Універсальна установка для дефектоскопії насосно-компресорних, бурильних труб та гнучких труб колтюбингових установок

Реферат: Установка для дефектоскопії насосно-компресорних, бурильних труб, а також гнучких труб колтюбингових установок, що працює за методикою електромагнітного визначення дефектів. Труба одночасно намагнічується двома соленоїдами постійного і змінного струмів, які змонтовані в одному корпусі, що має кільцеподібну форму, і в цьому ж корпусі змонтовані датчики площі поперечного перерізу труби та датчики локальних дефектів труби для зчитування інформації про дефекти, які розташовані по внутрішньому діаметру корпусу, що забезпечує дефектоскопію труб діаметром від 30 до 130 мм і товщиною труб від 2 до 12 мм в кожній точці поперечного перерізу по довжині труби. UA 110183 U (12) UA 110183 U UA 110183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальних неруйнівних пристроїв для виявлення та вимірювання дефектів (корозії, пітингів, тріщин, розшарувань, раковин, зносу стінок труб на зовнішніх та внутрішніх поверхнях, тощо). Відомі методи та технології неруйнівного контролю, що використовуються при проведенні технічного діагностування труб. До цих методів належать методи акустичної томографії, бесконтактного магнітометричного контролю, ультразвукової дефектоскопії, радіаційного контролю, магнітопорошкового, оптичного контрою та інші. Сучасні засоби і методики, що використовуються для нерувнійного контролю труб, це в основному ультразвукові товщиноміри, твердоміри та магнітні коерцетиметри. Коерцетиметри КРМ-Ц, КРМ-ЦК-2М, ультразвукові товщиноміри УТ-0,4 (ЕМА) Дельта виробляються ТОВ "Фірма "Спеціальні наукові розробки" (www.snr-ndt.com). Їх використання включає вимірювання зношування стінок труб і групи міцності сталі труб в трьох дільницях: посередині труби, і на прикінцевих ділянках біля 1,5 м від кінця труби. Але статистика аварійності показує, що поломки труб і дефекти відбуваються хаотично і на різних ділянках. Тому "точкова" дефектоскопія труб, особливо бувших у експлуатації, є малоефективна. Методика електромагнітного визначення дефектів в металічних виробах також добре відома. Вона включає переміщення тестової котушки близько над матеріалом. Котушка генерує вихрові струми в сталі або другому металі. Коли дефект в металі виявляється, струм котушки змінюється, і на виході генератора напруга також. Ця зміна на виході генератора використовується для контролю вимірювальними приладами. Методи електромагнітного визначення дефектів в металічних виробах захищені патентами США US 3611121 В2, US 7505859 В2. Установки, що працюють за цим методом, випускаються відомими фірмами Sonoscop. Tuboscpo. Amalog IY. Принцип роботи таких установок наступний: в трубу заводиться соленоїд постійного струму, а потім на трубу надівається хомут з керамічними зносостійкими башмаками, в які вмонтовані датчики Холла або магніторезистори для реєстрації розсіяних магнітних полів на дефектах. Найближчим аналогом до запропонованої установки є установка "МАГПОРТАБУР" (http://vimatec.ru/produktsiya/rasseyanie-magnitnogo-potoka/oborudovanie-metoda-magnitnogorasseyaniya/196-portativnaya-ustanovka-kontrolya-burilnykh-trub-magnitnymi-metodaminerazrushayushchego-kontrol у a-magportabur). Принцип дії цієї установки наступний: в бурильну або насосно-компресорну трубу заводиться соленоїд постійного струму, потім на трубу з допомогою вантажопідйомного механізму монтується установка. Вмикається привод візка, живлення намагнічування і вимірювальної системи, за допомогою візка переміщується установка між стійками, на яких закріплена труба, проводиться запис сигналів датчиків по тілу труби. Перед вимірюваннями кожного сортаменту труб необхідна калібровка вимірювальних приладів установки та розмагнічування труби. Названа електромагнітна установка має певні недоліки: вона дуже габаритна і вагова, потребує розмагнічування труб, калібровки вимірювальної системи для кожного сортаменту труб. Для її підключення необхідно додаткове обладнання, в тому числі підйомне (вага установки до 500 кг), обмежений сортамент труб (9 типів), що перевіряються, обмежена товщина труб (7-13 мм), великі витрати часу на переналадку установки. Відомі установки для дефектоскопії гнучких труб колтюбингових установок Rosen Inspection Technologies (RIT) (http://www.coiledtube.com/papers/CT%20Inspection.pdf), які працюють за означеними вище технологіями. Поставлена задача зробити швидкодіючу, компактну, безконтактну електромагнітну установку для неруйнівного контрою насосно-компресорних і бурильних труб, що не має вищеназваних недоліків, а також має можливість неруйнівного контролю труб колтюбингових установок. Суттю корисної моделі, що виражається в сукупності суттєвих ознак, достатніх для досягнення корисною моделлю технічного результату, є те, що труба при дефектоскопії одночасно намагнічується двома соленоїдами: постійного (10, фіг. 2) і змінного (9, фіг. 2) струмів. Накладання низькочастотного електромагнітного поля на поле постійного струму дозволяє збільшити проникливість вихрових струменів на всю товщину стінки труби і тим самим забезпечує виявлення як внутрішніх так і зовнішніх дефектів труби. Режими намагнічування труб різні. Для насосно-компресорних труб вони забезпечують виявлення дефектів в трубах з товщиною стінки до 5,5 мм, а в бурильних трубах з товщинами 1 UA 110183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стінок 7, 8, 9, 10, 11, 12 мм. Забезпечується також виявлення дефектів для всіх відомих на цей час труб колтюбингових установок. Зчитування реакції вихрових струменів на дефекти зовнішньої та внутрішньої поверхонь труб (8, Фіг. 2) відбувається за допомогою оригінальних датчиків виробництва заявника. Сигнал від датчиків площі поперечного перерізу труби (11, Фіг. 2) дає можливість оцінювати зміну площі стінок поперечного перерізу труби. Сигнал від датчиків локальних дефектів труби (12, Фіг. 2) дає можливість оцінювати наявність зношування, внутрішніх раковин, корозійних пітингів, надривів, тріщин втоми, тощо. Датчики не потребують попереднього розмагнічування труби. Соленоїди та датчики конструктивно розташовані по внутрішньому діаметру в кільцеподібному корпусі (1, Фіг. 1). Установка безконтактна. Кільцевий зазор між пристроєм і трубою складає від 1 мм до 25 мм в залежності від діаметра і товщини стінок труби. Установка не потребує переналадки вимірювальної системи при дефектоскопії труб різного діаметра. Установка не потребує внутрішнього очищення труб, які були в експлуатації, та суцільного очищення поверхонь таких труб. Тобто, наявність на (в) трубі продуктів корозії, смол, солей, парафінів, нафти, органічних сполук не впливає на роботу. Установка може використовуватись на підприємствах, що виготовляють труби, ділянках комплектації, трубних базах і складах, на польових базах, безпосередньо на містках або на бурових площадках, тощо. Установка працює як при переміщенні її по трубі за допомогою фізичної сили працівника ручкою (5, Фіг. 1), так і при електро-, гідро- або пневмоприводах. Переміщується установка по трубі за допомогою напрямних котків передніх (2, Фіг. 1) і задніх (3, Фіг. 1), які регулюються в залежності від діаметра труби за допомогою центруючих пружин (4, Фіг. 1). Фізичні характеристики установки: - діапазон діаметрів труб 30-130 мм; - можливість виявлення втрати площі поперечного перерізу труби: а) при загальній корозії еквівалентна кільцевій проточці поверхні труби в залежності від діаметра і товщини стінки труби глибиною від 0,3 мм до 0,8 мм, шириною 2 мм; б) при пітинговій, рівчаковій корозії й однобічному зношуванні труб еквівалентна глибині канавки 1,2 мм, шириною 2 мм у секторі 90°; - максимальна лінійна швидкість контролю 0,5 м/с; - електроживлення - 220 в. Установка забезпечує контроль поперечного перерізу труби в кожній точці. Приклад виявлених дефектів при дефектоскопії труби НКТ 89-8 наведений на Фіг. 1. Прикладні програми забезпечують визначення координат дефектів за допомогою сигналу датчику шляху (6, Фіг. 1) та їх розмірів в поперечному розрізі Фіг. 4 (а) за допомогою сигналів від датчиків площі поперечного перерізу та локальних дефектів труби. На Фіг.4 (б) наведені для підтвердження заміри ручним інструментом в місцях виявлених дефектів. Установка компактна, маса установки дозволяє переносити її одній людині за ручку (5, Фіг. 1). Обслуговується двома працівниками. Запровадження запропонованої установки забезпечує контроль труб безпосередньо на польових базах, на містках або на бурових площадках, що економить витрати на перевезення труб на склади для дефектоскопії. Установка для дефектоскопії труб є універсальною, вона дозволяє проводити дефектоскопію не тільки насосно-компресорних, бурильних труб, а і гнучких труб колтюбингових установок. Фіг. 1, Установка в зібраному стані, де: 1 - Корпус установки; 2 - Напрямні катки передні; 3 - Напрямні катки задні; 4 - Пружини центруючі; 5 - Ручка; 6 - Датчик шляху; 7 - Місце під'єднання систем живлення та зняття інформації. Фіг. 2, Принципова схема корпусу установки, де: 8 - Труба; 9 - Соленоїд змінного струму низької частоти; 10 - Соленоїд постійного струму; 11 - Датчики площі поперечного перерізу труби; 12 - Датчики локальних дефектів труби. 2 UA 110183 U 5 10 Фіг. 3, Установка "МАГПОРТАБУР". Фіг. 4, Діаграма виявлених дефектів в трубі, де: 8 - Труба; а) - Діаграма виявлених дефектів; б) - Розміри дефектів в поперечних розрізах, виміряні ручним інструментом. Установка для дефектоскопії труб виготовлена та застосовується для дефектоскопії бурильних і насосно-компресорних труб в ТОВ "Полтавська бурова компанія" на території України. Установка використовується як на основній базі підприємства, так і на польових майданчиках. Установка також пройшла випробування на дефектоскопію гнучких труб колтюбингових установок і показала ефективність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Установка для дефектоскопії насосно-компресорних, бурильних труб, а також гнучких труб колтюбингових установок, що працює за методикою електромагнітного визначення дефектів, яка відрізняється тим, що труба одночасно намагнічується двома соленоїдами постійного і змінного струмів, які змонтовані в одному корпусі, що має кільцеподібну форму, і в цьому ж корпусі змонтовані датчики площі поперечного перерізу труби та датчики локальних дефектів труби для зчитування інформації про дефекти, які розташовані по внутрішньому діаметру корпусу, що забезпечує дефектоскопію труб діаметром від 30 до 130 мм і товщиною труб від 2 до 12 мм в кожній точці поперечного перерізу по довжині труби, а також не потребує розмагнічування труб, очищення поверхонь труб, перекалібровки вимірювальної системи при зміні сортаменту труб, що проходять дефектоскопію. 3 UA 110183 U 4 UA 110183 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5