Неразрушающий контроль Установка «УРАН–3000Д» для комплексного контроля широкой номенклатуры стальных труб нефтяного сортамента
Установка «УРАН–3000Д» для комплексного контроля широкой номенклатуры стальных труб нефтяного сортамента
03.11.09 11:31
Назначение установки
Установка предназначена для автоматизированного комплексного контроля широкой номенклатуры стальных труб нефтяного сортамента (насосно–компрессорных, бурильных, обсадных, нефтегазопроводных и прочих). Контроль производится при поступательном перемещении трубы (без вращения).
Установка обеспечивает:
- Выявление дефектов любой ориентации на наружной и внутренней поверхностях трубы, а также в толще металла (расслоения, раковины, питтинги, закаты и т.п.) в соответствии с ГОСТ 633–80, ГОСТ 632–80, АРI и другими стандартами;
- Измерение толщины стенки и разбивка по допускам (классам) согласно РД;
- Определение соответствия контролируемых труб данной группе прочности;
- Запись, обработку и учёт информации по вышеперечисленным операциям контроля труб с последующей передачей результата в систему АСУ;
- Измерение длины трубы (опция по желанию заказчика);
- Размагничивание труб до нормативных параметров (после проведения контроля).
Общий вид установки «УРАН–3000Д»
Состав установки
Установка включает в себя:
- модуль контроля поперечных дефектов «УРАН–3000ПМ»;
- модуль контроля продольных дефектов «УРАН–3000ПД»;
- модуль контроля толщины стенки трубы «УРАН–3000ТД»;
- модуль контроля группы прочности трубы «УРАН–3000ГПК»;
- модуль размагничивания «УРАН–3000Р»;
- информационно–измерительный комплекс «УРАН–3000»;
- модуль контроля длины трубы «УРАН–3000ДЛ» (опция);
- транспортную систему «УРАН–3000».
Вариант размещения модулей установки «УРАН–3000Д»
Технические характеристики установки
| Производительность Прим.: зависит от диаметра трубы |
до 60 труб/час |
| Диаметр контролируемых труб | от 48 до 426 мм |
| Длина контролируемых труб | от 5,5 до 14 м |
| Диапазон измеряемых толщин стенки | от 2,5 до 28,0 мм |
| Скорость движения трубы при контроле Прим.: зависит от диаметра трубы |
до 0,6 м/с |
| Рабочий зазор датчиков | 0,5÷1,0 мм |
| Время непрерывной работы | до 23 часов |
| Местоположение дефектов на трубе определяется с точностью | ±100 мм |
| Диапазон рабочих температур | от +10°C до +40°C |
| Допустимая влажность окружающего воздуха, при температуре +25°C |
80% |
| Допустимое атмосферное давление | 95±11 кПа |
| Система питается от сети переменного тока | 380/220В, 50Гц |
| Максимальная потребляемая мощность | не более 3500 В·А |
| Габаритные размеры установки Длина×Ширина×Высота |
5,5×1,6×2,2 м |
Настройка чувствительности контроля выполняется по стандартным образцам предприятия (СОП) с нанесёнными искусственными дефектами. Параметры выявляемых искусственных дефектов:
| Тип и параметр искусственного отражателя | Регистрируемый дефект | Недопустимый дефект |
| Глубина риски, % от толщины стенки трубы (но не менее [0,3±0,05] мм) |
(5,0±0,75) % | (12,0±0,75) % |
| Длина риски прямоугольного профиля на наружной поверхности, параллельной оси образца | 25 мм | 25 мм |
| Диаметр сквозных отверстий | 0,8 мм | 1,6 (3,2) мм |
Установка поставляется с государственным аттестатом Российской Федерации.
Принцип работы установки
Работа оборудования основана на электромагнитных и ультразвуковых бесконтактных методах неразрушающего контроля. Во время контроля труба последовательно поступательно перемещается с помощью транспортного устройства через модули контроля. В модуле контроля поперечных дефектов группа датчиков охватывает трубу по окружности. В модуле контроля продольных дефектов и толщины блоки датчиков вращаются вокруг трубы.
При проведении контроля обеспечивается сканирование 100% поверхности трубы группой датчиков. Зазор между поверхностью трубы и датчиками от 0,5 до 1,0 мм.
Контроль на дефекты производится с помощью индукционного метода магнитного контроля в режиме приложенного поля — метода рассеяния магнитного потока.
Контроль толщины стенки трубы производится с использованием бесконтактного ультразвукового метода — «сухого ультразвука», основанного на ЭМА преобразовании. При проведении контроля контактной жидкости не требуется. Допускается наличие на поверхности трубы грязи, окалины и следов нефтепродуктов. Результат контроля выводится на дисплей информационно–измерительного комплекса в абсолютных единицах — миллиметрах, с «привязкой» толщины к развертке по длине трубы.
Для определения группы прочности труб и муфт используется комплексный метод, заключающийся в определении электромагнитных свойств металла труб и его химического состава и последующей обработки этой информации по определенному алгоритму, использующему взаимосвязь вышеуказанных свойств с механическими свойствами металла труб. Метод позволяет обеспечить значительно более высокую, по сравнению с электромагнитным методом, достоверность контроля.
Отличительные особенности
- Поступательный характер перемещения трубы при проведении контроля. При этом сканирующие устройства модулей продольной дефектоскопии и толщинометрии вращаются вокруг поверхности трубы. Использование такой схемы контроля обеспечивает минимизацию биений и вибраций трубы, что способствует повышению достоверности контроля. Кроме того, толщинометрия в режимесканирования поверхности трубы "по спирали" имеет максимально возможную достоверность контроля;
- «Открытая архитектура» конструкции модулей, обеспечивающая удобство обслуживания оборудования и переналадки;
- Универсальность оборудования. Конструкция сканирующих устройств обеспечивает контроль труб широкой номенклатуры, а в определенном диапазоне диаметров — без переналадки. При этом трубы могут иметь навинченные муфты и замки, высаженную часть ;
- Использование методов контроля, устойчивых к наличию на поверхности трубы окалины, грязи, следов масел и нефтепродуктов , колебанию зазоров между поверхностью датчиков и трубы;
- Модульный принцип организации позволяет произвольно конфигурировать состав оборудования в зависимости от требований к качеству контроля;
- Использование в конструкции сканирующих устройств принципа слежения за трубой, самопозиционирования блока датчиков. Принцип реализуется за счет применения 3–х и 4–х конусной системы центрирования и системы балансировки;
- Использование конструкции сканирующих устройств, исключающих разрушение блоков датчиков при контроле труб, имеющих на поверхности задиры и вырывы металла;
- Использование многоступенчатой системы защиты датчиков, в том числе сменных защитных пластин;
- Использование отдельных модулей для выполнения нескольких функций. Модуль контроля продольных дефектов трубы обеспечивает контроль продольных дефектов муфты. Модуль размагничивания используется при определении группы прочности трубы;
- Использование бесконтактных систем питания и передачи информации в сканирующих устройствах роторного типа, что значительно повышает надежность и сокращает время обслуживания;
- Введение двух положений позиционирования сканирующих устройств — рабочего и обслуживания ;
- Использование в конструкции сканирующего устройства модуля контроля продольных дефектов подвижного магнитопровода, что способствует повышению достоверности контроля и позволяет проводить контроль труб и муфт разного диаметра без переналадки оборудования;
Вариант структурной схемы размещения оборудования
Основные принципы сопряжения установки со смежным оборудованием
- Все модули контроля работают при поступательном перемещении трубы;
- Все модули контроля выстраиваются в одну линию и встраиваются между сопрягаемым смежным оборудованием;
- Транспортная система вписывается в существующие транспортные системы и сопрягается с ними по скорости.
Использование вышеизложенных принципов позволяет оптимизировать процесс сопряжения установки со смежным оборудованием и минимизировать площади, необходимые для размещения установки в условиях действующего цеха.
Модули контроля установки «УРАН–3000Д»
Модуль «УРАН–3000ПМ» для контроля поперечных дефектов
Модуль предназначен для автоматизированного контроля дефектов сплошности металла трубы, ориентированных преимущественно поперек трубы. Контроль производится с помощью индукционного метода магнитного контроля в режиме приложенного поля (метод рассеяния магнитного потока).
В зависимости от диаметра трубы используется от 12 до 30 датчиков. Опрос датчиков выполняется 1000 раз в секунду. Оператору доступен просмотр первичного сигнала каждого датчика. Переналадка модуля на нужный типоразмер контролируемых труб выполняется путем установки соответствующего блока датчиков.
Модуль имеет два режима работы — режим дефектоскопии и режим обслуживания ;
В первом режиме блок датчиков с устройством позиционирования находится в зоне перемещения трубы. Во втором режиме блок датчиков находится вне зоны нахождения трубы. При этом обеспечивается возможность перемещения трубы в реверсивном режиме и возможность оператору–дефектоскописту проводить работы по замене блока датчиков. Перевод модуля из одного режима в другой обеспечивается с помощью пневмооборудования.
Схема сканирования трубы по зонам модулем «УРАН–3000ПМ»
Схема зон сканирования модулем «УРАН–3000ПМ»
Основные технические характеристики модуля контроля поперечных дефектов:
| № п/п |
Наименование | Параметры |
| 1 | Чувствительность:
выявление сквозного отверстия: Диаметром 1,6 мм Диаметром 3,2 мм |
с отношением сигнал/шум не хуже 12 дБ 20 дБ |
| 2 | Количество опросов датчиков в секунду | 1000 |
| 3 | Производительность контроля, не менее | 40 труб/час |
| 4 | Диаметр контролируемых труб | от 48 до 426 мм |
| 5 | Точность определения места поперечного дефекта по длине трубы (при условии стабильности скорости перемещения трубы не хуже 0,1%) |
±100 мм |
| 6 | Количество сменных блоков датчиков | По одному на каждый диаметр трубы |
| 7 | Потребляемая мощность, не более | 3 кВт |
| 8 | Неконтролируемая зона | отсутствует |
| 9 | Исполнение модуля | стационарное |
| 10 | Режим работы | непрерывный |
| 11 | Условия эксплуатации | цеховые условия металлургического (машиностроительного) производства |
| 12 | Габаритные размеры установки Длина×Ширина×Высота |
1630×1360×2100 мм |
Модуль «УРАН–3000ПД» для контроля продольных дефектов
Модуль представляет собой установку роторного типа. При проведении контроля блок датчиков вращается вокруг трубы. Для всех диаметров труб используется два датчика с тремя первичными преобразователями в каждом. Опрос датчиков выполняется 1000 раз в секунду. Оператору доступен просмотр первичного сигнала с каждого первичного преобразователя.
Переналадка модуля на нужный типоразмер контролируемых труб в определенном диапазоне диаметров не требуется. При переходе с одного диапазона контролируемых труб на другой переналадка модуля занимает не более 10 минут.
Модуль имеет два режима работы — рабочий режим и режим обслуживания .
В первом режиме вращающийся блок находится в зоне перемещения трубы. Во втором режиме вращающийся блок находится вне зоны нахождения трубы. При этом обеспечивается возможность перемещения трубы в реверсивном движении и возможность оператору–дефектоскописту проводить работы по обслуживанию модуля. Перевод модуля из одного режима в другой обеспечивается с помощью пневмооборудования.
Основной особенностью конструкции сканирующего устройства модуля является использование для намагничивания трубы постоянных высокоэнергетических магнитов и подвижного магнитопровода.
Конструкция сканирующего устройства обеспечивает его автоматическое самопозиционирование на трубе при смещении её оси в вертикальной и горизонтальной плоскостях в процессе перемещения. Это способствует стабилизации зазоров между поверхностью трубы и поверхностью блока датчиков и устройства намагничивания, в результате чего повышается достоверность контроля.
Особенностью конструкции является использование для питания и передачи информации с датчиков бесконтактных систем, что позволяет существенно упростить обслуживание модуля и повысить надежность оборудования.
В качестве защиты между поверхностью трубы и поверхностью блока датчиков используется сменная защитная пластина. Ресурс пластины при контроле новых труб — не менее 12–и месяцев. Время замены — не более 3–х минут.
Схема сканирования трубы по зонам модулем контроля продольных дефектов
Основные технические характеристики модуля контроля продольных дефектов:
| № п/п |
Наименование | Параметры |
| 1 | Чувствительность:
выявление продольной риски: глубиной 0,5 мм |
с отношением сигнал/шум не хуже 12 дБ |
| 2 | Количество опросов датчиков в секунду | 1000 |
| 3 | Производительность контроля, не менее | 40 труб/час |
| 4 | Максимальный шаг сканирования трубы, не менее | 120 мм |
| 5 | Максимальная окружная скорость сканирования трубы | 600 мм/с |
| 6 | Диаметр контролируемых труб и муфт | от 48 до 426 мм |
| 7 | Точность определения места продольного дефекта по длине трубы (при условии стабильности скорости перемещения трубы не хуже 0,1%) |
±100 мм |
| 8 | Количество первичных преобразователей | 6 |
| 9 | Потребляемая мощность, не более | 1 кВт |
| 10 | Неконтролируемая зона | отсутствует |
| 11 | Исполнение модуля | стационарное |
| 12 | Режим работы | непрерывный |
| 13 | Условия эксплуатации | цеховые условия металлургического (машиностроительного) производства |
| 14 | Габаритные размеры установки Длина×Ширина×Высота |
1360×1750×1770 мм |
Модуль «УРАН–3000ТД» для контроля толщины стенки трубы
Модуль предназначен для автоматизированного контроля толщины стенки трубы.
Контроль толщины стенки трубы производится с использованием бесконтактного ультразвукового метода — «сухого ультразвука», основанного на ЭМА преобразовании. При проведении контроля контактной жидкости не требуется. Допускается наличие на поверхности трубы окалины, грязи, следов масел и нефтепродуктов . Результат контроля выводится на дисплей информационно-измерительного комплекса в абсолютных единицах — миллиметрах, с «привязкой» толщины к развертке по длине трубы.
В конструкции модуля использовано множество оригинальных технических решений. Модуль обеспечивает непревзойденную достоверность контроля и в каждом случае наличия брака выявляет его. Модуль превосходит по достоверности используемые в настоящее время на трубных заводах толщиномеры. Обеспечивает по–настоящему «сплошной» контроль толщины стенки — без разрывов и пропусков. Подтверждение этому — постоянно выявляемый при входном контроле толщины стенки брак у труб, уже прошедших выходной контроль у изготовителя.
Модуль представляет собой установку роторного типа. При проведении контроля блок датчиков вращается вокруг контролируемой трубы. Для всех диаметров труб используется три датчика. Каждым датчиком в секунду производится не менее 80 измерений. Оператору доступен просмотр первичного сигнала каждого датчика, а также сигналов после математической обработки в каждой точке измерения.
Переналадка модуля на нужный типоразмер контролируемых труб в определенном диапазоне диаметров не требуется. При переходе с одного диапазона диаметров контролируемых труб на другой переналадка модуля занимает не более 10 минут.
Модуль имеет два режима работы — режим толщинометрии и режим обслуживания ;
В первом режиме вращающийся блок находится в зоне перемещения трубы. Во втором режиме вращающийся блок находится вне зоны нахождения трубы. При этом обеспечивается возможность перемещения трубы в реверсивном режиме и возможность оператору–дефектоскописту проводить работы по обслуживанию модуля. Перевод модуля из одного режима в другой обеспечивается с помощью пневмооборудования.
Основной особенностью конструкции является использование подвижной самопозиционирующейся подвески с тремя датчиками ЭМАП, обеспечивающей не только позиционирование датчиков с высокой точностью, но и позиционирование всего вращающегося блока. При этом автоматически обеспечивается оптимальный зазор между поверхностью датчиков и поверхностью трубы независимо от диаметра трубы. Вибрации датчиков относительно поверхности трубы минимальны.
Оптимизация зазоров и минимизация вибраций позволяет обеспечивать максимально возможное качество первичного сигнала, что, в свою очередь, способствует высокому качеству контроля толщины стенки трубы.
Особенностью конструкции является также использование для питания и передачи информации бесконтактных систем, что позволяет существенно упростить обслуживание модуля.
В качестве защиты между поверхностью трубы и поверхностью блока датчиков используется сменная защитная пластина. Ресурс пластины при контроле новых труб — не менее 2–х недель. Время замены — не более одной минуты.
Схема зонного сканирования трубы модулем контроля толщины «УРАН–3000ТД»
Основные технические характеристики модуля контроля толщины стенки:
| № п/п |
Наименование | Параметры |
| 1 | Диапазон измеряемых толщин стенки трубы | от 4,0 до 24,0 мм |
| 2 | Предел допускаемого значения основной погрешности измерения, не более (на СОП):
Предел допускаемых значений дополнительной погрешности при измерении толщины с шероховатой поверхностью |
±(0,002 Нх + 0,06) мм где Нх — толщина стенки трубы Rz = 40мкм — ±0,1 мм Rz = 80мкм — ±0,15 мм Rz = 160мкм — ±0,2 мм |
| 3 | Количество измерений в секунду | 80 |
| 4 | Производительность контроля, не менее | 40 труб/час |
| 5 | Максимальный шаг сканирования трубы, не менее | 60 мм |
| 6 | Максимальная окружная скорость сканирования трубы при ультразвуковом контроле | 600 мм/с |
| 7 | Диаметр контролируемых труб | от 48 до 426 мм |
| 8 | Точность определения места дефекта толщины по длине трубы (при условии стабильности скорости перемещения трубы не хуже 0,1%) |
±100 мм |
| 9 | Время калибровки толщиномера, не более | Калибровка не требуется, так как используются настройки изготовителя |
| 10 | Количество первичных преобразователей | 3 |
| 11 | Потребляемая мощность, не более | 1 кВт |
| 12 | Неконтролируемая зона | отсутствует |
| 13 | Исполнение модуля | стационарное |
| 14 | Режим работы | непрерывный |
| 15 | Условия эксплуатации | цеховые условия металлургического (машиностроительного) производства |
| 16 | Габаритные размеры установки Длина×Ширина×Высота |
1310×1740×1680 мм |
Модуль «УРАН–3000ГПК» для контроля группы прочности металла трубы
Модуль предназначен для определения группы прочности (совокупности механических свойств металла) трубы и муфты. Контроль производится с помощью комплексного метода, основанного на использовании двух взаимодополняющих методов: электромагнитном методе (определении электромагнитных свойств) и контроле химического состава металла. Для определения электромагнитных свойств используется проходной соленоид (размагничивающее устройство) с источником тока возбуждения. Для определения химического состава используется мобильный спектрометр типа «Spectrotest».
На основании данных об электромагнитных свойствах металла трубы и его химическом составе с помощью информационно–измерительного комплекса производится определение группы прочности трубы.
Кроме того, по данным химического состава контролируется соответствие металла трубы определенной марке стали.
Возможно определение группы прочности трубы с помощью использования только электромагнитного метода («УРАН–3000ГПЭ»). В этом случае достоверность контроля будет ниже.
 Мобильный спектрометр «Spectrotest» |
 Определение химсостава металла трубы |
Определение электромагнитных свойств металла трубы
Модуль «УРАН–3000Р» для размагничивания труб
Модуль выполняет размагничивание прошедших контроль труб.
Диаметр соленоида выбран с учетом прохождения через него трубы с муфтой максимального диаметра. При этом положение центра оси соленоида выбрано с учетом того, что переналадка при смене диаметра контролируемой трубы не требуется.
Основные технические характеристики модуля размагничивания:
- 1. Частота размагничивания — 4 Гц;
- 2. Потребляемая мощность — не более 3 кВт;
- 3. Остаточная намагниченность — в соответствии с нормативными параметрами ;
- 4. Габаритные размеры модуля:
- длина — 900 мм;
- высота — 920 мм;
- ширина — 600 мм.
Информационно–измерительный комплекс «УРАН–3000»
Информационно–измерительный комплекс обеспечивает управление процессом контроля, выполняет сбор первичных данных с каждого модуля контроля, их обработку и формирование общего результата контроля трубы.
Общий результат контроля может быть передан в АСУ цеха для управления маркираторами, отрезными станками, для автоматической раскладки труб по карманам.
Информационно–измерительный комплекс «УРАН–3000».
Вариант 1
Информационно–измерительный комплекс «УРАН–3000».
Вариант 2
Модуль «УРАН–3000ДЛ» для контроля длины трубы
По желанию заказчика возможна комплектация установки модулем, выполняющим измерение и контроль длины трубы при помощи лазерного дальномера. Общий результат контроля может быть передан в АСУ цеха.
Транспортная система «УРАН–3000»
Транспортная система обеспечивает перемещение труб с постоянной скоростью через модули установки. Скорость перемещения труб задается для каждого их типоразмера индивидуально и согласуется со скоростью вращения роторных модулей контроля, что обеспечивает сканирование всей поверхности трубы без пропусков и «мёртвых зон».
Транспортная система состоит из приводных стоек с прижимами, пневмооборудования для управления прижимами, шкафа управления и пульта управления.
Ролики приводных стоек и прижимов имеют полиуретановое покрытие, что обеспечивает отсутствие проскальзывания при движении трубы и исключает возможность её повреждения.
