Ультразвуковая дефектоскопия бурильных труб

Дефектоскопия труб

Дефектоскопия труб — одна из подкатегорий неразрушающего ультразвукового контроля, наряду с дефектоскопией основного металла и швов. Данный метод дефектоскопии — один из самых востребованных услуг для контроля нефте- и газопроводов во многих отраслях промышленности: химической, нефтегазовой, топливной, электроэнергетической и др.

В процессе длительной эксплуатации, равно как и в производстве, трубопроводы подвергаются внутреннему и внешнему воздействию, в ходе которых могут накапливаться различные дефекты (коррозионные повреждения, усталостные трещины, нарушения целостности металла, неметаллические включения, закаты, плены, раковины и др.). Очень важным является своевременное обнаружение таких дефектов до выхода трубопровода из строя. Еще более важным является возможность проведения диагностики без остановки или вывода системы из эксплуатации. Именно поэтому для дефектоскопии труб используются методы неразрушающего контроля, среди них магнитные (магнитной анизотропии, магнитной памяти металла, магнитной проницаемости), акустические (импульсные ультразвуковые, волн Лэмба, фазовые, акустической эмиссии), электрические и оптические (визуальные — эндоскопические, лазерные, голографические).

Такие методы применяются для выявления различных дефектов: нарушения герметичности, контроля напряженного состояния, контроля качества и состояния сварных соединений, контроля протечек и других параметров, ответственных за эксплуатационную надежность трубопроводов.

Среди методик проведения дефектоскопии трубопроводов можно выделить толщинометрию тела трубы и ультразвуковое исследование тела и концов трубы для выявления дефектов продольной и поперечной ориентации.

Ультразвуковая диагностика (УЗД) — наиболее эффективный метод, который превосходит по достоверности полученных результатов рентгенодефектоскопию, гамма-дефектоскопию и радиодефектоскопию.

Ультразвуковая дефектоскопия труб

В дефектоскопах, используемых для ультразвуковой дефектоскопии труб, применяется метод, основанный на акустическом эхо-импульсном зондировании стенки трубопровода с использованием ультразвуковых иммерсионных преобразователей совмещенного типа с перпендикулярным (толщиномер) и наклонным (детектор трещин) вводом луча в стенку трубопровода. Зачастую для контроля труб используют ультразвуковые сканирующие системы — они позволяют существенно уменьшить время контроля при сохранении достоверности и качества.

Физическая природа УЗД — свойство волн отражаться от несплошностей. Действие приборов ультразвукового контроля основано на отправке ультразвуковых импульсов и регистрации отраженных акустических эхо-сигналов или ослабленных сигналов (в случае нахождения приемника сигналов в акустической тени, созданной дефектом). Отправка ультразвуковых импульсов и прием ультразвуковых сигналов производится пьезоэлементами (пьезоэлектрическими преобразователями), преобразующими переменное электрическое поле в акустическое поле и наоборот.

Особенности контроля сварных швов труб разного диаметра

Трубы Ø от 28 до 100 мм.

Отличительной особенностью сварных швов труб Ø от 28 до 100 мм с Н от 3 до 7 мм является возникновение провисаний внутри трубы. Это становится причиной появления на экране дефектоскопа ложных эхо-сигналов от них во время контроля прямым лучом, которые совпадают по времени с эхо-сигналами, отраженными от надкорневых дефектов, найденных однократно отраженным лучом. В связи с тем, что эффективная ширина пучка сопоставима с толщиной стенки трубы, то отражатель крайне сложно идентифицировать по местонахождению искателя относительно валика усиления. В центре шва также имеется неконтролируемая зона по причине большой ширины валика шва. Все это является причиной низкой вероятности (10-12%) выявления недопустимых объемных дефектов, хотя недопустимые плоскостные дефекты обнаруживаются намного лучше (

85 %). Основные характеристики провисания — глубина, ширина и угол смыкания с поверхностью объекта — являются случайными величинами для этого типоразмера труб; средние значения равны соответственно 2,7 мм; 6,5 мм и 56°30′.

Трубы Ø от 108 до 920 мм.

Трубы Ø от 108 до 920 мм с Н от 4 до 25 мм также соединяют односторонней сваркой без обратной подварки. До недавнего времени контроль данных соединений выполняли с помощью совмещенных ПЭП по методике, составленной для труб Ø от 28 до 100 мм. Но для такой методики контроля требуется наличие довольно большой зоны совпадений (зоны неопределенности). Это значительно снижает точность оценки качества соединения. Помимо того, совмещенные ПЭП характеризуются высоким уровнем реверберационных шумов, которые затрудняют расшифровку сигналов, а также неравномерностью чувствительности, которую не всегда могут компенсировать доступные средства. Использование хордовых раздельно-совмещенных ПЭП с целью контроля этого типоразмера сварных соединений нецелесообразно, поскольку по причине ограниченности величин углов ввода ультразвуковых колебаний с поверхности сварного соединения габариты преобразователей существенно увеличиваются, становится большей и площадь акустического контакта.

Трубы Ø от 1020 до 1420 мм

Трубы Ø от 108 до 920 мм с Н от 4 до 25 мм также соединяют односторонней сваркой без обратной подварки. До недавнего времени контроль данных соединений выполняли с помощью совмещенных ПЭП по методике, составленной для труб Ø от 28 до 100 мм. Но для такой методики контроля требуется наличие довольно большой зоны совпадений (зоны неопределенности). Это значительно снижает точность оценки качества соединения. Помимо того, совмещенные ПЭП характеризуются высоким уровнем реверберационных шумов, которые затрудняют расшифровку сигналов, а также неравномерностью чувствительности, которую не всегда могут компенсировать доступные средства. Использование хордовых раздельно-совмещенных ПЭП с целью контроля этого типоразмера сварных соединений нецелесообразно, поскольку по причине ограниченности величин углов ввода ультразвуковых колебаний с поверхности сварного соединения габариты преобразователей существенно увеличиваются, становится большей и площадь акустического контакта.

Дефектоскопия бурильных труб

Самые уязвимые места бурильной колонны — места соединения труб с замками (сварными и резьбовыми). Контроль мест соединения труб с замками является приоритетным при дефектоскопии бурильных труб. Данные разрушения представляют собой трещины и образуются чаще всего вследствие возникновения усталости металла. Кроме этого, различные дефекты (раковины, закалочные трещины, плены, закаты, нарушения сплошности металла, неметаллические включения, усталостные трещины и т.д.) могут быть обнаружены и в теле труб.

В случаях дефектоскопии бурильных труб могут быть 2 сценария — когда контроль осуществляется сразу с восстановлением труб (осмотр, актирование дефектов, оценка возможности восстановления, собственно восстановление), так и просто контроль и дальнейшее принятие решения о возможности или невозможности дальнейшей эксплуатации по результатам контроля.

Источник

Методика проведения неразрушающего ультразвукового контроля бурильных труб ЛБТ (1198-00.001 МУ)

Оглавление

Методика проведения неразрушающего ультразвукового контроля бурильных труб ЛБТ (1198-00.001 МУ)

Вид документа:
МУ (Методические указания)

Принявший орган: ООО «СПКТБ Нефтегазмаш»

Тип документа: Нормативно-технический документ
Дата начала действия: 28 августа 1998 г.
Опубликован:

• ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности (с Изменением N 1) ГОСТ
• ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (с Изменением N 1) ГОСТ
• Об утверждении Правил аттестации персонала в области неразрушающего контроля Постановление Госгортехнадзора России
• Правила эксплуатации электроустановок потребителей (не действует на территории РФ) Письмо Главгосэнергонадзора России
• Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (не действует на территории РФ) Информационный материал
• ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00 Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с Изменениями и дополнениями) Приказ Минэнерго России
• ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые ГОСТ
• ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования (с Изменением N 1) ГОСТ
• ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности ГОСТ
• ГОСТ 12.3.003-86 ССБТ. Работы электросварочные. Требования безопасности (с Изменением N 1) ГОСТ
• СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения Постановление Госкомсанэпиднадзора России
• ГОСТ 166-89 (СТ СЭВ 704-77 — СТ СЭВ 707-77; СТ СЭВ 1309-78, ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия (с Изменениями N 1, 2) ГОСТ
• ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3) ГОСТ
• ГОСТ 21105-87 Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод (с Изменением N 1) ГОСТ
• Об утверждении Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей Приказ Минэнерго России
• ГОСТ 23667-85 Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерения основных параметров ГОСТ

СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОЕКТНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО НЕФТЯНОГО И ГАЗОВОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

СПКТБ «НЕФТЕГАЗМАШ»

МЕТОДИКА
ПРОВЕДЕНИЯ HEРАЗРУШАЮЩЕГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ЛБТ

1198-00.001МУ

Госгортехнадзор России письмо N 10-13/46 от 19.07.99 г.

Директор Т.Х.Галимов 28.08.98

Зам. директора Ф.А. Гирфанов

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Характерным видом поломок бурильных труб являются поломки по высаженной части. Резьбозамковые легкосплавные бурильные трубы (далее ЛБТ) обычно ломаются по первому полному витку трубной резьбы, находящемуся в сопряжении с бурильным замком, в перпендикулярном направлении к оси трубы.

1.2 Разрушению данного элемента трубы способствуют максимальные нагрузки в сочетании с концентрацией напряжений во впадинах резьбы и в переходной части.

1.3 Настоящая «Методика проведения неразрушающего контроля бурильных труб ЛБТ» распространяется на контроль методом ультразвуковой дефектоскопии концов ЛБТ с внутренними концевыми утолщениями.

1.4 Методика предусматривает выявление поперечно ориентированных дефектов — преимущественно усталостных трещин и объемных несплошностей металла в высаженных концах труб, в том числе на участках трубной резьбы.

1.5 Дефектация концов ЛБТ, в том числе резьбовых участков, производится при очередном ремонте труб на трубной базе. В случае необходимости, например при авариях, связанных со сломом труб по высаженным концам, может быть проведена дефектоскопия концов ЛБТ на буровой при подъеме бурильной колонны.

1.6 Периодичность проведения дефектоскопии резьб и высаженных концов ЛБТ составляет:

при турбинном бурении через 6 месяцев;

при роторном бурении через 3 месяца.

2 АППАРАТУРА

2.1 Для визуального контроля применяются оптические приборы с увеличением до 10, например, ЛИП-3-10 , ЛТ-1-4 ГОСТ 25706-83.

2.2 Для контроля линейных размеров применяются:

2.3 Для НК акустическим (ультразвуковым) методом применяют в условиях лабораторий НК базы дефектоскопы УД2-12, УД-13П, УДИ-1-70; в условиях буровой контроль проводят с помощью передвижных дефектоскопических установок ПКДЛ или ПДУ-1М.

2.4 Сроки и объемы проверки аппаратуры, порядок работы с аппаратурой приводится в технических описаниях и инструкциях по эксплуатации приборов и комплектующих их устройств.

2.5 Для НК резьб и высаженной части концов ЛБТ ультразвуковым методом применяют прямой преобразователь на частоту 2,5 МГц, входящий в комплект дефектоскопов.

2.6 Настройку ультразвукового дефектоскопа производят с применением испытательных образцов. Испытательные образцы изготовляют из высаженных внутрь концов ЛБТ того типоразмера, который подлежит контролю. Каждый образец должен иметь два искусственных дефекта — риски прямоугольного профиля во впадинах резьбы глубиной 5±0,12 мм (рисунок 1). Риски наносят дисковой фрезой, диаметром 63 мм предварительно проконтролировав перпендикулярность оси испытательного образца плоскости фрезы.

Сечение А-А выполнено по четвертой от торца впадине резьбы;

сечение Б-Б выполнено по второй от конца сбега впадине резьбы

Рисунок 1 — Испытательный образец для ультразвукового контроля резьб высаженных концов ЛБТ

2.7 Каждый испытательный образец должен иметь маркировку. Маркировка наносится ударным способом и содержит:

3 ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЮ

3.1 НК проводит специально обученный персонал, имеющий удостоверение установленного образца, имеющие лицензию Госгортехнадзора России.

3.2 Трубы, подвергаемые НК, должны быть очищены от грязи, масел, ржавчины, отслаивающейся окалины металлической щеткой, протерты ветошью.

3.3 Торцевые поверхности контролируемых ЛБТ должны быть гладкими, без заусенцев и задиров. Заусенцы и задиры необходимо удалить напильником. При зачистке упорного торца муфтового конца необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить поверхность упорного торца и не нарушить тем самым герметичность замкового соединения.

3.4 Подготовку аппаратуры для ультразвукового контроля, развертывание передвижной установки при контроле на буровой, предварительную настройку дефектоскопов производят в соответствии с инструкциями по их эксплуатации.

3.5 Ультразвуковой контроль можно проводить при температуре окружающего воздуха от +5 до +40 °С, температура труб должна быть такой же, при несоблюдении этих условий снижается чувствительность метода.

3.6 Для обеспечения акустического контакта между искателем и трубой подготовленную поверхность перед контролем тщательно протирают ветошью, а затем на нее наносят слой контактной жидкости.

3.7 Контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии

3.7.1 Для получения надежного акустического контакта преобразователь-контролируемое изделие следует применять различные по вязкости масла.

3.7.2 Выбор масла по вязкости зависит от чистоты контролируемой поверхности и температуры окружающей среды. Чем грубее поверхность и выше температура, тем более вязкие масла следует применять в качестве контактной жидкости.

3.7.3 Наиболее подходящей контактной жидкостью в летний период для труб являются масла типа МС-20 ГОСТ 21743-76, АК-15 ГОСТ 10541-78, солидол ГОСТ 1033-79.

3.7.4 В качестве контактной жидкости рекомендуется также использовать жидкость следующего состава (А.С. 1298652):

Источник