1. 이음매 없는 강관의 접힘 결함 검출 원리
검출 라인의 강관이 고속으로 축을 따라 벽 두께 검출 영역을 통과할 때, 강관 주위를 회전하는 워터 커플러가 일정한 압력의 분무수를 생성하여 강관에 분사합니다. 이때 함께 회전하는 초음파 프로브에서 방출되는 강관 축에 수직인 방향의 초음파 신호는 이 분무수를 통해 강관에 전달됩니다. 초음파 신호가 강관의 내외면을 통과할 때 형성되는 계면파와 저면파는 수주를 통해 초음파 프로브에 전달됩니다. 프로브는 이 계면파와 저면파를 전기 신호로 변환하여 출력하고, 처리, 분석 및 계산을 거쳐 강관 벽 두께를 나타내는 디지털 곡선을 생성합니다. 초음파 신호가 강관 벽의 습곡이나 기타 결함을 만나면, 계면파와 저면파 사이에 습곡 등의 결함을 나타내는 결함 신호가 형성되며, 이 신호의 두께 펄스 폭이 크게 변화합니다. 습곡 결함의 크기와 범위는 이 곡선에 표시됩니다.
2. 다중 프로브 고에너지 분무수 결합 초음파 두께 측정 기술
위의 검출 기술과 장비는 표면이 매끄러운 파이프의 고속 검출에만 적합합니다. 그러나 검사 대상 강관의 표면 상태는 대개 좋지 않습니다. 많은 강관은 재사용되거나 녹슬거나 표면에 구멍이 뚫려 있는 경우가 많습니다. 또한 기름 등으로 오염된 강관은 초음파 신호가 표면에서 감쇠되어 계면파와 바닥파가 매우 약해지고 안정적인 두께 펄스를 형성하기 어렵습니다. 심지어 일부 강관에는 연결부가 달려 있어 검사 라인이 울퉁불퉁한 경우 검사 효과가 더욱 떨어집니다.
"다중 프로브 고에너지 분무수 결합 초음파 두께 측정 장치"는 주로 다음과 같은 기술을 채택하여 이러한 문제들을 해결합니다.
(1) 1500V p2p의 내압성을 갖는 “바륨 티타네이트 웨이퍼”와 10MHz 점집중 초음파 프로브를 채택하여 초음파 신호의 에너지를 향상시킵니다.
(2) 고에너지 초음파를 생성하기 위해 프로브를 자극하는 충격 기능 특성을 갖는 고에너지 여기 회로를 채택합니다.
(3) 검출 속도와 정확도를 향상시키기 위해 다채널 초음파 두께 측정 기술과 두께 펄스 선형 확장 회로를 도입했습니다.
(4) “시간 분할 다중화, 고속 샘플링” 다중 채널 신호 전송 기술을 사용하여 다중 채널 두께 신호를 안정적으로 전송합니다.
(5) 컴퓨터 소프트웨어는 초음파 신호 불안정성이 검출 결과에 미치는 영향을 제거하고 검출 결과를 숫자와 곡선으로 표시하며 결함 위치를 표시합니다.
(6) 초음파 신호에 대한 분무수기둥 결합의 신뢰성을 향상시키기 위한 정압 및 정온 결합수 장치.
(7) 검출 영역에서 강관이 프로브의 축을 따라 엄격하게 통과하도록 정밀한 위치 지정 및 구동 메커니즘을 통해 강관 연결로 인한 울퉁불퉁한 작동 문제를 극복하여 각 프로브가 강관의 외벽과 수직적이고 일정한 연결 거리를 유지합니다.
3. 실험 결과
바륨 티타네이트 웨이퍼 프로브의 감도는 10dB 향상될 수 있습니다. 웨이퍼에는 오목한 음향 집속 렌즈가 장착되어 초점 거리 15mm, 결합 수주 거리 12mm의 점 집속 프로브를 형성합니다. 따라서 각 프로브의 초점이 강관 벽의 중간 지점에 맞춰지므로 석유 생산 파이프의 표면 부식으로 인한 산란 효과를 효과적으로 줄이고 강관 결합부(두께 6~8mm)가 프로브를 손상시키는 것을 방지합니다. 애벌랜치 3극관은 충격 함수 특성과 Vp2p=1000의 진폭을 갖는 6ns 고에너지 여기 회로로 구성되어 초음파 프로브를 여기시켜 고에너지 초음파 신호를 발생시키므로 표면파와 저면파의 신호 대 잡음비가 20dB 이상에 도달합니다. 프로브가 240rpm으로 회전할 때, 강관 표면의 벽 두께 펄스는 안정적이며, 원주 방향의 불균일한 데이터를 0.05mm의 정밀도로 표시할 수 있습니다. 강관이 15mm의 속도로 검출 영역을 통과할 때, 각 프로브는 15.625mm의 피치로 나선형 스캔을 수행하며, 4개의 프로브가 초당 2400개의 지점을 검출합니다. 지점 간 거리는 0.16mm이며, 벽 두께 변화 측정 정확도는 ±0.1mm 이상입니다.
4. 채널 회전 프로브 초음파 두께 측정 장치는 워터 커플러와 강관 축에 대해 90° 각도로 배치되고 엄격하게 수직을 이루는 4개의 초음파 프로브로 구성됩니다. 수위 6m의 자동 수위 제어식 고층 수조와 40℃의 항온 커플링수는 4개의 프로브에 분사되는 수주에 일정한 압력과 안정적인 커플링을 보장하여 기포의 영향을 제거합니다. 석유 생산 파이프 축에 수직인 수주는 프로브와 파이프 본체 사이의 초음파 신호를 안정적으로 전달합니다.
정전류 소스 소자로 구성된 선형 두께 펄스 확장 회로는 각 2Λs 두께 펄스를 20배 늘려 40Λs로 확장함으로써 두께 검출 정확도를 향상시키고 샘플링 오차를 줄입니다. "시분할 다중화, 고속 샘플링" 회로는 2.5MHz의 샘플링 주파수로 4개의 폭 펄스를 샘플링하여 하나의 채널로 병합한 후 슬립링을 통해 전송하고, 멀티플렉서를 통해 동기적으로 여러 신호로 분리합니다. 신호 왜곡률은 1% 이하입니다.
가상 간섭은 검출 결과에 영향을 미칩니다. 강관의 바닥면 파동은 약하여 불안정한 초두꺼운 가상 펄스가 발생하기 쉽고, 표면 파동의 진동으로 인해 초박형 가상 펄스가 발생할 수도 있습니다. 또한, 접힘 결함은 일반적으로 수십 개의 연속적인 접힘 깊이 펄스를 형성합니다. 컴퓨터 분석 소프트웨어는 벽 두께, 접힘, 가상 간섭을 구분하여 안정적인 데이터와 곡선을 표시할 수 있습니다.
4. 테스트 결과
강관 결함 검출 라인에서는 강관을 "자석 누설 결함 검출" 방식으로 검사한 후 "분무수 결합 회전 프로브 4채널 강관 벽 두께 고속 검출 장치"를 사용하여 검사하여 접힘 결함이 있는 강관을 제거했습니다. 이후 수압 시험에서 접힘 결함이 있던 강관은 더 이상 파열되지 않았습니다.
게시 시간: 2024년 11월 11일