Дипломыч (1220897), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 1.1 – Схема дифракции волн.

Метод фазированной антенной решетки схож с традиционным ультразвуковым эхо-импульсным методом, но более усовершенствованный и мощный. Данный метод позволяет контролировать наиболее сложные детали без применения дорогостоящих методов, таких как рентгенографический, магнитопорошковый или капиллярный методы­­­­­. На рисунке 1.2 изображена схема преобразователя фазированной решетки, который представляет собой множество пьезоэлектрических элементов, заключенных в одном датчике. Протектор, находящийся внутри преобразователя, служит для защиты пьезоэлемента от механических повреждений, защиты от коррозионного воздействия и для снабжения акустического контакта. Протекторы выбирают из условий, что они должны быть сделаны из материалов, характеризующиеся высокой износостойкостью, малым затуханием УЗК и высокой скоростью звука. Демпфер предназначен для защиты пьезоэлемента от механических повреждений и для гашения паразитных колебаний. Демпфер производят из материала с большим поглощением УЗ, чтобы отраженная от верхней грани волна не возвращалась к пьезоэлементу и не вызывала помех. Для обеспечения высокой работоспособности необходимо, что бы демпфер обеспечивал затухание паразитных сигналов не менее 60–80 дБ [4]. Генератор осуществляет контроль всех элементов, формирующих лучи и выдает амплитудный сигнал в режиме реального времени. Угол излучения фазированного датчика контролируется с помощью специальной программы и охватывает достаточно большой объем исследуемой детали без физического перемещения самого датчика. Такой подход снимает необходимость использовать множество преобразователей с различными углами ввода, что ускоряет работу и уменьшает износ контактной поверхности ПЭП.

Рисунок 1.2– Схема преобразователя фазированной решетки.

Основным преимуществом данного метода является различные углы ввода пучков, которые могут быть сгенерированы с помощью одного преобразователя. Метод фазированной решетки не противоречит принятым стандартам традиционного УЗК, т.к. является одним из способов генерирования ультразвуковых волн. Например, если необходимо провести контроль датчиком с углом ввода 45°, это дает возможность применить фазированную антенную решетку, так как генерируя лучи под множеством углов, у эксперта есть возможность выбрать луч с необходимым углом и другими регламентированными параметрами. Отчеты о выявленных дефектов представляются в виде изображения, что упрощает понимания результатов контроля для эксперта. Так же у метода есть свои финансовые преимущества, к которым относятся:

• экономия времени и затрат на финансирования труда дефектоскопистов;

• почти неограниченный срок эксплуатации преобразователей;

• отсутствует потребность в нанесении контактной жидкости;

• использование метода как альтернативы (в некоторых случаях) более финансозатратным методам НК.

Ультразвуковой метод в целом предназначен для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов типа несплошности, измерения толщины, определения величины зерна в стали, величины графитных включений в чугуне, наличия неметаллических включений, оценки степени межкристаллитной коррозии.

Недостатками УЗК в целом является:

• затрудненность контроля изделий сложной формы;

• необходимость высокой чистоты поверхности;

• существуют трудности в классификации дефектов;

• наличие мертвой зоны;

• небольшая дальность обнаружения дефектов.

1.3 Вихретоковый метод контроля.

Вихретоковый метод контроля основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, возбуждающей катушкой в токопроводящих изделиях. Глубины выявления дефекта до 4мм. В качестве источника электромагнитного поля применяется индуктивная катушка (одна или несколько), которая называется вихретоковый преобразователь (ВТП). Принцип действия заключается в следующем: импульсный ток, в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электромагнитном объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них электродвижущую силу. Определяя напряжение на катушках получают сведенья о положении преобразователя относительно его [9]. Главным преимуществом по сравнению с другими методами неразрушающего контроля заключается в том, что взаимодействие преобразователя и объекта происходит на расстоянии, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (в районе нескольких миллиметров). Поэтому этим методом получают результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

Данный метод используется для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов типа несплошности в магнитных и немагнитных металлах и сплавах без удаления лакокрасочных покрытий. Выявляются скопления пор, неметаллические включения, растрескивание, очаги коррозии, раковины, расслоения, трещины. Метод позволяет оценить качество термообработки, поверхностной обработки изделий. Используется для измерения толщины покрытий при одностороннем доступе к поверхности, контроля химического состава, электропроводности. Если сравнивать чувствительность ультразвукового метода и вихретокового, при одинаковой чувствительности к наружным дефектам, то к внутренним вихретоковый контроль заметно уступает. Однако этот метод дает возможность выявлять дефекты, не идентифицируемые ультразвуковым методом такие, как шлаковые включения, углубления на поверхности, трещины с небольшим раскрытием и некоторые другие. Кроме того, метод обладает возможностью выявления неоднородности металла. Поэтому для определения геометрических размеров и наиболее точного расположения дефекта и вихретоковый метод не редко используют вместе с ультразвуковым методом.

К недостаткам вихретокового контроля относятся следующие факторы:

• требует тщательных предварительных исследований, отработки методики контроля вследствие появления ложных показаний из-за краевого эффекта в ребрах жесткости, кромках особенно для материалов с большой магнитной неоднородностью;

• возможное искажение одного параметра другими;

• применяется только для диагностики изделий из токопроводящих материалов.

1.4 Радиационный метод контроля.

Под радиационным методом контроля понимается вид неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом. Ионизирующее излучение представляет собой совокупность различных микрочастиц и физических полей, которые обладают способностью ионизировать вещество, то есть образовывать в нем электрически заряженные частицы – ионы. Так как металл по-разному поглощает излучения при наличии дефектов или структурных изменений, детектор учитывает эти излучения. Сварные швы, к примеру, пронизываются лучами с использованием специальных источников излучения. Лучи фиксируются на специальном детекторе, где участки затемнения указывают на наличие дефектов. Местонахождение и их размеры легко различимы [4].

При проведении радиационного контроля используют, как минимум, три элемента, представленных на рисунке 1.3. При прохождении через изделие ионизирующее излучение поглощается и рассеивается. Степень поглощения зависит от толщины δ и плотности ρ исследуемого объекта, а также интенсивности M и энергии Е излучения. Если в контролируемом объекте существует дефект с толщиной ∆δ, то изменяются интенсивность и энергия пучка излучения.

Рис. 1.3 Схема просвечивания: 1-источник ионизирующего излучения; 2- контролируемый объект; 3- детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию.

При радиационной дефектоскопии применяют источники излучения следующих трех типов: рентгеновские аппараты, гаммадефектоскопы, заряженные радиоизотопными источниками излучения. Самым популярным из них является рентгеновские и гаммадефектоскопы. Рентгеновские и гамма-лучи (γ- лучи) обладают такой же природой, что и видимый свет (электромагнитное излучение). Фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц, называется гамма-излучением. Аннигиляция означает превращения частицы и античастицы в какие-либо иные частицы, отличные от исходных при их столкновении. Рентгеновское излучение– это тормозное или характеристическое излучение атомов. Эти два вида излучения являются ионизирующие излучения. Это означает, что они способны выбить из атомов электроны при прохождении через вещество.

Рентгеновские аппараты — наиболее распространенные источники фотонов в диапазоне энергий от единиц до сотен килоэлектронвольт. Рентгеновское излучение в рентгеновском аппарате появляется в вакуумном приборе, который называется рентгеновской трубкой. В рентгеновской трубке помещается подогревной катод, нить накала которого является источником термоэлектронов, и массивный анод. При приложении к катоду и аноду разности потенциалов электроны, эмитируемые катодом, ускоряются и “бомбардируют” анод. При торможении электронов в материале анода образуется тормозное и характеристическое рентгеновское излучение, которое и просвечивает исследуемые объекты. Участок поверхности мишени, на котором в большей степени тормозится пучок электронов, называется действительным фокусным пятном рентгеновской трубки[10].

Значительный объем контроля осуществляется с помощью гаммадефектоскопов. Гаммадефектоскопы заряжают радиоизотопными источниками. Основные для дефектоскопии характеристики радиоизотопных источников — это энергетический спектр излучения, выход излучения, период полураспада и геометрические размеры источников. Энергетический спектр гаммаизлучения имеет характер дискретных линий, как правило, в широком диапазоне энергий и с различной относительной интенсивностью. В зависимости от энергии γ-фотонов радиоизотопные источники излучения делятся на три группы: источники с жестким γ-излучением (энергия фотонов около 1 МэВ и более), источники с γ-излучением средней энергии (примерно 0,3—0,7 МэВ) и низкоэнергетические источники γ-излучения (энергия менее 0,3 МэВ).В настоящее время источниками гамма-лучей служат радиоактивные вещества и их изотопы, например, кобальт-60 и индий-192. Такими радиоизотопными источниками заряжают гаммадефектоскопы различного назначения. Методика проверки данным методом аналогична рентгеновской проверке. Но основным преимуществом в сравнении с рентгеновским методом является то, что проникающая способность гамма-лучей выше рентгеновских, что увеличивает возможности радиационного метода контроля.

В зависимости от методов обнаружения и регистрации ионизирующего излучения различают:

• радиографию, при которой фиксирование изображения внутренней структуры изделия производится на пленке или бумаге;

• радиоскопию, при которой изображение наблюдается на экране;

• радиометрию, при которой регистрируются электрические сигналы.

Радиография получила наибольшее распространение, в отличие от других, из-за того, что она обладает простотой, наглядностью и документальным подтверждением получаемых результатов контроля. При радиографическом контроле для фиксации интенсивности прошедшего сквозь металл излучения используют радиографическую пленку или фотобумагу (метод прямой экспозиции), металлические активируемые экраны или заряженные полупроводниковые пластины (метод переноса изображения). Из вышеперечисленных, более распространен метод прямой экспозиции, при котором могут использоваться все рассмотренные виды ионизирующих излучений. Оптическая плотность почернения радиографической пленки или фотобумаги зависит от дозы ионизирующего излучения, она больше в тех местах, которые перекрыты менее плотными участками контролируемого объекта. Поэтому такие дефекты, как поры, трещины, непровары будут выглядеть на радиографической пленке в виде затемненных пятен соответствующей формы. Включения более плотные, чем основной металл (например, вольфрамовые при сварке алюминия неплавящимся электродом), будут на радиограммах выглядеть светлее основного фона. Для наиболее качественного определения дефекта, направление излучения должно по возможности совпадать с направлением его максимального размера.

К недостаткам радиационных методов необходимо прежде всего отнести опасность и вредность для здоровья человека, в связи с чем требуются специальные меры радиационной безопасности: экранирование, увеличение расстояния от источника излучения и ограничение времени пребывания оператора в потенциально опасной зоне. Кроме того, радиационные методы слабо выявляют несплошности малого раскрытия (трещины, непровары), которые располагаются под углом более 7... 12° к направлению просвечивания, также метод малоэффективен для угловых сварных швов.

1.5 Обзор технических средств внутритрубного диагностирования.

1.5.1 Очистные устройства.

Скребок типа СКР1 является основным средством очистки, которое применяется на трубопроводной системе «Восточная Сибирь- Тихий океан» открытого акционерного общества «Акционерная компания по транспорту нефти «Транснефть» (далее компания “Транснефть”), внешний вид и характеристики которого представлены на рисунке 1.4 и в таблице 1.1, соответственно. Данный очистной скребок предназначен для очистки внутренней полости магистральных нефтепроводов от парафиновых и смолистых отложений, глиняных тампонов и грязи, а также для удаления посторонних предметов. Высококачественная очистка является необходимым условием получения достоверных данных при последующем пропуске дефектоскопа.

Рисунок 1.4 – Очистной скребок типа СКР1. 1– прокладочные диски; 2– байпасные устройства; 3– передний ведущий диск; 4– чистящие диски; 5– задний ведущий диск; 6– передатчик.

Характеристики

Список файлов ВКР