Повышение качества ЦФА-изображения отражателей за счёт применения антенной решетки с адаптивным протектором

 

       Поверхность объектов контроля может быть неровной по причине её конструктивных особенностей. После монтажа, в процессе эксплуатации или подготовки к контролю изначально ровная поверхность объекта контроля может утратить это свойство. Многие методы восстановления изображения отражателей с использованием ультразвуковых антенных решёток исходят из того, что поверхность объекта контроля прямая линия. В настоящее время в практике ультразвукового контроля широко применяется метод цифровой фокусировки антенной решётки (ЦФА), который предполагает регистрацию эхосигналов при излучении и приёме всеми парами антенной решётки и восстановления по измеренным эхосигналам изображения отражателей методом комбинированного SAFT (C-SAFT). 

 

       Проведение контроля со стороны неровной поверхности может привести к очень сильному искажению восстановленного ЦФА-изображения [2]. В методах семейства ЦФА можно учесть неровную поверхность объекта и сформировать неискажённые изображения отражателей. Основная проблема в получении информации о профиле поверхность контролируемого объекта. Для этого разработаны приспособления, позволяющие по время контроля получать профиль поверхности [1] для его учёта в методе ЦФА.

 


 Ультразвуковой контроль сварных соединений методом TOFD для оценки износа и незаполнения корня


 Объект контроля

Лаборатория по применению оборудования ООО "НПЦ "ЭХО+" провела демонстрационный контроль испытательного тест-образца сварного соединения с дефектами износа корня шва.

 

Образец вырезан из забракованной по данным толщинометрии трубы и содержит реальные дефекты, которые образовались в результате вымывания корня шва рабочей средой.

 

Исследовалась возможность измерения изменения толщины в испытательном тест-образце «для толщинометрии» с помощью метода TOFD. 

 

 

Ультразвуковой контроль сварных соединений методом TOFD для оценки износа и незаполнения корня

 


В презентации описаны основные сложности и пути их решения при ультразвуковом контроле сварных соединений приварки патрубков, фланцев и бобышек и вварки. Показана возможность применения технологии фазированных антенных решеток для УЗК указанных сварных швов. Достоверность контроля достигается за счет подбора параметров фазированной решетки и зоны сканирования, построения трехмерной модели объекта контроля. Такая технология может быть реализована с применением дефектоскопов АВГУР-АРТ или ГЕККОН.
 
Ультразвуковой контроль сварных швов приварки фланцев, бобышек и патрубков
 
 
Пример методики контроля толстостенного сварного соединения главной запроной задвижки (ГЗЗ) с применением продольных волн, отраженных от внутренней поверхности: публикация.
 
 

uglovyh-shvov-2.pdf [1.87 Mb]

 

Возможность отмены радиографического контроля при условии проведения автоматизированного ультразвукового контроля

 

Применение УЗК вместо РГК

 

 

ООО "НПЦ „ЭХО+" имеет богатый опыт по обоснованию замены радиографического контроля на ультразвуковой и предлагает эту услугу заказчику.

Основанием для замена РГК на УЗК может послужить: 
- требование сократить сроки выполнения монтажных работ
- требование к выявлению и мониторингу эксплуатационных дефектов — трещин
- наличие норм оценки качества, базирующихся на измерении протяженности и высоты дефекта
- невозможность дренировать трубопроводы для проведения РГК
 
При обосновании замены выполняется: 
- Анализ нормативной и конструкторской документациии
- Обзор литературы по решению задачи замены РГК на АУЗК для аналогичных объектов
- Выполнение математического моделирования
- Проведение АУЗК и сопоставление с результатам РГК на своих тест образцах или тест-образцах заказчика
- Подготовление итогового отчета и технического решения
 
Автоматизированный ультразвуковой контроль (АУЗК) проводится с записью результатов и позволяет определять геометрические размеры дефектов, что обеспечивает объективность контроля и возможность предъявления полученных данных. Эта особенность АУЗК позволяет во многих случаях отменять радиографический контроль сварных соединений трубопроводов при условии проведения АУЗК, то есть заменить радиографический контроль на АУЗК.
  
Так, на нескольких АЭС была произведена отмена 100% радиографического контроля после монтажа сварных соединений аустенитных трубопроводов категорий IIa, IIв, IIIa, IIIв IIIс при условии проведения на них АУЗК. Эта замена была оформлена соответствующими техническими решениями, диаметры аустенитных трубопроводов от 133 мм до 426 мм; толщина стенки от 14 мм до 40 мм; способ сварки – ручная аргонодуговая; марка основного металла свариваемых труб – 08Х18Н10Т и аналогичные, форма подготовки кромок – V-образная. АУЗК проводился по ранее утвержденным методикам, разработанным „НПЦ „ЭХО+" для АЭС для сварных соединений более высоких категории. При проведении АУЗК сварных соединений по упомянутым техническим решениям не выявлено недопустимых дефектов и соединения были допущены в эксплуатацию.

Для технологических трубопроводов ГОСТ 32569-2013 (Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах) п.12.3.7 допускает выбирать неразрушающего контроля (УЗК, радиографию или оба метода в сочетании). Это позволило ООО „НПЦ „ЭХО+" провести АУЗК сварных соединений на стадии монтажа на нефтеперебатывающих предприятиях ОАО «ТАИФ-НК" г. Нижнекамск (2017 г), ПАО «Орскнефтеоргсинтез" г. Орск (2017-2018 г.), АО «Газпромнефть-МНПЗ" г. Москва (2018-2019 г). Применение АУЗК было согласовано с заказчиками и позволило отказаться от остановки монтажных работ на время проведения контроля, что особенно важно для соединений диаметром более Ду300 и толщиной стенки более 20 мм.

Если при проектировании технологических трубопроводов используются нормы ASME B31.3 — 2016 Process Piping. ASME Code for Pressure Piping, проведение АУЗК также возможно. Так на ОАО «ТАИФ-НК" г. Нижнекамск (2017 г), ПАО «Орскнефтеоргсинтез" г. Орск (2017-2018 г.) был проведен АУЗК с применением системы АВГУР-Т на аустенитных сварных соединениях толщиной стенки до 63 мм и перлитных сварных соединениях с толщиной стенки до 90 мм согласно требованиям ASME B31.3 — 2016. При необходимости замена радиографического контроля может быть обоснована применением процедуры ASME Case 2235-9 Use of Ultrasonic Examination in Lieu of Radiography Section I; Section VIII, Divisions 1 and 2; and Section XII.
 
Для проведения неразрушающего контроля замыкающего шва реактора гидрокрекинга в 2010 году ООО "НПЦ "ЭХО+" также провело обоснование замены РГК на УЗК, поскольку имеющиеся камеры ренгенконтроля не позволяли вместить изделие целиком. Применялся документ ASME Case 2235-9. Контроль проводился методом акустической голографии с определением размеров дефектов и методом TOFD.
 
 
Примеры сопоставлений данных РГК и АУЗК. 
Данные получены с применением системы автоматизированного контроля АВГУР-ТФ.
 
 
Применение УЗК вместо РГК
Применение УЗК вместо РГК
Применение УЗК вместо РГК 
 

 
Публикации по теме:
 

1. Бадалян В.Г. Вопилкин А.Х. Радиография или ультразвук — что лучше? Скачать.pdf 
 
2. Бадалян В.Г., Самарин П.Ф. Расчет кривых вероятности выявления дефектов в сварных соединениях трубопроводов АЭС. Доклад. Презентация. 20-я Всероссийская конференция по неразрушающему контролю и технической диагностике. Скачать.pdf 
 
3. Тихонов Д.С. Методики автоматизированной ультразвуковой диагностики высокого разрешения с новыми информационными критериями оценки качества сварных соединений. Скачать.pdf
 
4. Вопилкин А.Х., Ромашкин С.В., Тихонов Д.С. Опыт применения автоматизированного ультразвукового контроля технологических трубопроводов из аустенитных сталей взамен радиографического контроля на примере строительства комплекса каталитического крекинга ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез".  Скачать.pdf
 

 


 

 


Задача 

Для демонстрации возможностей визуализации дефектов в объектах с высоким коэффициентом поглощения в лаборатории по применению ООО "НПЦ "ЭХО+" проведена серия экспериментов с визуализацией отражателей в образце СО-1. 

 

На рисунке ниже показана фотография образца СО-1, выполненного из оргстекла. Стрелкой красного цвета показана линия, вдоль которой происходило сканирование антенной решёткой. 


Визуализация образца СО-1 в режиме ЦФА-Х 

 

Аппаратура и объект исследования


 

Сканирование выполнялось с применением дефектоскопа АВГУР-АРТ и сканера с шаговым двигателем. Выполнялись измерения при 120 положениях с шагом порядка 2 мм.

  

Амплитуда зондирующего сигнала около 50 вольт. Излучающая электроника системы АВГУР-АРТ способна излучать сложные сигналы (фазоманипулированные и линейные частотно-модулированные).

 

После сканирования проводилась обработка методом цифровой фокусировки антенны со сканированием (ЦФА-Х).

 

 

Результат визуализации в режиме ЦФА

 

 

 

 

На рисунке ниже показано ЦФА-изображение, восстановленное по эхосигналам с компенсированным поглощением 0.02 1/мм. Контрастность изображения 0.1. Это обозначает то, что при превышении амплитуды пиксела 10% от максимума изображения, пиксел показывается красным цветом.

Видно, что фронтальная разрешающая способность практически не зависит от глубины и приближается к размеру пластины, то есть к 0.5 мм.

 

Визуализация образца СО-1 в режиме ЦФА-Х

 

 

Результат визуализации в режиме ЦФА со сжатием сложных сигналов


 

Регистрация сложных эхосигналов с помощью системы АВГУР-АРТ происходила следующим образом. Было рассчитано двадцать наборов, в каждом из которых было 32 псевдоортоганальных сигнала, используемых в технологии CDMA . Измерение эхосигналов проходило в режиме FMC (двойного сканирования, ЦФА), но только каждому элементу был приписан свой кодовый сигнал (сложный сигнал). 

 

Цель применения сложных сигналов состоит в увеличении чувствительности, а также в существенном сокращении на порядок времени сбора данных за счет сокращения числа циклов излучения-приема фазированной решетой. 


 

На рисунунке ниже показано ЦФА-изображение, восстановленное по эхосигналам с компенсированным поглощением 0.02 1/мм, которые были «сжаты» с помощью согласованной фильтрации. Контрастность изображения по-прежнему 0.1. Блики самых близких к поверхности отверстий отсутствуют, так как эхосигналы рассматривались в диапазоне от 20 до 150 мкс. При длине кода 15 периодов длина зондирующего импульса равна 3.0 мкс, что приводит к увеличению размеров «мёртвой зоны». Блик верхней поверхности образца при однократном отражении от дна не просматривается, но стал различим блик отверстия на глубине 45 мм при однократном отражении от дна. По сравнению с изображением на Рис. 2 отношение сигнал шум возросло примерно на 10 дБ.

 
Визуализация образца СО-1 в режиме ЦФА-Х
 
 
Дальнейшее повышение числа импульсов в сложных сигналах приводит к еще большему увеличению отношения сигнал/шум.
 
Визуализация образца СО-1 в режиме ЦФА-Х
 
 

Вывод

 
  1. Показана эффективность визуализации внутреннего сечения при использовании обработки ЦФА-Х, при использовании дефектоскопа АВГУР-АРТ
  2. Для выравнивания чувствительности по всему изображению целесообразно применять компенсацию поглощения

Лаборатория по применению оборудования ООО "НПЦ "ЭХО+" провела демонстрационный контроль образца сварного соединения эксцентрика насоса буровой установки.
 
Детали эксцентрика выполнены из литой стали и могут содержать внутренние дефекты. Само оборудование подвержено чрезвычайно интенсивным нагрузкам и требуется высокая чувствительность при выявлении дефектов основного и напавленного металла.
 
Тестовый контроль образца был проведен с применением дефектоскопа АВГУР-АРТ, поддерживающего технологию ФАР и ЦФА, а также дефектоскопа АВГУР-Т, поддерживающего технологию TOFD.

Ультразвуковой контроль сварного соединения эксцентрика



 
При эксплуатации трубопроводоа и оборудования уплотнительная поверхность фланцев подтвергается коррозионному износу из-за действия транспортируемой среды.
 
Применение технологии фазированных решеток для контроля уплотнительных поверхностей фланцев 
 

При подготовке к планово-предупредительному участка трубопровода желательно заранее знать - какие фланцы изношены и предназначены для замены.
Для проведения контроля состояния уплотнительной поверхности фланцев ООО "НПЦ "ЭХО+" предлагает применять технологию ультразвуковых фазированных решеток. Для контроля может быть использован дефектоскоп АВГУР-Арт или ГЕКККОН, поддерживающий как минимум 32, а желательнно 64 фазируемых канала - с целью обеспечить высокое разрешение при распространении ультразвука на большое расстояние.
 
Для этого по доступной поверхности фланца (например по конусной поверхности) выполняется сканирование специализированным сканером. При построении трехмерной модели фланца по чертежу обеспечивается идентификация плоскостей, от которых отражается ультразвуковой лучу и выполняется оценка состояния уплотнительной поверхности (степень износа). Для этого необходимо провести тренинг оператора на ряде модельных изображений дефектов.
 
Применение технологии фазированных решеток для контроля уплотнительных поверхностей фланцев
 
Применение специализированной методики позволяет прогнозировать какие детали трубопровода, будут предназначены для замены и даже избежать разборки фланцевых соединений.
 
 


В ООО "НПЦ "ЭХО+" проведены испытания дефектоскопов с фазированными решетками для контроля сварных соединений мостовых металлоконструкций.
 
Применялись дефектоскопы Геккон и АВГУР-АРТ на стыковых, тавровых сварных соединениях и сварных соедиинениях контактной сварки упоров Нельсона.


В мае 2014 года ООО "НПЦ "ЭХО+" выполнило поставку на ОАО "Силовые машины" установки для автоматизированного ультразвукового контроля с использованием технологии цифровой фокусирующей антенны кольцевых сварных соединений толщиной до 205 мм роторов сварных.

Получено свидетельство об утверждении типа «Дефектоскопы ультразвуковые многоканальные с цифровой фокусировкой и автоматизированным сканированием антенными решетками «АВГУР-АРТ» № RU.C.27.003 № 51421.
©

Россия, 123458, Москва, ул. Твардовского д.8

«Технопарк «СТРОГИНО», ООО «НПЦ «ЭХО+»

Телефон / Факс (495) 780-92-50

E-mail: echo@echoplus.ru

Web: www.echoplus.ru



_

Яндекс.Метрика

Наверх