Вихретоковый метод контроля

Основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля (ОК) этим полем. В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько), называемая вихретоковым преобразователем (ВТП). Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электромагнитном объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на катушках или их сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно его. Особенность вихретокового контроля в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит на расстояниях, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметров до нескольких миллиметров). Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

Вихретоковый метод применяется в основном для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводников и т. д. Приборы и установки, реализующие вихретоковый метод, широко используются для обнаружения несплошностей материалов (дефектоскопия и дефектометрия), контроля размеров ОК и параметров вибраций (толщинометрия и виброметрия), определения физико-механических параметров и структурного состояния (структуроскопия), обнаружения электропроводящих объектов (металлоискатели) и для других целей. Объектами вихретокового контроля могут быть электропроводящие прутки, проволока, трубы, листы, пластины, покрытия, в том числе многослойные, железнодорожные рельсы, корпуса атомных реакторов, шарики и ролики подшипников, крепежные детали и многие другие промышленные изделия.

Дефектоскопы, реализующие вихретоковый метод, предназначены для обнаружения различных трещин, расслоений, закатов, раковин, неметаллических включений и т.д. Дефектоскоп ВД-701 с проходным ВТП, позволяющий контролировать протяженные объекты (трубы, прутки, проволоку с поперечными размерами от 5 до 121мм).

Толщиномеры, основанные на вихретоковом методе, применяются для контроля толщины электропроводящих листов, пленок, пластин, покрытий на них, стенок труб, цилиндрических и сферических баллонов и т. д. В частности, толщиномер ВТ-201(Рисунок 3), имеющий накладной ВТП, предназначен для измерения толщины неметаллических покрытий (краска, эмаль, пластик и т. д.) на металлическом основании (алюминий, медь, титан). Толщиномер листов ВТ-501 (Рисунок 4), имеющий экранный вихретоковый преобразователь, предназначен для контроля толщины листов цветных металлов.[4]

Рисунок 3 – Толщинометр ВТ-201.

Рисунок 4 – Толщинометр ВТ-501.

Заключение

Старение систем магистральных газонефтепроводов выдвигает задачу обеспечения безопасности и надежности их функционирования в ряд важнейших государственных проблем. В настоящее время общая протяженность магистральных трубопроводов России превышает 300 тыс. км. При этом около 40% газопроводов и 60% нефтепроводов находится в эксплуатации более 20 лет.

Очевидно, что традиционный подход к поддержанию работоспособности трубопроводов путем проведения капитальных ремонтов отдельных участков труб со сплошной заменой изоляционного покрытия не может обеспечить надежность и безопасность магистральных газонефтепроводов из-за их большой протяженности и резкоразличного состояния. Поэтому, основной стратегией обеспечения высокой надежности магистральных систем становится эксплуатация и ремонт " по фактическому состоянию", т. е. переход к выборочному " точечному" ремонту элементов и участков по результатам 100% диагностического обследования многокилометровых трубопроводов.

Предлагается следующая концепция обеспечения надежной и безопасной эксплуатации газонефтепроводов, находящихся в длительной эксплуатации:

1. Анализ повреждений, результатов неразрушающего и разрушающего контроля металла и выполненных замен изношенных участков по имеющейся статистике эксплуатирующей организации.

2. 100% обследование всех участков газонефтепроводов с использованием современных методов и средств НК (внутритрубная диагностика, бесконтактная магнитометрическая диагностика, метод магнитной памяти металла, акустическая эмиссия), позволяющих выполнять раннюю диагностику повреждений и выявлять зоны концентрации напряжений (ЗКН) - основные источники развивающихся повреждений.

3. На участках газонефтепроводов с выявленными ЗКН после операции " шурфовка" дополнительно выполняется контроль традиционными средствами НК (УЗД, рентген, исследования механических свойств и структуры металла).

4. Для отдельных наиболее напряженных участков с ЗКН, оставляемых в эксплуатацию, делается поверочный расчет на прочность с учетом характера повреждений и износа металла трубопроводов.

5. 100% обследование арматуры с использованием метода магнитной памяти металла и других методов НК.

6. Обобщение результатов комплексного 100% обследования и разработка мероприятий по обеспечению надежности газонефтепроводов с составлением плана-графика замены физически изношенных участков труб, наиболее предрасположенных к повреждению.

В основе предлагаемой концепции лежит оценка реального ресурса газонефтепроводов, так как такая оценка наиболее оптимально сочетает опыт эксплуатации (статистику бывших повреждений) и раннюю диагностику будущих повреждений с использованием современных методов.[1]

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Горкунов Э.С., Митропольская С.Ю., Вичужанин Д.И., Туева Е.А. Применение магнитных методов для оценки нагруженности и поврежеденности трубопроводов // Физическая мезомеханика. 2010. Т.13. №1. С.13-22 [1].

2. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. –М.: Наука, 1993. – 252 с.[2]

3. Щербинин М.Н. Магнитный контроль качества металлов Текст. / Э.С. Горкунов. Екатеринбург: УрО РАН, 1996. - 264 с.1. [3]

4. Мужицкий В.Ф. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния труб магистральных газопроводов. Текст. / В.Ф. Мужицкий, Г.Я. Безлюдько и др.: сб. докл. междун. деловой встречи Диагностика 97, Т 2. -М.: ИРЦ Газпром, 1999. С. 163 - 171.[4]

5. Кудинов В. И. Основы нефтегазопромыслового дела, Текст. 2003. С. 137-142.[5]