Опыт применения фазированных решеток для стопроцентного УЗК толщины трубного объекта

Опыт применения фазированных решеток для стопроцентного УЗК толщины трубного объекта

Об авторах

Необходимо войти для просмотра
Михайлов Игорь Игоревич
Технический директор ЗАО «Пана-тест НК», г. Москва,
эксклюзивного представителя торговой марки «R/D Tech» фирмы «Olympus NDT».
Специалист III уровня по акустическому виду НК.

Необходимо войти для просмотра
Подцепняк Сергей Евгеньевич
Главный механик
ОАО «Каустик», г. Стерлитамак


Проведение регулярного штатного обследования методом ультразвуковой толщинометрии различных объектов химической и нефтехимической промышленности, а также энергетики актуально в России не только с позиции продления сроков эксплуатации, но и с точки зрения минимизации расходов на проведение ремонтных работ. К сожалению, проведение контроля с помощью обычных ультразвуковых толщиномеров не может дать точную карту коррозии объектов, особенно находящихся в эксплуатации длительное время. Это связано в первую очередь с тем, что анализ результатов применения «точечной» толщинометрии носит в основном вероятностный характер и при большом расстоянии между точками измерений не позволяет точно локализовать зону коррозионного поражения, а, следовательно, предполагает проведение или дополнительных более детальных исследований, или ремонтных работ заведомо завышенного объема. Дополнительные трудности возникают также из-за ограниченных сроков доступа к объекту контроля, связанных со временем проведения его плановых остановок.

Проблему может решить проведение стопроцентного контроля стенок инспектируемого объекта. Однако такой контроль обычными толщиномерами, даже при наличии в них специальной встроенной памяти, крайне проблематичен, поскольку эти приборы позволяют делать измерения одновременно только в одной точке. Таким образом, временные затраты для получения карты сплошной толщинометрии превосходят любые разумные границы. Дополнительная проблема заключается в большом шаге ручного сканирования, поскольку обычно редко кто проводит толщинометрию с шагом меньше, чем размер корпуса преобразователя. Частично решением вопроса может являться применение толщиномеров или дефектоскопов со встроенной функцией В-скан, например MG2-XT, EPOCH4 и ряд аналогичных приборов. Они позволяют фиксировать профиль стенки контролируемого объекта вдоль линии сканирования. Однако поскольку они сканируют только вдоль линии, то получение С-ска-нов с помощью таких приборов является во многом условным, длительным и трудоемким процессом.

На Стерлитамакском ОАО «Каустик» в производстве хлорвинила применяются установки пиролиза дихлорэтана, в состав которых входят змеевики, выполненные из труб диаметром 168,3 мм и толщиной стенки 10 мм. В качестве материала труб используется высоколегированная сталь аустенитного класса марки 1.4550 (08Х18Н12Б). Общая длина труб составляет примерно 470 м. На проведение обследования отводится 3 дня.


Для решения задачи стопроцентного толщинометрического контроля этого змеевика специалисты предприятия используют модульный дефектоскоп OMNISCAN производства фирмы Olympus NDT, торговая марка «R/D Tech». Для контроля применяется прибор с модулем управления фазированными решетками, а в качестве датчика использована ультразвуковая линейная фазированная решетка, состоящая из 128 элементов с рабочей частотой 5 МГц. Датчик был установлен на линию задержки, выполненную из органического стекла. Рабочая поверхность линии задержки была притерта под диаметр контролируемой трубы, и в ее корпусе выполнены специальные отверстия для подачи контактной жидкости (например, воды). Для упрощения и ускорения процесса контроля техническими специалистами предприятия совместно с ЗАО «Панатест НК» (представителем Olympus NDT в России) был разработан и изготовлен специализированный ручной сканер (рис. 1). Для точной привязки результатов контроля к координатам на поверхности трубы сканер был снабжен кодировщиком перемещения, регистрирующим путь, пройденный сканером по периметру сечения трубы. Таким образом, сканирование осуществлялось сразу по двум координатам. Вдоль оси датчика осуществлялось электронное линейное сканирование, а в перпендикулярном направлении - механизированное ручное сканирование (рис. 2). Использованный датчик обеспечил реальную ширину полосы электронного сканирования 90 мм при величине шага сканирования 0,75 мм.

Проблему может решить проведение стопроцентного контроля стенок инспектируемого объекта. Однако такой контроль обычными толщиномерами, даже при наличии в них специальной встроенной памяти, крайне проблематичен, поскольку эти приборы позволяют делать измерения одновременно только в одной точке. Таким образом, временные затраты для получения карты сплошной толщинометрии превосходят любые разумные границы. Дополнительная проблема заключается в большом шаге ручного сканирования, поскольку обычно редко кто проводит толщинометрию с шагом меньше, чем размер корпуса преобразователя. Частично решением вопроса может являться применение толщиномеров или


Сканирование производилось следующим образом:

• сканер с датчиком устанавливался на трубу;
• прибор OMNISCAN приводился в начальное состояние (обнуление счетчика координат и памяти данных прибора);
• включалась подача жидкости;
• производилось сканирование путем поворота сканера вокруг трубы;
• производился анализ полученных данных, и результаты контроля сохранялись на Flash диске;
• крепление сканера ослаблялось, и сканер сдвигали по трубе в новую позицию контроля.

Для анализа результатов контроля и автоматизированной выдачи отчетов по результатам контроля было использовано встроенное программное обеспечение прибора Omniscan.


На рис. 3 изображен экран прибора при обработке результата сканирования участка трубы с коррозионным поражением. В нижнем левом квадранте показан С-скан толщины, полученный при проведении толщинометрии участка трубы. По горизонтали отображаются координаты в направлении механического перемещения датчика, а по вертикали - координаты электронного линейного сканирования. Цветом обозначена остаточная толщина стенки трубы змеевика. Красный цвет означает превышение допустимой нормы утонения материала. Синий цвет означает толщину стенки, соответствующую номинальной. Оба пороговых значения являются регулируемыми и устанавливаются оператором в соответствии с требованиями к конкретному объекту контроля. Также на С-скане видны красные и зеленые маркеры, позволяющие дефектоскописту автоматически вычислять линейные размеры и координаты обнаруженных дефектов. Синие «перекрестие» курсора данных позволяет проводить детальный анализ результатов сканирования:

• сечения (В-сканы) стенки контролируемого объекта в двух плоскостях по линиям перекрестия курсора (верхний левый квадрант и правый нижний квадрант);
• формы ультразвукового сигнала (Л-скан) в точке, на которую указывает перекрестие курсора.

Использование Л- и В-сканов позволяет принять правильное решение в зонах, где амплитуда сигнала недостаточна для автоматического определения толщины контролируемой стенки или где автоматически полученный результат измерения является неоднозначным.


Помимо приведенного экрана прибор может отображать данные контроля в других удобных для восприятия формах (рис. 4, 5).

Дефектоскопист сам может выбрать наиболее удобную для него форму отображения сигнала.


На фотографии (рис. 6) показан участок трубы, соответствующий результатам, описанным выше. Для наглядности на фотографии также показан В-скан и линия, которой он соответствует. На снимке видны дефекты, характерные для данного объекта контроля: канавка и плавное изменение толщины стенки трубы.

В ходе последних регламентных работ, проводимых сотрудниками ОАО «Каустик», было проконтролировано 470 м труб змеевика. Время, затраченное на контроль, составило 62 ч. Таким образом, среднее время контроля одного погонного метра трубы - 7 - 8 мин. Причем общее время (62 ч.) приведено с учетом цикла перезарядки прибора (основное время потерь: 3,5 - 4 ч. работы на одном аккумуляторе; 3,5 ч. зарядки) и технологических перерывов (залив жидкости в емкость - использовался самотек, переходы с плети на плеть и т. п.).

В этой работе использовался дефектоскоп OMNISCAN с одной аккумуляторной батареей, однако, он штатно предусматривает установку двух батарей, что повышает время непрерывной работы до 7,5 - 8 ч. Таким образом, при использовании прибора одновременно с двумя батареями можно сократить время контроля на 25%, а использование режима «горячей замены» батарей позволит сократить общее время контроля на 50 %.

В результате проведенного контроля стенок змеевика выявлен износ ручейко-вого типа по всей длине трубы шириной приблизительно 20 - 30 мм. Местоположение канавки износа меняется от плети к плети (т. е. на одной плети местоположение на 1 ч., на другой на 5 ч., на третьей - 10 ч. и т. п.), что, учитывая ее ширину, делает практически невозможным определение максимального утонения стенки змеевика классическим точечным методом.

При контроле были обнаружены участки трубопровода с толщиной стенки, выходящей за минимально допустимую толщину (в месте канавки износа), которые были заменены.

Таким образом, стопроцентный контроль толщины различных объектов с применением дефектоскопов OMNISCAN является быстрым и экономически эффективным на различных предприятиях химической и нефтехимической промышленности.

Михайлов И.И., Подцепняк С.Е. Опыт применения фазированных решеток для стопроцентного УЗК толщины трубного объекта. − В мире НК. – Июнь 2007 г. − № 2 (36). − С. 42−44. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.