Практика обследования переходов трубопроводов с помощью направленных ультразвуковых волн (Guided Wave Ultrasonic Testing)
Компания ООО «Харампурнефтегаз» занимается внутритрубной диагностикой протяженных участков трубопроводов. Однако во время контроля трубопровода можно столкнуться на участках с естественными или искусственными преградами, которые усложняют процедуру диагностики. Это и крутоизогнутые отводы, и водные преграды и пр. Такие преграды на участках делают их источниками повышенной категории опасности и требуют постоянного мониторинга состояния. Эффективным методом экспресс-диагностики таких объектов является диагностика с применением технологии направленных ультразвуковых волн GWUT (Guided Wave Ultrasonic Testing) или LRUT (Long Range Ultrasonic Testing). Сущность заключается в следующем: система устанавливается в одной определенной точке и использует низкочастотные направленные ультразвуковые волны, которые распространяются от решетки преобразователей, закрепленной вокруг трубы на каркасе в форме разъемного кольца.
Рисунок 1 – Система с технологией LRUT для экспресс-диагностики трубопроводов
Низкие частоты необходимы для генерации соответствующего типа волн. На таких частотах не требуется использование контактной жидкости между преобразователями и поверхностью трубы, так как необходимый контакт достигается за счет давления в каркасе кольца, создаваемого встроенной пневматической системой, на преобразователи для обеспечения их плотного и гарантированного контакта с поверхностью трубы. К сожалению, авторы не предоставили информации о конкретных значениях низких частот – можно лишь предположить, что это диапазон 20 – 50 кГц.
Возбужденные звуковые волны распространяются вдоль всей поверхности трубы, они распространяются по всей толщине стенки трубы. Опять же, авторы не привели контролируемые толщины стенок, что усложняет полное понимание физических основ предлагаемого метода.
Распространение направленных волн главным образом зависит от частоты ультразвуковых волн и толщины стенки трубопровода. Когда на пути распространения волны встречается изменение толщины стенки (уменьшение либо увеличение), часть волны отражается обратно к преобразователям, что позволяет выявить изменения в толщине стенки трубы. Такие элементы трубопровода, как кольцевые сварные швы, вызывают равномерное увеличение толщины по всей окружности трубы (за счет усиления сварного шва), таким образом, распространяющаяся направленная волна отражается равномерно и симметрично, что позволяет гарантированно идентифицировать сигнал как сварной шов. В случае коррозии на небольшой области, уменьшение толщины стенки будет ограничено локальным участком, что приведет к рассеянию части падающей волны и ее отражению. Поэтому отраженная волна будет состоять из колебаний падающей волны и колебаний преобразованных компонентов. Преобразованные колебания волн обозначают повреждения трубопровода, так как они происходят из неоднородных источников. Присутствие таких сигналов – явный индикатор коррозии под изоляцией.
Чувствительность контроля к потерям поперечного сечения составляет 5…10%. Надо понимать, что LRUT – это индикаторный метод с целью локации участка трубопровода для проведения дальнейших процедур НК.
Недостатки:
- неоднозначность интерпретации полученных результатов;
- сложно обнаруживать продольные трещины;
- большая зависимость от затуханий;
- отсутствие технологии калибровки аппаратуры по чувствительности контроля.
Основными дефектами, выявляемые LRUT, являются вмятины и коррозионные трещины. Они могут выявляться на участках трубопроводов от 30 до 50 м.
Рисунок 2 – Выявляемые дефекты
Сопоставление результатов LRUT и данных ВТД дало сходимость в 92,8%. При этом учитывалась разрешающая способность метода направленных волн: минимальная величина потери металла, которую можно уверенно обнаружить с использованием технологии LRUT, должна составлять не менее 3% от площади поперечного сечения стенки трубы.
Данная новость написана на основе одноименной статьи А.М. Суфиева, Р.Ф. Мавлютова, М.А. Шиманаева