Ультразвуковой дефектоскоп типа wm
Дефектоскоп Ультраскан (рисунок 3.15) предназначен для определения дефектов стенки трубы методом ультразвуковой толщинометрии радиально установленными ультразвуковыми датчиками. Наличие и расположение дефекта в стенке трубы определяется по времени прихода ультразвуковых сигналов, отраженных от внутренней и наружной поверхности или неоднородности внутри стенки трубы, позволяя тем самым определять кроме наружных и внутренних потерь металла, различного рода несплошности в металле трубы, а именно расслоения, шлаковые и иные включения.
Дефектоскоп Ультраскан снабжен системой измерения пройденного расстояния (одометрические колеса), системой приема-передачи электромагнитных сигналов низкой частоты, а также программируемой микропроцессорной системой управления.
Дефектоскоп Ультраскан состоит из секций - стальных герметичных корпусов с расположенной внутри электроникой, накопителями информации и батареями и носителя датчиков, связанных между собой при помощи карданных соединений и кабелей. Количество секций и состав каждой секции определяются возможностью компоновки электроники и батарей в ограниченном объеме корпуса, габаритные размеры которого должны обеспечить контроль трубопровода с определенными характеристиками. Для трубопроводов диаметром 1020 мм дефектоскоп выполнен односекционным, для трубопроводов диаметром 820 мм и менее - двух- пяти-секционным. В передней части ведущей секции установлен бампер, закрывающий антенну приемопередатчика, находящуюся в защитном карболитовом кожухе. Каждая секция и носитель датчиков снабжены полиуретановыми манжетами, предназначенными для центрирования и обеспечения движения снаряда по трубопроводу потоком перекачиваемого продукта. На каждом герметичном корпусе установлены также конические манжеты, служащие для предотвращения застревания снаряда в тройниках, не оборудованных предохранительными решетками. В задней части секции электроники на подпружиненных рычагах установлены одометрические колеса. Носитель датчиков состоит из полиуретановых полозов, обеспечивающих постоянство расстояния от датчика до поверхности трубы. Полозы соединены между собой плоскими пружинами, благодаря которым они плотно прилегают к внутренней поверхности трубы. Датчики соединены с модулем электроники специальными кабелями с герморазъемами. Для обеспечения омывания датчиков нефтью, от каждого полоза отходит шланг к передней секции. Минимальное проходное сечение трубопровода, необходимое для пропуска дефектоскопа Ультраскан, составляет 85%, а минимальный радиус поворота на 90о цельнотянутого колена трубы, проходимый снарядом, составляет 1,5 Dн.
Рисунок 3.15. Дефектоскоп Ультраскан
Ультразвуковой дефектоскоп типа WM оснащен аппаратурой опроса ультразвуковых датчиков, обработки и записи информации, контроля питания, а также аппаратурой датчиков дистанции, маркера и углового положения. Ультразвуковая аппаратура обеспечивает последовательное возбуждение ультразвуковых датчиков через 3,3 мм при скорости движения прибора до 2 м/с и регистрацию эхо – сигналов.
Аппаратура контроля батарейного питания обеспечивает автономное включение и выключение питания по запрограммированным параметрам, контроль состояния батарей, регистрацию пройденного расстояния и выдачу сигналов на запуск ультразвуковых датчиков.
Ультразвуковой метод дефектоскопии – один из основных, используемых в настоящее время на магистральных нефтепроводах. Он основан на свойстве ультразвуковых волн, отражаться на границе раздела сред с разными акустическими свойствами. Запуск ультразвуковых импульсов и прием отраженных ультразвуковых эхо – сигналов производится ультразвуковыми датчиками, установленными по нормали к поверхности трубы, преобразующими электрическое поле в акустическое и наоборот (рисунок 3.18).
\
Рисунок 3.18. Ультразвуковой датчик.
Чтобы ввести ультразвуковые волны между датчиками и стенкой трубы необходимо обеспечить акустический контакт. При этом между датчиком и поверхностью трубы нет непосредственного контакта, ввод ультразвуковых колебаний осуществляется через слой жидкости. При внутритрубном контроле нефтепровода акустический контакт обеспечивает нефть. После излучения датчиком ультразвукового импульса происходит отражение ультразвукового сигнала сначала от внутренней, а затем от внешней стенки трубы либо от внутреннего дефекта. Время от запускающего импульса до прихода первого отраженного сигнала (рисунок 3.19), при известной скорости распространения ультразвука в жидкой среде, пропорционально двойному расстоянию до стенки трубы – отступ (stand – off).
Рисунок 3.19. Временная диаграмма ультразвукового датчика.
Время прихода от первого отраженного сигнала при известной скорости распространения звука в стали пропорционально двойной толщине стенки трубопровода. В случае наружной коррозии время прохождения сигнала в стенке стальной трубы уменьшается (рисунок 3.20). В случае внутренней коррозии увеличивается время прохождения сигнала в нефти. Таким образом определяются наружные и внутренние потери металла, различного рода несплошности в металле трубы. Данным прибором выявляются дефекты потери металла, дефекты геометрии трубы, риски, дефекты типа расслоение в стенке трубы, конструктивные элементы трубопровода.
Рисунок 3.20. Отображение информации от УЗК датчика.
Аппаратура обработки и записи информации обеспечивает опрос ультразвуковых датчиков и совмещение полученной информации с информацией от одометрических датчиков, датчика углового положения, временного таймера и поступающими сигналами маркеров, благодаря чему при обработке данных осуществляется привязка информации к местности и окружности трубы. После прогона по участку трубопровода и извлечения дефектоскопа из камеры приема информация считывается из накопителей и поступает на обработку.