Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Контроль труб в процессе производства и эксплуатации

В.Е. Щербинин, А.С. Шлеенков

Институт физики металлов УрО РАН
620219, г. Екатеринбург
ГСП-170, ул. С.Ковалевской, 18
E-mail: scherbin@imp.uran.ru 

С помощью тонкопленочных матричных преобразователей (МП), изготовленных по интегральной технологии, был решен ряд прикладных проблем, имеющих важное практическое значение.

Создана установка УМД-104 для магнитной дефектоскопии насосно-компрессорных (НКТ) и других труб нефтяного сортамента в процессе их изготовления и при восстановлении труб, бывших в эксплуатации. Для выявления различно ориентированных дефектов, выводящих толщину стенки трубы за пределы, предусмотренные  промышленными нормами отечественных и зарубежных стандартов ГОСТ 633-80, ГОСТ 632-80, ASTM E570-91, API5C, API5L и др., используется классический магнитный метод с комбинированным намагничиванием трубы и считыванием магнитных полей рассеяния матричным преобразователем. Отличительная особенность МП: благодаря их чрезвычайно высокой чувствительности контроль ведется с рабочим зазором (3 – 4) мм, что существенно повышает надежность МП. По сравнению с существующими магнитными дефектоскопами, например «Vetcoscope C», этот показатель увеличен почти на порядок.

В результате промышленной эксплуатации дефектоскопа УМД-104 в НК «Татнефть» было установлено, что чувствительность магнитного метода существенно превышает чувствительность ультразвукового и рентгенотелевизионного методов. Другой интересный результат: значительная часть забракованных труб содержит дефекты заводского происхождения, в основном это продольно ориентированные дефекты. Поскольку, как правило, все известные магнитные дефектоскопы, предназначенные для работы в полевых условиях,  ориентированы на выявление только поперечных (усталостных) трещин, напрашивается вывод об их бесполезности.

Впервые в мировой практике в ИФМ УрО РАН созданы и нашли широкое применение (например, в ОАО «Волгореченский трубный завод», в ОАО «ММК» и др.) автоматизированные установки УМД-101 для объемно-шовной дефектоскопии всего тела электросварных нефтегазопроводных труб малого и среднего диаметра (от 20 до 530 мм). Особенностью этих дефектоскопов является возможность контроля  труб по всему периметру без вращения. Здесь также применены однокристальные тонкопленочные матричные преобразователи.  МП в шахматном порядке размещены в специальных кассетах равномерно по всему периметру трубы, которая непрерывно движется со скоростью до 2 м/с относительно неподвижных МП, расположенных на расстоянии (3 – 4) мм от поверхности трубы. Интересно, что для НК трубы диаметром, например, 159 мм по всему объему требуется всего 32 матричных преобразователя.  Для сравнения – при использовании одиночных магниточувствительных элементов типа датчиков Холла их количество возросло бы до 500 шт.

Установка УМД-101 позволяет выявлять поверхностные и внутренние дефекты высотой более 10 % от толщины стенки. В промышленных условиях ОАО «Волгореченский трубный завод» выявляются даже 4% (от толщины стенки 4,5 мм) трещины глубиной 180 мкм, шириной несколько мкм.

Важно отметить, что благодаря успешному внедрению установки УМД-101 впервые удалось ввести в проект нового ГОСТа Р «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов» (вступает в силу с 1 января 2004 г) наравне с ультразвуковым и рентгеновским методами магнитный метод неразрушающего контроля, что очень важно для повышения его конкурентоспособности.