CC BY
13
УДК 624.014.078.45
Сарнавский А.Н. студент магистратуры 3 курс, кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов» научный руководитель: Елькин Б.П., к.т.н.
доцент
кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов» Тюменский индустриальный университет
Россия, г. Тюмень
СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ РАДИОГРАФИИ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ, ПРЕИМУЩЕСТВА И
НЕДОСТАТКИ
Группа компаний «СТРОЙГАЗМОНТАЖ» - ООО «СГМ», г. Москва Аннотация. Произведен сравнительный анализ выполнения радиографического контроля сварных соединений магистральных газопроводов в сложных климатических условиях на рулонной пленке Agfa Structurix D7 и на системе цифровой радиографии «Транскан» с плоскопанельным детектором. Показаны преимущества и недостатки оборудования.
Ключевые слова. Сварочное производство, магистральные трубопроводы, цифровая радиография, контроль качества сварных соединений.
Sarnavsky A.N. master's student
3rd year, department «transport of hydrocarbon resources» scientific supervisor: Yelkin B.P., can.of technical sciences
associate professor department «transport of hydrocarbon resources»
Tyumen industrial University Russia, Tyumen
DIGITAL RADIOGRAPHY SYSTEM.
EXPERIENCE OF APPLICATION IN DIFFICULT NATURAL CLIMATIC CONDITIONS, ADVANTAGES AND DISADVANTAGES
The group of companies «STROYGAZMONTAZH» LLC «SGM», Moscow Annotation: A comparative analysis of the performance of radiographic control of welded joints of gas pipelines in difficult climatic conditions on a roll film Agfa Structurix D7 and on the digital radiography system «Transcan» with a flat-panel detector. The advantages and disadvantages of the equipment are shown.
Key word: welding production, main pipelines, digital radiography, quality control of welded joints.
Развития сварочной техники позволило обеспечить нарастающий объем внедрения в трубопроводном строительстве
высокопроизводительных технологий автоматической и механизированной сварки, что нашло свое отражение в СТО Газпром, регламентирующих производство сварочных работ. Практика строительства объектов магистральных газопроводов (участков линейной части различной протяженности, подводных переходов, КС, ГРС и т.п.) в различных природно-климатических условиях показывает, что каждая сварочная технология имеет свою оптимальную область применения, в которой достигается наилучшее качество и производительность работ. Важен выбор схемы организации сварочных работ, оснащенность современным сварочным и вспомогательным оборудованием с учетом конкретных условий и задач строительства магистрального газопровода.
Неразрушающий контроль качества сварных соединений - важнейшая технологическая операция, выполняющая функцию подтверждения соответствия качества сварочных работ требованиям проекта, нормативных и технологических документов. Современный уровень развития средств неразрушающего контроля, и их многообразие также требуют рационального выбора в зависимости от примененной технологии сварки и, в целом, от организации сварочно-монтажных работ на объекте.
Стоит отметить, что ультразвуковой контроль (УЗК) - более безопасной для человека метод по сравнению с радиографическим контролем (РК) и оперативный метод, позволяющий решать задачи выявления и оценки внутренних дефектов объектов. Существующие технологии неразрушающего контроля и нормы оценки качества регламентируются отраслевыми нормативными документами. Так при строительстве участков категории В и С (по СТО Газпром 2-21-249-2008) магистрального газопровода «Сила Сибири» проектом предусмотрено проведение контроля качества сварных соединений методом УЗК в объеме 100% и методом РК в объеме 100%. При высоких темпах сварки и сжатых сроках строительства обеспечить оперативное проведение УЗК возможно с применением механизированных систем. Проведение РК и оперативное получение результатов контроля стало возможным с внедрением систем цифровой радиографии.
Группа компаний «СГМ» с привлечением специалистов полевой испытательной лаборатории дочернего общества ООО «ССК «Газрегион» и АО «Ленгазспецстрой» в 2019 году провели работы по неразрушающему контролю стальных сварных соединений с применением комплекса цифровой радиографии «Транскан» на строительстве линейной части и магистрального газопровода «Сила Сибири» и магистрального газопровода «Развитие газотранспортных мощностей ЕСГ Северо-Западного региона, участок Грязовец - КС Славянская».
На обоих объектах состав и комплектность применяемой системы «Транскан» была одинакова:
- механическая каретка с плоскопанельным детектором на базе орбитальной сварочной системы отечественного производства;
- главного компьютера с Wi-Fi модулем, зарядного устройства на 5 каналов (одновременно), 4-х запасных аккумуляторных блоков, антенной с магнитным основанием, кабеля питания на 220 В., набора инструментов. Все это располагается в кофре.
- ноутбук с программой для работы с настройками комплекса и с цифровым изображением снимков;
- специализированные направляющие пояса (бандажи) по диаметру трубы.
При проведении контроля сварных стыков на строительстве МГ «Сила Сибири» в качестве генератора излучения применялся кроулер «JME - 24» с рентгеновским аппаратом ICM Site-Х C 3005, напряжением 300 кВ; 3,3mA. При контроле на строительстве МГ «Развитие газотранспортных мощностей ЕСГ Северо-Западного региона, участок Грязовец - КС Славянская» в качестве генератора непрерывного излучения применялся переносной рентгеновский аппарат постоянного тока Eresco 65 MF-4 (рис. 1). Одновременно с этим, для сравнения результатов контроля, проводился дубль-контроль на рулонную пленку Agfa Structurix D7.
Рис. 1. Объект «Развитие газотранспортных мощностей ЕСГ СевероЗападного региона, участок Грязовец - КС Славянская февраль 2019 г.
Цифровой комплекс «Транскан» готов к работе.
На каретке установлен компьютер с передающим Wi-Fi устройством и возможностью накопления файлов на внутреннем носителе, плата управления движением, тележка для движения по направляющему поясу на 4-х роликах, двигатель с приводом на 1 ведущий ролик через редуктор, со съемным аккумулятором напряжением 25,4 В. Общая масса каретки в сборе составляет 12 кг. Размер детектора 150 мм по длине стыка и 150 мм по ширине стыка. Высота от поверхности металла трубы до верхней точки каретки составляет 200 мм.
Главный компьютер с Wi-Fi модулем, зарядное устройство, 4 запасные аккумуляторные блока, антенна с магнитным основанием, кабели питания на 220 В, набор инструментов располагается в кофре рис. 2.
Рис. 2. Цифровой комплекс «Транскан» в защитном кофре.
Остановимся подробней на проведении работ при проведении РК на строительстве МГ «Сила Сибири», где основной целью являлось ликвидация отставание по контролю захлестных стыков, возникшее в виду выхода из строя одновременно нескольких рентгеновских аппаратов и отсутствия резерва.
Объекты контроля: сварные соединения трубопроводов 1420 х 21,7 мм и 1420 х 25,8 мм выполненные сварочным комплексом БТТ-2 М-300С порошковой проволокой в среде инертных газов (метод МП+АПИ) и ручной дуговой сваркой покрытыми электродами (РД).
Состав бригады для РК - 4 чел., в том числе: дефектоскопист ПИЛ - 2 чел, оператор-расшифровщик - 1 чел., водитель - 1 чел.
Ноутбук с программным обеспечением, кроулер, направляющие пояса, комплекс «Транскан», набор инструментов помещаются в автомобиле УАЗ рис. 3.
Рис. 3. Цифровой комплекс «Транскан», кроулер, принадлежности.
Проведение контроля на линейном участке газопровода:
1. На выбранное сварное соединение навешивается направляющий пояс, на пояс навешивается, закрепляется и включается каретка в сборе, вводятся данные объекта контроля.
2. Кофр, находящийся на удалении, запитывается от генератора на 220В (при этом, достаточно источника тока мощностью 2 кВт). Включается главный компьютер и ноутбук, проверяется наличие связи между кареткой, базой и ноутбуком.
3. В трубу устанавливается кроулер с рентгеновским аппаратом, включается источник излучения (предварительно прогретый) рис. 4.
Рис. 4. Установка кроулера в трубу.
4. Рентгеновское излучение поступает от рентгеновского аппарата в моноблок и включает его в работу. Моноблок фиксирует рентгеновский импульс, преобразовывает его в цифровой, записывает на внутреннюю карту памяти и посредством WI-FI сигнала через приемную антенну передает сигнал на ноутбук, одновременно с этим, каретка начинает движение вдоль сварного стыка по поясу (бандажу). Изображение, полученное при помощи ионизирующего излучения, в режиме он-лайн преобразуется в цифровой сигнал, заносится в память компьютера и, в соответствии со стандартом ASTM E2339-11, сохраняется в файле формата DICONDE, что гарантирует защиту от редактирования данных и возможность чтения информации с помощью программного обеспечения разных производителей. Во время движения по периметру трубы через каждые 130 мм пути каретка делает остановку (38 остановок для трубопровода Ду 1420мм), это позволяет получить нахлест изображений смежных участков в 20 мм. Продолжительность остановки зависит от требуемого количества кадров для получения одной экспозиции (новое понятие для РК), от чего и зависит время одной остановки.
5. После прохождения по периметру трубопровода каретка останавливается. Во время работы комплекса оператор-расшифровщик посредством WI-FI сигнала через антенну принимает на ноутбук кадры участков сварного соединения, в режиме реального времени и по окончании передачи соединяет все отдельные изображения в одно, с помощью программы DiSoft. После клика соответствующего значка на панели инструментов экрана ноутбука, происходит совмещение кадров наложением пиксельных точек в зоне нахлеста изображений смежных участков. Эта
операция занимает не более 2 секунд.
6. Оператор приступает к расшифровке цифрового изображения, другие дефектоскописты этого звена занимаются подготовкой к контролю следующего стыка. В случае потери связи между кареткой и главным блоком (базой), главным блоком и ноутбуком оператора-расшифровщика, запись на внутренний или съемный накопитель не прекращается.
Подготовительные работы проводились 28.04.2019 на базе мехколонны №12 в г. Шимановск. При этом был произведен подбор параметров рентгеновского излучения, как при просвете панорамно, так и через две стенки.
Время на разворачивание и подготовку комплекса к работе:
- панорамная схема контроля - 12 мин.
- фронтальная схема контроля - 20 мин.
За счет более слаженных действий звена дефектоскопистов время на подготовку можно сократить.
Рис.5 Расположение сварочной колонны и бригады ПИЛ на трассе. Временные затраты на контроль одного сварного соединения комплексом «Транскан» сведены в таблицу 1.
Заданы параметры: напряжение на трубке 290 кВ, сила тока 3,0 мА
Таблица 1
Диаметр трубы, толщина стенки (мм) Схема контроля Источник излучения (наименование) Время (мин., сек.)
1420 x 21,7 панорамная ICM SITE-X C 3005 3 мин 50 сек
1420 x 21,7 фронтальная Eresco 65 MF-4 25 мин
1420 x 25,8 панорамная ICM SITE-X C 3005 5 мин 10 сек
1420 x 25,8 фронтальная Eresco 65 MF-4 30 мин
Временные затраты на контроль одного сварного соединения на рулонную пленку Agfa Structurix D7 сведены в таблицу 2.
Таблица 2.
Диаметр трубы, толщина стенки (мм) Схема контроля Источник излучения (наименование) Время (мин., сек.)
1420 x 21,7 панорамная ICM SITE-X C 3005 3 мин
1420 x 21,7 фронтальная Eresco 65 MF-4 140 мин (4 эксп.)
1420 x 25,8 панорамная ICM SITE-X C 3005 4 мин 20 сек
1420 x 25,8 фронтальная Eresco 65 MF-4 180 мин (4 эксп.)
Примечание: При фронтальной схеме контроля время на просвет одного сварного стыка составляет:
- на трубе 1420 х 21,7 мм: 5 мин. (установка пленки и закрепление аппарата на трубе) + 30 мин. (время экспозиции), в сумме 35 мин. С учетом 4-х экспозиций получаем 35 мин. х 4 = 140 мин.
- на трубе 1420 х 25,8 мм: 5 мин. (установка пленки и закрепление аппарата на трубе) + 40 мин. (время экспозиции), в сумме 45 мин. С учетом 4-х экспозиций получаем 45 мин. х 4 = 180 мин.
За три недели на трубе 1420 мм суммарно было проконтролировано 38 сварных соединений сваренных комплексом STT+М-300С и 61 сварное соединение, сваренное ручной дуговой сваркой.
Описание цифрового изображения:
- На полученном (сшитом) изображении четко виден сварочный шов, все маркировочные значки, канавочные эталоны чувствительности рис. 6.
- На эталоне №1 хорошо просматриваются четыре последние канавки (т.е. обеспечивается чувствительность снимка 0,3, как и на пленке).
- Изображение имеет требуемую контрастность.
- дефекты, на цифровом и пленочном изображении идентичны по размерам, конфигурации и расшифровке (т.е. по описанию характера дефекта).
Рис. 6. Цифровое изображение полученное при РК комплексом «Транскан»
Преимущества, заложенные в методе цифровой радиографии:
- отсутствие фотообработки снимков, затрат времени на это;
- экономия на приобретении рентгенпленки, проявителя, фиксажа;
- оперативность получения результата контроля;
- возможность быстрого выполнения ремонта, в случае необходимости и повторного контроля после ремонта;
- возможность быстро корректировать процесс сварки по выявленным дефектам, при том, если они носят «системный» характер;
- в случае экстренной необходимости, возможность произвести контроль на горячем стыке, не давая времени на остывание, как это необходимо при работе с пленкой.
Преимущества, выявленные в процессе опытного применения цифрового комплекса «Транскан»:
- на цифровом изображении программа способна, при необходимости увеличить размеры снимка, что позволяет более детально рассмотреть нужный участок, плотность снимка при этом не изменяется;
- программа измерения дефектов, которой обладает данный комплекс, позволяет точно определять линейные размеры дефектов (длину, ширину и диаметр).
- на цифровом изображении программа позволяет произвести измерение глубины дефекта, сравнивая зону дефекта с прилегающей к дефекту зоной по так называемому «градиенту серого»;
- при рассмотрении цифрового изображения есть возможность включить функцию «фильтр», при этом то, что было светло-серым, становится светлее, а то, что было темно-серым, становится темнее, это позволяет более четко визуализировать выявленный дефект. Однако данная функция применима только для поиска дефектов, а при расшифровке снимка ее необходимо отключать.
- время, затраченное на контроль фронтальным методом на комплексе «Транскан», намного меньше, чем время, затраченное не контроль такого же сварного соединения на рулонную рентгеновскую пленку со свинцовыми экранами. Сравнительные показатели приведены в таблицах 1 и 2.
- при использовании пленки со свинцовыми экранами имеется риск (человеческий фактор), при котором снимок может не получиться.
Отрицательные моменты применения цифровой радиографии в целом:
- Время экспозиции при контроле панорамным методом, больше чем на пленку на 40- 60 сек. Это влечет за собой более быструю разрядку аккумуляторов кроулера и, как следствие, влияет на время работоспособности генератора (возможное решение: иметь на объекте дополнительные аккумуляторы).
- Комплекс цифровой радиографии в целом сам по себе является технически сложным устройством и потребует сервисных расходов, обслуживания и ремонта, чего не требуется для пленки.
Отрицательные моменты, при использовании комплекса «Транскан»:
- Расстояние для беспроводной WI-FI передачи файлов от каретки к ноутбуку ограничено, в нашем случае оно составлло не более 70 метров. Не всегда есть возможность подъехать на автомобиле на такое расстояние к сварному стыку. Желательное расстояние не менее 500 метров.
- На каждый диаметр трубы необходимо иметь свои направляющие пояса (бандажи) и желательно с запасом. В нашем случае у двух поясов стерло резьбу на втулках болтов крепления М 10, после 10 дней использования (возможное решение: использовать стандартные сварочные пояса других производителей).
- Для работы на комплексе, выполнения настроек и обслуживания в штате организации необходимо иметь квалифицированного оператора с квалификацией не ниже инженера сервисного центра, прошедшие соответствующее обучение у производителя (не является существенным недостатком).
- Иногда совмещение (позиционирование) кадров при сшивании происходит не точно. Это заметно по маркировочным знакам и эталонам чувствительности рис. 7, 8.
Рис. 7. Кадры, полученные при склейке.
Рис. 8. Изображение снимка, полученное после сшивки кадров.
Выводы
Анализируя затраты на проведение контроля 130 стыков с использованием рулонной пленки со свинцовыми экранами, стоимость только расходных материалов, затрат на проявку пленки достигает 320 000 руб. в зависимости от типа, ширины и стоимости рентгеновской пленки и химреактивов.
Использование комплекса «Транскан» позволяет исключить прямые затрат на расходные материалы, а также текущих затрат, связанных с более длительным процессом контроля.
Использованные источники: 1. Временные требования к организации сварочно-монтажных работ, применяемым технологиям сварки, неразрушающему контролю качества
сварных соединений и оснащенности подрядных организаций при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте магистральных газопроводов ОАО «Газпром». Москва. 2013. - 89 с.
2. СТО Газпром 2-2.4-083-2006. Инструкция по неразрушающим методам контроля качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов.
3. СТО Газпром 2-2.4-917-2014. Инструкция по радиографическому контролю качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных трубопроводов.
4. ГОСТ ISO 17636-2-2017. Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический контроль
