Мобильный комплекс для контроля сварных соединений труб малого диаметра методом цифровой радиографии

ДИАГНОСТИКА

Мобильный комплекс для контроля сварных соединений труб малого диаметра методом цифровой радиографии

B.И. Капустин1 Т.М. Гурьева2

C.Б. Красильников3 И.В. Соколов2

А.В. Шмелев1

'ООО «АВКОНТ», Москва, Россия

2ОАО «НИИЭФА им. Д.А. Ефремова», Санкт-Петербург, Россия

3ООО «Синтез НПФ», Санкт-Петербург, Россия

Радиационный контроль сварных соединений труб малого диаметра (от 20 до 40 мм и толщиной стенки 1,5-3,0 мм) в условиях ограниченного пространства является трудоемким процессом. Традиционно в качестве излучения применяются радионуклидные источники Селен-75 и Иридий-192 с размером фокусного пятна 1,0-2,0 мм. Экспериментальные исследования и теоретическая оценка чувствительности контроля трубок малого диаметра с применением радионуклидных источников Селен-75 и Иридий-192 показали, что получить чувствительность согласно ГОСТ 7512-82 по 1 классу с применением проволочных эталонов чувствительности удается с большим трудом из-за низкого контраста изображений [1, 2].

Ситуация усугубляется тем, что для обеспечения такой чувствительности необходимо использовать высококонтрастную мелкозернистую радиографическую пленку типа «Структурикс» Д-2 [2] и рентгеновские аппараты с выносным анодом. В этом случае время контроля на один снимок составит порядка 20-30 мин, включая время на подготовку операции. Следует отметить, что в настоящее время также отсутствуют устройства для крепления рентгеновского аппарата и приемника в процессе позиционирования.Указанные факторы свидетельствуют о низкой производительности и большой трудоемкости контроля трубок малого диаметра.

Для решения этой актуальной задачи компанией ООО «АВКОНТ», совместно с ООО «Синтез НПФ» в интересах ОАО «НИИЭФА им. Д.А. Ефремова» разработан мобильный цифровой рентгеновский комплекс «Шелест-Д», предназначенный для рентге-нотелевизионного контроля (далее по тексту цифровая радиография) сварных соединений труб малого диаметра в условиях ограниченного пространства.

Составные части комплекса: переносной пульт управления, перемещаемые защитные экраны для безопасности персонала от ионизирующего излучения, два штативных устройства для крепления преобразователя и рентгеновского аппарат, при этом каждый штатив позволяет перемещаться комплексу по семи осям в процессе контроля. Кабель длиной до 90 м.

В комплексе «Шелест-Д» в качестве детектора используются плоскопанельные CMOS матрицы двух размеров — 100х50 мм и 50х25 мм.

В качестве излучателя впервые

Разработан мобильный цифровой рентгеновский комплекс для контроля сварных соединений труб малого диаметра в условиях ограниченного пространства методом цифровой радиографии. Испытаны и подтверждены основные технические, эксплуатационные характеристики и функциональные параметры мобильного цифрового рентгеновского комплекса «Шелест-Д» требованиям, основным положениям стандартов: БЫ 13068-1:2000; БЫ 13068-2:2000; БЫ 13068-3:2002 [1-3].

использовался специально разработанный рентгеновский аппарат с выносным анодом со встроенной системой электромагнитного фокусирования и охлаждения, способный обеспечить размер фокусного пятна порядка 0,05^0,5 мм, а оригинальная система охлаждения — возможность длительной работы при анодной мощности до 120 Вт.

Технические характеристики комплекса «Шелест-Д» приведены в таб. 1.

Наименование

Принцип работы комплекса «Шелест-Д» основан на получении информации об объекте путем преобразования энергии рентгеновского излучения при прохождении через объект и регистрацией фотонов КМОП матрицей. Информация от КМОП матрицы поступает в блок управления и обработки изображения (далее по тексту — блок управления), отображается на экране монитора и может быть сохранена в памяти компьютера.

Толщина просвечиваемых материалов:

- по стали до, мм

-по алюминию до, мм Рабочее поле контроля:

- для плоскопанельного детектора №1, мм

- для плоскопанельного детектора №2, мм Размеры блока управления не более, мм Качество отображения

Вес блока управления не более, кг Вес блока рентгеновского излучателя не более, кг Размеры блока рентгеновского излучателя не более, мм Мощность дозы излучения при максимуме, кВ / мА:

Величина

10,00 100

100х50 50х25

570х320х120

РиНИЭ

7.5

4.0

0

не менее 10 мР /мин при 100 кВ и 1мА

через 6 мм стали на 1000 мм от фокусного пятна от 50 до 120

134

Диапазон плавного регулирования напряжения на трубке излучателя, кВ

Диапазон плавного регулирования тока на трубке излучателя, мА

Максимальная мощность излучателя на аноде, Вт Длина излучателя анода до фланца трубки не менее, мм Размер фокусного пятна по БЫ 12543, мм Размер фокусного пятна с магнитной фокусировкой, мм Угол выхода излучения без коллиматора, град Угол выхода излучения наклона плоскости диаграммы, град

Температура отключения излучателя, °С Рабочий цикл: излучателя, % Перемещаемая биологическая защита, обеспечивающая условия безопасной работы для персонала группы А

Поле контроля при использовании плоскопонельного детектора №1, мм

Поле контроля при использовании плоскопонельного детектора №2, мм

Полный средний срок службы не менее, лет

Таб. 1 — Технические характеристики комплекса «Шелест-Д»

ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ 2 (55) МАРТ-АПРЕЛЬ 2017

от 0,1 до 1.2

140 100 0,1-1,0 0,05 0,5 360

20°от плоскости, перпендикулярной оси трубки +70

100 при 20°С

100х50

50х25

7,0

В процессе испытаний комплекса по методике Р Газпром 2-2.4-866-2014 [3] установлено следующее:

• внутренняя нерезкость детектора Ш составляла не более 0,4 мм;

• дифференциальное и интегральное искажение составляли, не более 5%.

• дифференциальная и интегральная однородность Ий, составляли не более 10%;

• выявлемость дефектов соответствовала классу В стандарту БЫ 130 5817-1:2014 и классу 1 по ГОСТ 7512-82 [1];

• чувствительность контроля оценивалась по анализу образца по схеме через две стенки по двойной номинальной толщине стенки 1,65 мм и составляла по проволочному элементу эталона (!Ц!) 0,080мм (Ш7) дуплекса № Р12.

Согласно [4], параметры классификации комплекса МЦРК при испытаниях для классов 3С-1, 3С-2, 3С-3 должны соответствовать [5], что соответствует полученным в процессе испытаний параметрам.

Таким образом, экспериментально подтвердили технические параметры мобильного цифрового рентгеновского комплекса в условиях ограниченного пространства «Ше-лест-Д» требованиям, основным стандартам: БЫ 13068-1:2000; БЫ 13068-2:2000; БЫ 130683:2002 [4, 6, 7], а также классу изображения 3В, а по оценке качества контроля детекторов относится к классу системы детекторов 3С1.

В качестве иллюстрации технического решения на рис. 1 представлено штативное устройство с установленным рентгеновским излучателем и преобразователем для контроля трубок малогодиаметравстесненных условиях.

Управление режимами «Шелест-Д» осуществляется посредством программы !рМаЫх с блока управления. Внешний вид блока управления показан на рис. 2.

Собственно цифровой преобразователь с вынесенным чувствительным элементом показан на рис. 3.

Выводы

1. Экспериментально установлено, что радиографическая чувствительность комплекса «Шелест-Д» составляла по проволочному эталону (!Ц!) 0,080 мм ^17) дуплекса № Э12 при контроле по схеме через две стенки.

2. Комплекс «Шелест-Д» обеспечивает класс изображения 3В согласно требованиям стандарта БЫ 13068-3:2002. [3], а по оценке качества контроля детекторов

Рис. 2 — Внешний вид блока управления

соответствует классу системы детекторов 3С1.

3. Разработанный комплекс «Шелест-Д» может быть применен для контроля:

• сварных соединений труб малого диаметра в условиях ограниченного пространства в труднодоступных местах при эксплуатации и монтаже оборудования химического и нефтяного машиностроения;

• досок парогенераторов и оборудования АЭС;

• сварных соединений трубок малого диаметра в условиях радиационного фона АЭС;

• контроль изделий электроники, композиционных материалов при лабораторных исследованиях.

4. Преимущества мобильного комплекса «Шелест-Д»:

• цифровое изображение, полученное с применением плоскопонельного детектора, высокое разрешение, размер пикселя 96 и 48 мкм.

• оригинальное программное обеспечение для получения и компьютерной обработки цифровых изображений;

• специальная конструкция крепления излучателя и преобразователя позволяет их позиционировать в условиях пространственных ограничений при контроле труб малого диаметра, сборок и др.;

• имеется сертификат соответствия РОСС 1^и. МЛО6. В00170 требованиям безопасности. Срок действия с 03.08.2016 по 02.08.2019.

Разработка комплекса выполнена ООО «АВКОНТ», являющимся самостоятельным предприятием по разработке приборов, оборудования, оснастки, программного обеспечения для систем автоматизации радиационных цифровых методов контроля сварных соединений газопроводов, нефтепроводов, оборудования и трубопроводов АЭС. Предприятие осуществляет комплексную поставку цифровых радиационных систем, включая, методические документы, учитывающие специфику контроля Заказчика. «АВКОНТ» обеспечивает техническую поддержку и обслуживание поставленного оборудования в

течение всего времени его эксплуатации. Список литературы

1. ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Сварные соединения. Радиографический метод.

2. Капустин В.И., Рябов А.Н., Козин Ю.Н., Шведов Л.И., Максимова Т.Н. Оценка возможности применения гамма-дефектоскопов с источником излучения Селен-75 для контроля сварных соединений оборудования

и трубопроводов АЭС до 40 мм по стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008 №4. С. 58-63.

3. Р Газпром 2-2.4-866-2014 Материалы, приборы, оборудование радиографического неразрушающего контроля качества сварных соединений газопроводов.

4. БЫ 13068-3, Неразрушающий контроль

- Радиоскопический контроль - Часть 3: Общие принципы радиоскопического контроля металлических материалов посредством рентгеновского и гамма-излучения.

5. Р Газпром 2-2.4-865-2014 Радиографический контроль качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых магистральных газопроводов.

6. БЫ 13068-1, Неразрушающий контроль

- Радиоскопический контроль -Часть 1: Количественные измерения характеристик изображения.

7. БЫ 13068-2, Неразрушающий контроль

- Радиоскопический контроль - Часть 2: Проверка долговременной стабильности устройств формирования изображения.

ООО «АВКОНТ» +7 (495) 971-68-84 avcont@avcont.ru www.avcont.ru

Рис. 1 — Штативное устройство с установленными преобразователем и излучателем

Рис. 3 - Цифровой рентгеновский преобразователь