От качества и надёжности трубопроводов сегодня зависит очень многое. Это и производительность работы на предприятиях, и бесперебойная подача воды по водопроводу, и безопасное функционирование теплотрасс. Кроме того, качество труб очень важно при нефтедобыче и других работах, требующих применения труб. О том, в каких случаях необходима дефектоскопия и как она проводится, мы поговорим в этой статье.

Когда нужна дефектоскопия

Основная цель дефектоскопии – проверить целостность труб, не разрушая их структуру. Проведение таких исследований необходимо перед введением трубопровода в эксплуатацию, особенно если система будет работать под значительным давлением, или в условиях высоких температур. Кроме того, такое исследование необходимо проводить периодически и после введения трубопровода в эксплуатацию – это поможет определить состояние труб, обнаружить коррозию, и вовремя выполнить ремонт, предотвратив порыв.

Помимо проверки самих труб, важна также дефектоскопия сварных швов. Как правило, в системах, находящихся под давлением, это наиболее уязвимые места. Для проверки качества сварки швов и целостности труб используется несколько методов неразрушающего контроля.

Методы дефектоскопии

Часто ля проверки толщины стен труб и качества сварных швов используют ультразвуковой контроль. Такое исследование позволяет выявить возможные дефекты без выведения трубопровода из эксплуатации, что удобно, поскольку большинство систем требует беспрерывной работы. Использование ультразвукового метода позволяет выявить большое количество повреждений, включая дефекты сварных швов, внутреннюю коррозию труб и т.д.

Вихретоковый метод контроля позволяет обнаружить микротрещины труб в местах их изгибов даже при высокой температуре их поверхности. Этот метод контроля также не требует приостановления работы трубопровода.

Для определения поверхностных дефектов труб также может применяться капиллярная дефектоскопия.

Выбор по производителю

Не выбрано Компьютерная радиография DUERR NDT / DÜRR NDT АКС Синтез НДТ Proceq SA НПЦ Кропус Константа Центр МЕТ Bosello High Technology SaluTron® Messtechnik GmbH ЗИО "ПОЛАРИС" НПП «Промприбор» ЭЛИТЕСТ Промтест Bruker ТОЧПРИБОР FUTURE-TECH CORP. OXFORD Instruments Амкро Ньюком-НДТ Sonotron NDT YXLON International Array Corporation Raycraft General Electric Vidar systems corporation ООО «Арсенал НК» Echo Graphic НПП "Машпроект"

Дефектоскопия труб

11.10.2016

Дефектоскопия труб - одна из подкатегорий неразрушающего ультразвукового контроля , наряду с дефектоскопией основного металла и швов. Данный метод дефектоскопии - один из самых востребованных услуг для контроля нефте- и газопроводов во многих отраслях промышленности: химической, нефтегазовой, топливной, электроэнергетической и др.

В процессе длительной эксплуатации, равно как и в производстве, трубопроводы подвергаются внутреннему и внешнему воздействию, в ходе которых могут накапливаться различные дефекты (коррозионные повреждения, усталостные трещины, нарушения целостности металла, неметаллические включения, закаты, плены, раковины и др.). Очень важным является своевременное обнаружение таких дефектов до выхода трубопровода из строя. Еще более важным является возможность проведения диагностики без остановки или вывода системы из эксплуатации. Именно поэтому для дефектоскопии труб используются методы неразрушающего контроля, среди них магнитные (магнитной анизотропии, магнитной памяти металла, магнитной проницаемости), акустические (импульсные ультразвуковые, волн Лэмба, фазовые, акустической эмиссии), электрические и оптические (визуальные - эндоскопические, лазерные, голографические).

Такие методы применяются для выявления различных дефектов: нарушения герметичности, контроля напряженного состояния, контроля качества и состояния сварных соединений, контроля протечек и других параметров, ответственных за эксплуатационную надежность трубопроводов.

Среди методик проведения дефектоскопии трубопроводов можно выделить толщинометрию тела трубы и ультразвуковое исследование тела и концов трубы для выявления дефектов продольной и поперечной ориентации.

Окончание сварных работ – это начало контроля качества сварных соединений. Ведь понятно, что от качества проведенных работ зависит долгосрочная эксплуатация сборной конструкции. Дефектоскопия сварных швов – это методы контроля сварных соединений. Их несколько, поэтому стоит разобраться в теме досконально.

Существует видимые дефекты сварочного шва и невидимые (скрытые). Первые легко можно увидеть глазами, некоторые из них не очень большие, но при помощи лупы обнаружить их не проблема. Вторая группа более обширная, и располагаются такие дефекты внутри тела сварного шва.

Обнаружить скрытые дефекты можно двумя способами. Способ первый – неразрушающий. Второй – разрушающий. Первый вариант, по понятным причинам, используется чаще всего.

Неразрушающий способ контроля качества сварных швов В этой категории несколько способов, использующихся для проверки качества сварных швов.

• Визуальный осмотр (внешний).
• Магнитный контроль.
• Дефектоскопия радиационная.
• Ультразвуковая.
• Капиллярная.
• Контроль сварных соединений на проницаемость.

Есть и другие способы, но используются они нечасто.

Визуальный осмотр

С помощью внешнего осмотра можно выявить не только видимые дефекты швов, но и невидимые. К примеру, неравномерность шва по высоте и ширине говорит о том, что в процессе сварки были прерывания дуги. А это гарантия, что шов внутри имеет непровары.

Как правильно проводится осмотр.

• Шов очищается от окалин, шлака и капель металла.
• Затем его обрабатывают техническим спиртом.
• После еще одна обработка десятипроцентным раствором азотной кислоты. Она называется травление.
• Поверхность шва получается чистой и матовой. На ней хорошо видны самые мелкие трещинки и поры.

Внимание! Азотная кислота – материал, разъедающий металл. Поэтому после осмотра металлический сварной шов надо обработать спиртом.

О лупе уже упоминалось. С помощью этого инструмента можно обнаружить мизерные изъяны в виде тонких трещин толщиною меньше волоса, пережоги, мелкие подрезы и прочие. К тому же при помощи лупы можно проконтролировать – растет ли трещина или нет.

При осмотре можно также пользоваться штангенциркулем, шаблонами, линейкой. Ими замеряют высоту и ширину шва, его ровное продольное месторасположение.

Магнитный контроль сварных швов

Магнитные методы дефектоскопии основаны на создании магнитного поля, которое пронизывает тело сварного шва. Для этого используется специальный аппарат, в принцип работы которого вложено явления электромагнетизма.

Есть два способа, как определить дефект внутри соединения.

1. С использованием ферромагнитного порошка, обычно это железо. Его можно использовать как в сухом виде, так и во влажном. Во втором случае железный порошок смешивают с маслом или керосином. Его посыпают на шов, а с другой стороны устанавливают магнит. В местах, где есть дефекты, порошок будет собираться.
2. С помощью ферромагнитной ленты. Ее укладывают на шов, а с другой стороны устанавливают прибор. Все дефекты, которые оказываются в стыке двух металлических заготовок, будут отображаться на этой пленке.

Этот вариант дефектоскопии сварных соединений можно использовать для контроля только ферромагнитных стыков. Цветные металлы, стали с хромникелевым покрытием и другие таким способом не контролируются.

Радиационный контроль

Это, по сути, рентгеноскопия. Здесь используются дорогие приборы, да и гамма-излучение вредно для человека. Хотя это самый верный вариант обнаружения дефектов в сварочном шве. Они четко видны на пленке.

Ультразвуковая дефектоскопия

Это еще один точный вариант обнаружения изъянов в сварочном шве. В его основе лежит свойство ультразвуковых волн отражаться от поверхности материалов или сред с разными плотностями. Если сварной шов не имеет внутри себя дефектов, то есть, его плотность однородна, то звуковые волны пройдут сквозь него без помех. Если внутри дефекты есть, а это полости, наполненные газом, то внутри получаются две разные среды: металл и газ.

Поэтому ультразвук будет отражаться от металлической плоскости поры или трещины, и вернется обратно, отображаясь на датчике. Необходимо отметить, что разные изъяны отражают волны по-разному. Поэтому можно итог дефектоскопии классифицировать.

Это самый удобный и быстрый способ контроля сварных соединений трубопроводов, сосудов и других конструкций. Единственный у него минус – сложность расшифровки полученных сигналов, поэтому с такими приборами работают только высококвалифицированные специалисты.

Капиллярный контроль

Методы контроля сварных швов капиллярным способом основаны на свойствах некоторых жидкостей проникать в тело материалов по самым мельчайшим трещинкам и порам, структурным каналам (капиллярам). Самое главное, что этим способом можно контролировать любые материалы, разной плотности, размеров и формы. Неважно, это металл (черный или цветной), пластик, стекло, керамика и так далее.

Проникающие жидкости просачиваются в любые изъяны поверхности, а некоторые из них, к примеру, керосин, могут проходить сквозь достаточно толстые изделия насквозь. И самое главное, чем меньше размер дефекта и выше впитываемость жидкости, тем быстрее протекает процесс обнаружения изъяна, тем глубже жидкость проникает.

Сегодня специалисты пользуются несколькими видами проникающих жидкостей.

Пенетранты

С английского это слово переводится, как впитывающий. В настоящее время существует более десятка составов пенетрантов (водные или на основе органических жидкостей: керосин, масла и так далее). Все они обладают малым поверхностным натяжением и сильной цветовой контрастностью, что позволяет их легко увидеть. То есть, суть метода такова: наносится пенетрант на поверхность сварочного шва, он проникает внутрь, если есть дефект, окрашивается с этой же стороны после очистки нанесенного слоя.

Сегодня производители предлагают разные проникающие жидкости с разным эффектом обнаружения изъяном.

• Люминесцентные. Из названия понятно, что в их состав входят люминесцентные добавки. После нанесения такой жидкости на шов нужно посветить на стык ультрафиолетовой лампой. Если дефект есть, то люминесцентные вещества будут отсвечивать, и это будет видно.
• Цветные. В состав жидкостей входят специальные светящиеся красители. Чаще всего это красители ярко-красные. Они хорошо видны даже при дневном свете. Наносите такую жидкость на шов, и если с другой стороны появились красные пятнышки, то дефект обнаружен.

Есть разделение пенетрантов по чувствительности. Первый класс – это жидкости, с помощью которых можно определить дефекты с поперечным размером от 0,1 до 1,0 микрона. Второй класс – до 0,5 микрон. При этом учитывается, что глубина изъяна должна превосходить его ширину в десять раз.

Наносить пенетранты можно любым способом, сегодня предлагаются баллончики с этой жидкостью. В комплект к ним прилагаются очистители для зачистки дефектуемой поверхности и проявитель, с помощью которого выявляется проникновение пенетранта и показывается рисунок.

Как это надо делать правильно.

• Шов и околошовные участки необходимо хорошо очистить. Нельзя использовать механические методы, они могут стать причиной занесения грязи в сами трещины и поры. Используют теплую воду или мыльный раствор, последний этап – очистка очистителем.
• Иногда появляется необходимость протравить поверхность шва. Главное после этого кислоту убрать.
• Вся поверхность высушивается.
• Если контроль качества сварных соединений металлоконструкций или трубопроводов проводится при минусовой температуре, то сам шов перед нанесением пенетрантов надо обработать этиловым спиртом.
• Наносится впитывающая жидкость, которую через 5-20 минут надо удалить.
• После чего наносится проявитель (индикатор), который из дефектов сварного шва вытягивает пенетрант. Если дефект небольшой, то придется вооружиться лупой. Если никаких изменений на поверхности шва нет, то и дефектов нет.

Керосин

Этот способ можно обозначить, как самый простой и дешевый, но от этого эффективность его не снижается. Его проводят по этой технологии.

• Очищают стык двух металлических заготовок от грязи и ржавчины с двух сторон шва.
• С одной стороны на шов наносится меловой раствор (400 г на 1 л воды). Необходимо дождаться, чтобы нанесенный слой просох.
• С обратной стороны наносится керосин. Смачивать надо обильно в несколько подходов в течение 15 минут.
• Теперь нужно наблюдать за стороной, где был нанесен меловой раствор. Если появились темные рисунки (пятна, линии), то значит, в сварочном шве присутствует дефект. Эти рисунки со временем будут только расширяться. Здесь важно точно определить места выхода керосина, поэтому после первого нанесения его на шов, нужно сразу проводить наблюдение. Кстати, точки и мелкие пятнышки будут говорить о наличие свищей, линии – о наличии трещин. Очень эффективен этот метод при стыковочных вариантах соединение, к примеру, труба к трубе. При сварке металлов, уложенных внахлест, он менее эффективен.

Методы контроля качества сварных соединений на проницаемость

В основном этот способ контроля используется для емкостей и резервуаров, которые изготовлены методом сварки. Для этого можно использовать газы или жидкости, которыми заполняется сосуд. После чего внутри создается избыточное давление, выталкивающее материалы наружу.

И если в местах сварки емкостей есть дефекты, то жидкость или газ тут же начнут через них проходить. В зависимости от того, какой контрольный компонент используется в проверочном процессе, различаются четыре варианта: гидравлический, пневматический, пневмогидравлический и вакуумный. В первом случае используется жидкость, во втором газ (даже воздух), третий – комбинированный. И четвертый – это создание внутри емкости вакуума, который через дефектные швы будет втягивать внутрь резервуара окрашивающие вещества, наносимые на внешнюю сторону шва.

При пневматическом способе внутрь сосуда закачивается газ, давление которого превышает номинальный в 1,5 раза. С внешней стороны на шов наносится мыльный раствор. Пузырьки покажут наличие дефектов. При гидравлической дефектоскопии в сосуд заливается жидкость под давлением в 1,5 раза превышающее рабочее, производится обстукивание околошовного участка. Появление жидкости говорит о наличии изъяна.

Вот такие варианты дефектоскопии трубопроводов, резервуаров и металлоконструкций сегодня используют для определения качества сварного шва. Некоторые из них достаточно сложные и дорогие. Но основные просты, поэтому и часто используемые.

Подобные документы

Назначение и технические характеристики ультразвукового дефектоскопа, описание реализуемых им методов контроля. Конструкция и функциональная схема прибора, его основные блоки и режимы работы. Расчет параметров пьезоэлектрического преобразователя.

курсовая работа, добавлен 15.01.2013


Классификация акустических методов контроля. Общая характеристика эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии. Принципы работы ультразвукового эхо-импульсного дефектоскопа. Анализ фирм, занимающихся производством приборов акустического контроля.

реферат, добавлен 06.10.2010


Выбор типа настила и разработка проекта наклонного пластинчатого конвейера, производительностью 400 т/ч, предназначенного для транспортировки горелой земли. Приближенный и подборный тяговый расчет конвейера. Общий расчет и выбор двигательной установки.

контрольная работа, добавлен 15.09.2012


Требования к помещениям рентгенодефектоскопических лабораторий и размещению аппаратов. Проведение рентгеновской дефектоскопии в стационарных условиях и с использованием переносных/передвижных дефектоскопов. Расчет мощности дозы излучения дефектоскопа.

реферат, добавлен 28.01.2015


Обозначение, анализ и расчет элементов соединений. Расчет и выбор посадок с натягом, выбор посадок для соединения с подшипниками качения. Допуски и посадки шпоночных и шлицевых прямобочных соединений. Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи.

контрольная работа, добавлен 10.11.2017


Расчет объемного гидропривода с дроссельным регулированием. Выбор рабочей жидкости и оборудования гидропривода. Определение давления на входе в напорную линию. Регулирование изменением частоты вращения насоса. Проверочный расчет толщины стенок труб.

учебное пособие, добавлен 04.05.2017


Сравнительный анализ различных систем электроприводов. Определение мощности и выбор электродвигателя вращателя станка шарошечного бурения. Расчет характеристик асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты, выбор преобразователя частоты.

дипломная работа, добавлен 10.02.2016


Определение параметров газов при расчете мокрых аппаратов. Расчет наклонного орошаемого газохода и выбор форсунок для наклонного орошаемого газохода. Выбор форсунок для полого форсуночного скруббера и расчет скруббера Вентури. Выбор вентилятора.

курсовая работа, добавлен 23.12.2015


Расчет и выбор посадок с зазором и посадок с натягом. Определение исполнительных размеров гладких калибров. Расчет посадок подшипников качения и шпоночных соединений. Схема расположения допусков шпоночного соединения. Составление схемы размерной цепи.

курсовая работа, добавлен 27.01.2014


Определение полей допусков и расчет параметров посадок гладких цилиндрических соединений, исполнительных размеров предельных калибров. Определение предельных размеров резьбового и шпоночного соединений. Расчет точности размеров входящих в разные цепи.

Результаты испытаний

Разработанный комплекс поисковой аппаратуры (А2075 SoNet,А1550 lntroVisoN, Вектор 2008.) был испытан в работе как на тестовых образцах труб, так и в реальных условиях на трубопроводе в процессе его переизоляции. Результаты испытаний А2075 SoNet на тестовой трубе диаметром 1420 мм c искусственно нанесенными моделями дефектов и естественными дефектами приведены на рис. 4 и в таблице,

где даны расшифровка полученных образов и выводы об обнаружении дефектов. Труба находится на территории опытно-экспериментальной базы (0Э6) 000 ВНИИГАЗ. B верхней части рис. 4 показана схема расположения дефектов и моделей дефектов в тестовой трубе. Под схемой расположена сканограмма этой трубы c образами дефектов в виде пятен. Ось Хна схеме и сканограмме направлена вдоль оси трубы и проградуирована в метрах. Ось Y (на сканограммах ось Z) направлена по окружности трубы и имеет дeления, соответствующие 12-ти часовой системе c началом отсчета от верхней образующей трубы. Направление отсчета по оси У выбрано по часовой стрелке при виде на торец трубы слева по рис. 4. Видно, что положения дефектов и моделей на схеме и сканограмме достаточно хорошо совпадают. Сдвиг всех образов сканограммы вниз по оси Y, относительно схемы, приблизительно на 0.5 ч вызван тем, что траектория движения сканирующего устройства была проложена не точно по верхней образующей трубы, a в положении 11.5 ч. Также видно, что сосредоточенные дефекты в виде сверлений диаметром 1015 мм на глубину около половины толщины стенки лежат на пороге обнаружения. Поперечный пропил длиной 260 мм не обнаружен вследствие того, что для ультразвуковой волны, распространяющейcя вдоль него, его начало и конец представляют собой неоднородности малых волновых размеров. В то же время все продольные дефекты в стенках трубы . КРН И продольный пропил хорошо видны на сканограмме. Сканограмма на рис. 5

получена при сканировании одношовной трубы диаметром 1420 мм., бывшей в длительной эксплуатации и вырезанной из трубопровода по причине появления в ней КРН. Труба находится на территории ДОАО Оргэнергогаз. B ней обнаружены две зоны КРН и множество очагов язвенной коррозии, первая зона КРН(на рис. 5 ее фотография слева) содержит трещины c максимальной глубиной 2 мм. Глубина трещин после их обнаружения приборомА1550 IntroVisor была измерена обычным дефектоскопом. Раскрытие трещин настолько мало, что их почти не видно на поверхности трубы. Эта зона имеет координаты 6.75 м по оси X (по дальности от начала сканирования) и 0.5 м по оси Z (по окружности трубы). Вторая зона КРН (Фото на рис. 5 справа) - цепь раскрывшихся трещин общей протяженностью около 180 мм и максимальной глубиной 7 мм. Ее координаты: 9.75 м по дальности и 0.7 м по окружности трубы. На сканограмме виден также образ продольного сварного шва - 155 м по окружности.Две продольные красные линии (0 и 23 м) соответствуют началу и концу зоны контроля. Испытания сканера-дефектоскопа А2075 SоNet в реальных условиях (рис. 6)

были проведены на линейном участке газопровода диаметром 1220 мм недалеко от г. Ухта. При этом исследовалось влияние качества зачистки трубы, остатков прайма, дождя и снега, прилипшего грунта на результаты контроля. Кроме того, была оценена помехоустойчивость прибора при контроле в условиях акустических и электромагнитных помех от работающей зачистной машины. На рис. 7

показана сканограмма бездефектного участка трубопровода без изоляции c выбоиной на поверхности, получившейся, видимо, от удара металлическим трубозахватом. Длина выбоины 15 мм, ширина 5 и глубина 3 мм. Она отклонена от продольной оси трубы примерно на 30. Образ выбоины на сканограмме хорошо виден в зоне c координатами 1.3 1.4 м по дальности и 0.39 м по окружности трубы. Образы продольных сварных швов в положениях 0.75 и 1.25 м по окружности. Прерывистые красные полосы в нижней части сканограммы образы сигналов, обошедших вокруг трубы. Все дефекты, обнаруженные при испытаниях сканера-дефектоскопа А2075 SoNet , были детально просмотрены c помощью томографа А1550 IntrоVisor , a их параметры были измерены. На рис. 8

приведена томограмма стенки (толщиной 17.2 мм) трубы магистрального газопровода диаметром 1420 мм c коррозионной трещиной глубиной 10 мм. Вертикальная ось координат на томограмме ось глубин, a горизонтальная ось совпадает c продольной осью апертуры антенной решетки томографа. Контроль выполнен антенной решеткой поперечных волн на частоте 4 МГц. Образ трещины на томограмме расположен на расстоянии 26 мм от начала координат, совпадающего c центром апертуры антенной решетки. Трещина отображена двумя пятнами красного цвета (рис. 8). Верхнее пятно вызвано сигналом от уголкового отражателя, образованного устьем трещины и внешней поверхностью трубы. Нижнее пятно на глубине 10 мм результат дифракции ультразвука на вершине трещины. Промежуточные точки трещины не видны вследствие зеркальной для ультразвука внутренней поверхности трещины, не дающей обратного отражения сигналов по траекториям, совпадающие c траекториями распространения зондирующих сигналов. Как видно, реальную высоту трещин оператор может измерить прямо по экрану прибора, не прибегая к сканированию антенной решеткой в перпендикулярном к трещине направлении,следует заметить, что данная томограмма реконструирована c использованием как прямого ультразвукового излучения, так и отраженного от донной поверхности стенки трубы. Испытания подтвердили эффективность предложенных решений и продемонстрировали высокую чувствительность аппаратуры, ее стабильную работу в условиях воздействия широкого спектра неблагоприятных факторов, помехоустойчивость и возможность контроля на расстояниях до 10 м от зачистной машины, надежность и достаточный запас прочности механических и электронных узлов. Созданный сканер-дефектоскоп хорошо совместим c оборудованием, использующимся в процессе переизоляции трубопровода и может быть внедрен в технологическую цепочку. Его сканирующее устройство должно двигаться непосредственно за зачистной машиной на рассто-янии30-40 мотнее. Тогда воздействия шума и праймовой пыли на технику и оператора будут минимальными.

Заключение

1. B результате исследований предложено инновационное сочетание методов НК для проведения диагностики трубопроводов при их переизоляции и разработаны технические средства, обеспечивающие комплексное решение этой проблемы.

2. Разработан мобильный ультразвуковой сканер-дефектоскоп А2075 SoNet, предназначенный для контроля основного металла тела трубы c производительностью до шести погонных метров в минуту без применения контактных жидкостей.

З. Оперативная проверка подозрительных областей, выявленных сканером-дефектоскопом, может выполняться c помощью ручного многоканального вихретокового дефектоскопаВектор 2008, позволяющего визуализировать и локализовать расположение стресс-коррозионных трещин.

4. Задача измерения глубины стресс-коррозионных трещин успешно решается ручным ультразвуковым томографом A1550 IntroVisor при использовании фазированных антенных решеток, работающих на поперечных волнах.

5. Практическая работа комплекса созданной дефектоскопической аппаратуры подтвердила эффективность предложенных методов, работоспособность аппаратуры в сложных климатических и эксплуатационных условиях и показала возможность включения комплекса в технологическую цепочку переизоляции трубопроводов.

б. При определенной доработке и совершенствовании разработанных технических средств они позволят повысить достоверность диагностики трубопроводов и качество ремонтных работ при капитальном ремонте, что неизменно повлечет за собой повышение эксплуатационной надежности трубопроводов.