СПОСОБ АКУСТИКОЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1997 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к области акустической дефектоскопии и предназначено для контроля состояния трубопроводов, в частности магистральных. Изобретение может быть применимо в нефтяной, газовой и химической промышленности.

Известен способ акустикоэмиссионного контроля трубопроводов, в соответствии с которым к стенке трубопровода изнутри присоединяют преобразователи сигналов акустической эмиссии, трубопровод нагружают локальным механическим давлением изнутри с помощью системы кольцевых зон, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам эмиссии судят о степени повреждения трубопровода, при этом в ходе обследования устройство с преобразователями и кольцевыми зонами перемещают вдоль трубопровода [1]
Недостатками способа являются длительность, сложность, связанная с необходимостью длительной работы специального устройства внутри трубопровода, а также возможность пропуска опасных дефектов, обусловленная тем, что в ходе обследования трубопровод подвергается только радиальным нагрузкам, тогда как в период эксплуатации трубопровод может испытывать также значительные осевые и изгибающие нагрузки (например, при проседании грунта, периодических изменениях уровня грунтовых вод, подъеме трубопровода при проведении капитального ремонта и т.д.).

Наиболее близким к изобретению является способ акустикоэмиссионного контроля трубопроводов, в соответствии с которым к трубопроводу присоединяют преобразователи сигналов акустической эмиссии, трубопровод нагружают повышенным внутренним давлением, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам эмиссии судят о степени повреждения трубопровода [2]
Недостатком способа является возможность пропуска опасных дефектов, обусловленная тем, что в ходе обследования трубопровод подвергается, в основном, только радиальным нагрузкам.

Целью изобретения является повышение достоверности обследования за счет выявления дефектов, проявляющихся при осевом и изгибающем нагружении трубопровода.

Указанная цель достигается тем, что к трубопроводу присоединяют один или несколько преобразователей сигналов акустической эмиссии, нагружают трубопровод, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам эмиссии судят о степени повреждения трубопровода. При этом в отличие от известного способа нагружение осуществляют приподниманием трубопровода силой, неравномерно приложенной к контролируемой участку. В частном случае, трубопровод приподнимают в одной точке. В частном случае, в процессе контроля регистрируют высоту подъема трубопровода. В частном случае, трубопровод поднимают в месте приложения силы до заданной высоты. В частном случае, трубопровод поднимают, опускают и затем снова поднимают. В частном случае, в процессе контроля регистрируют величину подъемной силы. В частном случае, подъем осуществляют до достижения заданного предельного значения подъемной силы. В частном случае, приложенную силу в процессе контроля увеличивают, уменьшают и затем снова увеличивают. В частном случае, в процессе контроля перемещают точки приложения подъемной силы. В частном случае, в процессе контроля регистрируют изменения положения точек приложения подъемной силы. В частном случае, в процессе контроля чередуют направление перемещения точек приложения подъемной силы. В частном случае, до начала подъема между частями трубоподъемного устройства и трубопроводом помещают звукопоглощающую прокладку. В частном случае, части трубоподъемного устройства, контактирующие с трубопроводом, выполнены из звукопоглощающих материалов.

При этом подразумевается, что приподнимание может включать, а может и не включать отрыв трубопровода от грунта. Подразумевается также, что параметры акустической эмиссии могут включать в себя параметры отдельных сигналов, например амплитуду, и могут включать в себя параметры, характеризующие процесс эмиссии в целом, например скорость счета сигналов. Подразумевается также, что суждение о степени повреждения трубопровода может быть вынесено как на основании сравнения параметров эмиссии с некоторыми наперед заданными значениями, рассчитанными, например, теоретическим путем, так и на основании сравнения параметров эмиссии для обследуемого участка с параметрами эмиссии для некоторых других участков, например бездефектных.

Изобретение может быть реализовано, например, следующим образом. На внешней поверхности наземного трубопровода зачищают площадку и размещают преобразователь, соединенный проводами с акустикоэмиссионной аппаратурой. Состав и устройство компонентов типичного комплекта акустикоэмиссионной аппаратуры специалистам известены. На трубопроводе располагают тросовую петлю, контактирующую с трубопроводом через прокладку из сухой мешковины. Тросовая петля соединена с краном. Трубопровод приподнимают за тросовую петлю с помощью крана до высоты 50 см, выдерживают 5 мин, опускают до высоты 10 см и затем в течение 5 мин постепенно приподнимают до высоты 60 см, регистрируя зависимость высоты подъема от времени. Полученные результаты обрабатывают, рассчитывая зависимость количества зарегистрированных сигналов от высоты в течение второго подъема. При наличии перегиба на кривой указанной зависимости делают предположение о наличии в пределах зоны чувствительности преобразования дефекта, проявляющегося при изгибающем нагружении трубопровода.

Изобретение может быть реализовано также, например, следующим образом. На внешней поверхности наземного трубопровода, покрытого слоем мягкой изоляции, зачищают площадки и размещают на расстоянии 10 м два преобразователя, соединенных проводами с акустикоэмиссионной аппаратурой. На трубопроводе между преобразователями располагают тросовую петлю, которая может быть поднята с помощью крана. Кран снабжен устройством, позволяющим изменять и плавно регулировать силу подъема. Акустикоэмиссионную аппаратуру переводят в режим регистрации, после чего в течение 5 мин трубопровод приподнимают за тросовую петлю с помощью крана, равномерно увеличивая силу подъема до 1 т. Если во время подъема аппаратурой начинают регистрироваться акустические сигналы с амплитудой, более чем в 10 раз превышающей максимальную амплитуду сигналов, получаемых в аналогичных условиях на бездефектных участках трубопровода, подъем прекращают и делают предположение о наличии дефекта. Положение предполагаемого дефекта находят по разности времен прихода сигналов на преобразователи. При отсутствии же подобных акустикоэмиссионных сигналов трубопровод выдерживают под действием силы 5 мин, отпускают и в течение 5 мин снова приподнимают до достижения силы подъема 1 т, регистрируя зависимость силы подъема от времени. Полученные результаты обрабатывают, рассчитывая зависимость количества зарегистрированных сигналов от высоты в течение второго подъема. При наличии перегиба на кривой указанной зависимости делают предположение о наличии в пределах зоны чувствительности преобразователя дефекта, проявляющегося при изгибающем нагружении трубопровода.

Изобретение может быть реализовано также, например, следующим образом. Подземный трубопровод вскрывают и поднимают трубоукладчиками до уровня лежков на дневной поверхности с помощью перемещаемых на весу трубоподъемных устройств, снабженных поддерживающими катками. Поверхность катков, соприкасающихся с трубопроводом, выполнена из пористой резины. На трубопроводе зачищают площадки и устанавливают преобразователи с интервалами, не превышающими размеров зоны чувствительности отдельного преобразователя, причем не менее двух преобразователей устанавливается впереди первого трубоподъемного устройства и не менее двух позади последнего трубоподъемного устройства. Преобразователи соединяют через предусилители кабелями с акустикоэмиссионной аппаратурой, установленной на автомобиле. Аппаратуру переводят в режим регистрации. Колонна из четырех трубоукладчиков, разделенных интервалами по 30 м, передвигается вдоль трубопровода перемещениями по 10 м, делая после каждого перемещения остановку с отходом назад на 1 м и выдержку 3 мин. По мере перемещения колонны преобразователи переносят с обследованных участков на новые таким образом, чтобы впереди первого и позади последнего трубоукладчика всегда оставалось не менее чем по два датчика. В ходе перемещения для каждого преобразователя определяют предельное значение количества сигналов акустической эмиссии, регистрируемых в течение последних 2 мин периода выдержки на бездефектных участках. При превышении количества сигналов акустической эмиссии, зарегистрированных в течение последних 2 мин выдержки, более чем в 3 раза над указанным предельным значением делают предположение о наличии дефекта на обследуемом участке трубопровода. Местоположение дефекта определяют по разности времени прихода сигналов на соседние преобразователи. Нагрузки, испытываемые трубопроводом во время такого обследования, имеют, в основном, характер осевого растяжения и изгиба.

Таким образом, изобретение позволяет достичь повышения достоверности обследования за счет выявления дефектов, проявляющихся при осевом и изгибающем нагружении трубопровода.

Использование: для определения поврежденности магистральных газо- и нефтепроводов в полевых условиях. Сущность изобретения: о степени поврежденности трубопровода судят по параметрам акустической эмиссии при нагружении трубопровода. Нагружение осуществляют приподниманием трубопровода силой, неравномерно приложенной к контролируемому участку. В частности, трубопровод приподнимают в одной точке. К трубопроводу присоединяют один или несколько преобразователей сигналов акустической эмиссии. Подъем трубопровода может осуществляться до заданной высоты в месте приложения силы или до достижения заданной величины подъемной силы. При использовании изобретения могут быть выявлены дефекты, проявляющиеся при изгибном и осевом нагружении трубопровода. 12 з.п. ф-лыж

1. Способ акустикоэмиссионного контроля трубопроводов, по которому к трубопроводу присоединяют один или несколько преобразователей сигналов акустической эмиссии, нагружают трубопровод, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам эмиссии судят о степени поврежденности трубопровода, отличающийся тем, что нагружение осуществляют приподниманием трубопровода силой, неравномерно приложенной к контролируемому участку. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что трубопровод приподнимают в одной точке. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время контроля регистрируют высоту подъема трубопровода. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что трубопровод поднимают в месте приложения силы до заданной высоты. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что трубопровод поднимают, опускают и затем снова поднимают. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время контроля регистрируют величину подъемной силы. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что подъем осуществляют до заданного предельного значения подъемной силы. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что приложенную силу во время контроля увеличивают, уменьшают и затем снова увеличивают. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время контроля перемещают точки приложения подъемной силы. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что во время контроля регистрируют изменения положения точек приложения подъемной силы. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе контроля чередуют направления перемещения точек приложения подъемной силы. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что до начала подъема между частями трубоподъемного устройства и трубопроводом помещают звукопоглощающую прокладку. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что части трубоподъемного устройства, контактирующие с трубопроводом, выполнены из звукопоглощающих материалов.