магнитографический контроль сварных соединений.

Магнитографический метод контроля, качества сварных соединений является одной из разновидностей магнитной дефектоскопии и основан на обнаружении полей рассеяния, возникающих в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. Магнитные силовые линии распространяются в контролируемом шве без изменения направления, если в нем отсутствуют дефекты. При наличии дефектов в сварном соединении магнитные силовые линии отклоняются, и возникает поле рассеяния, которое выходит на поверхность шва и фиксируется на магнитной ленте, уложенной на поверхности стыка. С помощью магнитографического контроля можно выявить всевозможные дефекты в сварных стыковых швах, выполненных автоматической сваркой под флюсом и в среде углекислого газа при толщине основного металла от 2 до 22 мм. Наиболее хорошо выявляются продольные микротрещины, непровары, цепочки и скопления шлаковых включений и газовых пор.

Магнитографический метод состоит из двух последовательно осуществляемых операций:

  •  намагничивания изделий специальным устройством, при котором поля дефектов «записываются» на магнитную ленту;
  •  воспроизведения или считывания записи с ленты, осуществляемого с помощью магнитографических дефектоскопов.

Перед магнитографическим контролем сварные соединения очищают от грязи, снега, льда, воды. С поверхности шва и прилегающей зоны (по 50 мм с каждой стороны) удаляют остатки шлака, брызги металла.

Оборудование:

- подвижные намагничивающие устройства ПНУ, которые создают однородный магнитный поток от двух стальных полюсов.

- намагничивающее устройство с шаговым перемещением по стыку МУН-1

- внутритрубная передвижная установка УМД-142 с кольцевым многозвенным электромагнитом для намагничивания стыков труб диаметром 1420мм и с толщиной стенки до 25 мм

- на трассе – передвижная магнитографическая лаборатория ЛПМ-К с механизированным намагничивающим устройством, охватывающим весь периметр сварного стыка снаружи.

- дефектоскопы МДУ-2У, МГК-1, МД-11Г и МД-30Г, у которых магнитограмма сварного шва воспроизводится на экране электронлучевой трубки.

12-6. Рентгенографический контроль сварных соединений.

Рентгенографический метод контроля сварных соединений – разновидность Радиографического метода. Метод основан на ослаблении ионизирующего излучения, прошедшего через контролируемое изделие за счет поглощения и рассеяния. Степень ослабления зависит от толщины и плотности контролируемого объекта, а также от интенсивности и энергии самого излучения. Ослабленное металлом сварного шва ионизируемое излучение регистрируется с помощью радиографической пленки. Под действием излучения на пленке образуется скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки в проявителе и закрепителе. Для сокращения времени просвечивания и обеспечения лучшей выявляемости дефектов используют флуоресцентные и металлические экраны.

Флуорометаллические экраны совмещают преимущества и флуоресцентных и свинцовых экранов — они представляют собой свинцовый слой, покрытый флуоресцентным составом. Эти экраны позволяют весьма существенно сократить экспозицию — в зависимости от энергии излучения и продолжительности экспозиции.

Четкость изображения здесь значительно выше, чем при использовании обычного флуоресцентного экрана, а более высокая контрастность, образованная ярким излученным изображением, позволяет повысить чувствительность метода в обнаружении дефектов.

Источником получения рентгеновских лучей является рентгеновская трубка, которая имеет баллон с двумя электродами — анодом и катодом. Рентгеновское излучение генерируется при торможении электронов на аноде, испускаемых катодом. В практике радиационной дефектоскопии применяют аппараты двух типов: с постоянной нагрузкой и импульсные. В трубопроводном строительстве нашли применение аппараты-моноблоки с постоянной нагрузкой, у которых рентгеновская трубка и трансформатор смонтированы в единые блок- трансформаторы, залитые маслом или заполненные газом; аппараты используют как для фронтального просвечивания направленным пучком излучения, так и для панорамного — кольцевым пучком излучения. Для работы в полевых условиях широко используют портативные аппараты первого типа и импульсные аппараты с малой массой и размерами.

Оборудование для ренгенографического метода контроля – кроулеры (самоходные) и стационарные рентгеновские трубки. Также используются рентгеновские пленки, усиливающие экраны (люминисцентные и свинцовые).

Перед радиографическим контролем сварные соединения должны быть тщательно очищены от шлака, грязи и приняты по внешнему виду. Далее сварные соединения размечают на отдельные участки и маркируют. Рентгеновскую пленку укладывают в кассеты, которые маркируют клеймами, изготовленными из свинца. Пленку, усиливающие и свинцовые экраны помещают в кассету в различных комбинациях в зависимости от требований, предъявляемых к снимку. Кассеты помещают в поясе, длина которого соответствует длине окружности просвечиваемого стыка. Зарядку и разрядку кассет выполняют таким образом, чтобы пленка и экраны не имели повреждения и загрязнений.

Просвечивание сварных соединений трубопроводов можно выполнять, используя 2 схемы взаимного расположения стыка и источника излучения. Первая схема предусматривает расположение источника излучения в центре трубы (рис. 1, а). Эта схема наиболее эффективна для труб диаметром более 600 мм, так как позволяет контролировать весь стык за одну установку. По второй схеме просвечивание ведут через две стенки за три установки источника 1, и кассету 2 с пленкой устанавливают на трубы снаружи (рис. 1, б). В зависимости от схемы просвечивания сварного соединения и применения радиографических материалов определяют параметры просвечивания, основным из которых является фокусное расстояние, т.е. расстояние от источника излучения до радиографической пленки.

Рис.1. Схемы установки источников излучения для просвечивания сварных соединений трубопроводов.

Для контроля качества сварных соединений магистральных трубопроводов в трассовых условиях и на трубосварочных базах применяют лаборатории с оборудованием, которое устанавливают на шасси автомашин или вездеходе. Лаборатория для контроля качества сварных соединений на базе автомобиля КамАЗ-43114  обеспечивает эксплуатацию установленного на нем стационарного оборудования при температуре окружающего воздуха от -40 до +40ºС.

12-7. Гаммаграфический контроль сварных соединений.

Рентгено- и гаммаграфирование — наиболее распространенный метод контроля сварных соединений. Этот метод основан на способности рентгеновских и гамма-лучей проходить через сварные соединения, как через полупрозрачные тела, с регистрацией дефектов на радиографическую пленку. Под действием излучения на пленке образуется скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки в проявителе и закрепителе. Для сокращения времени просвечивания и обеспечения лучшей выявляемости дефектов используют флюоресцентные и металлические экраны. Рентгеновские лучи являются разновидностью электромагнитных колебаний и имеют длины волн 6 * 1013 — 109 м с частотой излучения 0,5 • 1021 — 3 • 1017 Гц.  Источником получений рентгеновских лучей является рентгеновская трубка, которая имеет баллон с двумя электродами — анодом и катодом. В практике радиационной дефектоскопии применяют аппараты двух типов: с постоянной нагрузкой и импульсные. В трубопроводном строительстве нашли применение аппараты-моноблоки с постоянной нагрузкой, у которых рентгеновская трубка и трансформатор смонтированы в единые блок- трансформаторы, залитые маслом или заполненные газом; аппараты используют как для фронтального просвечивания направленным пучком излучения, так и для панорамного -  кольцевым пучком излучения. Для работы в полевых условиях широко используют портативные аппараты первого типа и импульсные аппараты с малой массой и размерами.

Электромагнитное излучение, испускаемое при распаде ядер в искусственных и естественных радиоактивных веществах, называют гамма-излучением. Для контроля сварных соединений  на трассе и строительных площадках в качестве источников гамма-излучения используют радиоактивные изотопы цезий 137 (137Cs), иридий 192 (1921г) и тулий 170 (170Тт). Кроме указанных источников излучения в практике радиационной дефектоскопии применяют перспективные изотопы: стронций 90 (90Sr),. селен 75 (75Se), европий 155 (155Еи), европий 152 (152Еи) и др.

Распад ядер радиоактивных изотопов имеет самопроизвольный статистический характер.

Методы и приспособления.

Автоматизированная система радиографического контроля сварных соединений использует рентгеновскую трубку с постоянным потенциалом или гамма-головку, смонтированном на кроулере, перемещающемся внутри трубы.

Кроулер обеспечивает доставку и позиционирование источника излучения точно по стыку и панорамное просвечивание шва, поэтому развертка шва на рентгеновской пленке формируется за одну экспозицию.

Панорамный снимок, сделанный с помощью рентгеновской трубки с постоянным потенциалом или гамма-головки весьма нагляден и хорошо расшифровывается с помощью эталонных изображений дефектов.

Кроулеры способны обеспечивать выполнение высококачественных гаммаграфических снимков стыковых швов в плетях строящихся магистральных газо- и нефтепроводов с d = 135 : 1800 мм при t до -40оС.

Альтернативный метод гаммаграфирования – контроль через две стенки. В этом случае не удаётся получить панорамных снимков всего шва, поэтому контроль стыка приходится выполнять по секторам. Применяются рентгеновские трубки с мобильными источниками питания, а также мобильные рентгеновские установки.

Принцип действия: рентгеновская пленка помещается на поверхность диагностируемого сектора трубы, а источник гамма-лучей размещается у стенки трубы, ему противоположной и выполняется снимок через две стенки.

Нерезкое изображение стенки, ближайшей к источнику излучения, получаемое на плёнке, затрудняет расшифровку результата.

Производительность этого метода ниже, чем при использовании автоматизированной системы с кроулерами, кроме того, данный метод требует более высокой квалификации персонала, выполняющего контроль и расшифровку результатов.

12-8. Ультразвуковой контроль сварных соединений.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности энергии ультразвуковых колебаний распространяться с малыми потерями в однородной упругой среде и отражаться от нарушений cплошности этой среды. По интенсивности и времени отражения определяется размер и местоположения дефекта.

Применение ультразвукового метода для определения линейной части магистральных нефтепроводов связано с измерением толщины стенки трубы, выявлением слоистости, различных трещин, а также дефектов сварки (непровар, пористость, пустоты, сколы).

К недостаткам ультразвукового метода следует отнести влияние на его точность следующих факторов:

- геометрии контролируемого изделия, а также ориентации дефектов;

- зависимости между формой акустического пучка и геометрией дефекта;

- внутренней структуры (размеров зерна, пористости, включений) контролируемого изделия.

Указанные факторы влияют на выявляемость дефектов, которая определяется чувствительность, разрешающей способностью и отстройкой шумов, т.е. способностью обнаруживать полезные сигналы на фоне одновременно действующих помех как электрической, так и акустической природы.

Для обнаружения дефекта (рис. 1) ультразвуковые колебания излучаются искателем 5, который воспринимает импульсы тока от генератора 1. При встрече с дефектом 4 волны отражаются от него и снова попадают на пластинку искателя в момент перерыва между очередными импульсами и преобразуются в электрические колебания, поступающие на усилитель 2. Последние после усиления отдаются на электронно-лучевую трубку 3, которая служит индикатором получения сигналов. По виду отклонения луча на экране электронной трубки судят о характере дефектов.

Рис. 1. Схема ультразвуковой дефектоскопии сварного соединения

Ультразвуковые волны, используемые в дефектоскопии, представляют собой упругие колебания частотой свыше 20 кГц, возбуждаемые в материале изделия. При этом частицы материала не перемещаются вдоль направления движения волны, каждая частица, совершив колебательное движение относительно своей первоначальной ориентации, снова занимает исходное положение. В металлах ультразвуковые волны распространяются как направленные лучи.

В качестве источников энергии в ультразвуковых дефектоскопах используют электронные генераторы. Получаемые в них электрические импульсы преобразуются в ультразвуковые механические колебания с помощью преобразователей, основанных на пьезоэлектрическом эффекте.

Для контроля сварных соединений используют различные типы преобразователей с возбуждением в контролируемом изделии продольных, сдвиговых, поверхностных волн. Все преобразователи имеют следующие основные элементы: корпус, пьезоэлемент, электроды, демпфер, протектор или призму.

Аппаратура для ультразвукового контроля сварных соединений представляет собой комплекс приборов и устройств, предназначенных для выявления внутренних дефектов в сварных швах и исследования структуры металла.

Весь комплекс аппаратуры можно разделить на основные группы: ультразвуковые дефектоскопы и анализаторы; комплекты эталонов и тест-образцов для поверки и настройки приборов; координатные линейки и шаблоны для определения места расположения отражающих поверхностей; вспомогательные приспособления.

Ультразвуковой дефектоскоп представляет собой прибор для излучения и приема ультразвуковых колебаний, а также для определения координат выявленных дефектов.

Эхо-сигналы регистрируют, как правило, на экране электронно-лучевой трубки.

Приборы для проведения ультразвукового контроля: преобразователи, наклонные искатели (дефектоскопы с экранчиком), толщиномеры. Также существует автоматический ультразвуковой контроль – приборы с фазированными решетками.

Для определения условной чувствительности, оценки угла призмы, оценки мертвой зоны, оценки разрешающей способности дефектоскопа, оценки эквивалентной площади  дефекта используются стандартные образцы (как в рентгенографии).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7616. Законы Кирхгофа. Система уравнений электрического равновесия цепи 41.5 KB
  Законы Кирхгофа. Система уравнений электрического равновесия цепи Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма мгновенных значений токов в узле равна нулю, при этом токи, втекающие в узел считают положительными, а вытекающие - отрицате...
7617. Классификация электрических цепей. Принцип наложения 31.5 KB
  Классификация электрических цепей. Принцип наложения Все электрические цепи можно разделить на цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами. К цепям с сосредоточенными параметрами относят цепи, геометрическими размерами которых можно пренеб...
7618. Средства обработки БД в СУБД FoxPro 76.5 KB
  Средства обработки БД в СУБД FoxPro. Синтаксис и семантика основных операторов. SELECT 0 Выбрать свободную рабочую область и установить её текущей рабочей областью. Понятие рабочая область в определенном смысле соответствует понятию о...
7619. Потоковые функциональные SADT/IDEF0-диаграммы 40.5 KB
  Потоковые функциональные SADT/IDEF0-диаграммы. Базовые элементы языка. Действие(процесс) Поток данных Принципиальной особенностью языка SADT-диаграмм является наличие строгой интерпретации у каждой из 4-х сторон прямоугольника (блока), ...
7620. Базы данных. Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных 1.38 MB
  Базы данных Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных. Информационная система (ИС): предназначена для сбора, хранения и обработки информации ориентирована на конечного пользователя - непрограммиста. Конкретн...
7621. Введение в компьютерную графику 126.5 KB
  Введение в компьютерную графику Определение и основные задачи компьютерной графики. Области применения компьютерной графики. История развития компьютерной графики. Виды компьютерной графики. Определение и основные задачи компьютерной графики При обр...
7622. Аппаратное обеспечение компьютерной графики 191.5 KB
  Аппаратное обеспечение компьютерной графики Устройства вывода графических изображений, их основные характеристики. Мониторы, классификация, принцип действия, основные характеристики. Видеоадаптер. Принтеры, их классификация, основные характеристики ...
7623. Представление графических данных 171 KB
  Представление графических данных Форматы графических файлов. Понятие цвета. Зрительный аппарат человека, для восприятия цвета. Аддитивные и субтрактивные цвета в компьютерной графике. Понятие цветовой модели и режима. Закон Грассмана. Пиксельная глу...
7624. Фрактальная графика 306 KB
  Понятие фрактала и история появления фрактальной графики. Понятие размерности и ее расчет. Геометрические фракталы. Алгебраические фракталы. Системы итерируемых функций. Стохастические фракталы. Фракталы и хаос. Понятие фрактала ...