СПОСОБ РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ШВОВ ТРУБОПРОВОДА
METHOD OF RADIOGRAPHIC CONTROL OF PIPELINE WELDS

Изобретение относится к исследованию материалов радиационными методами с помощью ионизирующего, например, рентгеновского излучения, в частности, к исследованию швов трубопроводов.
Все чаще требуется простое, автономное оборудование для радиографического контроля трубопроводов, обеспечивающее высокое качество контроля и быструю подготовку оборудования к работе.
Особенностью использования рентгеновского излучения при контроле швов трубопроводов в полевых условиях является необходимость защиты персонала от излучения. Поэтому важной задачей является автоматизация процесса контроля после включения источника рентгеновского излучения.
Известен способ осмотра кольцевого шва трубопровода по патенту RU 2533757, публикация 20.11.2014, МПК G01N 23/04, в котором устройство для внешнего осмотра кольцевого сварного шва трубопровода включает источник излучения и плоскопанельный детектор излучения. Оба блока контролируемо движутся вокруг приводной полосы или направляющей, которая установлена вокруг кольцевого сварного шва. Детектор рентгеновского излучения соединен кабелем с внешним центром управления, таким как компьютер, который также подает сигналы управления на моторизованную тележку, чтобы вести детектор по направляющей. Калибровка детектора и осуществление контроля сварного шва производится с помощью внешнего компьютера центра управления, расположенного в автомобиле, расположенном на безопасном расстоянии. Питание системы детектора и источника излучения также осуществляется от внешнего источника. К недостаткам данного способа контроля относится наличие внешнего центра управления, который невозможно использовать в труднодоступной местности, недостаточная производительность системы контроля за счет ручного управления системой.
Известна беспроводная система радиографического контроля сварных швов трубопроводов, Rayzor Pro, Bolt X Pro и FlashX Pro, производимая компанией Vidisco (Израиль). Система содержит цифровой рентгеновский детектор, источник рентгеновского излучения, автономный блок питания, систему сбора, обработки, хранения и визуализации данных, которая включает детектор, аккумулятор, передатчик, приемник (например, компьютер оператора), связанные беспроводной связью ((http://vidisco.com/ndt_solutions/ndt_systems). Указанная система, как правило, вручную устанавливается в место съемки, оператор системы ждет появления сигнала излучения, после его появления либо снимается единичное изображение путем подачи сигнала на детектор по проводному пульту, либо снимают единичное изображение по команде оператора, передаваемой по беспроводной связи. К недостаткам данной системы можно отнести ненадежность беспроводной связи в условиях работы в поле или на промышленном объекте и при значительных расстояниях между точками связи, что приводит к снижению производительности контроля. В системе, где использована непосредственная передача изображений с детектора на ноутбук оператора, сбой связи приводит к необходимости остановки всего процесса съемки и продолжения процесса только после восстановления связи. На большинстве существующих современных источниках излучения, длительность излучения выставляется на источнике заранее и через определенное время излучение автоматически выключается. Беспроводной связи для управления источником излучения, как правило, нет. Возможная задержка съемки, вызванная сбоем беспроводной связи, приводит к необходимости устанавливать время работы источника излучения с запасом или повторять съемку, включая источник излучения заново. Это приводит к увеличению времени, затрачиваемому на контроль изделия, сокращает срок службы источника излучения и детектора и повышает вероятность вредного воздействия излучения на оператора устройства.
Наиболее близким является способ радиографического контроля швов трубопровода, реализованный в устройстве по заявке US 2016033425, публикация 04.02.2016, МПК G01N 23/18. Цифровой радиографический инструмент с приводом для перемещения по направляющим содержит линейный детектор и цифровой блок, установленный на устройстве для цифровой записи массива данных контроля. Электрическая энергия подается от внешнего источника питания. Данные передаются через локальную сеть на пользовательский нотбук. Техническим результатом данного изобретения является создание простого по конструкции цифрового устройства контроля. К недостаткам данного технического решения можно отнести невозможность автономной работы, необходимость подсоединения внешнего источника питания. Подключение внешнего оборудования снижает производительность контроля трубопроводов.
Техническим результатом, достигаемым в заявляемом изобретении, является повышение автономности работы устройства контроля, повышение качества контроля и производительности за счет снижения времени на подготовку и работу по контролю шва, а также снижению времени холостой работы источника излучения и рентгеновского детектора. Это также повышает ресурс работы оборудования.
Способ радиографического контроля швов трубопровода, согласно заявляемому изобретению, реализуется с помощью источника рентгеновского излучения и плоскопанельного рентгеновского детектора с автономным источником питания. Первоначально включают указанный детектор в режим калибровки и переводят детектор после окончания режима калибровки в режим ожидания. Во время режима ожидания измеряют интенсивность рентгеновского излучения, при возрастании интенсивности рентгеновского излучения до рабочего значения, достигаемого после включения источника рентгеновского излучения, переключают детектор в режим контроля на заранее заданный период времени. После окончания режима контроля сохраняют полученные данные контроля швов трубопровода в энергонезависимой памяти детектора.
Контроль трубопровода ведется с помощью источника рентгеновского излучения и посредством плоскопанельного рентгеновского детектора с автономным источником питания. Применение автономного источника питания позволяет отказаться от подключения внешнего питания и внешней системы управления. Это позволяет оптимально расходовать ресурс автономного источника питания и добиться оптимального способа режима работы всего комплекса. Кроме того, облегчает работу оператора. Установив детектор на исследуемый участок трубопровода, оператор включает детектор в режим калибровки и удаляется от места проведения контроля трубопровода. После проведения режима калибровки, который необходим, чтобы получить оптимальное качество радиографического изображения, в частности, при изменении температуры детектора, включается режим ожидания. Детектор в режиме ожидания измеряет интенсивность рентгеновского излучения и при возрастании интенсивности рентгеновского излучения до рабочего значения включается в режим контроля. После окончания режима контроля детектор выключается. Таким образом, обеспечивается оптимальный расход энергии автономного источника питания, что позволяет провести оптимальное число сеансов контроля без смены источника питания или его зарядки. При этом обеспечивается высокое качество контроля трубопровода и хранения данных контроля, которые можно снять из энергонезависимой памяти в безопасное и удобное для оператора время.
В частном случае использования способа источник рентгеновского излучения размещают на обратной стороне трубопровода.
В другом частном случае использования способа источник рентгеновского излучения размещают внутри трубопровода.
После окончания режима контроля детектор может быть выключен.
По окончании режима контроля выключают источник рентгеновского излучения для того, чтобы перенести детектор на другое место и переместить источник рентгеновского излучения. По окончании работы, после выключения источника рентгеновского излучения, снимают данные контроля из энергонезависимой памяти детектора.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 приведен вид детектора, установленного на трубопроводе, и источника рентгеновского излучения, располагающегося с внешней стороны трубопровода.
На Фиг. 2 приведен вид детектора, установленного на трубопроводе, и источника рентгеновского излучения, располагающегося внутри трубопровода.
На Фиг. 3 и Фиг4 показаны размещения детекторов и источников рентгеновского излучения в аксонометрии, когда источники рентгеновского излучения расположены снаружи трубопровода и внутри его.
На Фиг. 5 приведена схема размещения источника рентгеновского излучения и детектора.
На Фиг. 6 приведена блок-схема последовательности выполнения способа.
Радиографический контроль (Фиг. 1 - Фиг. 4) шва 2 трубы 1 трубопровода может быть реализован с помощью устройств, содержащих источник 3 рентгеновского излучения и плоскопанельный рентгеновский детектор 4 с автономным источником питания 5. При этом источник 3 рентгеновского излучения может располагаться как внутри трубы 1 (Фиг. 2, Фиг. 4), так и снаружи трубы 1 (Фиг. 1, Фиг. 3). В последнем случае источник 3 рентгеновского излучения располагается на противоположной стенке трубы 1. Как показано на Фиг. 1 - Фиг. 4 плоскопанельный рентгеновский детектор 4 располагается на трубе 1 и движется вокруг сварного шва 2 посредством системы позиционирования и перемещения. Система позиционирования и перемещения включает направляющую 6, по которой с помощью тележки 7 перемещается детектор 4.
В варианте, показанном на Фиг. 1 и Фиг. 3, источник 3 рентгеновского излучения также перемещается вокруг сварного шва 2 трубы 1 на тележке 8, перемещающейся по той же направляющей 6.
Способ радиографического контроля швов трубопровода реализуется следующим образом. В первом варианте выполнения на трубе 1 (Фиг. 1, Фиг. 3) устанавливается направляющая 6, на которой крепится тележка 7 с плоскопанельным рентгеновским детектором 4, ориентированным на сварной шов 2, и с автономным источником питания 5 и оппозитно тележке 7, тележка 8 с источником 3 рентгеновского излучения. Соответственно зона облучения 9 источника 3 рентгеновского излучения также ориентирована на сварной шов 2.
Во втором варианте выполнения на трубе 1 (Фиг. 2, Фиг. 4) устанавливается направляющая 6, на которой крепится тележка 7 с плоскопанельным рентгеновским детектором 4, ориентированным на сварной шов 2, и с автономным источником питания 5. Источник рентгеновского излучения 3 устанавливается внутри трубы.
Первоначально включают плоскопанельный рентгеновский детектор 4 в режим калибровки (Фиг. 6 и Фиг. 5). Включение рентгеновского детектора 4 производят нажатием кнопки или другим способом, например с помощью бесконтактоного датчика. После этого рентгеновский детектор переключается из режима в режим автоматически, например по командам системы управления детектора. В режиме калибровки фиксируется и запоминается изображение, создаваемое детектором при отсутствии внешнего ионизирующего излучения. Это изображение впоследствии вычитается из изображения, полученного в рабочем режиме при наличии ионизирующего излучения. Таким образом, устраняется шум и улучшается качество итогового изображения. После окончания режима калибровки рентгеновский детектор 4 переходит в режим ожидания, в течение которого измеряется интенсивность рентгеновского излучения.
Источник 3 рентгеновского излучения включается после того, как персонал покидает опасную зону. При возрастании интенсивности рентгеновского излучения до рабочего значения, достигаемого после включения источника 3 рентгеновского излучения, детектор 4 переключается в режим контроля на заранее заданный период времени. Автоматическое включение процесса съемки шва после включения рентгеновского излучения и выхода его на постоянный уровень отменяет ручную синхронизацию работы источника 3 рентгеновского излучения и плоскопанельного рентгеновского детектора 4. Синхронизация детектора и источника излучения с помощью проводной или беспроводной связи, как правило, требует использования детектора и источника, изготовленных одним производителем. Это значительно сужает возможности потребителя в выборе источника рентгеновского излучения, наиболее подходящего для выполнения работы. Кроме этого, использование специальных средств синхронизации требует дополнительных затрат времени на их развертывание, подключение, перенос всей системы на место контроля.
Предложенный порядок работы предполагает подачу команды на включение детектора 4 за некоторое время до включения источника 3 рентгеновского излучения. Время требуется оператору для того, чтобы удалиться от места контроля до включения рентгеновского излучения. Таким образом, если оператор подает команду на включение детектора 4 непосредственно перед включением источника излучения, процесс включения не будет занимать дополнительного времени и не задержит работу оператора в целом.
После окончания режима контроля, полученные данные контроля шва трубопровода сохраняются в энергонезависимой памяти 10 детектора 4 (Фиг. 5). Для сохранения энергии автономного источника питания 5 плоскопанельный рентгеновский детектор 4 после окончания режима калибровки автоматически отключается. Данные проведенного контроля могут быть считаны с энергонезависимой памяти 10 по беспроводному или проводному каналу связи. Источник 3 рентгеновского излучения также выключается автоматически по истечении определенного времени или дистанционным управлением оператора.
Предложенный способ актуален прежде всего для беспроводных систем радиографического контроля сварных швов трубопроводов с автономными источниками питания. Способ позволяет повысить качество контроля сварных швов и производительность контроля за счет снижения времени на подготовку и работу по контролю шва, а также снижению времени холостой работы источника излучения и рентгеновского детектора. Это повышает также ресурс работы оборудования.
Реализация предложенного способа не исчерпывается рассмотренными вариантами, он может быть реализован в других системах контроля трубопроводов радиографическими методами.