Сплошной контроль состояния трубопровода многоканальным вихретоковым дефектоскопом TiS 8C

Транспортировка углеводородов железнодорожным, водным, автомобильным и трубопроводным видами транспорта - неотъемлемая часть индустриального мира. Сложно представить современное общество без своевременной поставки энергоносителей предприятиям.

Протяженные магистральные, местные и внутренние технологические нефте- и газопроводы находятся под воздействием давления, повышенной температуры и агрессивной среды, поэтому их состояние регулярно контролируют и диагностируют.

Объекты контроля, его особенности и сложности контроля

Объекты с односторонним доступом из ферромагнитных и неферромагнитных сталей и сплавов толщиной до 22 мм, в том числе с покрытием толщиной до 6 мм или загрязненной неподготовленной поверхностью.

• трубопроводы различного назначения;
• поверхности нагрева котлов, бойлеров;
• стенки резервуаров, сосудов;
• змеевики технологических печей;
• бурильные трубы и др.

В качестве примера контролируются трубопроводы номинальным диаметром 114, 254 мм.

Испытательный образец 114х12 мм

Области, в которых используется оборудование:  Нефтяная и газовая промышленности.

Центр внимания:  Основной металл готовых изделий и полуфабрикатов. В нашем примере это тело трубы.

Основная задача:  Измерить потерю толщины металла, измерить глубину расположения
трещин и несплошностей.

Особенности:  Односторонний доступ к поверхности трубопровода. Покрытие, окалина, ржавчина, загрязнения на поверхности объектов контроля.

Сложности оценки качества основного металла трубопровода

• Выявлению поверхностных несплошностей методами ВИК и КД препятствует покрытие на поверхности, загрязнённая поверхность, защитная футеровка.
• При толщине покрытия свыше 50 мкм происходит ухудшение чувствительности метода МПД.
• Внутренние дефекты методами ВИК, КД, МПД не выявляются.
• Проведение контроля на внутренние дефекты методами РК и УЗК обязывает к предварительной подготовке поверхности.
• Проведение РК требует двустороннего доступа к объекту.
• Выявление внутренних дефектов осложняется наличием продукта внутри трубопровода.

Какую нормативную документацию используем: Поскольку система TiS 8C в 99 % случаев используется как высокопроизводительный индикатор, а остаточную толщину в обнаруженной области дефекта измеряют толщиномером, то пользуются стандартами для толщинометрии.

Какие дефекты ищем

Трещины, расслоения и другие нарушения сплошности и однородности, коррозию металла и потерю толщины стенки.

Логика выбора метода контроля

Одновременное определение дефектов, расположенных во всем объеме металла стенки трубы возможно методами РК или УЗК.

Однако, РК не измеряет глубину расположения дефектов и предварительно требуется ВИК на поверхностные дефекты, чтобы исключить их расшифровку на снимке как внутренних. УЗК измеряет координаты отражателей, но не измеряет истинные размеры дефектов, при этом требуется очистить и подготовить поверхность для сканирования.

Внутритрубная диагностика требует доступа внутрь трубопровода.

Вихретоковый метод подходит для токопроводящих материалов и обычно используется для дефектовки поверхностных и подповерхностных дефектов. Сплошной вихретоковый контроль возможен только для объектов, имеющих толщину сопоставимую с глубиной чувствительности метода.

Подбор оборудования и расходных материалов

Разработчики TesTex воплотили новый подход: в дефектоскопе TiS 8С используются низкочастотные поля вихревых токов (LFET — Low Frequency Electromagnetic Technique), что позволяет преодолеть выше обозначенные ограничения по глубине контроля.

Для объектов из углеродистой стали формируется однородное магнитное поле, что позволяет одновременно выявлять дефекты как на внешней, так и на внутренней поверхности.

При толщинах, близких к предельным для этого метода (20 - 22 мм), чувствительность снижается, требуется проверка на образцах. Система TiS 8C состоит из сканера, монитора и электронного блока, организующего работу системы.

Ход контроля. Схема, процесс.

Испытания проводились на образце 114×12 мм, затем на действующем трубопроводе 254×22,2 мм.
Трубопровод контролировался на режиме с продуктом. Изоляцию демонтировали, контроль проводили по лакокрасочному покрытию, без очистки от загрязнений на поверхности. Пользовались тремя сканерами: под номинальные диаметры 114, 254 мм а также сканером для отводов.

За один проход сканера ширина зоны контроля составляет 80…110 мм. Максимальная скорость сканирования может достигать 300 мм/с. Сканеры не оставляют остаточной намагниченности, поэтому в размагничивании труб после контроля нет необходимости. При использовании вихревых токов низкой частоты в бездефектной области трубы формируется однородное поле по всей толщине. На приемных катушках такой уровень фазы и амплитуды сигнала принимается за относительный ноль.

На дефектном участке возникают изменения электромагнитного поля, оно перестает быть однородным. Для измерения изменений поля используются приемные катушки. При этом на экране прибора формируется изображение, на котором с помощью цветной кодировки отображаются индикации несплошностей.

Изображение представляет собой визуализированное отклонение фазы и/или амплитуды сигнала от каждой из катушек сканера от нулевого уровня, соответствующего бездефектному участку объекта. Собранные при сканировании данные позволяют оценивать форму и размер дефектов (по форме сигнала и количеству реагирующих катушек), а также потерянную толщину.

300  мм/с
Максимальная скорость сканирования

Полученные результаты

Мертвая зона — примерно 10 см. Это расстояние от конца трубы до центра сканера, при условии, что сканер полностью стоит на трубе.

Для обследования этой зоны целесообразно применять специальный сканер для отводов и околошовной зоны.

Стандартный ряд сканеров. Каждый сканер может работать в указанном диапазоне.

57-60 мм, 73-89 мм, 108-114 мм, 159-168 мм, 219 мм, 273 мм, 325 мм, 377 мм, 406-426 мм, 530 мм, 620 мм. 

Один сканер может сканировать 1-2 типоразмера диаметров меньшего размера, но лучше использовать сканер на каждый размер трубы, при этом все каналы будут работать максимально эффективно

Высокопроизводительная индикаторная оценка состояния трубопроводов
проводится системой Tis 8C.

На локализованных участках в области индикации дефекта остаточную толщину измеряют ультразвуковым толщиномером.

Дефект бракуется по результатам УЗ толщинометрии.

Результаты испытаний

По результатам испытаний системы TiS 8C для неразрушающего контроля трубопроводов и обсуждения результатов установлено:

• 1.Контроль трубопроводов может проводиться без подготовки поверхности через лакокрасочное покрытие, ленточную изоляцию или слой ржавчины.
• 2. При сканировании с использованием TiS 8C обнаруженные дефекты локализуются до области диаметром 2 – 4 см диаметром для последующей ультразвуковой толщинометрии.
• 3. Система TiS 8C выявляет локальные утонения размером 20% от толщины стенки и более, площадь которых сопоставима с толщиной стенки и более крупные.
• 4. Для обследования отводов, околошовной и околофланцевой зоны целесообразно применять специализированные сканеры.
• 5. Средняя производительность контроля с использованием системы TiS 8C составляет 50 – 80 м2 в смену (площадь просканированной поверхности) и зависит от различных факторов (доступ к объекту контроля, состояние поверхности сканирования, наличие и тип изоляции, количество дефектов на единицу площади). Для трубопровода диаметром 114 мм - протяженность 100 м - 200 м2 в смену.
• 6. При использовании специальных сканеров возможно производить контроль трубопроводов с температурой до +200 С.

Выводы

Внедрение прибора TiS 8C и использование его при проведении обследования основного металла труб совместно с УЗТ позволит:

• повысить выявляемость дефектов в несколько раз по сравнению с традиционными методами контроля;
• значительно повысить эксплуатационную надежность технологических трубопроводов;
• дать реальную оценку их технического состояния и значительно экономить на замене трубопровода путем проведения адресного ремонта.