Цифровая радиография гибких полимерных армированных труб
Гибкие полимерные армированные трубы (ГПАТ) используются как трубопроводы, но их конструкция сложнее обычной металлической трубы: в ней сочетаются полимерные слои и армирование металлической лентой или стекловолоконным полотном. Для диагностики важно видеть не только наружную поверхность, но и внутреннюю структуру.
Задача
В рамках НИР требовалось определить, применима ли цифровая радиография для выявления дефектов ГПАТ при изготовлении и эксплуатации, в том числе непосредственно на действующем трубопроводе.
ЧТО ПРОВЕРЯЛИ:
- возможность контроля ГПАТ с металлическим и стекловолоконным армированием;
- работоспособность метода на трубопроводе с движущейся рабочей средой под давлением;
- выявление повреждений, имитирующих воздействия при строительно-монтажных работах;
- возможность оценки геометрических параметров и профильной толщинометрии.
Объект контроля
Наружный диаметр исследованных ГПАТ — 180 мм. Контролировались как выведенные из эксплуатации образцы, так и действующий трубопровод.
|
Модификации ГПАТ |
Объекты испытания |
|
Металлическое армирование |
бездефектный участок; участок с искусственным продольным надрезом; контроль при движущемся продукте |
|
Стекловолоконное армирование |
бездефектный участок; надрез защитного слоя; разрыв; изгиб; дефекты эксплуатации |
Нормативная база: ГОСТ ISO 17636-2—2017; ГОСТ Р 56787—2015; ГОСТ 25113—86; ГОСТ Р 55776—2013.
Решение
Контроль выполнили цифровым радиографическим методом в полевых условиях. В качестве средства контроля использовали КЦР «Цифракон 2532» с программным обеспечением «Дисофт»; источником излучения служил рентгеновский аппарат.
Почему цифровая радиография
Результат формируется непосредственно в цифровом виде, поэтому изображение можно сразу анализировать, измерять размеры выявленных участков и оценивать качество снимка. В испытаниях использовались инструменты «Дисофт» для образмеривания дефектов и расчёта нормализованного отношения сигнал/шум.
ПАРАМЕТРЫ КЦР «ЦИФРАКОН»
- активная область детектора — 253 × 317 мм;
- размер пикселя — 124 мкм;
- базовое пространственное разрешение по ISO 17636-2 — 130 мкм;
- масса детектора — 3,4 кг;
- время работы батареи в режиме съёмки — до 8 часов.
Ключевая проверка: действующий трубопровод
Одна из наиболее показательных частей испытаний — контроль ГПАТ с металлическим армированием, по которому в момент исследования перемещалась рабочая среда под давлением.
Наличие рабочей среды не препятствовало получению радиографических изображений, пригодных для анализа. На снимках удалось визуализировать конструктивные элементы трубопровода и выполнить профильную толщинометрию.
Качество изображения
Качество полученных радиограмм оценивали по параметрам, применяемым в цифровой радиографии. Для контроля геометрической нерезкости использовали двупроволочный эталон
|
Параметры |
Фактический результат |
Требования |
|
SRB |
130 мкм |
соответствует применённым требованиям |
|
SNRn |
> 200 |
≥ 120 для улучшенных способов получения изображений |
На всех полученных радиограммах удалось добиться требуемых параметров качества по ГОСТ ISO 17636-2—2017. Для одного из снимков значение SNRn составило 240.
Контроль и результаты
На первом этапе работ производился контроль эксплуатируемого ГПАТ с движущимся под давлением продуктом с металлической армировкой.
Для осуществления прфоильной толщинометрии в качестве калибровочного образца был использован стальной шарик диаметром 25,4 мм. Источник рентгеновского излучения был выставлен на фокусное расстояние 700 мм относительно объекта контроля. На выходное окно излучения был установлен фильтр из 10 мм стали для усиления контрастности. Анодное напряжение 200 кВ, анодный ток 2 мА. Время накопления кадра 5 секунд, количество кадров 5 шт.
При толщинометрии внешний слой полимера составил 6 мм, общая толщина стенки — 19 мм.
После первичного контроля на образцы нанесли искусственные повреждения, моделирующие воздействия при СМР и эксплуатации. Это позволило проверить не просто получение изображения, а способность метода выделять конкретные изменения конструкции.
Продольный надрез — поверхностный надрез защитного слоя длиной 100 мм под углом 55°. На радиограммах дефект имел чёткие границы; измеренные размеры составили 80,5 и 97,7 мм.
Разрыв — разрыв ГПАТ со стекловолоконным армированием отчётливо визуализировался как нарушение непрерывности структуры, изменение взаимного положения армирующих элементов и локальное изменение толщины.
Изгиб — геометрическая деформация определялась по радиограмме по локальному изменению взаимного расположения армирующих слоёв.
Дефекты эксплуатации — на выведенных из эксплуатации трубопроводах были видны неоднородности, предположительно связанные с остатками продуктов эксплуатации, землёй, камнями и другими загрязнениями.
плоскостным дефектом до увеличения масштаба.
Результат
Испытания подтвердили техническую применимость цифровой радиографии для контроля гибких полимерных армированных трубопроводов с различными типами армирования — как вне эксплуатации, так и на действующем трубопроводе.
- Получены информативные изображения ГПАТ с металлическим и стекловолоконным армированием.
- Подтверждена возможность контроля трубопровода с рабочей средой, находящейся под давлением.
- Выявлены искусственно сформированные повреждения: надрезы, разрыв и изгиб.
- По радиограммам оценены конструктивные элементы и выполнена профильная толщинометрия.
- Качество изображений соответствовало требованиям ГОСТ ISO 17636-2—2017; SRB — 130 мкм, SNRn > 200.
Вывод
Цифровая радиография в данном испытании показала возможность получать данные о внутреннем состоянии ГПАТ без остановки трубопровода и без извлечения рабочей среды. Метод позволяет одновременно оценивать конструкцию, состояние армирующего слоя, геометрические параметры и наличие дефектов защитного покрытия.
При этом выбор параметров контроля должен выполняться с учётом конструкции конкретной ГПАТ, типа армирования, толщины и условий эксплуатации.