Kiểm tra siêu âm tự động mối hàn vòng quanh đường ống sử dụng đầu dò dãy tổ hợp pha.
Thỏa mãn hoặc vượt tiêu chuẩn ASTM E-1961, DNV2000 OS-F101, và API 1104:
- Tốc độ quét nhanh: 100 mm/s
- Thời gian kiểm tra từ mối hàn này tới mối hàn khác nhỏ hơn 4 phút cho đường ống có đường kính 36-inch
- Rất linh hoạt với các ống có đường kính, chiều dày thành ống và tiết diện mối hàn khác nhau.
- Giá thành thấp
- Độ tin cậy cao
- "Một kích thước vừa tất cả"
- Tuyệt vời cho những ứng dụng đặc biệt
PipeWIZARD®
Khái quát về hệ thống kiểm tra mối hàn vòng quanh đường ống.
Các đường ống dẫn khí đốt được làm bằng thép có độ bền cao và hoạt
động chịu tải khá lớn, chiếm tỉ lệ phần trăm cao so với độ bền cong
(oằn). Các đường ống này được hàn xung quanh tại chỗ, chủ yếu là hàn tự
động. Sau đó họ kiểm tra nhanh, bọc chúng và chôn xuống. Bởi vì chu
trình xây dựng rất khắt khe, điều quan trọng là bất cứ khuyết tật nào
trong mối hàn được phát hiện và phân tích rất nhanh.
Vài năm về trước, AUT (kiểm tra siêu âm tự động) đã thay thế cho
phương pháp chụp ảnh phóng xạ để kiểm tra các mối hàn của các đường dẫn
khí đốt trên toàn thế giới. AUT đem lại sự kiểm tra phát hiện và đánh
giá tốt hơn. Một số điều ràng buộc riêng liên quan đến chu trình xây
dựng:
1. Thời gian: Trên đất liền, chu trình kiểm tra (lắp ghép bộ
quét, quét, quay lại, di dời bộ quét, chuyển sang mối hàn khác) nhỏ hơn
4 phút. Ngoài khơi, thời gian có thể chỉ 2 phút, vì dịch chuyển không
yêu cầu.
2. Phân tích dữ liệu: Dữ liệu cần được phân tích trước khi dịch
chuyển sang mối hàn tiếp theo. Có nghĩa là phác họa mối hàn là chấp
nhận/loại bỏ gần như tức thì.
3. Lưu trữ dữ liệu: Cần thiết phải lưu giữ dữ liệu trong quá trình kiểm tra.
Tất cả những vấn đề này đều được AUT quan tâm.
Tiêu chuẩn
Mẫu chuẩn có chứa những lỗ đáy bằng (FBH) và các mặt phản xạ tham chiếu khác (ASTM 1997).
Trong năm 1998, ASTM xuất bản tiêu chuẩn ASTM E-1961-98. Tiêu
chuẩn này bao gồm những tính năng quan trọng cho kiểm tra siêu âm tự
động cho các mối hàn xung quanh đường ống: phân biệt vùng, giải đoán
nhanh dữ liệu, các mẫu chuẩn chuyên dụng, qui trình cài đặt. E-1961 là
mục tiêu đưa vào sử dụng của ECA (Engineering Critical Analysis). Trong
năm 1999, Viện dầu khí Hoa kỳ (the American Petroleum Institute) xuất
bản phiên bản thứ 19 của API 1104 bao hàm cơ giới hóa kiểm tra siêu âm
các mối hàn vòng như phương pháp chụp ảnh phóng xạ.
Tất cả các sản phẩm PipeWIZARD® đều tuân theo ASTM E-1961, và tất
nhiên với API 1104. PipeWIZARD cũng tuân theo DNV2000 OS-F101 là tiêu
chuẩn cho AUT ở ngoài khơi. Trong một số trường hợp, đặc điểm kỹ thuật
của công ty có thể cao hơn tiêu chuẩn, điển hình là yêu cầu tốt hơn về
độ phân giải hoặc đánh giá kích thước.
Những ưu điểm và các đặc tính quan trọng của AUT
AUT đang thay thế chụp ảnh phóng xạ trong việc kiểm tra các mối
hàn vòng của các đường ống trên phạm vi toàn thế giới. Ưu điểm của AUT
thông thường là quá rõ ràng:
1. Không có sự nguy hiểm của phóng xạ .
2. Kiểm xoát quá trình hàn tốt hơn, tỉ lệ loại bỏ thấp hơn.
3. Chấp nhận khuyết tật lớn hơn khi sử dụng ECA, cũng giảm tỉ lệ loại bỏ.
4. Kiểm tra nhanh hơn.
5. Giải đoán dữ liệu nhanh và tin cậy nhờ hiển thị đầu ra đặc biệt.
6. Nói chung, cơ giới hóa siêu âm trên đất liên cung cấp một giải
pháp kiểm tra tốt hơn với tỉ lệ loại bỏ thấp hơn so với chụp ảnh phóng
xạ.
7. Công nghệ đầu dò dãy tổ hợp pha (Phased arrays) cung cấp nhiều ưu điểm vượt trội hơn AUT thông thường.
Những ưu điểm của Phased Arrays để kiểm tra mối hàn vòng.
- Đầu dò quét nhỏ và nhẹ hơn với khả năng giảm phần phải quét lại xuống 2 in.
- Một PipeWIZARD® có thể quét các đường ống có dải đường kính từ
2 in. đến 56 in. trong khi chỉ thay đai, file cài đặt, và nêm đầu dò.
- PipeWIZARD tiêu chuẩn có thể quét đường ống có chiều dày thành ống từ 6 mm đến 50 mm
- Tăng số lượng các vùng để phát hiện và đánh giá kích thướng theo phương đứng được tốt hơn.
- Thời gian quét giảm đi vài giây đầu dò quét hẹp hơn. .
- Có thể thích hợp với bất cứ biên dạng mối hàn, đường kính ống,
hoặc chiều dày thành ống nào bằng cách gọi lại file cài đặt thích hợp.
- Arrays có thể lập chương trình thực hiện kiểm tra sự tiếp xúc thực tế nhờ sử dụng mặt đáy thành ống.
- Thiết lập Setup wizard cho phép cài đặt tự động.
- Những ứng dụng đặc biệt (xem trang tiếp)
Hiển thị đầu ra gần như thời gian thực
- Màn hình cuốn được thiết kế giúp người kiểm tra nhanh chóng giải đoán và phân tích.
- Mối hàn được "mở rộng" để hiển thị bên trên và bên dưới.
- Mỗi vùng được hiển thị trên băng biểu đồ có cặp cổng ngưỡng, với biên độ và thời gian truyền.
- Hiển thị B-scans display và mô tả đặc điểm rỗ khí ở khu vực chân và mũ của mối hàn.
- Hiển thị TOFD hoàn thiện việc phát hiện cũng như đánh giá kích thước khuyết tật.
- Biểu đồ màu dạng băng hiển thị bên phải màn hình thể hiện tình trạng tiếp xúc của đầu dò.
- Có thể tới 128 kênh.
(Phân biệt các vùng trên tiết diện mối hàn dạng J-bevel của mẫu chuẩn 19.1-mm.)
Phased Arrays là gì?
Phased arrays sử dụng sự định hình của chùm tia điện tử để tạo
ra và thu nhận sóng siêu âm. Mỗi phần tử của dãy được tạo xung và làm
chậm một cách độc lập để tạo ra một dải rộng của góc chùm tia và tiêu
cự.
Hàng loạt focal laws được phát triển, giúp cho việc quét mối hàn
tương tự như siêu âm thông thường, nhưng chỉ với 2 arrays và linh hoạt
hơn nhiều. Cài đặt được thực hiện bằng cách tải file, không điều chỉnh
vị trí đầu dò. Quét điện tử cho phép kiểm tra mối hàn theo yêu cầu của
khách hàng, kể cả TOFD nhiều góc, hình ảnh tiên tiến, kiểm tra chi
tiết.
(Phần mềm giải đoán tự động)
(Hình ảnh hiện thị từ mối hàn cùng với các khuyết tật).
Phân tích khuyết tật
- Số liệu biên độ được mã hóa bằng màu để báo cho người kiểm tra khi tín hiệu vượt ngưỡng loại bỏ.
- Khuyết tật có thể nhanh chóng xác định được kích thước bằng cách tính số các vùng nơi mà khuyết tật được phát hiện.
- Chiều dài khuyết tật có thể đo trực tiếp từ màn hình.
- Vị trí khuyết tật trong mối hàn có thể được xác định từ thông tin TOF (thanh màu).
- Mô tả đặc tính được thực hiện bằng cách sử dụng số liệu biên độ, các vùng, và TOF từ các vùng và TOFD thích hợp.
Sự suy xét vùng hoàn chỉnh có thể được thực hiện với 2 đầu dò dãy
60 biến tử, mỗi đầu dò một bên của mối hàn. TOFD và các các đường quét
khác có thể thực hiện sử dụng cùng đầu dò dãy đó, hoặc đầu dò chuyên
dụng. Đầu dò quét được thiết kế để có thể lắp thêm các đầu dò được yêu
cầu để kiểm tra ngang. Những kỹ thuật khác, bổ sung thêm để xác định
kích cỡ có thể được sử dụng như TOFD...
Các mối hàn có thể kiểm tra
|
Kiểu kết nối
|
Hàn vòng tròn
|
|
Đường kính ống
|
2 in. đến 56 in.
|
|
Chiều dày
|
6 mm đến 50 mm (Tùy chọn cho ống dày hơn)
|
|
Thiết kếmối hàn
|
CRC-Evans, J-bevel, dạng khác (bao gồm cảmối hàn bằng tay)
|
(Bộ quét dạng nhẫn có thể kiểm tra được dải rộng từ 2 in. đến 16 in.)
Hiệu chuẩn
Mẫu chuẩn phức tạp: bao gồm các mặt phản xạ mô phỏng những
khuyết tật có thể có trong mối hàn. Đối với mối hạn có biên dạng
CRC-Evans:
- Vết khía hình V sử dụng cho chân và mũ mối hàn.
- Các lỗ khoan nghiêng đáy bằng sử dụng cho LCP, fills and hot passes
- Các lỗ thắng đứng xuyên thành sử dụng để xác định vị trí.
Suy xét các vùng bằng siêu âm
- Mối hàn được chia thành các vùng, mỗi vùng sâu từ 1 mm đến 3 mm, cho chân, LCP, fills, and hot passes.
- Mối hàn được kiểm tra từ 2 mặt trên và dưới để bao trùm cả 100%.
- Mỗi vùng của mối hàn được kiểm tra bằng kỹ thuật xung vọng và tandem
- Sự chồng chéo lên nhau của chùm tia là tối thiểu.
- Các mặt phản xạ phát hiện được trong một vùng có thể xác định kích thước chính xác tới 2mm hoặc nhỏ hơn.
- Cặp cổng được sử dụng trên mỗi kênh cho biên độ và TOF.
Những khuyết tật đặc trưng cần được phát hiện.
- Không ngấu (bề mặt hoặc dưới bề mặt)
- Không thấu
- Nứt ở đường tâm khi đóng rắn.
- Rỗ khí ở mũ và fill
- Cao-thấp
- Misfire
- Cháy
- Rỗ khí ở chân
- Lẹm ở chân
Các ứng dụng đặc biệt
- Các ống dày
- Các ống đường kính nhỏ
- Lớp tráng phủ
- Ống không có mép nối
- Tendons
- Ống đứng
- Đầu nối kép
- Challenging weld profiles
Các ứng dụng trong khai thác
PipeWIZARD® được sử dụng trong nhiều ứng dụng trên đất liền cũng
như ngoài khơi và đã kiểm tra trên 200,000 mối hàn và tiếp tục đến nay.
Những ứng dụng lớn nhất là công trình Blue Stream với Saipem, trong đó
65,000 mối hàn và 130,000 công việc quét được thực hiện và công trình
dài 4000-km WEPP của Trung Quốc. Đối với Blue Stream, PipeWIZARD hoạt
động vài tháng không có thời gian chết. PipeWIZARD hoạt động không có
trục trặc nào trong điều kiện khí hậu nóng, lạnh, độ ẩm cao, muối, và
khô...
PipeWIZARD® cung cấp
- Hiển thị thời gian thực và phân tích số liệu
- Ghi số liệu tự động
- Quét TOFD để phát hiện và xác định kích thước tốt hơn.
- Sử dụng TOFD xác định kích cỡ khuyết tật tới chiều sâu của mỗi vùng (1 mm đến 3 mm) hoặc sâu hơn.
- Đo chính xác chiều dài khuyết tật.
- Khuyết tật ở đường nóng chảy hoặc đường tâm mối hàn.
- Mô tả chính xác đặc điểm khuyết tật
- Những đường quét đặc biệt cho những khuyết tật đặc biệt:
B-scans để phát hiện rỗ khí và đầu dò tandem cho các vết nứt ở đường
tâm.
- Có thể chọn hình ở phía trên, bên cạnh, đuôi hoặc tương đương để hiển thị
PipeWIZARD®: Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống
Mô tả hệ thống
Ở phía dưới đầu dò bao gồm hai dãy dài các biến tử
Một cơ cấu được cơ giới hóa kẹp chúng và đưa vào đường hàn.
Cáp mềm to nối đầu các đầu dò, bộ ghi mã, nguồn, và đường chất tiếp âm vào thiết bị.
Hộp thiết bị bao gồm máy tính, bộ tạo xung, điều khiển động cơ , thùng đựng chất tiếp âm, bơm, và reclamation unit
Mô tả khoang đầu dò
Khoang đầu dò chứa hai dãy dài. Có sẵn thêm các module cho kiểm tra theo chiều ngang hoặc TOFD.
Chất tiếp âm là nước bơm hoặc hỗn hợp nước-methanol cho thời tiết
lạnh. Đòn bẩy nhấc lên cho phép quay nhanh và giảm thiểu hư hại có thể.
Bộ ghi mã hóa chạy trên đường hàn chỉ ra vị trí trên đường tròn.
Thiết bị
Thiết bị bao gồm:
Khối điều khiển động cơ
Tomoscan FOCUSTM 32:128 phased-array unit
Máy tính công nghiệp
Phần mềm đặc biệt PipeWIZARD® chạy trên Microsoft® Windows NT® để thu nhận dữ liệu, phân tích và báo cáo.
Để trợ giúp người kiểm tra, thiết bị có hệ thống tự động đánh dấu những chỉ thị vượt ngưỡng loại bỏ.
Các báo cáo kiểm tra và danh sách các khuyết tật đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
Tự động lưu dữ liệu vào hai thiết bị khác nhau
|
PipeWIZARD®
|
|
Đường kính ống
|
50 mm đến 1424 mm (2 in. đến 56 in.)
|
|
Chiều dày thành ống
|
6 mm đến 50 mm (0.25 in. đến 2 in.)(có thểyêu cầu thêm đầu dò.)
|
|
Dãy biến tử
|
Hai dãy dài 7.5-MHz, 60-biến tử
|
|
Tốc độquét
|
100 mm/s (4 in./s)
|
|
Kích thước bộquét
|
250 mm (L), 120 mm (W), 75 mm (H)
|
|
Khối lượng bộquét
|
2 kg (4.4 lb)
|
|
Rãnh trong ổđểlắp thêm đầu dò
|
Sốrãnh nhiều hơn cho 4 cặp đầu dò thông thường đểphát hiện các khuyết tật ngang hoặc thêm đường quét
|
|
Biên dạng mối hàn
|
Tất cảcác mối hàn thông thường: CRC-Evans, J-bevel, bằng tay, V, V kép, X, etc. (bất cứbiên dạng cơbản nào)
|
|
Khối lượng khoang đầu dò
|
18 kg (39.7 lb) (điển hình)
|
|
Siêu âm
|
|
Phương pháp
|
Kiểm tra vùng đa kênh hay quét theo yêu cầu của người sửdụng
|
|
Kích thước vùng
|
Khi kích thước nhỏhơn 1mm thì ta có thểtăng sốlượng vùng ( lớn nhất
là 32 vùng cho mỗi hình ảnh và có 4 hình ảnh cho phép hiển thịtất cả128
vùng )
Kích thước vùng theo ASTM E-1961 là khoảng từ1mm đến 3 mm.
|
|
Cài đặt
|
Cài tựđộng bằng cách nhập từfile
|
|
Cài đặt tựđộng
|
Dừliệu cài đặt có thểlấy từfile CAD, từmô tảcủa mối hàn, hoặc từcác thông tin hàn có trước và các thông sốthích hợp
|
|
Hiển thị
|
1. Hiển thịdạng băng ghi với ngưỡng kép thường hoặc
2. Tăng sốlượng vùng giúp dễdàng xác định kích thước khuyết tật hoặc
3. Nhiều hình quét B giúp tăng khảnăng mô tảkhuyết tật hoặc
4. Có thểkết hợp các hình ảnh với nhau, bao gồm các kênh xác định vịtrí chu vi và kết nối, nên sửdụng TOFD
|
|
Hiệu chuẩn và mã
|
ASTM E-1961, API 1104, DNV2000-OS-F101, hoặc đặc tính theo người sửdụng
|
|
Những khối bổxung
|
Cho phép tìm kiếm các khuyết tật ngang, kiểm tra chi tiết có chiều dày lớn và các kiểu quét tùy chọn
|
|
Ống dẫn tổng hợp
|
|
Độdài
|
Thông thường là 25 m (80 ft)
|
|
Nhà chếtạo
|
Cáp bọc sắt đường kính 5 cm (2 in.)
|
|
Các phụkiện đi kèm
|
128 cáp siêu âm, 01 cáp điều khiển động cơ, 01 cáp cho bộmã hóa và cột nước dùng cho tiếp âm
|
|
Phased Arrays
|
|
Thiết bị
|
Thiết bi Tomoscan FOCUSTM chuẩn với 32:128 khối (32 bộphát xung tức thời , 128 kênh)
|
|
Băng thông
|
Từ1 MHz đến 20 MHz
|
|
Tốc độphát xung lớn nhất
|
20 kHz
|
|
Độtrễcủa bộphát xung
|
Thay đổi từ0 µs đến 25 µs với bước 2-ns
|
|
Đầu ra dạng xung
|
Biên độtừ50 V đến 200 V, độrrộng xung từ20 ns đến 500 ns
|
|
Độtrễcủa bộthu
|
Thay đổi từ0 µs đến 25 µs với bước 2-ns
|
|
Đường DAC thu
|
Lên đến 30 dB/µs đối với mỗi độdốc của mỗi biến tửtrước khi cộng lại
|
|
Bộlọc đầu vào
|
Có 4 lựa chọn :
- Không sửdụng
- 500 kHz đến 5 Mhz
- 2 Mhz đến 10 Mhz
- 5 Mhz đến 15 MHz
|
|
Trởkháng đầu vào
|
50 ohm
|
|
Chếđộkiểm tra
|
Xung vọng, thu - phát (có thể lập chương trình)
|
Đang tải dữ liệu ...
