Система контроля кольцевых сварных соединений

PipeWIZARD — автоматизированная система контроля кольцевых сварных швов с использованием технологии фазированных решеток и традиционного УЗК. Специально спроектирована для контроля сварных швов в экстремальных экологических условиях, на суше и в море.

Трубопроводы выполняют очень важную функцию в промышленном производстве по всему миру. Они используются для транспортировки больших объемов газа, нефти, воды и различных химических веществ. Кольцевые сварные швы выполняются непосредственно на местах с использованием автоматических сварочных систем. Сварные швы — это самое слабое место в технологическом цикле строительства трубопроводов. Именно здесь чаще всего возникают дефекты. Швы подвергаются неразрушающему контролю, затем на них наносится специальное покрытие, после чего трубы либо закапываются в землю, либо укладываются на морское дно. С учетом высоких требований, выдвигаемых технологией строительства, очень важное значение имеет оперативное обнаружение и анализ дефектов сварных швов.

Автоматизированный ультразвуковой контроль (АУЗК)

В последнее время по всему миру автоматизированный ультразвуковой контроль (АУЗК) вытесняет радиографический метод для контроля сварных швов трубопроводов. Радиографический контроль (РК) имеет серьезные ограничения в применении: низкое качество обнаружения планарных дефектов, отсутствие возможности измерения дефектов по вертикали. В дополнение к этому, вызывают опасение вопросы безопасности и влияния на экологию.

Преимущества АУЗК:

• Отсутствие радиационной опасности, отказ от использования химических веществ, нет необходимости в получении лицензии
• Очень малая продолжительность цикла проверки, и как следствие, высокая производительность контроля
• Улучшенное качество обнаружения и высокая точность измерения дефектов приводят к снижению количества брака
• Использование метода инженерной оценки критичности дефекта (ECA), а также возможность измерения высоты и глубины дефекта позволяют еще больше сократить процент брака
• Анализ в режиме реального времени благодаря интеллектуальному выводу информации на дисплей
• Поддержка работы с электронными данными и отчетами о результатах контроля
• Улучшенное качество контроля процесса сварки также помогает снизить процент брака

Технология фазированных решеток

В системах АУЗК предыдущего поколения использовались системы с многочисленными стандартными ультразвуковыми ПЭП. Десять лет назад появились первые системы с фазированными решетками. Технология фазированных решеток предполагает электронное формирование луча для генерации и получения ультразвукового сигнала. Каждый элемент решетки возбуждается отдельно, и к нему применяется индивидуальное значение задержки, что позволяет использовать множество углов наклона лучей и различные фокусные расстояния.

Технология фазированных решеток имеет немало преимуществ перед традиционными системами с многочисленными ПЭП:

• Как правило, два ФР-преобразователя заменяют более чем 24 традиционных УЗ-ПЭП
• Настройки ФР выполняются путем загрузки файла, без регулировки положения каждого отдельного ПЭП.
• Лучи ФР (угол, фокус, УЗ-путь, ширина луча) оптимизируются путем установки соответствующих программных параметров, что существенно повышает точность измерения.
• Система с фазированными решетками содержит примерно на 80 % меньше подвижных компонентов по сравнению со стандартной системой контроля, что обеспечивает высокую надежность и качество сканирования.
• Сканер на фазированных решетках существенно меньше и легче традиционного сканера, что делает его удобным в использовании и требует меньшей зоны зачистки с каждой стороны сварного шва.
• Системы ФР используются для контроля сварных швов практически любой конфигурации, тогда как применение традиционных систем ограничено толщиной стенки и диаметром трубы.
• Электронное ФР-сканирование позволяет проводить контроль с учетом пользовательских требований, включая многоракурсный дифракционно-временной контроль (TOFD), усовершенствованную обработку изображения и детальный контроль.

Соответствие стандартам

В 1998 г. Американское общество по испытанию материалов (ASTM) опубликовало стандарт E-1961-98 (повторно утвержден в 2003 г.), который регулирует основные аспекты автоматического ультразвукового контроля кольцевых сварных швов — разбиение на зоны, оперативная обработка данных, специализированные калибровочные образцы и процедуры настройки. Стандарт E-1961 относится к инженерной оценке критичности дефекта. В 1999 г. Американский институт нефти (API) опубликовал 19-е издание стандарта API 1104 о применении АУЗК и радиографии при контроле кольцевых сварных швов.

PipeWIZARD позволяет выполнять контроль на соответствие требованиям стандарта ASTM E-1961 и, косвенно, на соответствие стандарту API 1104. Также выполняется контроль на соответствие морскому стандарту DNV-OS-F101 по АУЗК.

Компании могут ужесточить требования в качеству для получения еще более точных результатов и более высокого разрешения.

Преимущества PipeWIZARD

Система PipeWIZARD специально разработана для работы в экстремальных условиях: от холодных сибирских регионов до жарких пустынь Ближнего Востока; она выдерживает сильную влажность, высокое содержание соли и засушливые условия. Помимо этого, были проведены различные испытания на устойчивость системы PipeWIZARD к вибрациям, ударам и электромагнитным помехам.

PipeWIZARD поддерживает все конфигурации кольцевых сварных соединений:

• Типы профилей сварных швов: CRC-Evans, J-образная разделка, V- образная разделка, двойные V-образные и X- образные швы и т.д
• Стандартная толщина стенок: от 6 мм до 35 мм и более;
  Возможны опции для более толстых труб.
• Типичный диаметр труб: от 6 до 56 дюймов.
  Возможны опции для труб меньшего диаметра.
• Материал труб: от стандартных углеродистых сталей до более сложных конфигураций, таких как Inconel, плакированные трубы, бесшовные трубы с варьируемой толщиной стенок и т.д.

К основным обнаруживаемым дефектам относятся непровары, неполное проплавление, наличие пор, прожоги, подрез зоны сплавления, геометрическое несоответствие, трещиноватость, наплывы, посторонние включения.

Продолжительность цикла измерения колеблется от 2 до 6 минут, в зависимости от типа сварного шва, диаметра трубы, расположения шва и внешних условий.

Использование систем PipeWIZARD

• Системы ФР-контроля PipeWIZARD используются в масштабных проектах берегового и морского строительства трубопроводов по всему миру.
• С использованием систем PipeWIZARD в общей сложности было проверено более миллиона сварных швов.
• Крупные нефтегазовые компании уже квалифицировали системы PipeWIZARD для проектов строительства трубопроводов:
  • Exxon Mobil
  • Shell
  • ИТОГО
  • BP
  • Chevron
  • Eni
  • Petrobras
  • Gazprom
• Сотни операторов по всему миру уже прошли курс обучения по использованию систем PipeWIZARD.

Методика контроля с разбиением на зоны

Основным методом, используемым с системой PipeWIZARD, является методика разбиения на зоны, где каждая отдельная зона сварного шва сканируется определенным ультразвуковым лучом. Высота зоны приблизительно равна одному сварочному проходу.

Два ФР-преобразователя, по одному с каждой стороны сварного соединения, обеспечивают полный охват зоны разделки и всего объема шва. В зависимости от зоны контроля используются конфигурации импульс-эхо и прием-передача (раздельно-совмещ.). Эти ФР-каналы отображаются в виде линейной диаграммы.

Еще одна технология, которая применяется для обнаружения и измерения мелких или дезориентированных дефектов, — это дифракция времени пролета (TOFD). Метод TOFD также используется для подтверждения показателей, отображаемых на ленточной диаграмме. Данные TOFD можно получить с помощью ФР-преобразователей или профильных УЗ-ПЭП.

Для обнаружения поперечных дефектов шва может использовать­ся дополнительный поперечный модуль с четырьмя профильными УЗ-ПЭП.

На дисплей выводятся отдельные каналы для контроля акустического контакта каждого ПФР во время сканирования сварного шва и калибровочного образца.

Для каждой конфигурации шва требуется отдельный калибровочный образец, параметры которого (диаметр, толщина и материал) совпадают с параметрами контролируемых труб. На образцы механически наносятся специальные риски, представляющие типичные дефекты, которые могут возникнуть в процессе сварки. Калибровка всех лучей выполняет­ся в соответствии с процедурой контроля.

Удобное в использовании ПО

Программное обеспечение PipeWIZARD V4 разработано на базе надежного и проверенного временем TomoView (ПО для сбора и анализа данных). ПО предоставляет возможность автоматического создания настройки, упрощает создание отчетов, содержит различные инструменты анализа данных (включая 2D-изображение) и предлагает расширенные возможности контроля сварных швов. ПО PipeWIZARD V4 разработано с учетом простоты использования, гибкости и масштабируемости, что требуется в сложных конфигурациях контроля. Пользовательский интерфейс легок в освоении и использовании, и обеспечивает высокую эффективность работы в поле; операторы систем АУЗК могут работать с PWZ V4 после минимального обучения.

Программное обеспечение PipeWIZARD V4 разработано на базе платформы TomoView, которая постоянно совершенствуется. Это также означает, что обновления могут быть легко реализованы даже в полевых условиях.

Автоматическое создание настроек

Оператор может создавать настройки в режиме оффлайн, т.е. независимо от работы прибора. Всего за несколько минут файл настроек можно сохранить и отправить в любую точку мира по электронной почте. После этого оператору на объекте останется только выполнить калибровку системы.

В дополнение к обычным каналам ленточной диаграммы и B-скану с одним законом фокусировки (TOFD, объемный и корневой контроль), в настройках теперь могут присутствовать каналы секторного и линейного сканирования. Эта новая возможность дает потенциал для улучшения качества обнаружения дефектов и измерения их размеров с большим запасом по сравнению с любыми требованиями стандарта по зональному разделению.

Калибровка и контроль

Во время процедуры контроля полученные данные отображаются в режиме реального времени. Наименование файлов данных выполняется автоматически.

Модуль сбора данных TomoScan FOCUS LT, используемый в PipeWIZARD V4, демонстрирует более высокую пропускную способность в сравнении с предыдущими модулями сбора данных (4 МБ/с против 0,7 МБ/с). Это позволяет выполнить полный сбор данных сжатых A-сканов; кроме того, становится возможным одновременное исполнение нескольких настроек, а скорость сканирования увеличивается до 100 мм/с.

Быстрый и подробный анализ

Программное обеспечение PipeWIZARD позволяет использовать фактически неограниченное количество каналов в 10 различных компоновках. Программа дает возможность автоматической интерпретации данных путем отображения положения дефекта на профиле разделки, а также его углового положения.

Для определения размера и положения дефектов доступны различные инструменты анализа:

• Сдвоенный строб для ленточной диаграммы
• Наложение сварного шва на секторном и линейном сканировании (см. ниже)
• Функция масштабирования
• Отображение сопряжений
• Пользовательские режимы просмотра
• Автоматическое измерение
• Совокупное измерение дефектов
• Функция объединения C-сканов
• Настраиваемая цветовая палитра

Автоматическое создание отчетов

Программное обеспечение PipeWIZARD предоставляет возможность автоматического создания отчетов. Параметры отчета могут быть настроены пользователем. Среди возможных параметров: название проекта, дата и время сканирования, ID сварного шва, имя оператора, области сканирования, изображение сварного шва с информацией о сканируемых зонах, таблица дефектов с указанием ID, длины, высоты и положения на сварном шве, состояние сварного шва, комментарии оператора.

Удобство хранения данных

Все файлы данных могут быть сохранены на внешнем жестком диске или архивированы на CD/DVD-диске для дальнейшего использования. Возможность автоматического создания резервных копий обеспечивает максимальную безопасность данных. Кроме того, файлы данных можно легко отправлять через интернет.

PipeWIZARD VIEWER

PipeWIZARD VIEWER™ – это бесплатное программное обеспечение для просмотра данных ФР- и УЗ- контроля. Программа позволяет загружать файлы данных, созданные в ПО PipeWIZARD V4. Данное приложение позволяет третьим лицам или конечным пользователям просматривать результаты сканирования ПО PipeWIZARD VIEWER совместимо с Microsoft Windows XP Pro (SP2), Microsoft Windows Vista и Microsoft Windows 7.

Расширенные возможности применения

Система PipeWIZARD является универсальной и позволяет выполнять контроль разных конфигураций сварного шва.

Плакированные трубы: система PipeWIZARD прошла квалификационные испытания для использования в проектах, в которых применяются плакированные трубы. Применяются специальные методики контроля с использованием продольных волн и расширенных возможностей ПО.

Бесшовные трубы: разработана и испытана уникальная методика контроля для ПО PipeWIZARD, которая позволяет выполнять контроль сварных швов при больших колебаниях толщины стенки трубы.

Толстые трубы: система PipeWIZARD может быть сконфигурирована для контроля сварных швов на толстых трубах с использованием различных ПЭП и призм.