Устройство для внутритрубной диагностики магистральных трубопроводов и определения дефектов образца магистральных трубопроводов

Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля определения дефектов импульсным эхо методом, основанном на отражении УЗ - колебаний от отражателя (дефекта), причем амплитуда эхо-сигнала пропорциональна площади этого отражателя и может быть использовано для определения дефектов магистральных нефтегазовых трубопроводов. Технический результат заключается в повышении точности определения дефектов при непрерывном технологическом процессе и эффективности испытаний. Устройство состоит из образца испытуемой трубы и закрепленных на ней двух ультразвуковых датчиков, расположенных напротив друг друга и дополнительно снабжено силовой рамой и опорой, расположенной по центру образца, а каждый ультразвуковой датчик жестко закреплен на образце испытуемой трубы. Ультразвуковой датчик закреплен на образце испытуемой трубы с помощью струбцины. На образец испытуемой трубы в месте крепления ультразвуковых датчиков нанесен смазочный материал. 2 з.п. ф-лы, 4 илл.

Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля определения дефектов импульсным эхо методом, основанном на отражении У3-колебаний от отражателя (дефекта), причем амплитуда эхо-сигнала пропорциональна площади этого отражателя и может быть использовано для определения дефектов магистральных нефтегазовых трубопроводов.

Известен автономный комплекс сбора информации об усталостных изменениях конструкций, содержащий по меньшей мере один датчик деформации интегрального типа, закрепленный на исследуемой поверхности. (см. патент РФ 2372604 МПК⁹, G01N 17/00, опубл. 10.11.2009 г.).

Недостатками аналога является сложность исполнения и эксплуатации, низкая точность получаемых результатов.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является установка для определения дефектов в строительных конструкциях и/или трубопроводах, состоящая из образца испытуемой трубы и закрепленных на ней двух ультразвуковых датчиков, (см. патент на полезную модель РФ 100266, МПК9 G01N 17/04, опубл. 10.12.2010 г.).

Недостатками данной установки является ограниченная возможность исследуемой зоны дефекта, из-за парного крепления датчиков, отсутствие возможности использования устройства в процессе испытания исследуемого образца.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности определения дефектов при непрерывном технологическом процессе и эффективности испытаний.

Технический результат заключается в повышении точности измерения геометрических характеристик и глубины залегания дефектов от поверхности исследуемого образца.

Решение технического результата достигается тем, что устройство для определения дефектов образца магистральных трубопроводов, состоящее из образца испытуемой трубы и закрепленных на ней двух ультразвуковых датчиков, расположенных напротив друг друга, согласно полезной модели, дополнительно снабжено силовой рамой и опорой, расположенной по центру образца, а каждый ультразвуковой датчик жестко закреплен на образце испытуемой трубы.

Ультразвуковой датчик закреплен на образце испытуемой трубы с помощью струбцины.

На образец испытуемой трубы в месте крепления ультразвуковых датчиков нанесен смазочный материал.

Данное устройство позволит повысить точность определения дефектов образца испытуемой трубы на протяжении всего испытания, не прерывая его процесс.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид А - крепление ультразвукового датчика к образцу испытуемой трубы, на фиг. 3, 4 - схемы работы ультразвуковых датчиков без дефекта и соответственно с дефектом.

Устройство состоит из образца 1 испытуемой трубы, силовой рамы 2, неподвижной опоры 3, двух ультразвуковых датчиков 4 (излучатель), 5 (приемник) жестко закрепленных на образце 1 с помощью струбцин 6, 7, которые крепятся стяжными болтами 8.

Устройство для определения дефектов магистральных трубопроводов работает следующим образом.

В процессе испытания образец 1 испытуемой трубы нагружали по схеме изгиба при действии сосредоточенной нагрузки P, передаваемой на образец 1 через силовую раму 2 и неподвижную опору 3. В процессе нагружения определяли по известным формулам сопротивления материалов напряжение по внешней и внутренней поверхностям образца 1.

Ультразвуковые датчики 4, 5 жестко закрепляли на образце 1 таким образом, чтобы они работали парно, один из них генерировал ультразвуковые лучи под углом =65° - другой принимал их под тем же углом. Устанавливали ультразвуковые датчики 4, 5 напротив друг друга для предотвращения мертвых зон испытуемого образца 1. Координаты h и L расположения дефекта вычисляли по известным значениям времени t распространения УЗ - колебаний в испытуемом образце 1 до дефекта и обратно, а также угла ввода :

h=0.5·c_t·t·cos=k₁·t

L=0.5·c_t ·t·sin=k₂·t,

где k₁ , k₂ - коэффициенты, учитывающие скорость c_t и угол ввода луча поперечной волны.

Контролировали область на испытуемом образце 1 между генерирующим датчиком 4, и при появлении дефекта (например, включений, трещин и др.) в заданной области ультразвуковые лучи отражались от поверхности дефекта и меняли свою траекторию, тем самым принимающий датчик 5 улавливал меньшее количество ультразвуковых лучей, что и свидетельствовало о наличии дефекта.

Для обеспечения плотного прилегания ультразвуковых датчиков 4, 5 к испытуемому образцу 1 использовали смазочный материал, который наносили в месте крепления их к образцу 1 испытуемой трубы. Плотное прилегание датчиков 4, 5 снижало угол преломления УЗ волн и обеспечивало более точное измерение.

Важнейшим преимуществом данного устройства является возможность определения значения координат дефекта, не снимая датчики 4, 5, в процессе испытания образца 1.

Использование предлагаемого технического решения позволит по сравнению с прототипом, повысить точность нахождения дефектов в испытуемом образце, не прерывая технологический процесс, а также эффективность испытаний.

1. Устройство для определения дефектов образца магистральных трубопроводов, состоящее из образца испытуемой трубы и закрепленных на ней двух ультразвуковых датчиков, расположенных напротив друг друга, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено силовой рамой и опорой, расположенной по центру образца, а каждый ультразвуковой датчик жестко закреплен на образце испытуемой трубы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ультразвуковые датчики закреплены на образце испытуемой трубы с помощью струбцины.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на образец испытуемой трубы в месте крепления ультразвуковых датчиков нанесен смазочный материал.