Дипломыч (1220897), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 2.6– Типичный импульсный сигнал АЭ.

Сигнал с датчика поступает на предусилитель, который предназначен для усиления сигнала. Предусилитель расположен вблизи или даже внутри датчика с целью минимизации электромагнитных наводок. Предусилитель обладает широким динамическим диапазоном и, усиливая сигнал, создает возможность передачи его по длинным кабелям таким образом, что приемная аппаратура может размещаться на расстоянии в сотни метров от точки проведения контроля. Обычно предусилитель имеет усиление 100 раз (40 дБ) и включает низкочастотный фильтр или полосовой фильтр для снижения механических и акустических фоновых шумов, преобладающих на низких частотах. Наиболее распространены полосовые фильтры от 100 до 300 кГц, пропускающие частоту самых распространенных резонансных датчиков, равную 150 кГц. Также применяют и другие частотные диапазоны, однако имеются определенные ограничения. На низких частотах появляются помехи, связанные с ростом механических шумов, а высокие частоты затухают сильнее, что приводит к уменьшению расстояния между датчиками. Таким образом, выбор рабочей частоты ограничен как низкими, так и высокими частотами. Обычно низкие частоты используются при контроле трубопроводов, где критичным является выбор больших расстояний. Более высокие частоты используются в проводах электропередачи, где уровень фонового шума чрезвычайно высок. Предусилители, как известно, сами являются источниками электронного шума, и именно этот шум определяет нижнюю границу применимости метода АЭ. Минимальный сигнал, который можно зарегистрировать аппаратурой, имеет порядок 10 мкВ на выходе датчика, что соответствует смещению поверхности в 10 микродюймов (при использовании типичного высокочувствительного датчика). Такая чувствительность является достаточной для применения его в области НК.

Закрепление ПАЭ на поверхности объекта контроля осуществляется различными способами: с помощью клея, хомутами, струбцинами, магнитными держателями, с помощью стационарно установленных кронштейнов и т. п. Крепление ПАЭ осуществляется с помощью магнитного прижима. Для обеспечения наибольшей чувствительности тыльная сторона пластины выполнена свободной. После установки датчика, перед запуском системы, ее работоспособность проверяется путем перелома специального грифеля-имитатора АЭ, анализируя акустический отклик на датчике. При правильной установке сигнал от перелома должен показывать сигнал от импульсного точечного воздействия.

3 Возможность использования акустико-эмиссионного метода для контроля качества ремонта трубопроводов.

3. 1 Виды дефектов и их влияние на работоспособность трубопроводов.

Системы трубопроводного транспорта нефти и газа довольно совершенны. Однако и-за некоторых причин на эксплуатируемых магистральных трубопроводах возникают различные дефекты, повреждения и аварии. Металл труб при эксплуатации магистральных трубопроводов находится под действием стационарной и циклической нагрузки. При этом он подвержен процессам естественного и деформационного старения. В металле происходит аккумулирование повреждений, что может привести к изменению его механических свойств. Возникающие аварийные ситуации на магистральных трубопроводах в основном связаны со сроком их эксплуатации. В настоящее время многие магистральные трубопроводы отличаются значительным сроком эксплуатации: более 20 лет работает 25 % магистральных трубопроводов; 38 % эксплуатируемых трубопроводов (10-20 лет); 5 % приближаются к нормативному рубежу [25].

Актуальность использования акустико-эмиссионного метода контроля трубопроводов связанна с разрушением трубопроводов, причиной которого является коррозионное растрескивание под напряжением (КРН). Статистика представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Распределение аварий по причинам их возникновения

Окончание таблицы 3.1

Анализ отказов линейной части трубопроводов показал, что одной из основных причин её возникновения является КРН со стороны внешней, катодно-защищенной поверхности. Данное разрушение происходит в основном на трубопроводах диаметром от 700 до 1420 мм. Свыше 80% разрушений наблюдается на трубах диаметром от 1020 до 1420 мм.

Большинство дефектов в стенках трубопроводов можно условно разделить на дефекты труб, дефекты сварки и эксплуатационные дефекты.

К дефектам труб в основном относятся дефекты металлургического происхождения (расслоения, отслоения, закаты) и механические повреждения стенки труб (царапины, задиры, вмятины, овальность сечения). У сварных прямошовных труб встречается такой дефект, как несплавления кромок, который нередко приводит к возникновению трещин по линии сплавления.

К эксплуатационным дефектам, в основном, относятся коррозионные растрескивания под напряжением. По виду таких коррозионных поражений трубопроводов различают общую и язвенную коррозию, по механизму различают коррозию электрохимическую и химическую. Для подавляющего большинства сред процесс коррозии является электрохимическим [26]. Виды и особенности коррозионных повреждений сварных конструкций определяются преимущественно свойствами материала, напряженно- деформированным состоянием конструкции, свойствами коррозионной среды и условиями взаимодействия металла со средой (температура, давление, время взаимодействия), при этом механизм коррозионных разрушений основного металла и сварных соединений похож по своим свойствам. Факторы, которые определяют причины, характер и механизм разрушения сварных соединений, зависят от физико-химического воздействия сварки, которое вызывает изменение и неоднородность свойств металла и напряженного состояния, следствием чего является усиление отрицательного воздействия окружающей среды и перекачиваемого продукта.

Для сварного соединения характерны:

• cтруктурно-химическая макро- и микронеоднородность (основной металл, литой металл шва);

• неоднородность напряженного состояния собственного (остаточные сварочные напряжения и пластическая деформация) и внешней нагрузки;

• геометрическая неоднородность.

Главными разновидностями сварки при строительстве трубопроводов являются ручная дуговая сварка и сварка в среде защитных газов. Качество сварки при этом в значительной мере зависит от опыта и квалификации сварщиков и качества используемых сварочных материалов. По виду, характеру и расположению дефекты, встречающихся в сварных соединениях, разделяют наружные измерениями и внутренние, не обнаруживаемые визуальным осмотром.

К наружным дефектам следует отнести [27]:

• Несоответствие размеров и формы шва (неполное заполнение, неравномерная высота и ширина шва). Причинами появления подобного рода дефектов могут быть увеличенные углы разделки кромок и чрезмерные зазоры между ними, повышенные сварочный ток и напряжение дуги, относительно небольшая скорость сварки, неправильное перемещение электрода, недостаточная квалификация сварщика.

• Подрезы. Причинами образования подрезов являются повышенная тепловая мощность дуги, неправильное положение электрода, низкая квалификация сварщиков. Подрезы без исправления - это недопустимый дефект, особенно, когда сварные соединения предназначены для работы в условиях вибрационных и динамических нагрузок.

• Наплывы и натеки. Причинами их образования могут быть, неправильное положение шва, смещение электрода на одну из свариваемых кромок, неправильно выбранный электрический режим сварки, относительно небольшая скорость сварки, недостаточная квалификация сварщика.

• Незаваренные кратеры. Основная причина возникновения данного дефекта- недостаточная квалификация сварщика. Незаваренные кратеры недопустимы.

• Поры, выходящие на поверхность наплавленного металла шва, иное название-свищи. Основные причины появления - некачественные сварочные материалы, плохая зачистка кромок свариваемого материала, высокая скорость сварки.

Внутренние дефекты сварных соединений трубопроводов бывают следующих видов:

• Шлаковые и окисные включения. Формирование шлаковых включений в значительной степени зависит от скорости затвердевания жидкого металла в сварочной ванне, неудовлетворительной зачистки свариваемых кромок, качества электродного покрытия.

• Пористость наплавленного металла. Причины появления внутренних пор практически те же, что и у поверхностных пор.

• Непровары. Причины образования непроваров: недостаточная мощность дуги, высокая скорость сварки, смещение электрода на одну из свариваемых кромок, малая величина зазора скоса кромок, неудовлетворительная степень зачистки кромок под сварку, качество основного металла и сварочных материалов, низкая квалификация сварщика.

• Трещины. Трещины появляются вследствие литейной усадки и структурных превращений или изменения объема металла при фазовом изменении агрегатного состояния, неравномерного распределения температуры при нагреве и охлаждении, большой скорости охлаждения при сварке углеродистых сталей, проведения сварки при низких температурах, понижающих пластические свойства металла, засоренности основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора, наличия в сварных соединениях других дефектов, являющихся концентраторами напряжений, которые формируют образование трещин. Трещина – один из категорически недопустимых дефектов.

Чувствительность сварных соединений к дефектам зависит от многих факторов [28]:

• типа, вида, расположения и размеров несплошности;

• свойств металла;

• конструкции сварного соединения;

• схемы нагружения;

• концентраторов напряжений;

• вида нагрузки;

• агрессивности среды;

• температурных воздействий.

Для альтернативной оценки опасности сварочных дефектов целесообразно разделить их на две группы: объемные и трещиноподобные .

Характеристики

Список файлов ВКР