Спосіб акустичного контролю геометричних характеристик труб

1 Спосіб акустичного контролю геометричних характеристик труб, який полягає в тому, що прямий суміщений ультразвуковий перетворювач і СПІВВІСНИЙ з ним конусний відбивач встановлюють всередині по осі контрольованої труби, заповненої рідиною, в осьовому напрямку збуджують ультразвукові коливання, приймають відбиті від стінок труби сигнали та за розміщенням в часі пари імпульсів, відбитих від внутрішньої та зовнішньої поверхонь труби, визначають необхідні геометричні характеристики, який відрізняється тим, що відбивач виконаний у вигляді п симетричних конусо подібних частин з кутом нахилу твірних 45°, з яких кожну наступну відносно попередньої зміщують у напрямку повздовжньої осі труби на певну віддаль так, щоб відби ті від неї сигнали попадали на перетворювач в часі, відмінному від часу приходу сигналів, відбитих від інших частин, та повертають на кут 360°/(2п) для забезпечення сканування всього периметра труби, крім того перед перетворювачем встановлюють прискорювальну призму так, щоб перекрити половину діаграми направленості акустичного поля перетворювача та одну частину кожного з симетричних конусоподібних відбивачів 2 Спосіб акустичного контролю геометричних характеристик труб за п 1, який відрізняється тим, що при контролі труб великих діаметрів підвищення інформативності та потужності луна-сигналу від стінки труби досягається фокусуванням на и поверхні відбитих від відбивачів ультразвукових коливань шляхом використання відбивачів з вгнутими бічними поверхнями 1 00 Винахід відноситься до акустичного контролю матеріалів і може бути використаний для контролю геометричних характеристик труб зі сторони їх внутрішньої поверхні, коли контроль зовні неможливий або недоцільний, наприклад, у випадку оцінки технічного стану колони обсаднихтруб в свердловині Відомий спосіб ультразвукової дефектоскопії труб, призначений для визначення місця розташування дефектів, який полягає в тому, що перетворювач і конусний відбивач встановлюють ексцентричне всередині труби і використовують конусний відбивач, виконаний у вигляді двох симетричних частин, одну з яких зміщують відносно другої в напрямку повздовжньої ВІСІ труби таким чином, щоб відбиті від неї сигнали попадали на перетворювач з певною різницею у часі Оскільки перетворювач і відбивач встановлені ексцентричне в трубі, а частини конусного відбивача рознесені вздовж неї, то час проходження імпульсами шляху від перетворювача до стінок труби різний, що дозволяє, знаючи віддаль від перетворювача до відбивачів і стінок труби, визначати місцезнаходження дефекту [А с СССР № 599209, кп G01 N29/04, БИ 11, 1978] Цей спосіб ефективний у випадку дефектоскопи, коли потрібно збільшити точність визначення місцезнаходження дефектів по тілу труби без використання багатоканальної дефектоскопії та обертової системи сканування Однак у випадках, коли необхідно визначати геометричні характеристики тіла труб і їх розподіл по перерізах труби, для можливості розрахунку и МІЦНІСНИХ характеристик, цей спосіб не є ефективний, тому що він не забезпечує нормальне падіння ультразвукових коливань на поверхню об'єкту кон ю (О 61587 часу приходу сигналів, відбитих від інших частин, тролю, і до того ж, дає тільки інтегральну оцінку та повертають на кут 3607(2п), достатній для оходосить великої частини перерізу труби плення при скануванні всього периметру труби, а Найбільш близьким за функціональним приперед перетворювачем встановлюють прискорюзначенням відомий спосіб ультразвукового контвальну призму так, щоб вона перекривала полоролю труб імерсійним луно-імпульсним методом, вину діаграми направленості акустичного поля при якому прямий перетворювач вводять всереперетворювача та одну частину кожного з симетдину контрольованої труби, випромінюють ним ричних конусоподібних відбивачів ультразвукові коливання в осьовому напрямку, перед перетворювачем розміщують дзеркало під Для контролю використовують імерсійний акукутом 45°, що відхиляє промені до стінки труби стичний луно-імпульсний метод контролю УльтраВідбиття від внутрішньої та зовнішньої стінок позвуковий прямий суміщений перетворювач та котрапляють зворотнім шляхом на перетворювач, і нусоподібний відбивач з кутом нахилу твірних 45° вимірюючи часові інтервали між відбиттями визнарозміщують по осі контрольованої труби, що започають товщину стінки труби Обертанням дзеркала внена рідиною, яка є контактним акустичним серета повздовжнім переміщенням системи перетводовищем Відбивач виконаний у вигляді п симетрювач-дзеркало забезпечують сканування поверхричних конусоподібних частин, з яких кожна настуні труби Кривизна дзеркала додатково дозволяє пна відносно попередньої зміщена в напрямку пофокусувати акустичні коливання [Ультразвуковой здовжньої осі труби так, щоб відбиті від неї сигнаконтроль материалов Справ, изд Й Крауткремер, ли попадали на перетворювач в часі, відмінному Г Крауткремер Пер с нем - М Металлургия, від часу приходу сигналів, відбитих від інших час1991 С 506-507] тин, та повернута на кут 360°/(2п) для забезпечення сканування всього периметру труби Кожна часНедоліком такого способу є те, що сканування тина конусоподібного відбивача дозволяє відбиваповерхні труби здійснюється по гвинтовій лінії, і ти випромінювані перетворювачем ультразвукові тому з його допомогою не можна отримати розпоколивання в двох протилежних напрямках Для діл геометричних характеристик труби в кожному и розділення в часі прийнятих сигналів з цих двох поперечному перерізі Необхідність обертання напрямків використовується півкругла прискорювідбивача ускладнює конструкцію та знижує надійвальна призма певної товщини, яка встановлюєтьність роботи способу ся на шляху поширення ультразвуку на перетвоВ основу винаходу поставлено задачу розробрювачі так, щоб вона перекривала половину діагки способу контролю геометричних характеристик рами направленості акустичного поля перетворютруб (товщини стінки, діаметру, площі поперечного вача та одну частину кожного симетричного конуперерізу, овальності, форми та фактичного зносоподібного відбивача Матеріал цієї прискорювашення внутрішньої і зовнішньої поверхонь) з їх льної призми повинен забезпечувати високу швидвнутрішньої сторони, з допомогою якого можна кість проходження повздовжньої ультразвукової буде отримати інформацію про розподіл вказаних хвилі та мати малий коефіцієнт и загасання Спехарактеристик в поперечному перерізі труби, при ціальна конструкція відбивача та призма розбивацьому використавши один ультразвуковий переють прийняту інформацію в часі на 2п каналів, що творювач та безобертову систему сканування, дозволяє отримати більш детальнішу інформацію шляхом відхилення ультразвукових коливань від про розподіл контрольованих характеристик в поповздовжньої ВІСІ труби по радіусах до и стінки та перечному перерізі труби, підвищити інформативрознесення в часі прийнятих інформативних сигність та достовірність контролю Таким чином, заналів від якомога більшої КІЛЬКОСТІ частин попепропонований спосіб дозволяє отримати при чотиречного перерізу труби Такі вимоги до способу рьох відбивачах ВІСІМ інформаційних каналів розконтролю є особливо актуальними при ОЦІНЦІ техділених у часі з використанням одного вимірюванічного стану обсадних колон в свердловині та льного каналу Кожен з п конусоподібних відбиваінших схожих об'єктів, коли існують обмеження в чів дозволяє контролювати 1/п частину поверхні габаритах глибинної вимірювальної апаратури, труби, але в реальному часі отримана інформація для забезпечення її прохідності здатності по трустосується п різних перерізів Знаючи числові знабах, та високі вимоги до надійності її роботи чення затримки сигналів між відбивачами, при обробці прийнятих даних контролю відтворюється Задача вирішується тим, що у відомому спореальна картина розподілу проконтрольованих собі акустичного контролю геометричних характехарактеристик в перерізах труби ристик труб, в якому прямий суміщений ультразвуковий перетворювач і СПІВВІСНИЙ з ним відбивач встановлюють всередині по ВІСІ контрольованої Запропонований спосіб з використанням чотитруби, заповненої рідиною, збуджують ультразвурьох відбивачів реалізується схемою, що зобракові коливання в осьовому напрямку, приймають жена на фіг 1 Частини конусоподібного відбивача відбиті від стінок труби сигнали та за розміщенням та їх просторове розміщення показано на фіг 2 в часі пари імпульсів відбитих від внутрішньої та фіг 5 На фіг 6 показано схему розміщення призми, зовнішньої поверхонь труби визначають необхідні а на фіг 7 та фіг 8 - приклади застосування спосогеометричні характеристики, згідно з винаходом, бу Всередині труби 1 СПІВВІСНО з нею розміщують відбивач виконується у вигляді п симетричних коперетворювач ультразвукових коливань 2 та конунусоподібних частин з кутом нахилу твірних 45°, з соподібний відбивач з кутом нахилу твірних 45°, яких кожну наступну відносно попередньої зміщувиконаний у вигляді чотирьох симетричних частин ють в напрямку повздовжньої ВІСІ труби так, щоб З, 4, 5 та 6, з яких кожна наступна відносно попеприйняті від неї сигнали, відбиті від стінки труби, редньої зміщується в напрямку поздовжньої осі попадали на перетворювач в часі, відмінному від труби на певну віддаль, достатню для розділення 61587 в часі прийнятих від них сигналів, та повертається развукові коливання, які поширюються через конна 45° Кожна частина такого відбивача відбиває тактну рідину, а половина їх також через присковипромінювані перетворювачем ультразвукові рювальну призму 7, в напрямку відбивачів 3, 4, 5 коливання в двох протилежних напрямках Для та 6 і відбиваються ними по радіусах до стінки розділення в часі прийнятих сигналів від кожного труби в двох протилежних напрямках Прискорювідбивача з цих двох протилежних напрямків на вальна призма 7 розділяє в часі сигнали прийняті поверхні перетворювача встановлюється півкругла від одного відбивача Дальше відбувається відбитприскорювальна призма 7 певної товщини, матетя ультразвукових коливань від внутрішньої та ріал якої має велику швидкість поширення ультразовнішньої поверхонь труби, які попадають на пезвуку та малий коефіцієнт загасання Призма розретворювач тим же шляхом, але в зворотному міщується так, щоб вона перекривала половину напрямку За розміщенням в часі пари імпульсів діаграми направленості акустичного поля перевідбитих від поверхонь труби можна визначити творювача та одну частину кожного з чотирьох товщину стінки труби, и діаметр, площу поперечсиметричних конусоподібних відбивачів На фіг 7 ного перерізу, овальність, форму та фактичне показано часову розгортку, яка ілюструє повний зношення и внутрішньої і зовнішньої поверхонь цикл приходу сигналів на перетворювач від чотиПри контролі труб великого діаметру потрібно рьох відбивачів, а на фіг 8 в якості прикладу покасфокусувати на поверхні труби відбиті від відбивазано графічне зображення результату контролю чів ультразвукові коливання для підвищення інфотовщини стінки h труби на довжині / запропоновармативності і потужності луно-сигналу від стінки ним способом труби Це можна зробити шляхом використання відбивачів з вгнутими бічними поверхнями Запропонований спосіб реалізується наступним чином Перетворювачем 2 збуджуються ульт Фіг. З Фіг 4 Фіг. 2 Фіг. б 61587 зондуючий імпульс 3,1 3.2 4.1 5.1 4.2 5.2 6.1 6.2 Фіг. 7 л 41 51 52 6! 62 Фіг. 8 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119