Устройство ультразвукового контроля труб, патрубков, корпусов цилиндрической формы, имеющих ступенчатое внутреннее сечение

Предлагаемая полезная модель относится к области неразрушающего контроля материала труб, патрубков, корпусов цилиндрической формы, имеющих ступенчатое внутреннее сечение, и предназначена для проведения неразрушающего контроля труб и патрубков цилиндрической формы, имеющих ступенчатое внутреннее сечение, в частности, патрубков блока верхнего типа ВВЭР реакторной установки (РУ) и аналогичных.
Известно устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода (патент РФ №2139469, кл. F17D 5/00, G01N 29/00, G01N 27/87, опубл. 10.10.1999).
Данное устройство относится к области измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода и предназначена для проведения контроля трубопроводов, транспортирующих нефть. Данное устройство включает в себя цилиндрический носитель датчиков, расположенных по его окружной периферии, выполненный из эластичного материала, имеющий внешний диаметр, несколько превышающий внутренний диаметр трубопровода, и представляющий собой ряд соединенных между собой подпружиненных в радиальном направлении держателей, каждый из которых снабжен продольной выемкой с установленными в ней датчиками, и по меньшей мере один герметичный корпус, шарнирно соединенный с носителем и несущий соединенные с датчиками средства для обработки информации, а также блок питания. Согласно изобретению передняя стенка выемки каждого держателя носителя имеет в поперечном сечении L-образную форму, а боковые стенки снабжены по периферии пластинами из эластичного материала, несколько выступающими за кромки боковых стенок, при этом толщина боковых стенок превышает толщину передней стенки и пластин выемки.
Недостатками данного устройства являются необходимость использования дополнительного гидротехнического оборудования для создания потока жидкости, по мощности достаточного для перемещения данного устройства по трубопроводу и его функционирования и высокие массогабаритные характеристики, что делает невозможным проверку трубопроводов малого диаметра. Конструкция не предусматривает проведение неразрушающего контроля патрубков, имеющих ступенчатое внутреннее сечение. Прохождение носителем участков трубопровода со значительными дефектами геометрии в его сечении сопровождается удалением датчиков от недеформированной части трубопровода вблизи дефекта геометрии, а также смятием манжеты с датчиками. Из-за возможности неконтролируемого поворота устройства в процессе движения в трубопроводе невозможно определить точные координаты дефекта. К недостаткам можно также отнести высокие требования к точности позиционирования устройства, опасность повреждения датчиков, сложность установки, невозможность удаленной работы с устройством в составе манипуляционной системы, низкую вероятность обнаружения дефектов из-за отсутствия индивидуального поджима датчиков и подвода контактной жидкости к каждому датчику отдельно. Все выше перечисленное делает устройство непригодным для контроля патрубков РУ.
Наиболее близким техническим решением к предложенному, взятым за прототип, является носитель датчиков для внутритрубного инспекционного снаряда (патент РФ №2204113, кл. G01B 5/00, G01N 29/04, F17D 5/06 опубл. 10.05.2003),
Данное устройство относится к области измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода и предназначено для проведения контроля трубопроводов, транспортирующих нефть. Носитель включает в себя множество соединенных между собой кольцеобразных держателей датчиков, посадочные места для датчиков выполнены в кинематически соединенных между собой элементах кольцеобразных держателей, элементы кольцеобразных держателей выполнены способными испытывать упругое отжатие в радиальном направлении от оси носителя.
Благодаря тому, что датчики установлены на кольцеобразных держателях, способных испытывать упругое отжатие в радиальном направлении от оси носителя, при прохождение носителем участков трубопровода со значительными дефектами геометрии, в его сечении не сопровождается удалением датчиков от недеформированной части трубопровода вблизи дефекта геометрии, а также смятием манжеты с датчиками.
Недостатками данного устройства является необходимость использования дополнительного гидротехнического оборудования для создания потока жидкости, по мощности достаточного для перемещения данного устройства по трубопроводу и его функционирования и высокие массогабаритные характеристики, что делает невозможным проверку трубопроводов малого диаметра. Кроме того, конструкция не предусматривает проведение неразрушающего контроля патрубков, имеющих ступенчатое внутреннее сечение. Из-за возможности неконтролируемого поворота устройства в процессе движения в трубопроводе невозможно определить точные координаты дефекта. К недостаткам также можно отнести высокие требования к точности позиционирования устройства, опасность повреждения датчиков, сложность установки, невозможность удаленной работы с устройством в составе манипуляционной системы, низкую вероятность обнаружения дефектов из-за отсутствия индивидуального поджима датчиков и подвода контактной жидкости к каждому датчику отдельно. Все выше перечисленное делает устройство непригодным для контроля патрубков РУ.
Задачами заявляемой полезной модели являются: отказ от использования дополнительного гидротехнического оборудования, снижение массогабаритных характеристик, проведение неразрушающего контроля патрубков, имеющих ступенчатое внутреннее сечение, определение точных координат дефектов, понижение требования к точности позиционирования устройства, устранение опасности повреждения датчиков, упрощение установки устройства на объект контроля, осуществление удаленной работы в составе манипуляционной системы и повышение вероятности обнаружения дефекта.
Поставленные задачи решаются следующим образом.
Отказ от использования дополнительного гидротехнического оборудования возможен за счет использования устройства в составе манипуляционной системы.
Снижение массогабаритных характеристик достигается за счет выноса аппаратуры питания и обработки сигналов датчиков из устройства и за счет сокращения количества датчиков.
Проведение неразрушающего контроля патрубков, имеющих ступенчатое внутреннее сечение, становится возможным благодаря индивидуальному прижиманию пружинами ультразвуковых датчиков чувствительной поверхностью к каждой плоскости на образующей исследуемого патрубка.
Определение точных координат дефектов достигается возможностью определения местоположения каждого датчика в любой момент времени через угол поворота устройства.
Снижение требования к точности позиционирования устройства достигается заходными фасками и центрирующими корпусом и стаканом.
Опасность повреждения датчиков при установке и извлечении устройства устраняется механизмом выдвижения датчиков на время работы.
Упрощение установки устройства на объект контроля достигается использованием устройства в составе манипуляционной системы.
Возможность удаленной работы в составе манипуляционной системы обеспечивается установкой в переднем корпусе телекамеры.
Повышение вероятности обнаружения дефекта обеспечивается подпружиниванием каждого датчика отдельно и подводом контактной жидкости непосредственно к чувствительной поверхности каждого датчика.
Техническим результатом являются: отказ от использования дополнительного гидротехнического оборудования, снижение массогабаритных характеристик, проведение неразрушающего контроля патрубков, имеющих ступенчатое внутреннее сечение, определение точных координат дефектов, понижение требования к точности позиционирования устройства, устранение опасности повреждения датчиков, упрощение установки устройства на объект контроля, возможность удаленной работы в составе манипуляционной системы и повышение вероятности обнаружения дефекта.
На Фиг. 1 представлен внешний вид устройства ультразвукового контроля труб, патрубков корпусов цилиндрической формы, имеющих ступенчатое внутреннее сечение.
На Фиг. 2 представлен внешний вид устройства ультразвукового контроля, вид слева и в поперечном разрезе.
На Фиг. 3 представлен внешний вид устройства ультразвукового контроля, установленного в патрубок, перед началом и после проведения контроля.
На Фиг. 4 представлен внешний вид устройства ультразвукового контроля, установленного в патрубок, в процессе проведения контроля.
Устройство ультразвукового контроля состоит из неподвижного корпуса (1), который слева и справа заперт фланцами (2) и (3). На левом фланце закреплена направляющая втулка (4). В этой втулке труба (5) с жестко закрепленным на ее конце стержнем с пазами (6) может совершать поступательные движения вдоль своей продольной оси. В самом корпусе (1) находится кронштейн (7), подпружиненный пружинами (8) в направлении, перпендикулярном продольной оси трубы (5). В кронштейне (7) жестко закреплены оси (9) со свободно вращающимися на них втулками (10). На правом фланце (3) закреплена втулка (11), которая препятствует перекосу стержня с пазами (6). Слева на трубу (5), подпружиненную пружиной (12), на винтах установлен интерфейсный фланец (13), который предназначен для установки на манипуляционную систему. На кронштейне (7) закреплены одна или несколько разрезных пружин (14) с кронштейнами (15). На других концах пружин (14) на ступенчатых осях (16) свободно вращаются рычаги (17). Оси (16) вместе с кронштейнами (15) обеспечивает деформацию пружин (14) только в одном направлении. На одной стороне рычагов (17) закреплены ультразвуковые датчики (18) со штуцерами для подвода жидкости, а на другой стороне рычагов (17) на развальцованных осях (19) свободно вращаются ролики (20). На левом фланце (2) закреплен стакан (21), а на правом фланце (3) крепится корпус (22). На стакане (21) привинчен корпус (23) с ввернутыми в него штуцерами: один штуцер (24) для крепления трубки (25), подводящей контактную жидкость от источника к устройству, и один или несколько штуцеров (26) для крепления трубок (27), подводящих контактную жидкость от корпуса (23) к датчикам (18). В корпус (22) гайками зажата камера (28).
Устройство ультразвукового контроля работает следующим образом:
1. Устройство ультразвукового контроля устанавливается в патрубок до касания торцом стакана (21) торца исследуемого патрубка.
2. Производится нажатие на трубу (5) через интерфейсный фланец (13).
3. Стержень с пазами (6) совершает поступательное движение вглубь патрубка вдоль своей продольной оси.
4. Кронштейн (7), не поддерживаемый через втулки (10) стержнем (6), под действием пружин (8) отжимается от корпуса (1).
5. Датчики (18) и ролики (20), установленные на рычагах (17), прижимаются к исследуемой плоскости с усилием, обеспечиваемым пружинами (8) и (14).
6. Через трубку (25) и штуцер (24) в корпус (23) подается жидкость, а оттуда через штуцеры (26) и трубки (27) жидкость поступает к местам контакта датчиков (18) и плоскостей исследуемого патрубка,
7. В процессе вращения устройства вокруг своей оси за интерфейсный фланец (13) датчиками (18) осуществляется ультразвуковой контроль всей поверхности патрубка.
8. После завершения контроля с фланца (13) снимается усилие, действующее вдоль оси прибора, и труба (5) под действием пружины (12) возвращается в исходное положение. Труба (5) через стержень (6) и втулки (10) поджимает кронштейн (7) к корпусу (1), и датчики (18) с роликами (20) отводятся от исследуемой поверхности на расстояние, достаточное для безопасного извлечения устройства.