СПОСОБ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1996 года по МПК G01N29/14 G01M3/24 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и диагностике и может быть использовано для контроля и диагностики стенок магистральных нефтепроводов в процессе их эксплуатации по сигналам акустической эмиссии (АЭ).

Существующие АЭ системы для технической диагностики рассчитаны на объекте длиной до нескольких десятков метров, линейные же участки трубопроводов достигают нескольких десятков, сотен километров.

Для контроля таких трубопроводов используют многодатчиковые (100 и более датчиков) системы, построенные по линейной структуре и располагаемые вдоль трубы с определенным интервалом. При увеличении давления в трубе дефектные участки стенки трубы излучают сигналы акустической эмиссии, которые регистрируются датчиками и с них поступают в блок обработки информации. По результатам обработки делают вывод о наличии дефекта и его местоположении [1]
Способы диагностики, основанные на использовании таких систем, очень дорогостоящие, малопроизводительные. Их невозможно использовать на закрытых участках трубопроводов.

В некоторой степени эти недостатки устраняются методом детектирования и определения местонахождения течей на основе регистрации акустической энергии [2] заключающимся в перемещении по трубопроводу с потоком продукта герметичного контейнера с установленными в нем измерительной, регистрирующей аппаратурой, блоком питания. На контейнере установлены два датчика на определенном расстоянии друг от друга, воспринимающие акустическое излучение. Датчики регистрируют сигналы, свидетельствующие о наличии источника акустического излучения, обработка которых позволяет определить и зарегистрировать местоположение сквозных дефектов.

Недостатком этого способа является невысокая достоверность диагностики, поскольку выявляются только дефекты типа течей.

Наиболее близким к предлагаемому является метод обнаружения течей в трубопроводах [3] заключающийся в том, что под действием жидкости, протекающей в трубопроводе, перемещается передвижное устройство, детектирующее акустическую (звуковую или ультразвуковую) энергию с заданном частотном диапазоне при обнаружении течи. С помощью дополнительных средств определяется местоположение течей.

Этот метод также не обеспечивает достаточной достоверности контроля и диагностики, так как позволяет выявлять только дефекты типа течей. Большая часть скрытых дефектов проявляется уже на начальном этапе эксплуатации трубопроводов, поэтому специалистов, эксплуатирующих нефтепроводы, в первую очередь, интересуют дефекты на стадии их зарождения, т.е. до появления течей.

Техническая задача изобретения повышение достоверности диагностики за счет выявления предаварийных участков трубопровода (зон пластической деформации, растрескивания материала стенок трубы и др.).

Это достигается тем, что в способе акустико-эмиссионной диагностики трубопроводов, заключающемся в перемещении диагностической системы по трубопроводу под действием протекающей жидкости, регистрации акустического излучения от течи, создают волну локальных напряжений стенок трубопровода в области диагностической системы по мере ее продвижения, дополнительно регистрируют возникающие при этом сигналы акустической эмиссии.

Увеличение локальных напряжений стенок трубопровода осуществляют за счет притормаживания диагностической системы.

На чертеже представлена схема реализации способа акустико-эмиссионной диагностики трубопроводов.

На чертеже изображен участок испытываемого трубопровода 1, в котором располагают диагностическую систему, смонтированную внутри герметичного контейнера 2 или нескольких контейнеров (в зависимости от диаметра трубопровода), соединенных между собой подвижно и снабженных ходовым механизмом 3, обеспечивающим свободное перемещение системы по трубопроводу под действием протекающей жидкости. На торце контейнера 2 установлен электроакустический преобразователь 4, принимающий сигналы акустического излучения в пределах заданного частотного диапазона. Наиболее широко для этих целей используются пьезопреобразователи, выполненные, например, на основе пьезокерамики ЦТС-19, обладающей высокой чувствительностью и стабильностью свойств. В контейнерах располагают блоки питания, систему обработки информации и другие необходимые средства, реализованные на серийном оборудовании. Результаты обработки регистрируют. В целях удобства анализа результатов многопараметровых измерений запись проводится синхронно. Для этой цели можно использовать многоканальные быстродействующие записывающие устройства, например многоканальное цифропечатающее устройство.

Система может быть укомплектована средством для измерения расстояния до дефекта, например одометром.

Система снабжена средством, обеспечивающим ее притормаживание. Оно может быть реализовано, например, с помощью тормозных накладок 5 (колодок), связанных с корпусом диагностической системы и управляемых, например, сжатым воздухом из шара-баллона 6. В механизм торможения системы входят также два датчика 7 давления, блок 8 сравнения и слежения за перепадом давления и исполнительное устройство (электромагнитный клапан) 9.

Предлагаемый способ диагностики трубопроводов реализуется следующим образом.

По испытываемому трубопроводу 1 пропускают диагностическую систему, установленную в герметичном контейнере 2 или нескольких контейнерах, связанных подвижно между собой и снабженных ходовым механизмом 3, обеспечивающим свободное перемещение системы по трубопроводу 1 под действием протекающей жидкости в направлении, указанном стрелкой. При движении диагностической системы по трубопроводу происходит нагружение его стенок собственным весом системы и перепадом давления, величина которого заранее определяется, задается в блок 8 и обеспечивается средством торможения (устройства 5-9) при движении дефектоскопической системы по трубопроводу. В результате этого создается волна локальных напряжений стенок трубопровода в области диагностической системы по мере ее продвижения. Дефектные участки порождают сигналы АЭ, которые принимаются приемным преобразователем 4.

Система обработки сигналов акустического излучения усиливает принятые сигналы, фильтрует, дискриминирует, измеряет необходимые параметры АЭ, регистрирует их. По результатам обработки судят о наличии дефектов и их расположении. Средство для измерения расстояния, пройденного системой до дефекта, работает одновременно с движущейся системой.

Лучшая выявляемость дефектов достигается увеличением локальных напряжений стенки трубопровода путем дополнительного притормаживания дефектоскопического устройства.

Создание волны локальных напряжений стенок трубопровода позволяет получить дополнительную информацию о состоянии трубопровода: наличии зон пластической деформации, зон растрескивания материала стенок трубы, а также течей и других дефектов.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и диагностике и может быть использовано для контроля и диагностики стенок магистральных нефтепроводов в процессе их эксплуатации по сигналам акустической эмиссии (АЭ). Изобретение обеспечивает повышение достоверности диагностики за счет выявления предварительных участков трубопровода (зон пластической деформации, растрескивания материала стенок трубы и др.). Способ заключается в перемещении диагностической системы по трубопроводу под действием протекающей жидкости, регистрации акустического излучения от течи, создании волны локальных напряжений стенок трубопровода в области диагностической системы по мере ее продвижения, дополнительной регистрации возникающих при этом сигналов акустической эмиссии. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ ТРУБОПРОВОДОВ, заключающийся в перемещении блока диагностирующей аппаратуры по трубопроводу под действием протекающей жидкости и регистрации акустического излучения, по параметрам которого судят о состоянии трубопровода, отличающийся тем, что создают волну локальных напряжений стенок трубопровода в области расположения блока диагностирующей аппаратуры и дополнительно регистрируют сигналы акустической эмиссии. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волну локальных напряжений стенок трубопровода создают путем торможения блока диагностирующей аппаратуры.