МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля труб трубопроводного транспорта в полевых условиях, может быть эффективно использована для диагностирования при их переизоляции, для контроля трубопроводов компрессорных станций.
По информации, получаемой с помощью внутритрубных дефектоскопов, точное нахождение дефекта получить не удается, поэтому откапывают 2-3 трубы, освобождают от грунта, а также снимают с них изоляционное покрытие. Затем с применением магнитопорошковых дефектоскопов устанавливают наличие дефектов и их точное расположение на трубе, что позволяет принять меры для устранения опасных дефектов.
Известно много типов дефектоскопов, применяемых для этих целей.
Дефектоскоп, представляющий собой подковообразный магнит типа РМ 68 (см. приложение 1). Размер контролируемого участка составляет примерно 60×100 мм. Для проверки по участкам трубы длиной 20 м только по одной образующей потребуется 200 раз переставить магнит. Сила притяжения магнита составляет 68 кг (680 Н). Для проверки всей поверхности трубы потребуется много времени и сил. Применение таких дефектоскопов для контроля труб не целесообразно
Известен дефектоскоп на постоянных магнитах типа ярмо серии YM5 (см. приложение 2). Размер контролируемого участка составляет примерно 100×100 мм. Сила отрыва дефектоскопа от трубы равна 18 кг (180 Н). Для контроля трубы длиной 20 метров потребуется переставить магнит 200 раз. Применение таких дефектоскопов для контроля труб также не целесообразно.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому представляет переносный дефектоскоп КН20, содержащий гибкие кабели и соленоиды, состоящие из параллельно соединенных проводников (витков) (см. приложение 3). Для выявления поперечных дефектов на трубах малых диаметров применяют кабели и соленоиды (см. приложение 3, Выпуск РД 13-05-06, стр.75). Однако выявление продольных дефектов этими устройствами, тем более на трубах диаметром 1000-1420 мм, является весьма проблематичным. Кроме этого, потребляемая мощность дефектоскопа КН20 оставляет более 13 кВА, а для этого требуется специальный генератор для полевых условий. Применение таких дефектоскопов для контроля труб газопроводного транспорта также не целесообразно.
Предлагается устройство, не имеющее указанных недостатков, которое имеет следующие достоинства:
- сила магнитного притяжения намагничивающего устройства при его перестановке на трубе отсутствует, так как ток пропускается по устройству длительностью 1,5 мс;
- размер намагничиваемого участка за одну операцию намагничивания составляет 500×150 мм; размеры которого в 5 раз больше размеров контролируемых участков устройств аналогичного назначения;
- контроль проводят способом остаточной намагниченности, поэтому обеспечивается удобство осмотра и нанесения магнитного индикатора (порошка или суспензии);
- применение импульсного тока обеспечивает хорошее выявление трещин и других дефектов.
Целью создания предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности магистрального трубопроводного транспорта, достоверности и сокращение трудозатрат магнитопорошкового контроля по обнаружению стресс-коррозионных трещин, которые являются основной причиной разрушения магистральных трубопроводов.
Поставленная цель достигается применением намагничивающего устройства, выполненного в виде параллельных прямолинейных проводников, накрытых магнитопроводом из трансформаторного железа, располагаемого при намагничивании на поверхности проверяемого участка трубы и соединенного с блоком намагничивающего импульсного тока.
При этом выполняется следующая технология контроля. Выполнение разметки проверяемой поверхности трубы на контролируемые участки (размер каждого участка 500×150 мм), последовательное их намагничивание путем пропускания импульсного тока по намагничивающему устройству предлагаемого дефектоскопа, нанесение магнитного индикатора на все намагниченные участки и проведение их осмотра с целью выявления дефектов.
На фигуре 1 «Схема магнитопорошкового дефектоскопа для диагностирования труб магистральных трубопроводов» изображено и обозначено:
1 - прямолинейные параллельные проводники, выполненные из медных или алюминиевых шин прямоугольного сечения; 2 - медные или алюминиевые шины, соединяющие проводникти 1; 3 - винты; 4 - сечение участка проверяемой трубы; 5 - соединительные провода; 7 - магнитопровод из листа трансформаторного железа; 8 - блок питания (аккумуляторы); 9 - кнопка включения импульсного тока; Q, L - ширина и длина намагничивающего устройства.
На фигуре 2 «Схема соединений блоков магнитопорошкового дефектоскопа для диагностирования труб магистральных трубопроводов» изображено и обозначено:
1 - прямолинейные параллельные проводники; 2 - шины, соединяющие проводники 1; 6 - блок импульсного тока; 7 - магнитопровод из листа трансформаторного железа; 8 - блок питания (аккумуляторы); 9 - кнопка включения импульсного тока; 10 - намагничивающее устройство.
На фигуре 3 «Схема распределения магнитного потока в элементах намагничивающего устройства и трубе».
1 - сечение прямолинейных проводников; 4 - сечение участка проверяемой трубы; 7 - магнитопровод; Ф - магнитный поток. «+» - направление тока в плоскость чертежа.
На фигуре 4 показан вид трещин выявленных на трубе с применением действующего образца предлагаемого дефектоскопа.
Описание конструкции Магнитопорошкового дефектоскопа для диагностирования магистральных трубопроводов.
Предлагаемый дефектоскоп содержит:
1. Прямолинейные параллельно расположенные проводники 1, выполненные из медных или алюминиевых шин прямоугольного сечения. При контроле труб расстояние L между проводниками 1 оставляет 20 мм. При контроле других объектов оно может устанавливаться от 10 до 50 мм. Начало и концы проводников 1 соединены шинами 2 с помощью винтов 3, что обеспечивает их электрически параллельное соединение. Проводники 1 и шины 2 имеют изоляционное покрытие.
2. Шины 2, соединяющие проводники 1. Шины 2 изогнуты по радиусу проверяемой трубы, что обеспечивает непосредственное расположение проводников 1 на проверяемой поверхности трубы 4.
3. Продники 5, соединяющие шины 2 с блоком 6 импульсного тока.
4. Магнитопровод 7 из листа трансформаторного железа, укреплен на проводниках 1, электрически от них изолирован.
5. Блок 6 импульсного тока с кнопкой 9 включения тока, позволяющий пропустить импульс тока до 5000 А длительностью 1,5…1,8 мс
6. Блок питания - это аккумуляторы.
Физическая картина выявления дефектов предлагаемым устройством состоит в следующем (фиг.2). Импульсным током длительностью 1,5...1,8 мс вследствие скин-эффекта создается магнитное поле, которое проникает в материал трубы на небольшую глубину, поэтому магнитный поток Ф, размагничивающее поле (размагничивающий фактор) оказываются значительно меньше, чем значение этих факторов при намагничивании постоянным полем. В связи с этим выявляемость стресс-коррозионных трещин магнитопорошковым методом при указанных условиях оказывается высокой.
Работа дефектоскопа при выявления стресс-коррозионных трещин состоит в следующем:
- Проводят раазметку проверяемой части трубы на участки. Длина каждодго участка 500 мм.
- Устанавливают намагничивающее устройство на первый контролируемый участок так, чтобы проводники 1 (фиг.1) были направлены вдоль оси трубы. При этом все проводники 1 будут расположены на поверхности трубы.
- пропускают ток по намагничивающему устройству (по проводникам 1) нажав на кнопку 9, намагничивая первый участок,
- аналогично намагничивают все другие контролируемые участки,
- наносят магнитный индикатор на все намагниченные участки,
- проводят осмотр всех участков с целью обнаружения стресс-коррозионных трещин.
Выявление трещин может осуществляться с помощью пакетов из прозрачной полиэтиленовой пленки, в которые помещена магнитная суспензия. Пакет накладывают на намагниченный участок. Частицы суспензии притягиваются магнитными полями над дефектами, образуя индикаторный рисунок (скопление порошка над дефектами), по которому судят о наличии дефектов. Затем пакет снимают с трубы, взбалтывают суспензию и прикладывают его на следующий участок для выявления трещин. Такие пакеты рассчитаны на длительное многократное их применение.
Изготовлен, испытан такой дефектоскоп со следующими характеристиками:
Проводники 1 (фиг.1) изготовлены из алюминиевой шины сечением 11×6,2 мм, длина прводников L=500 мм. Расстояние между проводниками 20 мм. Если ширина зоны (ШЗ) контроля задана, то количество проводников определяют как частное от деления ШЗ/20.
Для изготовления магнитопровода 7 (фиг1, фиг.3) использовано трансформаторное железо толщиной 0,35 мм, которое укреплено на проводники 1 с применением изоляционных материалов.
В качестве блока 6 (фиг1 и фиг.2) применен блок импульсного тока МД-И, позволяющий получить ток в намагничивающем устройстве до 5000 А..
В блоке 8 использовано два аккумулятора ЕР 1212 «ЕВРОПАУЭР», масса одного аккумулятора 4,1 кг.
Экспериментально уста6новлено, что для выявления стресс-коррозионных трещин на трубах с применением разработанного намагничивающего устройства достаточен ток даже 4000 А. Вид стресс-коррозионных трещин, выявленных с применением предлагаемого и изготовленного действующего дефектоскопа показан на фиг.4.
Путем сплошного сканирования трубы, то есть путем последовательного контроля по участкам с применением предлагаемого дефектоскопа достигается надежное выявление опасных дефектов на трубах газопроводного транспорта.
Таким образом, приведенная и обоснованная совокупность признаков предлагаемого устройства является необходимой и достаточной для повышения надежности магистрального трубопровода в связи с созданием и применением магнитопорошкового дефектоскопа для диагностирования магистральных трубопроводов.