Рассмотрены методы внутритрубной диагностики газопроводов с применением телеуправляемого диагностического комплекса для нахождения поверхностных дефектов (трещины, непро- вары, коррозийные язвы, царапины), посторонних предметов и объемных загрязнений, а также их измерения и идентификации.
Результаты исследований аварий и катастроф, произошедших вследствие разрушения элементов конструкции трубопроводов, показывают, что зачастую основной причиной возникновения данных ситуаций является наличие дефектов.
В силу этого, своевременное выявление дефектов в конструкции трубопроводов является крайне важным вопросом, в особенности для таких типов объектов, как газопровод.
Для контроля состояния газопровода производится внутритрубная диагностика с применением телеуправляемого диагностического комплекса (ТДК). При внутритрубной диагностике для нахождения поверхностных дефектов (трещины, непровары, коррозийные язвы, царапины), посторонних предметов и объемных загрязнений, а также их измерения и идентификации применяются следующие методы [1]:
Внутритрубное обследование технологических трубопроводов (ВТО);
Визуальный и измерительный контроль кольцевых сварных соединений (ВИК);
Ультразвуковой контроль основного металла трубы с применением электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМА-контроль);
Ультразвуковая толщинометрия фасонных изделий (ЭМА-толщинометрия);
Лазерная профилометрия внутренней поверхности трубопровода.
Более подробно рассмотрим методы, в которых для контроля используется телевизионное оборудование - ВТО и ВИК [2].
ВТО проводится с целью обнаружения во внутреннем пространстве газопровода:
возможных объемных загрязнений, таких как вода, масло, конденсат и песок,
недопустимых технологических элементов, таких как врезки, термопары, не- демонтированные краны,
посторонних предметов, таких как электроды и камни.
ВТО проводится с помощью обзорных камер переднего и заднего обзора КТО-6В, установленных на взрывобезопасном средстве доставки (ВСД). При прохождении ВСД по трубопроводу с помощью обзорных камер переднего и заднего обзора фиксируется и фотографируется изображение: загрязнений, посторонних предметов и недопустимых элементов.
В поле зрения камер телевизионных обзорных КТО-6В попадают объекты, находящиеся внутри трубы спереди и сзади ВСД на расстоянии от 1000 мм до 3000 мм от входного окна камеры.
Формируемое изображение объектов - черно-белое, представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 - Изображения объектов при ВТО
Визуальный и измерительный контроль кольцевых сварных соединений используется для:
выявления поверхностных дефектов, таких как трещины, непровары, раковины, задиры, коррозийные язвы, царапины,
измерения геометрических размеров выявленных дефектов в плоскости XY,
определения глубины оптически открытых дефектов.
При проведении визуального и измерительного контроля сварных соединений контролируется не только сам сварной стык, но и околошовная зона (зона термического влияния) шириной от 20 до 25 мм по обе стороны от шва в зависимости от толщины стенки свариваемых элементов.
Погрешность измерения геометрических размеров в плоскости XY не превышает значений указанных в РД 03-606-03 [3]. Допустимые погрешности измерений при измерительном контроле (РД 03-606-03) приведены в таблице 1.
Таблица 1. Допустимая погрешность измерения при измерительном контроле
|
Диапазон измеряемой величины, мм |
Погрешность измерений, мм |
|
|
до 0,5 мм вкл. свыше 0,5 до 1,0 свыше 1,0 до 1,5 свыше 1,5 до 2,5 свыше 2,5 до 4,0 свыше 4,0 до 6,0 свыше 6,0 до 10,0 свыше 10,0 |
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 |
Минимальный размер выявляемого дефекта - 0,5 мм.
Диапазон измерения глубины оптически открытых выявленных отклонений:
· от 2 до 5 мм (при ширине дефекта от 2 до 5 мм),
· от 2 до 10 мм (при ширине дефекта более 5 мм).
Погрешность измерения глубины оптически открытых отклонений в диапазоне измеряемых величин 0,3 мм.
Параметры, характеристика и предварительная оценка обнаруженных дефектов определяются согласно ВСН 012-88.
Технологически визуальный и измерительный контроль производится с помощью телевизионной камеры КТЦ-4, предназначенной для формирования телевизионного изображения объекта контроля. Пример формируемого изображения участка сварного шва без использования лазерного зонда приведен на рисунке 2. В состав камеры входит осветитель светодиодный (36 белых светодиодов), обеспечивающий равномерную подсветку объекта контроля. Освещенность поверхности в трубе регулируется осветителем от 0 до 630 люкс, что соответствует требованиям РД 03-606-03.
Измерение глубины оптически открытых дефектов производится с использованием лазерного зонда ЛЗ-4 (лазерно-голографическая насадка на камере КТЦ-4), проецирующего на контролируемую поверхность параллельные полосы (рисунок 3). Проекции этих полос изменяют свою форму в зависимости от рельефа поверхности и позволяют проводить замер дефекта. В процессе контроля телевизионная камера с лазерным зондом ЛЗ-4 перемещается вдоль контролируемой поверхности (сварного шва) с шагом 7...12 градусов с записью отснятых кадров в цифровом виде в базу данных контроля.
Рисунок 2 - Изображение участка сварного шва без использования лазерного зонда
Рисунок 3 - Изображение участка сварного шва с использованием лазерного зонда
сварной оптический измерительный газопровод
Поиск поверхностных отклонений (непроваров, трещин, раковин, задиров, царапин, коррозионных язв и т.д.) осуществляется путем просмотра на мониторе последовательности телевизионных изображений, полученных в результате записи массива элементов расположения (МЭР) в процессе контроля.
Просмотр записанных телевизионных изображений выполняется с помощью программы Surface Control.
Запись информации об обнаруженном отклонении осуществляется в протокол телевизионного контроля.
Измерение геометрических размеров в плоскости XY производится по изображениям, записанным в статическом режиме контроля. Измерение геометрических размеров глубины оптически открытых отклонений производят по изображениям с использованием лазерного зонда в статическом режиме контроля. При измерении глубины определяют максимальное значение глубины профиля выявленного отклонения, которое заносят в заключение протокола телевизионного контроля. Схематическое представление дефектов приведено на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схематическое представление дефектов: d - глубина дефекта, l - длина дефекта вдоль оси трубы
После рассмотрения перечисленных методов можно сделать следующий вывод: только при их совместном использовании в рамках единого диагностического комплекса в сочетании с развитием аппаратной части можно добиться качественного улучшения в области нахождения, идентификации и измерения дефектов.
Дальнейшая работа направлена на создание опытного образца диагностического комплекса комбинирующего в себе методы визуального и измерительного контроля. Проведение экспериментального опробования созданного образца и исследование методов.
Литература
1. Бондаренко П.М. Новые методы и средства контроля состояния подземных труб. - М.: Машиностроение, 1991. - 281 с.
2. Соснин Ф.Р. Визуальный и измерительный контроль. Неразрушающий контроль. Справочник в 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т.1 в 2 кн., 1 кн. - М.: Машиностроение, 2006. - 560 c.
3. РД 03-606-03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю. Постановление №92 Госгортехнадзора РФ от 11.06.2003. - Владимир: ЦАЛИС, 2003. - 52 с.