RU2554323C1 - Method of ultrasound depth measurement with high resolution - Google Patents
Method of ultrasound depth measurement with high resolution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554323C1 RU2554323C1 RU2014122386/28A RU2014122386A RU2554323C1 RU 2554323 C1 RU2554323 C1 RU 2554323C1 RU 2014122386/28 A RU2014122386/28 A RU 2014122386/28A RU 2014122386 A RU2014122386 A RU 2014122386A RU 2554323 C1 RU2554323 C1 RU 2554323C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- signals
- zone
- wall
- defect
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам и способам неразрушающего контроля трубопроводов и может быть использовано для обследования остаточной толщины магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов.The invention relates to devices and methods for non-destructive testing of pipelines and can be used to examine the residual thickness of the main oil and oil pipelines.
Известен способ обнаружения дефектов в трубопроводе (патент RU 2439551 С1, 03.09.2010, МПК G01N 29/14), направленный на повышение надежности обнаружения дефектов в трубопроводе, сущность которого заключается в том, что устанавливают акустические датчики, фиксируют акустические колебания, определяют местоположение дефекта на контролируемом участке трубопровода и регистрируют его, при этом акустические колебания фиксируют по моде радиальных колебаний круговых полых цилиндров на поперечном пьезоэффекте в полосе частот спектра 1-25 кГц, при этом токосъемные электроды нанесены на боковых поверхностях полого цилиндра, внутри трубопровода размещен диагностический модуль. Данный способ применим прежде всего к диагностированию коррозионных дефектов. Недостатком является узкая специализация диагностики и трудоемкость проведения работ, так как акустические датчики устанавливаются как внутри трубопровода на диагностическом модуле, так и на корпусе трубопровода.A known method for detecting defects in the pipeline (patent RU 2439551 C1, 09/03/2010, IPC G01N 29/14), aimed at improving the reliability of detection of defects in the pipeline, the essence of which is that acoustic sensors are installed, acoustic vibrations are recorded, acoustic defects are determined, the location of the defect in a controlled section of the pipeline and register it, while the acoustic vibrations are fixed according to the mode of radial vibrations of circular hollow cylinders on the transverse piezoelectric effect in the frequency band of the spectrum of 1-25 kHz, while nye electrodes deposited on the side surfaces of the hollow cylinder is placed inside the pipeline diagnostic module. This method is primarily applicable to the diagnosis of corrosion defects. The disadvantage is the narrow specialization of diagnostics and the complexity of the work, since acoustic sensors are installed both inside the pipeline on the diagnostic module and on the pipeline body.
Известно устройство ультразвуковой дефектоскопии и способ ультразвуковой дефектоскопии (патент RU 2397489 С1, 06.07.2007, МПК G01N 29/04). Сущность данного изобретения заключается в том, что вызывают падение ультразвуковой волны на образец посредством углового датчика из наклонного направления, обнаруживают дифрагированную волну, сформированную на краю дефекта в образце посредством нормального датчика над дефектом, и определяет позицию края дефекта от передней поверхности образца с помощью метода треугольника исходя из траектории луча, являющегося компонентом дифрагированной волны, который распространяется непосредственно вверх и проходит через дефект между угловым датчиком для передачи и нормальным датчиком для приема, и исходя из интервала между позицией падения и позицией обнаружения ультразвуковой волны, либо из разности между временем распространения поверхностной волны к нормальному датчику для приема и времени распространения компонента дифрагированной волны, который распространяется непосредственно над дефектом, к нормальному датчику для приема. Недостатком данного способа является то, что конструкция устройства ультразвуковой дефектоскопии должна быть приспособлена для установки датчиков в угловом положении для передачи и нормальном положении для приема ультразвуковой волны.A device for ultrasonic inspection and a method of ultrasonic inspection (patent RU 2397489 C1, 07/07/2007, IPC G01N 29/04). The essence of this invention is that they cause the ultrasonic wave to fall on the sample by means of an angular sensor from an oblique direction, detect a diffracted wave formed on the edge of the defect in the sample by means of a normal sensor above the defect, and determine the position of the edge of the defect from the front surface of the sample using the triangle method based on the path of the beam, which is a component of the diffracted wave, which propagates directly upward and passes through the defect between the angular a sensor for transmission and a normal sensor for reception, and based on the interval between the position of incidence and the position of detection of an ultrasonic wave, or the difference between the propagation time of a surface wave to a normal sensor for reception and the propagation time of a component of a diffracted wave that propagates directly above the defect to normal sensor for reception. The disadvantage of this method is that the design of the ultrasonic inspection device must be adapted to install the sensors in an angular position for transmission and a normal position for receiving ultrasonic waves.
Известен метод ультразвукового контроля поверхностными методами (Бигус Г.А., Даниев Ю.Ф., Быстрова Н.А., Галкин Д.И. Диагностика технических устройств. - М.: издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. С. 615), являющийся прототипом заявленного изобретения и основанный на регистрации изменения параметров упругих волн, возбужденных в контролируемом объекте. При реализации данного метода объект контроля прозвучивается короткими импульсами ультразвуковых колебаний, возбужденных с использованием пьезоэлектрического преобразователя (далее по тексту ПЭП). Отраженные от несплошностей колебания регистрируются тем же преобразователем, в результате на экране дефектоскопа появляется эхо-сигнал. Чем больше размер насплошностей, тем больше энергия отраженных колебаний и амплитуда эхо-сигнала. Недостатками данного метода контроля являютсяThe known method of ultrasonic testing by surface methods (Bigus G.A., Daniev Yu.F., Bystrova N.A., Galkin D.I. Diagnostics of technical devices. - M .: publishing house of MSTU named after N.E.Bauman, 2014. S. 615), which is the prototype of the claimed invention and based on the registration of changes in the parameters of elastic waves excited in a controlled object. When implementing this method, the control object is sounded by short pulses of ultrasonic vibrations excited using a piezoelectric transducer (hereinafter referred to as PEP). Oscillations reflected from discontinuities are recorded by the same transducer; as a result, an echo signal appears on the screen of the flaw detector. The larger the size of the errors, the greater the energy of the reflected oscillations and the amplitude of the echo signal. The disadvantages of this control method are
- отсутствие обоснованного критерия отбраковки: размеров «зарубки», по которой производится настройка чувствительности контроля;- lack of a justified rejection criterion: the size of the “notch”, according to which the sensitivity of control is adjusted;
- высокая вероятность обнаружения только тех несплошностей, плоскость раскрытия которых ориентирована нормально к направлению контроля (акустической оси преобразователя).- a high probability of detecting only those discontinuities, the opening plane of which is oriented normally to the direction of control (acoustic axis of the transducer).
Технический результат заявленного изобретения состоит в создании устройства и способа ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением для внутритрубной диагностики толщины стенок трубопровода методом ультразвукового импульсного отражения или ультразвуковой локации, при этом обеспечить определение несплошностей толщины стенки трубопровода не только плоскостей, ориентированных нормально к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, но и границ зон изменения толщины стенки трубопровода с произвольным расположением плоскостей к нормали акустической оси пьезоэлектрического преобразователя.The technical result of the claimed invention consists in creating a device and method for high resolution ultrasonic thickness metering for in-line diagnostics of the wall thickness of the pipeline by ultrasonic pulse reflection or ultrasonic location, while ensuring the determination of discontinuities in the wall thickness of the pipeline not only of planes oriented normally to the acoustic axis of the piezoelectric transducer, but and boundaries of zones of variation of the wall thickness of the pipeline with an arbitrary location planes to the normal to the acoustic axis of the piezoelectric transducer.
Технический результат достигается за счет того, что в процессе обследования трубопровода устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением с использованием пьезоэлектрических преобразователей регистрирует отраженные сигналы от внутренней или внешней поверхностей стенки трубопровода, превышающие программно задаваемый порог, при этом выбираются отраженные сигналы по максимальному значению амплитуды, привязанной ко времени прихода от излученного импульса, далее из полученных сигналов выбирают не менее четырех сигналов по максимальным значениям амплитуд и регистрируют как значения времени от излученного импульса, так и амплитуды, при этом определяют границы начала изменения толщины стенки так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» и в зависимости от структуры сигнала в «зоне неопределенности» вычисляют величину коррекции и далее корректируют полученные значения отступа и толщины стенки трубопровода.The technical result is achieved due to the fact that during the inspection of the pipeline, a high-resolution ultrasonic thickness gauge device using piezoelectric transducers registers reflected signals from the internal or external surfaces of the pipeline wall that exceed a programmable threshold, while the reflected signals are selected at the maximum amplitude value associated with time of arrival from the emitted pulse, then at least four signals are selected from the received signals the maximum values of the amplitudes and record both the time values from the emitted pulse and the amplitudes, while determining the boundaries of the onset of wall thickness changes of the so-called "zone of uncertainty of the boundary of the defect" and depending on the structure of the signal in the "zone of uncertainty" calculate the correction value and then adjust the obtained values of the indentation and wall thickness of the pipeline.
Способ ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением основан на иммерсионном методе, который заключается в особенности распространения ультразвукового импульса в жидких и твердых средах, а также его отражения от границы раздела сред. Излучение и прием ультразвуковых импульсов производится ПЭП. В иммерсионном методе ультразвуковые импульсы от ПЭП до объекта распространяются через жидкость. Для определения толщины стенки трубопровода ПЭП располагаются по всей окружности трубопровода на секции носителя ПЭП, при этом акустические оси ПЭП расположены нормально к оси трубопровода. Конструкция секции носителя ПЭП обеспечивает расположение излучающей и принимающей поверхности ПЭП с некоторым заданным отступом от внутренней поверхности трубопровода. Полость между ПЭП и внутренней поверхностью трубопровода заполнена перекачиваемой по трубопроводу жидкостью. Ультразвуковой импульс, излученный ПЭП, распространяется в жидкости до внутренней границы стенки трубопровода. После частичного отражения от внешнего или внутреннего дефекта внутренней или внешней границ ыстенки трубопровода отраженные ультразвуковые импульсы достигают ПЭП и преобразуются им в электрический сигнал. При этом в процессе генерации запускающего импульса и приема отраженных сигналов электронная аппаратура, расположенная в секции электроники устройства ультразвуковой толщинометрии, измеряет по каждому ПЭП и передает в бортовой вычислитель две величины:The high resolution ultrasonic thickness gauge method is based on the immersion method, which consists in the propagation of an ultrasonic pulse in liquid and solid media, as well as its reflection from the interface. Radiation and reception of ultrasonic pulses is performed by the probe. In the immersion method, ultrasonic pulses from the probe to the object propagate through the liquid. To determine the wall thickness of the pipeline, the probes are located around the entire circumference of the pipeline on the section of the probe, with the acoustic axes of the probes located normally to the axis of the pipeline. The design of the probe section of the carrier ensures the location of the radiating and receiving surface of the probe with a certain indent from the inner surface of the pipeline. The cavity between the probe and the inner surface of the pipeline is filled with fluid pumped through the pipeline. An ultrasonic pulse emitted by the probe extends in the fluid to the inner boundary of the pipeline wall. After partial reflection from the external or internal defect of the internal or external boundaries of the pipe wall, the reflected ultrasonic pulses reach the probe and are converted by it into an electrical signal. In this case, in the process of generating a triggering pulse and receiving reflected signals, the electronic equipment located in the electronics section of the ultrasonic thickness gauge device measures each probe and transmits two quantities to the on-board computer:
- интервал времени между фронтом излученного сигнала и фронтом принятого отраженного сигнала от внутренней поверхности трубопровода (первый эхо-импульс);- the time interval between the front of the emitted signal and the front of the received reflected signal from the inner surface of the pipeline (first echo pulse);
- интервал времени между фронтами принятых отраженных сигналов от внутренней (первый эхо-импульс) и внешней (2-й эхо-импульс) поверхности стенки трубопровода.- the time interval between the fronts of the received reflected signals from the internal (first echo pulse) and external (2nd echo pulse) surface of the pipeline wall.
По этим величинам в каждом измерительном цикле определяются и регистрируются два параметра: отступ (SO) и толщина стенки трубопровода (WT).Based on these values, in each measuring cycle two parameters are determined and recorded: offset (SO) and pipeline wall thickness (WT).
Вычисления границы начала изменения толщины стенки так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» проводятся по следующему алгоритму:The calculation of the boundary of the beginning of the change in the wall thickness of the so-called "zone of uncertainty of the boundary of the defect" is carried out according to the following algorithm:
- на границе зоны проводят анализ и корректируют границы зоны на величину Δ (величина коррекции), равную отношению амплитуд сигналов;- at the boundary of the zone, an analysis is carried out and the boundaries of the zone are adjusted by a value Δ (correction value) equal to the ratio of signal amplitudes;
- определяют окончательные размеры границы начала изменения толщины стенки так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» по длине и ширине;- determine the final dimensions of the boundary of the beginning of the change in wall thickness of the so-called "zone of uncertainty of the boundary of the defect" in length and width;
- производят расчет значения Δ, который проводится по первому и второму сигналам для дефекта, расположенного на внутренней стенке трубопровода, а для остальных дефектов - по второму и третьему, где Δ - значение коррекции.- calculate the value of Δ, which is carried out according to the first and second signals for a defect located on the inner wall of the pipeline, and for other defects - on the second and third, where Δ is the correction value.
Длина или ширина дефекта на внутренней поверхности трубопровода:The length or width of the defect on the inner surface of the pipeline:
где А1 - амплитуда первого сигнала (по отступу); А2 - амплитуда второго сигнала (по отступу); A3 - амплитуда третьего сигнала (толщина стенки); S - проекция апертуры ПЭП, мм. where A1 is the amplitude of the first signal (indented); A2 is the amplitude of the second signal (indented); A3 is the amplitude of the third signal (wall thickness); S - projection of the aperture of the probe, mm.
Длина или ширина дефекта на внешней поверхности трубопровода:The length or width of the defect on the outer surface of the pipeline:
где А2 - амплитуда второго сигнала (толщина стенки); A3 - амплитуда третьего сигнала (толщина стенки); S - проекция апертуры ПЭП, мм.where A2 is the amplitude of the second signal (wall thickness); A3 is the amplitude of the third signal (wall thickness); S - projection of the aperture of the probe, mm.
Дефект - расслоение:Defect - Stratification:
где А2 - амплитуда второго сигнала (толщина стенки); A3 - амплитуда третьего сигнала (толщина стенки); S - проекция апертуры ПЭП, мм.where A2 is the amplitude of the second signal (wall thickness); A3 is the amplitude of the third signal (wall thickness); S - projection of the aperture of the probe, mm.
Данные, полученные, при вычислении границы начала изменения толщины стенки, в виде электрического сигнала поступают на аналого-цифровой преобразователь (далее АЦП), а далее обрабатываются в логическом блоке, который по наличию в принимаемой диагностической информации дополнительных и превышающих порог эхо-импульсов включает анализ амплитуд сигналов и инициирует вычисление корректирующих значений, затем производится поправка диагностических данных с целью определения четких границ дефекта, и откорректированные уточненные данные поступают в блок накопителя информации.The data obtained when calculating the boundary of the beginning of the change in wall thickness, in the form of an electrical signal, is sent to an analog-to-digital converter (hereinafter ADC), and then processed in a logic unit, which, by the presence of additional and exceeding the echo pulse threshold in the received diagnostic information, includes analysis the amplitudes of the signals and initiates the calculation of the correction values, then the diagnostic data are corrected in order to determine the clear boundaries of the defect, and the corrected updated data after stupid in the block of information storage.
Устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением состоит из батарейной секции, секции электроники и секции носителя ПЭП, которые соединены между собой карданными соединениями, состоящими из вилок, блоков, пальцев, гаек, шайб и шплинтов. Карданные соединения секций устройства ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением обеспечивают свободные повороты секций относительно друг друга, что позволяет устройству ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением проходить участки сужений и крутых поворотов трубопровода. На корпусах секций установлены манжеты из эластичного упругого деформирующегося материала (полиуретана), которые плотно прижимаются к внутренней поверхности трубопровода, центруют устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением в трубопроводе и обеспечивают его перемещение в потоке транспортируемой жидкости. За счет эластичности манжет обеспечивается плавное скольжение и преодоление секциями устройства ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением сужений, вмятин и поворотов трубопровода. При этом манжеты имеют байпасные отверстия, которые обеспечивают равномерное распределение давления на них. Дополнительно, конические манжеты обеспечивают устройству ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением прохождение в трубопроводе с тройниками равного диаметра.A high-resolution ultrasonic thickness gauge device consists of a battery section, an electronics section, and a probe carrier section, which are interconnected by cardan joints, consisting of forks, blocks, fingers, nuts, washers, and cotter pins. The cardan joints of the sections of the high-resolution ultrasonic thickness gauge device allow free turns of the sections relative to each other, which allows the high-resolution ultrasonic thickness gauge to go through sections of narrowings and sharp turns of the pipeline. Cuffs of elastic flexible deformable material (polyurethane) are installed on the sections' bodies, which are tightly pressed against the inner surface of the pipeline, center the high-resolution ultrasonic thickness gauge in the pipeline and ensure its movement in the flow of transported fluid. Due to the elasticity of the cuffs, smooth sliding and overcoming of sections of the ultrasonic thickness gauge device with high resolution of contractions, dents and turns of the pipeline is ensured. In this case, the cuffs have bypass openings that provide an even distribution of pressure on them. Additionally, conical cuffs provide a high-resolution ultrasonic thickness gauge for passage in a pipe with tees of equal diameter.
Батарейная секция и секция электроники имеют идентичную конструкцию, выполнены в герметичном исполнении, соединены между собой электрически с помощью межсекционного кабеля и кабеля эквипотенциального и рассчитаны на работу внутри трубопроводов с избыточным давлением. Основным несущим элементом батарейной секции и секции электроники является базовая опора, к которой крепятся корпус секции и элементы несущей рамы с размещенными на ней электронными блоками и/или батареями. Герметичность стыков обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами. На задней крышке батарейной секции и передней крышке секции электроники имеются клапаны для проведения вакуум теста перед пропуском в трубопроводе устройства ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением. На батарейной секции установлены две контактные пружины, обеспечивающие электрический контакт устройства ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением с трубопроводом, для предотвращения накопления статического электричества на корпусах секций.The battery section and the electronics section have an identical design, are sealed, electrically interconnected using an intersection cable and an equipotential cable, and are designed to work inside pipelines with overpressure. The main bearing element of the battery section and the electronics section is the base support, to which the section case and the elements of the supporting frame with electronic units and / or batteries placed on it are attached. Joint tightness is ensured by rubber o-rings. On the back cover of the battery section and the front cover of the electronics section there are valves for conducting a vacuum test before skipping the high resolution ultrasonic thickness gauge in the pipeline. Two contact springs are installed on the battery section, providing electrical contact of the high-resolution ultrasonic thickness gauge device with the pipeline, to prevent the accumulation of static electricity on the section housings.
Секция носителя ПЭП состоит из корпуса, опоры задней, крышки, конуса и диска с закрепленными на них манжетами, полиуретановыми полозьями, на которых установлены ПЭП нормально к оси трубопровода. Отдельные полиуретановые полозья соединены между собой плоскими пружинами, создающими усилие поджатия полиуретанового полоза к внутренней стенке трубопровода по всей поверхности полиуретанового полоза для поддержания постоянного расстояния от центра линзы ПЭП до внутренней стенки трубопровода. Кабели от разъемов ПЭП сгруппированы в гибкие кабельные жгуты («кабельные деревья»), которые крепятся к полозу таким образом, чтобы не ограничивать подвижности полозьев. Стыковка «кабельных деревьев» носителя ПЭП с секцией электроники осуществляется через герметичные разъемные соединители, размещенные на задней крышке секции. Все кабели устройства ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением защищены от воздействия внешней среды двумя оболочками: внутренней - металлической оплеткой, внешней - химостойкой.The probe section consists of a body, a back support, a cover, a cone and a disk with cuffs fixed on them, polyurethane runners on which the probes are mounted normally to the axis of the pipeline. The individual polyurethane skids are interconnected by flat springs, which create a force to compress the polyurethane skid to the inner wall of the pipeline over the entire surface of the polyurethane skid to maintain a constant distance from the center of the probe lens to the inner wall of the pipeline. The cables from the probe connectors are grouped into flexible cable bundles (“cable trees”), which are attached to the runner in such a way as not to limit the mobility of the runners. The docking of the “cable trees” of the probe carrier with the electronics section is via sealed plug-in connectors located on the back cover of the section. All cables of the high resolution ultrasonic thickness gauge device are protected from the external environment by two sheaths: the inner one is with a metal braid, the outer one is chemically resistant.
Таким образом происходит определение несплошностей толщины стенки трубопровода не только плоскостей, ориентированных нормально к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, но и границ зон изменения толщины стенки трубопровода с произвольным расположением плоскостей к нормали акустической оси пьезоэлектрического преобразователя.Thus, discontinuities in the wall thickness of the pipeline are determined not only of the planes normal to the acoustic axis of the piezoelectric transducer, but also of the boundaries of the zones of variation of the wall thickness of the pipeline with an arbitrary arrangement of planes to the normal of the acoustic axis of the piezoelectric transducer.
На фиг. 1 изображено устройство ультразвуковой толщинометрии.In FIG. 1 shows an ultrasonic thickness gauge device.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following notation:
1 - секция батарейная;1 - battery section;
2 - секция электроники;2 - electronics section;
3 - секция носителя пьезоэлектрических преобразователей;3 - section of the carrier of piezoelectric transducers;
4 - карданное соединение;4 - cardan connection;
5 - манжета;5 - cuff;
6 - коническая манжета;6 - conical cuff;
7 - байпасное отверстие;7 - bypass hole;
8 - кабельное дерево;8 - cable tree;
9 - полоз;9 - snake;
10 - пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП).10 - piezoelectric transducer (PEP).
На фиг. 2 изображена схема иммерсионного метода ультразвуковой толщинометрии.In FIG. 2 shows a diagram of an immersion method of ultrasonic thickness measurement.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2 adopted the following notation:
9 - полоз;9 - snake;
10 - ПЭП;10 - probe;
11 - жидкость;11 - liquid;
12 - отступ от стенки трубопровода (SO);12 - indent from the pipe wall (SO);
13 - толщина стенки трубопровода (WT);13 - pipe wall thickness (WT);
14 - излученный ультразвуковой импульс;14 - radiated ultrasonic pulse;
15 - отраженный сигнал от внутренней границы стенки трубопровода;15 - reflected signal from the inner boundary of the pipeline wall;
16 - отраженный сигнал от внешнего дефекта;16 - reflected signal from an external defect;
17 - отраженный сигнал от внутреннего дефекта;17 - reflected signal from an internal defect;
18 - дефект на внутренней поверхности стенки трубопровода;18 - defect on the inner surface of the pipe wall;
19 - дефект на внешней поверхности стенки трубопровода.19 - defect on the outer surface of the pipe wall.
На фиг. 3 изображено определение границы начала изменения толщины стенки, так называемой «зоны неопределенности границы дефекта».In FIG. 3 shows the definition of the boundary of the beginning of the change in wall thickness, the so-called "zone of uncertainty of the boundary of the defect."
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:In FIG. 3 adopted the following notation:
20 - зона неопределенности границы дефекта;20 - zone of uncertainty of the boundary of the defect;
21 - проекция ПЭП;21 - projection of the probe;
22 - существующая амплитуда сигналов (определение границы зоны);22 - the existing amplitude of the signals (determination of the boundary of the zone);
23 - коррекция границ зоны на величину Δ;23 - correction of the zone boundaries by Δ;
24 - скорректированная граница дефекта.24 - adjusted border defect.
На фиг. 4 изображена схема анализа и корректировки границ дефекта на внутренней стенке трубопровода, а также А-сканы для соответствующих положений ПЭП.In FIG. 4 shows a diagram of the analysis and correction of defect boundaries on the inner wall of the pipeline, as well as A-scans for the corresponding positions of the probe.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In FIG. 4 the following notation is accepted:
10 - ПЭП;10 - probe;
13 - толщина стенки трубопровода (WT);13 - pipe wall thickness (WT);
23 - коррекция границ зоны на величину Δ;23 - correction of the zone boundaries by Δ;
25 - 1 сигнал (SO);25 - 1 signal (SO);
26 - 2 сигнал (SO);26 - 2 signal (SO);
27 - 3 сигнал (WT);27 - 3 signal (WT);
28 - 4 сигнал (WT);28 - 4 signal (WT);
29 - зона дефекта на внутренней поверхности стенки трубопровода;29 - defect zone on the inner surface of the pipeline wall;
30 - отражение границы дефекта без корректировки;30 - reflection of the defect border without adjustment;
31 - отражение границы дефекта с корректировкой;31 - reflection of the defect border with adjustment;
43 - положение ПЭП до зоны дефекта;43 - position of the probe to the defect zone;
44 - положение ПЭП в зоне неопределенности границы дефект;44 - position of the probe in the zone of uncertainty of the boundary of the defect;
45 - положение ПЭП в зоне дефекта.45 - position of the probe in the defect zone.
На фиг. 5 изображена схема анализа и корректировки границ дефекта на внешней стенке трубопровода, а также А-сканы для соответствующих положений ПЭП.In FIG. 5 shows a diagram of the analysis and correction of defect boundaries on the outer wall of the pipeline, as well as A-scans for the corresponding positions of the probe.
На фиг. 5 приняты следующие обозначения:In FIG. 5 adopted the following notation:
10 - ПЭП;10 - probe;
13 - толщина стенки трубопровода (WT); 13 - pipe wall thickness (WT);
23 - коррекция границ зоны на величину Δ;23 - correction of the zone boundaries by Δ;
25 - 1 сигнал (SO);25 - 1 signal (SO);
27 - 3 сигнал (WT);27 - 3 signal (WT);
28 - 4 сигнал (WT);28 - 4 signal (WT);
30 - отражение границы дефекта без корректировки;30 - reflection of the defect border without adjustment;
31 - отражение границы дефекта с корректировкой;31 - reflection of the defect border with adjustment;
32 - зона дефекта на внешней поверхности стенки трубопровода;32 - defect zone on the outer surface of the pipeline wall;
43 - положение ПЭП до зоны дефекта;43 - position of the probe to the defect zone;
44 - положение ПЭП в зоне неопределенности границы дефекта;44 - position of the probe in the zone of uncertainty of the boundary of the defect;
45 - положение ПЭП в зоне дефекта.45 - position of the probe in the defect zone.
На фиг. 6 изображена схема анализа и корректировки границ дефекта расслоение, а также А-сканы для соответствующих положений ПЭП.In FIG. Figure 6 shows a diagram of the analysis and adjustment of the boundaries of the defect stratification, as well as A-scans for the corresponding positions of the probe.
На фиг. 6 приняты следующие обозначения:In FIG. 6 the following notation is accepted:
10 - ПЭП;10 - probe;
13 - толщина стенки трубопровода (WT);13 - pipe wall thickness (WT);
23 - коррекция границы начала изменения толщины стенки на величину Δ;23 - correction of the boundary of the beginning of the change in wall thickness by Δ;
25 - 1 сигнал (SO);25 - 1 signal (SO);
27 - 3 сигнал (WT);27 - 3 signal (WT);
28 - 4 сигнал (WT);28 - 4 signal (WT);
31 - отражение границы дефекта с корректировкой;31 - reflection of the defect border with adjustment;
32 - зона дефекта на внешней стенке;32 - defect zone on the outer wall;
33 - зона дефекта расслоения.33 - zone defect stratification.
На фиг. 7 изображена схема устройства внутритрубной ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением.In FIG. 7 shows a diagram of a high resolution in-line ultrasonic thickness gauge device.
На фиг. 7 приняты следующие обозначения:In FIG. 7 the following notation is accepted:
10 - ПЭП;10 - probe;
34 - генератор;34 - generator;
35 - мультиплексор;35 - multiplexer;
36 - усилитель;36 - amplifier;
37 - блок программной установки Ку;37 - block software installation Ku;
38 - АЦП;38 - ADC;
39 - логический блок;39 is a logical block;
40 - блок вычисления Δ;40 - block calculation Δ;
41 - блок коррекции;41 - correction block;
42 - блок накопления информации.42 - block information storage.
Заявленное устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением состоит из батарейной секции 1 (фиг. 1), секции электроники 2 (фиг. 1) и секции носителя ПЭП 3 (фиг. 1), которые соединены между собой посредством карданных соединений 4 (фиг. 1). На корпусах секций 1, 2 и 3 (фиг. 1) установлены манжеты 5 (фиг. 1) и конические манжеты 6 (фиг. 1). Манжеты 5 и 6 (фиг. 1) имеют байпасные отверстия 7 (фиг. 1). Секция носителя ПЭП 3 (фиг. 1) представляет собой механическое устройство, несущая конструкция которого состоит из корпуса, опоры задней, крышки, конуса и диска с закрепленными на них манжетами 5 и 6 (фиг. 1) и полиуретановыми полозьями 9 (фиг. 1). На полозьях 9 (фиг. 1) нормально к акустической оси установлены ПЭП 10 (фиг. 1). Излучение и прием ультразвуковых колебаний производится ПЭП 10 (фиг. 1 и фиг. 2). В иммерсионном методе полость между ПЭП 10 (фиг. 2) и внутренней поверхностью трубопровода заполнена перекачиваемой по трубопроводу жидкостью 11 (фиг. 2). Ультразвуковой импульс 14 (фиг. 2), излученный ПЭП 10 (фиг. 2), распространяется в жидкости 11 (фиг. 2) до внутренней поверхности стенки трубопровода 13 (фиг. 2). После частичного отражения от внешнего или внутреннего дефекта 19 и 18 (фиг. 2) внутренней или внешней границ стенки трубопровода 13 (фиг. 2) отраженные ультразвуковые сигналы 15 и 16 (фиг. 2) достигают ПЭП 10 (фиг. 2) и преобразуются им в электрический сигнал.The claimed device high-resolution ultrasonic thickness gauge consists of a battery section 1 (Fig. 1), an electronics section 2 (Fig. 1) and a carrier section of the probe 3 (Fig. 1), which are interconnected by cardan connections 4 (Fig. 1) . On the bodies of sections 1, 2 and 3 (Fig. 1), cuffs 5 (Fig. 1) and conical cuffs 6 (Fig. 1) are installed. Cuffs 5 and 6 (FIG. 1) have bypass holes 7 (FIG. 1). The carrier section of the probe 3 (Fig. 1) is a mechanical device, the supporting structure of which consists of a housing, a back support, a cover, a cone and a disk with cuffs 5 and 6 (Fig. 1) fixed on them and polyurethane skids 9 (Fig. 1) ) On the runners 9 (Fig. 1), the
Вычисления границы начала изменения толщины стенки 13 (фиг. 2) так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» проводятся по следующему алгоритму:The calculation of the boundary of the beginning of the change in wall thickness 13 (Fig. 2) of the so-called "zone of uncertainty of the boundary of the defect" is carried out according to the following algorithm:
- на границе начала изменения толщины стенки 13 (фиг. 2) проводят анализ и корректируют границы зоны на величину Δ 23 (фиг. 3). При этом расчет значения Δ 23 (фиг. 3) проводится по первому 25 (фиг. 4) и второму 26 (фиг. 4) сигналам для дефекта, расположенного на внутренней стенке трубопровода, а для остальных дефектов - по второму 27 (фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6) и третьему 28 (фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6).- at the beginning of the change in wall thickness 13 (Fig. 2), an analysis is carried out and zone boundaries are adjusted by Δ 23 (Fig. 3). The calculation of Δ 23 (Fig. 3) is carried out according to the first 25 (Fig. 4) and second 26 (Fig. 4) signals for a defect located on the inner wall of the pipeline, and for the remaining defects, according to the second 27 (Fig. 4) , Fig. 5 and Fig. 6) and the third 28 (Fig. 4, Fig. 5 and Fig. 6).
По полученным данным в блоке коррекции 41 (фиг. 7) производится поправка диагностических данных с целью определения границ начала изменения толщины стенки трубопровода 13 (фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6), то есть устранения «зон неопределенности границ дефектов». После коррекции уточненные данные поступают в блок накопителя информации 42 (фиг. 7).According to the data obtained, in the correction block 41 (Fig. 7), the diagnostic data are corrected in order to determine the boundaries of the beginning of the change in the wall thickness of the pipeline 13 (Fig. 4, Fig. 5 and Fig. 6), that is, eliminate the "zones of uncertainty of the boundaries of the defects". After the correction, the updated data is supplied to the information storage unit 42 (Fig. 7).
Claims (5)
- интервал времени между фронтом излученного сигнала и фронтом принятого отраженного сигнала от внутренней поверхности трубопровода (первый эхо-импульс);
- интервал времени между фронтами принятых отраженных сигналов от внутренней (и внешней) поверхности стенки трубопровода, и по этим величинам в каждом измерительном цикле определяются и регистрируются два параметра: отступ и толщина стенки трубопровода.3. The high-resolution ultrasound thickness gauge method according to claim 1, characterized in that in the process of generating the emitted pulse and receiving the reflected signals, the electronic equipment located in the electronics section of the high-resolution ultrasonic thickness gauge device measures for each piezoelectric transducer and transmits it to the on-board computer two quantities:
- the time interval between the front of the emitted signal and the front of the received reflected signal from the inner surface of the pipeline (first echo pulse);
- the time interval between the fronts of the received reflected signals from the inner (and outer) surface of the pipeline wall, and these parameters are used to determine and record two parameters in each measuring cycle: the indent and the thickness of the pipeline wall.
- на границе зоны проводят анализ и корректируют границы зоны на величину, равную отношению амплитуд сигналов;
- определяют окончательные размеры границы начала изменения толщины стенки по длине и ширине;
- производят расчет значения коррекции границы зоны: по первому и второму сигналам для дефекта, расположенного на внутренней стенке трубопровода, а для остальных дефектов - по второму и третьему.4. The method of ultrasonic thickness gauge with high resolution according to claim 1, characterized in that the calculation of the boundary of the beginning of the change in wall thickness is carried out according to the following algorithm:
- at the border of the zone, an analysis is carried out and the boundaries of the zone are adjusted by an amount equal to the ratio of signal amplitudes;
- determine the final dimensions of the boundary of the beginning of the change in wall thickness along the length and width;
- calculate the value of the correction of the boundary of the zone: the first and second signals for the defect located on the inner wall of the pipeline, and for other defects - on the second and third.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122386/28A RU2554323C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Method of ultrasound depth measurement with high resolution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122386/28A RU2554323C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Method of ultrasound depth measurement with high resolution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554323C1 true RU2554323C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014122386/28A RU2554323C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Method of ultrasound depth measurement with high resolution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554323C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607359C1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of determining accurate volume of remote metal of corrosion defects by ultrasonic ili data |
| RU2613624C1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-03-21 | Игорь Вячеславович Соколов | Method for nondestructive ultrasonic inspection of water conduits of hydraulic engineering facilities |
| RU2687846C1 (en) * | 2018-10-29 | 2019-05-16 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of determining pipeline wall thickness in zone of defect of "metal loss" type based on statistical stabilization of signal parameters according to ultrasonic section wm |
| RU2714868C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-02-19 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of detecting pitting corrosion |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1538191A1 (en) * | 1987-12-16 | 1990-01-23 | Особое конструкторское бюро кабельной промышленности | Electric cable |
| US5587534A (en) * | 1994-10-28 | 1996-12-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Wall thickness and flow detection apparatus and method for gas pipelines |
| RU2163369C1 (en) * | 2000-06-08 | 2001-02-20 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Intrapipe flaw detector |
| RU2204113C1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-05-10 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Carrier of sensors for intrapipe inspection dredger (modifications) |
| US20050072237A1 (en) * | 2001-09-05 | 2005-04-07 | David Paige | Pipeline inspection pigs |
| RU2505805C2 (en) * | 2008-12-12 | 2014-01-27 | ЭКОПЕТРОЛ Эс. Эй. | Instrument to detect holes and online data interpretation |
-
2014
- 2014-06-03 RU RU2014122386/28A patent/RU2554323C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1538191A1 (en) * | 1987-12-16 | 1990-01-23 | Особое конструкторское бюро кабельной промышленности | Electric cable |
| US5587534A (en) * | 1994-10-28 | 1996-12-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Wall thickness and flow detection apparatus and method for gas pipelines |
| RU2163369C1 (en) * | 2000-06-08 | 2001-02-20 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Intrapipe flaw detector |
| US20050072237A1 (en) * | 2001-09-05 | 2005-04-07 | David Paige | Pipeline inspection pigs |
| RU2204113C1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-05-10 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Carrier of sensors for intrapipe inspection dredger (modifications) |
| RU2505805C2 (en) * | 2008-12-12 | 2014-01-27 | ЭКОПЕТРОЛ Эс. Эй. | Instrument to detect holes and online data interpretation |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Е.А.Богданов, Основы технической диагностики нефтегазового оборудования, Москва, Высшая школа, 2006, раздел 1.6. Виды неразрушающего контроля, его стандартизация и метрологическое обеспечение, таблица 1.2; раздел 13.2. Диагностирование линейной части стальных газонефтепроводов и арматуры (в частности, см. ту часть данного раздела, согласно которой описывается дефектоскоп ультразвуковой WM, изображенный на рис. 13.10). * |
| Правила и нормы в атомной энергетике, Унифицированная методика контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов АЭУ, Контроль герметичности, Газовые методы, ПНАЭ Г-7-019-89, Раздел 4.2.2.1. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607359C1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of determining accurate volume of remote metal of corrosion defects by ultrasonic ili data |
| RU2613624C1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-03-21 | Игорь Вячеславович Соколов | Method for nondestructive ultrasonic inspection of water conduits of hydraulic engineering facilities |
| RU2687846C1 (en) * | 2018-10-29 | 2019-05-16 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of determining pipeline wall thickness in zone of defect of "metal loss" type based on statistical stabilization of signal parameters according to ultrasonic section wm |
| RU2714868C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-02-19 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method of detecting pitting corrosion |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2485388C2 (en) | Device and group of sensors for pipeline monitoring using ultrasonic waves of two different types | |
| US7299697B2 (en) | Method and system for inspecting objects using ultrasound scan data | |
| US5460046A (en) | Method and apparatus for ultrasonic pipeline inspection | |
| US11353430B2 (en) | Phased array probe and method for testing a spot-weld | |
| Bolotina et al. | Application of phased antenna arrays for pipeline leak detection | |
| US10921291B2 (en) | Method for inspecting a weld seam | |
| RU2554323C1 (en) | Method of ultrasound depth measurement with high resolution | |
| KR101308071B1 (en) | The correction method for beam focal point of phased ultrasonic transducer with curved wedge | |
| KR101915281B1 (en) | Phased array ultrasonic testing system and testing method for weld zone on elbow pipes | |
| KR101882838B1 (en) | Peeling inspection method of laminate and peeling inspection device | |
| CA2856738C (en) | Signal processing of lamb wave data for pipe inspection | |
| KR20100045284A (en) | Calibration block (reference block) and calibration procedure for phased-array ultrasonic inspection | |
| JPS6410778B2 (en) | ||
| KR20100124242A (en) | Calibration block (reference block) and calibration procedure for phased-array ultrasonic inspection | |
| KR101299517B1 (en) | An polymer material based flexible phased array ultrasonic transducer for ultrasonic nondestructive testing of material with uneven surface | |
| Cawley | Guided waves in long range nondestructive testing and structural health monitoring: Principles, history of applications and prospects | |
| JP5669023B2 (en) | Method for adjusting flaw detection sensitivity of ultrasonic probe | |
| JP2012149980A (en) | Method and device for inspecting guide wave | |
| Casula et al. | Ultrasonic nondestructive testing of complex components with flexible phased-array transducers | |
| KR20100124238A (en) | Calibration block (reference block) and calibration procedure for phased-array ultrasonic inspection | |
| US10627369B2 (en) | Method and device for inspection of solids by means of ultrasound | |
| US20110126628A1 (en) | Non-destructive ultrasound inspection with coupling check | |
| RU2714868C1 (en) | Method of detecting pitting corrosion | |
| Baiotto et al. | Development of methodology for the inspection of welds in lined pipes using array ultrasonic techniques | |
| JP5750066B2 (en) | Non-destructive inspection method using guided waves |