RU2139469C1

RU2139469C1 - Device for measuring and nondestructive testing of pipe line material

Info

Publication number: RU2139469C1
Application number: RU98115362/28A
Authority: RU
Inventors: ев К.В. Черн; К.В. Черняев; А.В. Крючков
Original assignee: Черняев Константин Валерьевич; Крючков Анатолий Владимирович
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: measuring and nondestructive testing of materials. SUBSTANCE: device includes cylindrical carrier for sensors made from elastic material; its outer diameter slightly exceeds inner diameter of pipe line. carrier is made in form of radially spring-loaded holders interconnected together and mounted on common flange; each holder is provided with longitudinal recess where sensors are mounted. Recess forms passage together with wall of pipe line which is open on side of tail portion of holder. Front wall of recess has L-shaped form in cross section; lateral walls are provided with plates made from elastic material and arranged over periphery which slightly project beyond peripheral sections of lateral walls; thickness of these walls exceeds thickness of front wall and side plates. Device includes also at least one hermetic housing articulated with carrier. This housing holds information processing and supply unit which are connected with sensors. EFFECT: improved tightness of faying of edges of holders to pipe line wall irrespective of changing profile. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам контроля трубопроводов, а именно - к устройству для измерения и неразрушающего контроля состояния материала трубопровода. The invention relates to devices for monitoring pipelines, namely, to a device for measuring and non-destructive testing of the state of the material of the pipeline.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано для трубопроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты. Most effectively, the present invention can be used for pipelines transporting oil and oil products.

Кроме того, изобретение может быть использовано для трубопроводов, транспортирующих любую другую жидкую среду, например воду. In addition, the invention can be used for pipelines transporting any other liquid medium, such as water.

При эксплуатации трубопроводов, во избежание аварий, применяется диагностика целостности и толщины стенки трубопроводов. В настоящее время широкое применение находят "интеллектуальные" внутритрубные инспекционные снаряды. Они, как правило, перемещаются по трубопроводу с транспортируемой средой и осуществляют разного рода измерения. Чаше всего речь идет о том, чтобы провести измерения стенки трубы, чтобы установить местную коррозию, потерю металла на стенках в результате механических повреждений, обширной коррозии и т. п. В зависимости от постановки задачи используются датчики различного типа, например: электрооптические, ультразвуковые и т.п. During operation of pipelines, in order to avoid accidents, diagnostics of integrity and wall thickness of pipelines is used. At present, “intelligent” in-tube inspection shells are widely used. They, as a rule, move along the pipeline with the transported medium and carry out various kinds of measurements. Most often, it is about taking measurements of the pipe wall to establish local corrosion, loss of metal on the walls as a result of mechanical damage, extensive corrosion, etc. Depending on the problem statement, various types of sensors are used, for example: electro-optical, ultrasonic and etc.

На достоверность измерений в значительной степени влияет то обстоятельство, что при движении устройства по трубопроводу из-за изменяющейся геометрии внутренней поверхности последнего датчики отдаляются от стенки трубы. The reliability of measurements is largely affected by the fact that when the device moves along the pipeline, due to the changing geometry of the inner surface of the latter, the sensors move away from the pipe wall.

Известно устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода (выложенная заявка ФРГ 3626646 A1), содержащее цилиндрический носитель датчиков, расположенных по его окружной периферии. Носитель выполнен из эластичного материала в виде ряда соединенных между собой подпружиненных в радиальном направлении держателей. Внешний диаметр носителя несколько превышает внутренний диаметр трубопровода. Каждый держатель снабжен продольной выемкой с установленными в ней датчиками, образующей совместно с внутренней стенкой трубопровода при установке в него устройства канал, открытый со стороны хвостовой части носителя. В устройство также входит герметичный корпус, шарнирно соединенный с носителем и несущий соединенные с датчиками средства для обработки информации, а также блок питания. A device for measuring and non-destructive testing of the material of the pipeline (laid out application Germany 3626646 A1) containing a cylindrical carrier of sensors located on its peripheral periphery. The carrier is made of elastic material in the form of a series of holders interconnected spring-loaded in the radial direction. The outer diameter of the carrier slightly exceeds the inner diameter of the pipeline. Each holder is equipped with a longitudinal recess with sensors installed in it, forming, together with the inner wall of the pipeline, when the device is installed in it, a channel open from the rear of the carrier. The device also includes a sealed enclosure pivotally connected to the carrier and carrying means for processing information connected to the sensors, as well as a power supply.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Помещенное в диагностируемый трубопровод устройство перемещается с транспортируемой средой и осуществляет измерения толщины стенки трубопровода. В процессе работы устройства на датчиках появляется осадок, из-за чего достоверность измерений значительно ухудшается и пропускается большое количество имеющихся на стенке трубопровода дефектов, что не позволяет обнаружить большое количество имеющихся на стенке трубопровода дефектов. The device placed in the diagnosed pipeline moves with the transported medium and measures the thickness of the pipeline wall. During the operation of the device, a precipitate appears on the sensors, due to which the reliability of the measurements is significantly deteriorated and a large number of defects existing on the wall of the pipeline are missed, which does not allow to detect a large number of defects on the wall of the pipeline.

Известно другое устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода (Руководство к эксплуатации устройства Pipetronix UltraScani 28''/32'' Version (II) фирмы Pipetronix (ФРГ)), содержащее цилиндрический носитель датчиков, расположенных по его окружной периферии. Носитель выполнен из эластичного материала в виде ряда соединенных между собой подпружиненных в радиальном направлении держателей. Внешний диаметр носителя несколько превышает внутренний диаметр трубопровода. Каждый держатель снабжен продольной выемкой с установленными в ней датчиками, образующей совместно с внутренней стенкой трубопровода при установке в него устройства канал, открытый со стороны хвостовой части носителя. В устройство также входит герметичный корпус с перфорированными манжетами, шарнирно соединенный с носителем и несущий соединенные с датчиками средства для обработки информации, а также блок питания. Выемка каждого держателя соединена с соответствующим отверстием в хвостовой манжете корпуса гибким трубопроводом. Another device is known for measuring and non-destructive testing of pipeline material (Pipetronix UltraScani 28 '' / 32 '' Version (II) Pipetronix (Germany) User Manual) containing a cylindrical carrier of sensors located at its peripheral periphery. The carrier is made of elastic material in the form of a series of holders interconnected spring-loaded in the radial direction. The outer diameter of the carrier slightly exceeds the inner diameter of the pipeline. Each holder is equipped with a longitudinal recess with sensors installed in it, forming, together with the inner wall of the pipeline, when the device is installed in it, a channel open from the rear of the carrier. The device also includes a sealed enclosure with perforated cuffs, pivotally connected to the carrier and carrying means for processing information connected to the sensors, as well as a power supply. The recess of each holder is connected to the corresponding hole in the tail cuff of the housing by a flexible pipe.

Помещенное в диагностируемый трубопровод устройство перемещается с транспортируемой средой и осуществляет измерения толщины стенки. Поток транспортируемой среды проходит последовательно по каналам носителя, гибким трубопроводам, отверстиям в манжетах в направлении от хвоста носителя к головной части корпуса. The device placed in the diagnosed pipeline moves with the transported medium and measures the wall thickness. The flow of the transported medium passes sequentially through the channels of the carrier, flexible pipes, holes in the cuffs in the direction from the tail of the carrier to the head of the housing.

При движении по трубопроводу вследствие изменения геометрии внутренней поверхности трубопровода, а также на участках поворотов трубопровода, гофров на его внутренней поверхности держатели с датчиками отдаляются от стенки трубы. При этом в каналы носителя попадает взвесь, находящаяся вокруг держателей. Виду того, что максимальная плотность взвеси находится возле стенок трубопровода, а пространство между датчиками промывается слабо, это приводит к снижению достоверности измерений, что не позволяет обнаружить большое количество имеющихся на стенке трубопровода дефектов. When moving through the pipeline due to changes in the geometry of the inner surface of the pipeline, as well as in areas of turns of the pipeline, corrugations on its inner surface, the holders with sensors are moved away from the pipe wall. In this case, a suspension located around the holders enters the channels of the carrier. It appears that the maximum density of the suspension is near the walls of the pipeline, and the space between the sensors is not washed very well, this leads to a decrease in the reliability of measurements, which does not allow to detect a large number of defects on the wall of the pipeline.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода, в котором носитель имел бы конструкцию, позволяющую обеспечить плотное прилегание кромок держателей к стенке трубопровода, независимо от ее изменяющегося профиля. The basis of the present invention is the creation of a device for measuring and non-destructive testing of the material of the pipeline, in which the carrier would have a design that allows for a snug fit of the edges of the holders to the wall of the pipeline, regardless of its changing profile.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода, содержащем цилиндрический носитель датчиков, расположенных по его окружной периферии, выполненный из эластичного материала, имеющий внешний диаметр. несколько превышающий внутренний диаметр трубопровода, и представляющий собой ряд соединенных между собой подпружиненных в радиальном направлении держателей, каждый из которых снабжен продольной выемкой с установленными в ней датчиками, и по меньшей мере один герметичный корпус, шарнирно соединенный с носителем и несущий соединенные с датчиками средства для обработки информации, а также блок питания, согласно изобретению передняя стенка выемки каждого держателя носителя имеет в поперечном сечении L-образную форму, а боковые стенки снабжены по периферии пластинами из эластичного материала, несколько выступающими за кромки боковых стенок, при этом толщина боковых стенок превышает толщину передней стенки и пластин выемки. This object is achieved in that in a device for measuring and non-destructive testing of pipeline material containing a cylindrical carrier of sensors located on its circumferential periphery, made of an elastic material having an outer diameter. slightly larger than the inner diameter of the pipeline, and representing a series of interconnected radially spring-loaded holders, each of which is provided with a longitudinal recess with sensors installed in it, and at least one sealed housing, articulated to the carrier and carrying means for sensors information processing, as well as the power supply, according to the invention, the front wall of the recess of each media holder is in cross section L-shaped, and the side walls are sn abzheny on the periphery by plates of elastic material, slightly protruding beyond the edges of the side walls, while the thickness of the side walls exceeds the thickness of the front wall and the recess plates.

В предлагаемом изобретении L-образная форма передней стенки и пластины на боковых стенках выемки позволяют при изменении геометрии внутренней поверхности трубопровода (впадина или гофр) обеспечить плотное прилегание кромок держателя к поверхности трубопровода за счет эластичности и малой толщины передней стенки и пластин на боковых стенках. При изменении формы внутренней поверхности трубопровода передняя стенка выемки и боковые пластины деформируются в направлении изменения формы внутренней поверхности трубопровода. In the present invention, the L-shaped shape of the front wall and the plate on the side walls of the recess allows, when changing the geometry of the inner surface of the pipeline (cavity or corrugation), to ensure a snug fit of the holder edges to the surface of the pipeline due to the elasticity and small thickness of the front wall and plates on the side walls. When you change the shape of the inner surface of the pipeline, the front wall of the recess and the side plates are deformed in the direction of changing the shape of the inner surface of the pipeline.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения толщина боковых стенок в несколько раз превышает толщину передней стенки и пластин выемки. In a preferred embodiment, the thickness of the side walls is several times greater than the thickness of the front wall and the recess plates.

Такой вариант выполнения изобретения позволяет наиболее эффективно обеспечить плотное прилегание кромок держателей к внутренней поверхности трубопровода независимо от изменения ее геометрии. This embodiment of the invention allows most effectively to ensure a tight fit of the edges of the holders to the inner surface of the pipeline, regardless of changes in its geometry.

В одном из вариантов выполнения изобретения каждый держатель соединен с фланцем двумя шарнирами. In one embodiment of the invention, each holder is connected to the flange by two hinges.

Наличие двух шарниров позволяет полностью убрать взаимное влияние движения держателя и фланца в радиальном направлении, что позволяет при прохождении участка трубопровода, например, с гофром принять держателю положение, повторяющее форму гофра с минимальными отклонениями. Это позволяет осуществить более плотное прилегание кромок держателя к стенке трубопровода. The presence of two hinges allows you to completely remove the mutual influence of the movement of the holder and the flange in the radial direction, which allows you to take the holder, repeating the shape of the corrugation with minimal deviations, when passing through a section of the pipeline, for example, with the corrugation. This allows a more snug fit of the edges of the holder to the pipe wall.

В соответствии с одним из вариантов выполнения изобретения носитель выполнен по меньшей мере из двух секций, шарнирно соединенных между собой, и в каждой из которых расположены держатели. Такой вариант выполнения изобретения позволяет обеспечить более плотное прилегание кромок держателей к трубопроводу при прохождении устройства изгибов трубопровода с малым радиусом поворота, так как при этом держатели выполнены короче, и аппроксимация окружности выполняется точнее. In accordance with one embodiment of the invention, the carrier is made of at least two sections pivotally connected to each other, and in each of which there are holders. This embodiment of the invention allows for a more snug fit of the edges of the holders to the pipeline when passing the device of the bends of the pipeline with a small turning radius, since the holders are made shorter and the circle is approximated more accurately.

Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего детального описания примера его выполнения и прилагаемых чертежей, на которых:
фиг. 1 изображает устройство согласно изобретению, вид сбоку;
фиг. 2 - общий вид носителя;
фиг. 3 - держатель носителя (вид сверху);
фиг. 4 - продольный разрез держателя;
фиг. 5 - разрез V-V на фиг. 3.Other objectives and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of an example of its implementation and the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a side view of a device according to the invention;
FIG. 2 - general view of the medium;
FIG. 3 - media holder (top view);
FIG. 4 - longitudinal section of the holder;
FIG. 5 is a sectional view of VV in FIG. 3.

Устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода 1 (фиг. 1) содержит герметичный корпус 2 и цилиндрический носитель 3. Корпус 2 содержит три секции 4, 5, 6, внутри которых установлены средства (не показаны) для записи, обработки данных, а также блок питания. На секциях 4, 5 корпуса 2 установлены манжеты 7, 8. Манжеты 7 предназначены для центрирования корпуса 2 в трубопроводе 1, а также для продвижения устройства вместе с транспортируемой средой. Манжеты 8 предназначены для центрирования корпуса 2 в трубопроводе 1, а также служат в качестве дополнительной опоры. В манжетах 7. 8 выполнены сквозные отверстия (не показаны). В передней части корпуса 2 расположен защитный бампер 9, внутри которого установлена головка маркерного приемопередатчика (не показан), предназначенного для определения местоположения устройства в трубопроводе 1, а также для записи посылаемых сигналов от маркера, расположенного за пределами трубопровода, что помогает определению точного местоположения устройства. Секции 4, 5, 6 корпуса 2 соединены карданным узлом 10 между собой и с носителем 3. На секции 4 корпуса 2 установлена система 11 измерения пройденного расстояния. Носитель 3 выполнен из двух секций 12, 13, соединенных шарниром 14. Носитель 3 выполнен из эластичного материала, например резины, имеет внешний диаметр, несколько превышающий внутренний диаметр трубопровода 1, и содержит ряд держателей 15 (фиг. 2), которые закреплены на фланце 16 через упругие рычаги 17 с двумя шарнирами 18. Рычаги 17 дополнительно подпружинены пружинами 19. В держателях 15 носителя 3, по окружной периферии последнего, установлены датчики 20, например ультразвуковые, используемые для измерения и неразрушающего контроля, и каждый из которых соединен с помощью кабеля 21 со средствами обработки информации, установленными в секциях 4, 5, 6 корпуса 2. Держатель 15 (фиг. 3) имеет форму сектора цилиндра. Это обеспечивает плотное прилегание кромок держателя 15 к внутренней стенке трубопровода 1 и сохранение постоянного расстояния между стенкой трубопровода 1 и датчиками 20, а также постоянного углового положения датчиков 20 относительно стенки трубопровода 1. В каждом держателе 15 выполнена выемка 22, которая совместно со стенкой трубопровода 1 образует канал, открытый со стороны хвостовой части держателя 15. В держателе 15 выполнены отверстия 23 для крепления датчиков 20. Выемка 22 спереди ограничена передней стенкой 24 (фиг.4), имеющей в поперечном сечении L-образную форму, которая позволяет перемещение кромки передней стенки 24 в радиальном направлении. Сбоку выемка 22 ограничена боковыми стенками 25 (фиг. 5), снабженными по периферии пластинами 26. Пластины 26 выполнены из эластичного материала, например резины, и несколько выступают за периферийные участки боковых стенок 25, толщина которых в несколько раз превышает толщину пластин 26 и передней стенки 25 выемки 22. A device for measuring and non-destructive testing of the material of the pipeline 1 (Fig. 1) contains a sealed housing 2 and a cylindrical carrier 3. The housing 2 contains three sections 4, 5, 6, inside which there are means (not shown) for recording, processing data, and Power Supply. Cuffs 7, 8 are installed on sections 4, 5 of the casing 2. The cuffs 7 are designed to center the casing 2 in the pipeline 1, as well as to promote the device along with the transported medium. The cuffs 8 are designed to center the housing 2 in the pipe 1, and also serve as an additional support. In the cuffs 7. 8 through holes (not shown) are made. In front of the housing 2 there is a protective bumper 9, inside which a marker transceiver head (not shown) is installed, designed to determine the location of the device in the pipeline 1, as well as to record the sent signals from the marker located outside the pipeline, which helps to determine the exact location of the device . Sections 4, 5, 6 of the housing 2 are connected by a cardan assembly 10 to each other and to the carrier 3. On the section 4 of the housing 2, a distance measurement system 11 is installed. The carrier 3 is made of two sections 12, 13 connected by a hinge 14. The carrier 3 is made of an elastic material, such as rubber, has an external diameter slightly larger than the internal diameter of the pipe 1, and contains a number of holders 15 (Fig. 2) that are mounted on the flange 16 through elastic levers 17 with two hinges 18. The levers 17 are additionally spring-loaded with springs 19. In the holders 15 of the carrier 3, sensors 20 are mounted on the peripheral periphery of the latter, for example ultrasonic sensors used for measurement and non-destructive testing, and each of which ых connected via cable 21 with information processing tools installed in sections 4, 5, 6 of the housing 2. The holder 15 (Fig. 3) has the shape of a cylinder sector. This ensures a snug fit of the edges of the holder 15 to the inner wall of the pipeline 1 and maintains a constant distance between the wall of the pipe 1 and the sensors 20, as well as a constant angular position of the sensors 20 relative to the wall of the pipe 1. Each holder 15 has a recess 22, which together with the wall of the pipe 1 forms a channel open from the rear of the holder 15. In the holder 15, holes 23 are made for mounting the sensors 20. The recess 22 in front is limited by the front wall 24 (Fig. 4), which has a transverse The cross section is L-shaped, which allows the movement of the edges of the front wall 24 in the radial direction. On the side, the recess 22 is limited by the side walls 25 (Fig. 5), provided with peripheral plates 26. The plates 26 are made of elastic material, for example rubber, and protrude slightly beyond the peripheral portions of the side walls 25, the thickness of which is several times the thickness of the plates 26 and the front walls 25 of the recess 22.

Помешенное в диагностируемый трубопровод 1 устройство движется вместе с транспортируемой средой и производит измерения. Поток среды проходит в выемку 22 каждого держателя 15, при этом обеспечивается постоянное, плотное прилегание боковых пластин 26 и передней стенки 24 выемки 22 к внутренней поверхности трубопровода 1, что позволяет получить более достоверные результаты измерений. При прохождении устройством препятствий типа гофр подпружиненные держатели 15 занимают положение, максимально приближенное к внутренней поверхности трубопровода 1. При прохождении поворотов трубопровода 1 с малым радиусом поворота шарнир 14 в носителе 3 позволяет обеспечить плотное прилегание кромок держателей 15 к внутренней поверхности трубопровода 1. The device placed in the diagnosed pipeline 1 moves together with the transported medium and takes measurements. The fluid flow passes into the recess 22 of each holder 15, while ensuring a constant, tight fit of the side plates 26 and the front wall 24 of the recess 22 to the inner surface of the pipeline 1, which allows to obtain more reliable measurement results. When the device passes obstacles such as corrugations, the spring-loaded holders 15 occupy a position as close as possible to the inner surface of the pipeline 1. When cornering the pipeline 1 with a small turning radius, the hinge 14 in the carrier 3 allows the edges of the holders 15 to fit snugly against the inner surface of the pipeline 1.

Claims

1. Устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода, содержащее цилиндрический носитель датчиков, расположенных по его окружной периферии, выполненный из эластичного материала, имеющий внешний диаметр, несколько превышающей внутренний диаметр трубопровода, и представляющий собой ряд соединенных между собой подпружиненных в радиальном направлении держателей, каждый из которых снабжен продольной выемкой с установленными в ней датчиками, и по меньшей мере один герметичный корпус, шарнирно соединенный с носителем и несущий соединенные с датчиками средства для обработки информации, а также блок питания, отличающееся тем, что передняя стенка выемки каждого держателя носителя в поперечном сечении имеет L-образную форму, а боковые стенки выемки снабжены по периферии пластинами из эластичного материала, несколько выступающими за кромки боковых стенок, при этом толщина боковых стенок превышает толщину передней стенки и пластин. 1. A device for measuring and non-destructive testing of pipeline material, comprising a cylindrical carrier of sensors located on its circumferential periphery, made of elastic material, having an external diameter slightly larger than the internal diameter of the pipeline, and representing a series of interconnected radially spring-loaded holders, each of which is equipped with a longitudinal recess with sensors installed in it, and at least one sealed housing pivotally connected to the carrier a carrier and information processing means connected to the sensors, as well as a power supply unit, characterized in that the front wall of the recess of each media holder in cross section is L-shaped, and the side walls of the recess are provided on the periphery with plates of elastic material, slightly protruding the edges of the side walls, while the thickness of the side walls exceeds the thickness of the front wall and plates.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина боковых стенок в несколько раз превышает толщину передней стенки и пластин выемки. 2. The device according to claim 1, characterized in that the thickness of the side walls is several times greater than the thickness of the front wall and the recess plates.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый держатель соединен с фланцем двумя шарнирами. 3. The device according to claim 1, characterized in that each holder is connected to the flange by two hinges.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что носитель выполнен по меньшей мере из двух секций, шарнирно соединенных между собой, в каждой из которых расположены держатели. 4. The device according to claim 1, characterized in that the carrier is made of at least two sections pivotally connected to each other, in each of which there are holders.