1. Прынцып выяўлення дэфектаў згінання для бясшвовых сталёвых труб
Калі сталёвая труба на лініі выяўлення праходзіць праз зону выяўлення таўшчыні сценкі строга ўздоўж сваёй восі з высокай хуткасцю, вадзяны злучальнік, які круціцца вакол трубы, стварае слуп распыленай вады з пастаянным ціскам для распылення на сталёвую трубу, і ультрагукавы сігнал, перпендыкулярны восі сталёвай трубы, які выпраменьваецца ультрагукавым зондам, які круціцца разам, падаецца на трубу праз слуп распыленай вады. Памежная хваля і ніжняя хваля, якія ўтвараюцца, калі ультрагукавы сігнал праходзіць праз унутраную і вонкавую паверхні трубы, паступаюць на ультрагукавы зонд праз слуп вады. Зонд пераўтварае памежную хвалю і ніжнюю хвалю ў электрычны выхадны сігнал, і пасля апрацоўкі, аналізу і разліку фармуецца лічбавая крывая, якая адлюстроўвае таўшчыню сценкі сталёвай трубы. Калі ультрагукавой сігнал сустракае згібы або іншыя дэфекты ў сценцы сталёвай трубы, паміж памежнай хваляй і ніжняй хваляй фармуецца сігнал дэфекту, які прадстаўляе згібы і іншыя дэфекты, і яго шырыня імпульсу таўшчыні працягвае значна змяняцца. Памер і дыяпазон дэфекту згібу адлюстроўваюцца на крывой.
2. Тэхналогія ультрагукавога вымярэння таўшчыні з дапамогай шматзондавага высокаэнергетычнага распылення вады
Вышэйапісаная тэхналогія і прылада выяўлення падыходзяць толькі для хуткаснага выяўлення труб з гладкімі паверхнямі. Аднак стан паверхні сталёвых труб, якія патрабуюць праверкі, звычайна дрэнны. Шмат якія сталёвыя трубы выкарыстоўваюцца паўторна, іржавеюць і маюць кропкавую скарынку на паверхні. Некаторыя з іх таксама забруджаныя нафтай і г.д., што прыводзіць да аслаблення ультрагукавога сігналу на паверхні сталёвай трубы. Хваля падзелу і ніжняя хваля вельмі слабыя, і цяжка сфарміраваць стабільны імпульс таўшчыні. Некаторыя сталёвыя трубы нават абсталяваны муфтамі. Яны няроўна рухаюцца па лініі праверкі, і эфект праверкі ўсё яшчэ вельмі нізкі.
«Шматзондавае ультрагукавое вымяральнае прыстасаванне для вымярэння таўшчыні з дапамогай распылення вады высокай энергіі» у асноўным выкарыстоўвае наступныя тэхналогіі для вырашэння гэтых праблем:
(1) Выкарыстаць «пласціну тытаната барыю» з устойлівасцю да ціску 1500 В p2p і ультрагукавы зонд з частатой 10 МГц для паляпшэння энергіі ультрагукавых сігналаў;
(2) Выкарыстоўваць схему ўзбуджэння высокай энергіі з характарыстыкамі ўдарнай функцыі для стымулявання зонда для генерацыі ультрагуку высокай энергіі;
(3) Шматканальная ультрагукавая тэхналогія вымярэння таўшчыні і схема лінейнага пашырэння імпульсаў таўшчыні для павышэння хуткасці і дакладнасці выяўлення;
(4) Тэхналогія шматканальнай перадачы сігналаў «часавое падзеленне мультыплексавання, высокая хуткасць дыскрэтызацыі» для надзейнай перадачы шматканальных сігналаў таўшчыні;
(5) Камп'ютэрнае праграмнае забеспячэнне ліквідуе ўплыў нестабільнасці ультрагукавога сігналу на вынікі выяўлення, адлюстроўвае вынікі выяўлення ў лічбах і крывых, а таксама пазначае месцазнаходжанне дэфекту;
(6) Прылада падключэння вады да пастаяннага ціску і пастаяннай тэмпературы для павышэння надзейнасці падключэння слупа распыленай вады да ультрагукавых сігналаў;
(7) Дакладнае пазіцыянаванне і механізм прывада, якія забяспечваюць праходжанне сталёвай трубы праз зонд строга ўздоўж яе восі ў зоне выяўлення. Пераадольваюць праблему няроўнай працы, выкліканую злучэннем сталёвай трубы, каб кожны зонд падтрымліваў вертыкальную і пастаянную адлегласць злучэння з вонкавай сценкай сталёвай трубы.
3. Вынікі эксперыментаў
Адчувальнасць пласціннага зонда «тытанат барыю» можа быць павялічана на 10 дБ; пласціна абсталявана ўвагнутай акустычнай факусуючай лінзай для фарміравання кропкавага факусуючага зонда з фокуснай адлегласцю 15 мм і адлегласцю злучэння вадзянога слупа 12 мм, так што фокус кожнага зонда трапляе ў сярэдзіну сценкі сталёвай трубы, эфектыўна зніжаючы эфект рассейвання ад павярхоўнай карозіі нафтаздабыўной трубы і прадухіляючы пашкоджанне зонда муфтай сталёвай трубы (таўшчынёй 6~8 мм); «лавінны трыёд» складаецца з высокаэнергетычнага контуру ўзбуджэння 6 нс з характарыстыкай ударнай функцыі і амплітудай Vp2p=1000, які ўзбуджае ультрагукавы зонд для генерацыі высокаэнергетычнага ультрагукавога сігналу, так што суадносіны сігнал/шум павярхоўнай і ніжняй хваль дасягае больш за 20 дБ; пры кручэнні зонда з хуткасцю 240 абаротаў у хвіліну імпульс таўшчыні сценкі на паверхні сталёвай трубы стабільны, і нераўнамерныя дадзеныя па акружнасці могуць адлюстроўвацца з дакладнасцю да 0,05 мм; Калі сталёвая труба праходзіць праз зону выяўлення з хуткасцю 15 мм адначасова, кожны зонд мае спіральнае сканаванне з крокам 15,625 мм, і 4 зонды выяўляюць 2400 кропак у секунду. Адлегласць паміж кропкамі складае 0,16 мм, а дакладнасць змены таўшчыні сценкі не менш за ± 0,1 мм.
4. Ультрагукавая прылада для вымярэння таўшчыні з паваротным зондам складаецца з вадзянога злучальніка і 4 ультрагукавых зондаў, размешчаных пад вуглом 90° адзін да аднаго і строга перпендыкулярна восі сталёвай трубы. Аўтаматычны кантроль узроўню вадкасці ў высокім рэзервуары для вады з узроўнем вадкасці 6 м і пастаяннай тэмпературай злучанай вады 40℃ забяспечваюць пастаянны ціск у 4 слупах распыляльнай вады зонда і надзейную сувязь у кожным становішчы, што ліквідуе ўплыў бурбалак. Слуп вады, перпендыкулярны восі нафтаздабыўной трубы, надзейна злучае ультрагукавы сігнал паміж зондам і корпусам трубы.
Схема лінейнага расцяжэння імпульсаў таўшчыні, якая складаецца з прылад крыніц пастаяннага току, расцягвае кожны імпульс таўшчыні даўжынёй 2Λs у 20 разоў да 40Λs, паляпшаючы дакладнасць вызначэння таўшчыні і памяншаючы памылку выбаркі; схема «часовага падзелу імпульсаў, хуткасная выбарка» выбарвае 4 імпульсы шырыні з частатой выбаркі 2,5 МГц і аб'ядноўвае іх у 1 канал, які перадаецца праз кантактнае кольца, а затым сінхронна падзяляецца на некалькі сігналаў мультыплексарам. Скажэнне сігналу складае ≤1%.
Ілжывыя перашкоды выявы ўплываюць на вынікі выяўлення. Ніжняя хваля сталёвай трубы слабая, што спрыяе ўтварэнню нестабільных ультратонкіх імпульсаў ілжывай выявы; звон паверхневых хваль таксама можа ўтвараць ультратонкія імпульсы ілжывай выявы; а дэфекты згінання звычайна ўтвараюць дзясяткі бесперапынных імпульсаў глыбіні згінання. Праграмнае забеспячэнне для камп'ютэрнага аналізу можа адрозніваць таўшчыню сценкі, згінанне і ілжывыя перашкоды выявы, а таксама адлюстроўваць стабільныя дадзеныя і крывыя.
4. Вынікі выпрабаванняў
На лініі дэфектаскапіі сталёвых труб сталёвыя трубы былі правераны з дапамогай «магнітнага дэфектаскапіі ўцечкі», а затым з дапамогай «высокахуткаснага 4-канального зонда, звязанага з распыляльнай вадой, які круціцца, і вымярае таўшчыню сценкі сталёвай трубы», і сталёвыя трубы з дэфектамі згібання былі ліквідаваны. Пры наступным выпрабаванні вадой пад ціскам сталёвыя трубы з дэфектамі згібання больш не лопаліся.
Час публікацыі: 11 лістапада 2024 г.