PipeWizard


Распечатать

PipeWIZARD

Автоматическая система ультразвукового контроля сварных стыков трубопровода, с использованием фазированных решеток. Соответствует или превышает требования стандартов и нормативов ASTM E-1961, DNV2000 OS-F101 и API 1104.

  • Высокое быстродействие 100 мм/сек
  • Время контроля с выдачей заключения "от шва до шва" не более 4 минут для 36-дюймовой трубы
  • Одна и та же система контролирует трубы разного диаметра, с разной толщиной стенки и разными профилями сварного шва
  • Экономия расходных материалов 
  • Высокая надежность  
  • Великолепно подходит для специализированных сканирований

PipeWIZARD® ОБЗОР СИСТЕМЫ

Газовые трубопроводы изготовлены из высокопрочной стали и отрабатывают значительный процент предела текучести. Сварные стыки трубопроводов свариваются прямо на месте, при помощи автоматического сварного аппарата. Затем они быстро контролируются, облицовываются и закапываются. Очень важно, чтобы любой дефект сварного шва был быстро выявлен и проанализирован, в ходе цикла строительства.

В последние годы, автоматизированный ультразвуковой контроль вытесняет метод радиографии для контроля сварного шва газовых трубопроводов по всему миру. Автоматизированный ультразвуковой контроль позволяет лучше определять положение и размер дефекта и уменьшает процент брака. 

>Существуют определенные ограничения, связанные с циклом строительства:

  1. Время: При строительстве на суше, цикл контроля (установка сканера, сканирование, возврат, снятие сканера, переход к другому сварному шву и выдача предварительного результата) занимает около 4 минут. При строительстве морских трубопроводов, это время может составлять всего 2 минуты, но передвижение не требуется.
  2. Анализ данных: Данные должны быть проанализированы перед переходом к следующему сварному шву. Имеется ввиду оценка шва по критериям годен/негоден в реальном масштабе времени.
  3. Хранение данных: Очень важно сохранять данные в процессе цикла контроля, для возможности их последующего анализа. 

Все эти специфические ограничения относятся к автоматическому ультразвуковому контролю.

Стандарты

Настроечный образец, с плоскодонными отверстиями и другими искусственными отражателями (ASTM 1997).

В 1998 году, Американское общество по испытанию материалов ASTM опубликовало ASTM E-1961-98. Этот стандарт включает в себя основные характеристики автоматизированного ультразвукового контроля кольцевых сварных швов: зональная дискриминация, быстрая обработка данных, специализированные настроечные образцы, процедуры настройки. Стандарт E-1961 ориентирован на использование инженерно-критического анализа (ECA). В 1999 году Американский Институт Нефти опубликовал 19-ю версию API 1104, которая охватывала механизированный ультразвуковой контроль также, как и радиографию.

Все системы PipeWIZARD® соответствуют требованиям ASTM E-1961, API 1104. Также PipeWIZARD® соответствует требованиям DNV2000 OS-F101 - стандарт АУЗК при прокладке подводных трубопроводов. В некоторых случаях компания может ужесточать требования стандартов, для улучшения выявляемости и пространственного разрешения дефектов.

Преимущества и ключевые возможности автоматизированного УЗК.

 Автоматизированный УЗК повсеместно вытесняет метод радиографии для проведения контроля кольцевых сварных швов трубопроводов.

 Преимущества автоматизированного УЗК:

  1. Нет радиационной опасности
  2. Процесс контроля сварки, улучшающий выявляемость дефектов
  3. Повышенная чувствительность к дефектам, снижающая вероятность, пропуска брака
  4. Высокая скорость контроля
  5. Быстрая и надежная обработка данных с использованием их графического отображения
  6. Широкое применение АУЗК при прокладке трубопроводов на суше показало существенно лучшие результаты, чем радиография.
  7. Применение фазированных решеток дает существенные преимущества при проведении АУЗК, по сравнению с применением обычных УЗ датчиков 

Преимущества фазированных решеток:

  1. Фазированные решетки значительно меньше и легче, чем стандартные блоки датчиков
  2. Один PipeWIZARD® может контролировать трубы различного диаметра и с разной толщиной стенки без замены датчиков ФР или механической юстировки их положения
  3. Решетки позволяют иметь значительно большее количество зон контроля, для лучшего определения вертикальных размеров дефектов
  4. Время сканирования меньше, чем у многоэлементных систем
  5. Настройка на любые профили шва, диаметры трубы, или толщину стенки может быть проведена путем простого выбора соответствующих файлов установок без механической юстировки положения датчиков
  6. Решетки позволяют легко контролировать качество акустического контакта

Преимущества фазированных решеток при контроле кольцевых сварных швов

  1. Уменьшенная и облегченная система держателей датчиков (до 2 дюймов вдоль шва).
  2. Один PipeWIZARD® может сканировать трубы с диапазоном диаметров от 2 дюймов до 56 дюймов, при этом необходимо только: менять направляющие, файлы установок и иногда призму.
  3. Без изменения стандартной комплектации PipeWIZARD может сканировать стенки труб толщиной от 6 мм до 50 мм.
  4. Увеличено число зон контроля, для лучшего выявления дефектов и измерения их вертикальных размеров.
  5. Время сканирования уменьшилось на несколько секунд, за счет сужения системы держателей датчиков.
  6. Систему можно отрегулировать для любого профиля сварного шва, диаметра трубы или толщины стенки с помощью встроенного программного обеспечения. 
  7. Решетки можно запрограммировать для прямого контроля качества акустического контакта под всей поверхностью призмы путем измерения донного эхо-сигнала.
  8. Мастер настройки содержит автоматические настройки.

Режим вывода данных на экран в реальном времени:

  1. Прокрутка экрана, для быстрой обработки и анализа данных оператором
  2. Представление результатов двустороннего контроля шва, в виде "развертки" на экране
  3. Каждая зона контроля отображается как ленточная диаграмма, с отображением амплитуды и времени пролета
  4. В-сканы отображают и характеризуют пористость различных зон шва
  5. Отображение TOFD улучшает обнаружение и определение размеров дефектов
  6. Цветные полосы диаграммы в правой части экрана показывают состояние акустического контакта
  7. Допустимо до 128 каналов

Разбиение на зоны профиля сварного шва J-типа на настроечном образце 19,1 мм.

Что такое Фазированные решетки?

Технология фазированных решеток использует электронное формирование луча, для генерирования и приема УЗ сигналов. Каждый элемент решетки создает индивидуальные импульсы и задержки, для создания широкого диапазона углов лучей и фокусировочных расстояний.
Создаются серии законов фокусировки, позволяющие сканировать сварной шов, почти так же, как и при обычном УЗК, но всего двумя решетками и с прекрасной гибкостью. Настройки выполняются, посредством загрузки файла, без юстировки положения датчика. Электронное сканирование позволяет проводить специализированный контроль сварного шва, включающий TOFD с множественными углами, усовершенствованное изображение и детализированный контроль.

 

ПО для автоматической интерполяции

 

Вывод на экран изображения сварного шва с дефектами.

Анализ дефектов

    • Данные амплитуды отмечены определенным цветом, для предупреждения оператора, когда сигнал пересекает поисковый или браковочный уровни.
    • Дефекты можно быстро измерить при помощи определения числа зон, где обнаружен сигнал.
    • Длина дефекта может быть измерена прямо с экрана.
    • Положение дефекта в сварном шве можно определить, с помощью TOFD информации (цветная полоса).
    • Оценка дефекта производится с использованием определения величины амплитуды сигналов в зонах, величины TOF в зонах и TOFD метода. 
      Полное разбиение профиля шва на зоны можно выполнить при помощи двух 60-элементных решеток, по одной с каждой стороны сварного шва. TOFD и другие методы сканирования, можно осуществлять с использованием тех же решеток или специализированных датчиков. Система держателей датчиков была разработана для установки дополнительных датчиков, необходимых для проведения контроля на поперечные дефекты. Также могут быть использованы дополнительные методы оценки размеров дефектов: TOFD или оценка амплитуды. 

Контролируемые сварные швы

Тип стыка Кольцевой сварной шов
Диаметр трубопровода от 2 дюймов до  56 дюймов
Толщина от 6 мм до 50 мм (опционально трубы с более толстой стенкой)
Разделка шва CRC, J-тип, V-тип, X-тип и др. (включая швы, сваренные вручную)

 

Сканер кольцевого типа для труб малого диаметра, покрывает диапазон от 2 до 16 дюймов.

Настройка

Комплексный настроечный образец  содержит отражатели, имитирующие возможные дефекты и их положения. 

 

    • Риски, использующиеся для корня и верха шва
    • Плоскодонные сверления используются для зон слепого зазора, заполнения шва и зон горячего прохода
    • Вертикальные сквозные отверстия используются для настр йки позиционирования

 

Разграничение  зон УЗК

    • Сварной шов разделен на зоны, каждая от 1 мм до 3 мм высотой, для корня шва, зон слепого зазора, зон заполнения и горячего прохода. 
    • Сварные швы контролируются с двух сторон (сверху и снизу) для 100% покрытия.
    • Каждая зона шва контролируется в эхо-импульсном режиме или режиме "тандем".
    • Перекрытие диаграмм  лучей от зоны к зоне минимально.
    • Отражатели, обнаруженные в одной зоне, могут быть определенного размера 2 мм или меньше.
    • Парные стробы используются для каждого канала для амплитуды и времени пролета.

Типичные дефекты

    • Непровар/несплавление
    • Неполное проникновение
    • Усадочная трещина
    • Пористость верха и тела шва
    • Смещение кромок
    • Обрыв дуги
    • Прожигание
    • Пористость обратной стороны шва
    • Подрез в корне шва

 

Специальные применения

    •    Толстые трубы
    •    Трубы малого диаметра
    •    Плакирование
    •    Бесшовные трубы
    •    Контроль силовых элементов
    •    Ректификационные колонны
    •    Соединение двусторонним швом

Эксплуатация и применение

PipeWIZARD® много использовался при строительстве наземных и подводных трубопроводов, при помощи него осуществлено сканирование 200000 сварных швов и собрано столько же данных. Наиболее широкое применение он получил в проекте "Голубой Поток"  с помощью корабля SAIPEM, во время которого было проконтролировано 65000 сварных швов  и проведено 130000 сканирований, с учетом прогона тестовых образцов, а также в проекте 4000-км "Chinese WEPP" . В проекте "Голубой Поток"  PipeWIZARD работал несколько месяцев без перерыва. PipeWIZARD безупречно работал в жарких и холодных климатических условиях, в условиях повышенной влажности, соленой морской воды и в условиях пустыни.

PipeWIZARD® имеет возможности:

    • Вывода на экран и анализа данных в реальном времени
    • Автоматической записи данных
    • TOFD сканирований для точного определения положения и размера дефекта
    • Tочного измерения высоты и глубины залегания дефекта (от 1 мм до  3 мм), в соответствии с зонами выявления или более с использованием TOFD
    • Точного измерения длины дефекта
    • Определения положения дефекта на линии сплавления или на осевой линии
    • Точной оценки дефекта
    • Специальных сканирований для особых дефектов: B-сканы для пористости, схема выявления "тандем" для трещин
    • Опционно: отображение вида сверху, сбоку и с торца или альтернативные экраны

PipeWIZARD®: Системные характеристики

Описание системы

    • Автоматический привод, крепящийся на направляющие от системы автоматической сварки
    • Специальный кабель для соединения датчиков, кодировщика, источника питания и подачи контактной жидкости
    • Пульт управления контрольно-измерительным оборудованием, включающий компьютер, генераторы и серводвигатель
    • Бак с контактной жидкостью, помпа и устройство подачи


    • Система держателей датчиков содержит две линейные ФР.
    • Дополнительные модули для поперечного контроля или TOFD.
    • Контактная жидкость - подающаяся помпой вода или смесь вода-метанол для отрицательных температур.
    • Специальное механическое решение позволяет ускорить вращение и уменьшить возможные повреждения.
    • Кодировщик положения, измеряющий положения вдоль шва.

Контрольно-измерительное оборудование состоит из:

    •  
    • Прибора с фазированными решетками Tomoscan FOCUS™ 32:128 
    • Промышленного компьютера
    • Специального ПО PipeWIZARD®, под управлением  Microsoft® Windows NT®, для сбора и анализа даных и формирования отчетов
    • Автоматической маркировки индикации превышения уровня срабатывания для помощи оператору
    • Отчеты по результатам контроля и таблица дефектов соответствующие требованиям клиента
    • Автосохранение данных в реальном времени.

PipeWIZARD®
Диаметр трубы от 50 мм до 1424 мм
Толщина стенки трубы

от 6 мм до  50 (могут понадобиться дополнительные преобразователи)
ФР Две линейные 7,5 MГц, 60-элементные
Скорость сканирования 100 мм/с
Размер сканера 250 мм, 120 мм, 75 мм
Вес сканера 18 кг
Дополнительные гнезда на держателе датчиков

Дополнительные гнезда для четырех обычных пар преобразователей для контроля поперечных дефектов или дополнительных сканирований
Разделка сварного шва Самые распространенные: CRC, J, ручной, V, W, X и т.д.
Вес системы держателей датчиков  2 кг

Ультразвук
Метод Многоканальное разграничение зон или специальные сканирования заказчика
Размер зоны Возможно менее 1 мм, с одновременным увеличением числа зон.
Согласно ASTM E-1961 типичный размер зоны от 1 мм до 3 мм.
Настройки Автоматические с  возможностью загрузки файлов
Автоматические настройки Возможность импорта профиля разделки контролируемого сварного шва из программ CAD
Экран

1. Стандартные двух-стробовые ленточные диаграммы;
2. Увеличение числа зон контроля для улучшения определения размеров дефекта;
3. Отображение нескольких Б-сканов для определения характера дефектов;
4. Возможность комбинировать и создавать варианты отображения информации. Отображение положения дефекта вдоль окружности шва и в сечении шва. Также используется отображение TOFD.
Настройка и стандарты

ASTM E-1961, API 1104, DNV2000-OS-F101 или спецификации заказчика
Дополнительные модули Для поперечных дефектов, тонких стенок и специальных сканирований заказчика

Кабель
Длина кабеля Обычно 25 м
Исполнение Армированный кабель 5 см в диаметре
Содержание

128 УЗ кабелей, один кабель серводвигателя, один кабель кодировщика и канал подачи контактной жидкости

Фазированные решетки
Контрольно-измерительное оборудование

Стандартный прибор Tomoscan FOCUS™ 32:128 (32 одновременных генератора, 128 каналов)
Ширина пропускания системы от 1 MГц до 20 MГц
Максимальная частота зондирующего импульса 20 кГц
Задержка импульса Регулируемая от 0 мкс до 25 мкс, с шагом в 2 нс
Выходной импульс Амплитуда от 50 В до 200 В, ширина от 20 нс до 500 нс
Задержка приемника Регулируемая от 0 мкс до 25 мкс, с шагом в 2 нс
ВРЧ До 30 дБ/мкс на каждый элемент
Входы фильтров

Четыре диапазона, на выбор пользователя:
Нет
от 500 кГц до 5 MГц
от 2 MГц до 10 MГц
от 5 MГц до 15 MГц
Полное входное сопротивление 50 Вт
Режим контроля эхо-импульсный, раздельно-совмещенный (программируемый)