ВВЕДЕНИЕ 3
1 Состояние вопроса 6
1.1 Сварка плавящимся электродом при соединении стыков трубопроводов ..6
1.2 Контроль при соединении стыков трубопроводов 12
1.3 Основные дефекты трубопроводов и причины их возникновения 20
1.4 Основы создания автоматизированных установок ультразвукового
контроля 36
1.3 Задачи работы 46
2 Методика исследований 49
2.1 Влияние температуры на угол ввода колебаний 49
2.2 Влияние угла ввода колебаний на прохождение ультразвука 50
2.3 Определение числа отражений, при котором обеспечивается получение
достоверных результатов 53
2.4 Определение амплитуды эхо-сигнала в трубе, в зависимости от места
ввода излучения 54
2.5 Исследование вариантов защиты от помех 55
3 Результаты исследований 59
3.1 Результаты исследований влияния температуры 59
3.3 Результаты исследования количества отражений, обеспечивающих достаточную точность 59
3.4 Результаты определения амплитуды эхо -сигнала в трубе в зависимости от
места ввода излучения 60
ЗАКЛЮЧНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 69
Приоритетные направления Российской науки и техники - создание энергоэффективных, энергосберегающих технологий. С учетом этого обеспечение эффективной надежной и безопасной добычи, транспортировки и потребления нефти требует постоянного увеличения объемов строительства трубопроводов, являющихся главным транспортным средством при транспортировке нефти от месторождений потребителю.
В процессе строительства трубопроводов выполняются множество технологических операций, так или иначе влияющих на качество трубопровода. Однако главное влияние на качество будущего трубопровода оказывают операции сварки стыков.
Отклонения заданных в технологии параметров процесса сварки, оказывают влияние на появление в сварном шве дефектов и на прочность трубопровода. С учетом того, что в полевых условиях добиться полного соответствия параметров режима сварки требованиям технологии сложно, важными в обеспечении качества сварных соединений являются операции контроля, технологическое оборудование и средства контроля сварных швов. Известно, что затраты на операции неразрушающего контроля могут достигать 20-25% всей стоимости сварной металлоконструкции. Трудоемкость операций контроля почти достигает уровня трудоемкости сварки. Суммарные затраты на техническую диагностику и выполняемые периодические обследования трубопроводов могут достигать до 10...15% суммарной стоимости трубопровода. Однако, в случае аварий на нефтепроводах, потери на ликвидацию последствий значительно превышают расходы на диагностику и обследования. Поэтому работы, направленные на совершенствование методов контроля сварных соединений трубопроводов являются актуальными.
Обеспечить отсутствие дефектов при сварке трубопроводов можно проводя только 100% -ый контроль высокопроизводительными методами и аппаратурой. При неразрушающем контроле при строительстве трубопроводов важное место занимает ультразвуковой контроль, рентгеновский, магнитный. У каждого метода свои преимущества и недостатки, поэтому одним методом обеспечить всеобъемлющий контроль проблематично. Это обусловлено тем, что получаемые при разных методах сварки дефекты отличаются своими характеристиками. Однако на практике применяются преимущественно методы ультразвукового контроля. Так, согласно данным института доктора Ферстера в странах Восточной Европы 32% неразрушающего контроля выполняется ультразвуковыми методами, рисунок Также низка степень автоматизации некоторых методов контроля, ультразвукового, например.
Отсюда сформулируем цель работы - повышение качества сварных соединений трубопроводов за счет повышения производительности операций ультразвукового контроля.
Исходя из сформулированной цели, в работе поставлены следующие основные задачи:
- выявить способ повышения производительности ультразвукового контроля;
- выполнить анализ возможных вариантов повышения
производительности способа;
- определить необходимые исследования, требуемые для успешного перехода к автоматизированным методам контроля;
- разработать методику проведения исследований;
- выполнить эксперименты и оценить их результаты;
- передать результаты исследований производителю аппаратуры.
Поставленные задачи определили структуру магистерской диссертации, которая состоит из введения, двух глав, заключения.
Предмет и объект исследования определяется тематикой работы, ее целью и задачами.
Предметом исследования являются методы контроля сварных соединений трубопроводов.
Объектом исследования выступает процесс ультразвукового контроля сварных соединений трубопроводов.
Теоретической, методологической и информационной базой исследования послужили:
- ГОСТы, нормативные документы,;
- труды российских и зарубежных специалистов в области сварки и контроля;
- научные статьи в современной периодической печати;
- данные официальных сайтов промышленных учреждений и информационно-аналитических агентств.
В ходе исследования использовались общенаучные и специальные методы познания, а именно системный анализ как методология постановки и подхода к решению проблемы в целом, приемы логического и сравнительного анализа и синтеза, методы сравнений, абстрактно-логических суждений.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что оно представляет собой одну из попыток автоматизации технологии контроля сварных соединений способом УЗК.
Практическая значимость исследования заключается в том, что ее выводы и рекомендации ориентированы на конкретное применение при контроле сварных соединений трубопроводов.
Проведенные исследования выявили, что при ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений, зависимость амплитуда Ад отраженного от дефекта сигнала от расстояния места введения в тело трубы пучка колебаний ультразвука (L) имеет осциллирующий характер и зона контроля вдоль периметра трубы составляет приблизительно 20 мм на уровне 0,8 Ад шах.
Если положение акустического блока относительно оси сварного шва поддерживается постоянным (в процессе контроля) то расстояние (L0) зависит от изменения величины угла а и в меньшей степени зависит от изменения температуры окружающей среды, геометрических характеристик трубы и характеристик ее материала.
Проведенные исследования позволили установить, что при ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений изменения величины угла а (ввода пучка колебаний) и параметра L0оказывает негативное влияние на точность результатов контроля в случае превышения значения количества отражений пучка более 5. При этом соотношение Ад/Ад шах достигает значений менее 0,8..
Совместно с отделом дефектоскопии Ульяновскнефть разработан алгоритм работы установки автоматизированного контроля и требования, которым установка должна удовлетворять в плане метрологической проверки службами предприятия.
Результаты переданы производителям. Цель достигнута.
1. Алешин Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных со - единений. М.: Машиностроение, 2006. - 368 с.
2. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Контроль качества сварочных работ. - М.: Высшая школа, 1986,- 167 с.
3. Бобров В.Т. Влияние характера дефекта на эффективность ультразвукового контроля при радиочастотной сварке труб // Сварочное производство. 1969. № 6. С. 22 - 24.
4. Богод В.Б., Гурвич А.К. Исследование направленности поля искателя с ка-чающимся ультразвуковым лучом // Дефектоскопия. 1975. № 4. С. 134 - 137.
5. Неразрушающий контроль: Справочник; В 7 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 3: И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. Ультразвуковой контроль. - 2-е изд. испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 864 е.: ил.
6. Неразрушающий контроль и диагностика: справочник / Под ред. В В. Клюева,- М.: Машиностроение, 2003. - 490 е.: ил.
7. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. - М.: Машино-строение, 1981. - 240 с.
8. Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов. - Киев: Техника, 1972. - 460 с.
9. Бобров В.Т., Кондрацкий В.Я., Лебедева Н.А. и Заборовский О.Р. Установка для высокоскоростного контроля сварных швов труб в потоке // Дефекто-скопия. 1968. № 5. С. 39 - 43.
10. Ермолов И.Н. Наклонный ПЭП - вклад советских ученых в практику и тео - рию ультразвукового контроля // Дефектоскопия. 1991. № 4. С. 56 - 65.
11. Ермолов И.Н., Рахимов В.Ф. К оценке эквивалентных размеров дефектов наклонными преобразователями // Дефектоскопия. 1989. № 11. С. 44 - 51.
12. Коряченко В.Д., Фак И.И., Ткаченко А.А. Повышение достоверности ре-зультатов автоматического УЗ контроля сварных швов труб большого диаметра // Материалы IX Всесоюзной научно -технической конференции "Неразрушающие физические методы и средства контроля". - Минск, 1981- с. 115-117.
13. Щербинский В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соедине-ний. -М.: Тиссо, 2003. - 313 с.
14. Ультразвуковой контроль материалов: Справ, изд. Й. Крауткремер, Г. Крауткремер; пер. с нем.-М.: Металлургия, 1991. - 752 с.
15. Неразрушающий контроль качества сварных конструкций / Троицкий В.А., Радько В.П., Демидко В.Г., Бобров В.Т. - Киев: Техшка, 1986. - 159 с.
16. Бобров В.Т., Кондрацкий В.Я. Автоматическая дефектоскопия сварных швов стальных труб. Сб. «Исследования по физике металлов и неразрушающим методам контроля». Изд-во «Наука и техника», Минск, 1968.
17. Стипура А.П., Загорулько B.C. и др. УЗ контроль качества сварного шва спнральношовных газопроводных труб // Дефектоскопия. 1975. № 4. С. 22 - 27.
18. Чабуркин В.Ф., Канайкин В.А. Оценка опасности дефектов сварных со - единений при диагностике газонефтепроводов. - Сварочное производство. 2000. №9. С. 41-44.
19. Халилеев П.А., Патраманский Б.В., Лоскутов В.Е. и др. О современном состоянии контроля надёжности магистральных трубопроводов // Дефектоскопия. 2000. № 1.С. 3-17.
20. Матвеев Ю.М. Теоретические основы производства сварных труб. - М.: Металлургия, 1967. - 169 с.
21. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соеди-нений - М.: изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - 496 с.
22. Троицкий В.А. Краткое пособие по контролю качества сварных соединений/ ИЭС им. Е.О. Патона НАЛ Украины. - 1997. - 224 с.
23. Моисеева Н.Н., Щукин В.А., Яблоник JI.M. Ультразвуковой контроль продольных сварных швов цилиндрических изделий // Дефектоскопия. 1978. №4. С. 15-20.
24. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: Спра-вочник под ред. НеймаркаВ.Е, - М.-Л.: Энергия, 1967. - 240 с.
25. Домаркас В.И., Пилецкас Э.Л. Ультразвуковая эхоскопия. - Л.: Машино-строение, 1988. - 276 с.
26. Уткин И.Ю. Роль микролегирующих элементов в формировании механических свойств околошовной зоны при сварке прямошовных труб большого диаметра групп прочности Х70-Х80: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.16.01 / Уткин Иван Юрьевич;[Место защиты:
Центральный научно -исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина].- Москва, 2016.
27. Вронский А.В. Обнаружение продольных дефектов котельных труб в усло - виях электростанций // Дефектоскопия. 1974. № 1. С. 67 -71.
28. Пасси Г.С. Исследование стабильности акустического контакта при кон - троле наклонным преобразователем // Дефектоскопия. 1988. № 3. С. 69 - 78.
29. Рахимов В.Ф. О влиянии шероховатости контактных поверхностей на про - хождение ультразвуковых колебаний //Дефектоскопия. 1988. № 11. С. 50 - 56.
30. Кирияков В.Ф. О применении пьезопреобразователя с наклонным дном иммерсионной камеры // Дефектоскопия. 1976. № 4. С. 96 - 104.
31. Гурвич А.К. Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений. - Киев: Укртехиздат, 1963. - 152 с.