УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля трубчатых изделий и может быть применено, преимущественно, при инспекции трубопроводов различного назначения.
Известно устройство для неразрушающего контроля качества кольцевых сварных швов магистральных подводных трубопроводов, включающее дефектоскоп, выполненный с возможностью изолирования от внешней среды посредством помещения в камеру, и чувствительный элемент - пленку, снабженную изолирующей оболочкой /РФ, п. 2196978, G 01 N 23/02, G 01 N 23/18, приор. 27.11.2000, публ. 20.01.2003, ООО «Севергазпром» ОАО «Газпром»/.
Устройство статично, для обследования достаточно длинного участка трубопровода требуется значительное время для переустановки чувствительного элемента, перемещения дефектоскопа.
Известен гамма-дефектоскоп, включающий радиационную головку с блоком защиты, блокировочные устройства, источник гамма-излучения, закрепленного на гибком держателе, ручной привод с зубчатым тросом для перемещения источника с гибким держателем по присоединяемому к радиационной головке ампулопроводу к объекту контроля /РФ, пат. №2172485, МПК G 01 N 23/18, приор. 02.06.2000, ВНИИ технической физики и автоматизации/.
Устройство отличается мобильностью за счет обеспечения возможности перемещения источника излучения, характеризуется высокой проникающей способностью диагностирующего гамма-излучения, однако оно не может быть применено для контроля крупномасштабных объектов из-за использования ручного привода.
Известно устройство для дефектоскопии трубопроводов, а именно, самоходный рентгеновский дефектоскоп, содержащий тележку с установленным на ней электродвигателем, двухканальный детектор, источник питания, рентгеновский излучатель, таймер экспозиции, электронную систему управления экспозицией и движением тележки /СССР, а.с. 1436034, G 01 N 23/18, приор. 21.02.84, ЛенНПО «Буревестник»/. Известное устройство позволяет проводить дефектоскопию протяженных объектов за счет перемещения тележки с рентгеновским излучателем, а использование двухканального детектора рентгеновского импульсного излучения позволяет регистрировать дефекты трубопроводов с различным разрешением, что повышает надежность контроля таких объектов как трубопроводы.
Недостаток известного устройства состоит в усложненности схемы экспонирования объекта исследования при необходимости регистрации дефектов во всем объеме контролируемого объекта.
Известное устройство для дефектоскопии трубопроводов, включающее передвижную тележку, излучатель с источником питания и системой обслуживания и блок детектирования диагностирующего излучения, выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемой полезной модели.
Задача полезной модели состоит в снижении трудоемкости проведения дефектоскопии и расширении арсенала средств дефектоскопии протяженных трубопроводов большого диаметра.
Задача решена тем, что устройство для дефектоскопии трубопроводов, включающее излучатель с источником питания и системой обслуживания, блок детектирования диагностирующего излучения, а также передвижную тележку со средствами управления ее перемещением, в соответствии с полезной моделью, снабжено гибким бандажом, который выполнен разъемным с возможностью охвата контролируемого трубопровода, и ободом для размещения блока детектирования, причем обод образован жесткими шарнирами, имеет контактные к бандажу ролики и связан с ним гибкой связью, а блок детектирования диагностирующего излучения выполнен в виде сканирующей системы детекторов гамма-излучения, образующих, по крайней мере, одну линейку, и снабжен многоканальным регистратором, при этом детекторы гамма-излучения размещены на ободе эквидистантно, жестко закреплены на нем, причем один из детекторов гамма-излучения выполнен ведущим при сканировании и соединен с приводом перемещения, остальные детекторы гамма-излучения выполнены ведомыми, а передвижная тележка снабжена рычагами для подхвата бандажа.
Кроме того, многоканальный регистратор включает вычислительное устройство.
Кроме того, излучатель имеет кольцевую диаграмму излучения.
Кроме того, каждый детектор гамма-излучения включает чувствительный элемент сцинтилляционного типа и фотоэлектронный преобразователь и помещен в защитный кожух.
Кроме того, каждый детектор гамма-излучения установлен с возможностью сканирования в пределах сектора с углом при вершине, не менее 180°/N, где N - число детекторов гамма-излучения.
Кроме того, бандаж выполнен из гибкой металлической ленты, в частности, из алюминия Al.
Сущность полезной модели заключается в обеспечении получения изображения поперечного сечения объекта - трубопровода путем регистрации прошедших через объем вещества трубопровода гамма-квантов при сканировани объекта по периметру в противоположных направлениях. Сканированием объекта при согласованном перемещении детекторов относительно исходного положения обеспечивают регистрацию диагностирующего гамма-излучения от всего объема, захватываемого диаграммой направленности блока регистрации за счет перекрытия всей области поперечного сечения трубопровода. Это позволяет корреляционным путем при обработке сигнала в вычислительном устройстве исключить ошибки регистрации. Поскольку блоки детектирования смонтированы на разъемном бандаже, процедура исследования существенно упрощается и ускоряется. Применение гамма-излучения - жесткого электромагнитного излучения с высокой проникающей способностью, которое практически не отклоняется магнитным полем от заданного направления распространения, позволяет проводить более информативную диагностику крупномасштабных металлических изделий по сравнению с рентгеновской дефектоскопией.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой представлена общая схема детектирования диагностирующего гамма-излучения при исследовании трубопровода, фиг.2, на которой представлен общий вид устройства, смонтированного на трубопроводе, и фиг.3 и 4, на которых изображена система детекторов гамма-излучения, установленная на бандаже (соответственно, вид сбоку и вид спереди) в соответствии с полезной моделью.
Устройство содержит (фиг.1) излучатель 1 - источник ионизирующего излучения (гамма-излучения), установленный на тележке-кроулере, которая перемещается внутри контролируемого
трубопровода 2. Выбор источника гамма-излучения определяется его активностью и стабильностью, что позволяет подучить необходимую плотность потока ионизирующего излучения для контроля объектов. Излучатель 1 имеет источник питания и систему обслуживания (на фиг.1 не показаны). Трубопровод 2 охвачен гибким бандажом 3, относительно которого может перемещаться система детекторов гамма-излучения 4, укрепленных на основаниях на ободе 5, вместе с ободом 5 посредством роликов 6. Гибкий бандаж 3 представляет собой отрезок металлической ленты, например, из алюминия, длина которого не менее периметра исследуемого трубопровода 2, так, чтобы перед началом исследования концы бандажа 3 могли бы быть замкнуты - соединены замком любого типа с обеспечением охвата трубопровода 2.
Система детекторов гамма-излучения 4 представляет собой многоэлементную линейку, в которой каждый элемент представляет собой оптически связанную пару сцинтиллятор - фотоэлектронный преобразователь (фотодиод), преобразующую засветку чувствительного элемента гамма-квантами в электрический сигнал. Сигнал от каждого детектора 4 усиливается в предусилителе (на фиг. не показан) и поступает по кабелю в многоканальный регистратор 7, который, в частном случае, размещен в пределах устройства, на подвижной тележке 8 (фиг.2), и далее - в периферийное вычислительное устройство (на фиг. не показано), с помощью которого производят обработку результатов исследования. Подвижная тележка 8 снабжена средствами перемещения по поверхности трубопровода 2 - колесами, которыми оканчиваются опоры 9 тележки 8. Опоры 9 снабжены механизмом выдвижения-складывания опор в виде звездочки, который позволяет поднимать (для перемещения тележки) и опускать (для проведения измерений) плоскость тележки 8 вдоль радиуса трубопровода 2. В передней части тележки 8 укреплены подвижные рычаги 10 для подхвата и подъема
бандажа 3 с системой детекторов гамма-излучения 4 перед перемещением разомкнутого бандажа 3 на новую позицию область контролируемого сварного шва на трубопроводе 1.
Система детекторов гамма-излучения 4 выполнена сканирующей (фиг.3, 4). Каждый из детекторов 4 установлен на жестком основании 11, а основания соединены между собой ободом 5, составленным жесткими шарнирами 12 в виде цепи Галла. Обод 5 не замкнут. Один из детекторов 4 соединен с приводом перемещения (на фиг. не показан) и выполнен ведущим при сканировании, остальные детекторы 4 являются пассивными и перемещаются вдоль окружности трубопровода 2 за счет жесткости обода 5, соединенного с контактными роликами 6. Сканирование трубопровода 2 производится путем перемещения детектора 4 по окружности трубопровода 2 на некоторый угол, который определяется как апертурой детектора 4, так и количеством детекторов 4. Согласованное перемещение детекторов 4, установленных на ободе 5 эквидистантно, позволяет осуществить сканирование всего профиля трубопровода 2 с перекрытием соседних участков профиля, сканируемых каждым из детекторов 4, для повышения надежности результатов исследования. Для этого достаточно, чтобы каждый детектор 4 мог бы сканировать в пределах сектора ±180°/N, где N - число детекторов гамма-излучения. В целях повышения плотности потока диагностирующего гамма-излучения диаграмма направленности источника излучения 1 близка к кольцеобразной. Такая диаграмма направленности источника 1 позволяет принимать гамма-излучение в пределах защитного кожуха 13 для системы детекторов 4 и избежать рассеяния излучения во внешнюю среду. Система детекторов гамма-излучения 4 образует линейку. Для повышения производительности и надежности измерений возможно применение нескольких таких линеек, поскольку корреляционные методы обработки измерений позволяют
повысить качество радиометрического контроля за счет учета флуктуации потока гамма-излучения, неравномерности толщины стенок трубопровода, аппаратурных шумов, вычитания фоновой загрузки гамма-потока и т.д.
Устройство используют для контроля трубопровода 2, а именно его сварных швов, следующим образом (фиг.4). На трубопровод 2 устанавливают подвижную тележку 8, на рычагах 10 которой лежит обод 5 с детекторами 4 и гибкий бандаж 3, соединенный с ободом 5 гибкой связью, например, цепью. Гибкая связь имеет такую длину, которая позволяет осуществить перемещение детектора 4 при сканировании объекта. Подвижную тележку 8 подводят к сварному шву трубопровода 2, опускают опоры 9, выводят рычаги 10 из-под обода 5, в результате чего бандаж 3 ложится на поверхность трубопровода 2. Бандаж 3 застегивают, охватывая трубопровод 2 по линии контролируемого шва. Одновременно обод 5 с детекторами 4 опускается на контактных роликах 6 на поверхность бандажа 3. После подготовки устройства к работе в трубопровод вводят излучатель 1 и одновременно приводят в движение детектор 4, находящийся в верхней точке трубопровода 2, а с ним и всю сканирующую систему детекторов диагностирующего гамма-излучения 4, перемещая их в пределах заданного угла вдоль периметра трубопровода 2 в одном направлении, а затем в противоположном направлении с обеспечением перекрытия границ соседних секторов, что позволяет получить непрерывно считываемый массив данных. Регистрация отклика каждого детектора 4 на кванты диагностирующего излучения с использованием фотодиодов дает возможность записывать, преобразовывать и иным способом обрабатывать сигналы, полученные в результате исследований. После окончания сканирования бандаж 3 размыкают, подводят под обод 5
рычаги 10 и перемещают устройство на подвижной тележке 8 к следующему шву трубопровода.
Исследования показали, что при использовании высокостабильных источников гамма-излучения и обеспечении большой величины соотношения сигнал/шум (высокая чувствительность) удается производить надежный контроль стальных трубопроводов толщиной от 6 мм до 150 мм. При толщинах стенок порядка нескольких десятков мм и скорости контроля несколько м/час удается определить природу дефекта шва (шлаковые включения, непровары), размеры дефектов и их объемы.
Таким образом, заявляемое устройство расширяет арсенал средств контроля трубопроводов, существенно снижает расходы на проведение исследований за счет мобильности установки и регистрации объемной картины прохождения диагностирующего гамма-излучения для последующей обработки.