Волновое тестирование

Волновое тестирование ( GWT ) — это неразрушающий метод оценки. Методиспользует акустические волны, которые распространяются вдоль вытянутойструктуру, руководствуясь при этом ее границами. Это позволяетволны могут преодолевать большие расстояния с небольшими потерями энергии. В настоящее время GWT широко используется для проверки и скрининга многихинженерные сооружения, в частности для осмотраметаллических трубопроводов по всему миру. Вв некоторых случаях сотни метров могут быть проверены с одногорасположение. Есть также несколько приложений для проверки рельсовые пути , стержни и конструкции из металлических пластин.

Хотя тестирование управляемой волной также широко известно как тестирование управляемой волнойультразвуковой контроль (GWUT) или ультразвуковые направленные волны (UGW) или ультразвуковой контроль дальнего действия (LRUT),это принципиально сильно отличается от обычный ультразвуковой контроль . Частота, используемая при проверке, зависит от толщины конструкции, но направленная волнапри тестировании обычно используются ультразвуковые частоты в диапазоне от 10 кГц до нескольких МГц.В некоторых случаях можно использовать более высокие частоты, но дальность обнаружения значительно снижается. Кроме того, основная физика направленных волн более сложна.сложнее, чем объемные волны. Большая часть теоретической базырассмотрено в отдельной статье . В этомВ статье будет обсуждаться практический аспект GWT.

История

Исследование направленных волн, распространяющихся в конструкции, может бытьвосходит к 1920-м годам и в основном вдохновлен этой областьюсейсмологии. С тех пор усилились усилия поаналитическое исследование распространения направленных волн в цилиндрическихструктуры. Только в начале 1990-х годов волновые испытания стали проводиться.рассматривается как практический метод неразрушающий контроль техникиструктуры. Сегодня GWT применяется как комплексное средство здравоохранения.программа мониторинга в нефтяной, газовой и химической промышленности.

Как это работает (инспекции трубопроводов)

В отличие от обычного ультразвука, для геометрии трубы существует бесконечное количество мод направленных волн, и их обычно можно сгруппировать в три семейства, а именно крутильные, продольные и изгибные моды. Акустические свойства этих волновых мод зависят от геометрии трубы, материала и частоты. Прогнозирование этих свойств волновых мод часто основано на сложном математическом моделировании, которое обычно представлено в виде графических графиков, называемых дисперсионными кривыми.

При испытании трубопроводов направленной волной массив низкочастотных преобразователей крепится по окружности трубы для генерации аксиально-симметричной волны, которая распространяется вдоль трубы как в прямом, так и в обратном направлении от массива преобразователей. Чаще всего используется крутильно-волновая мода, хотя продольная мода применяется ограниченно. Оборудование работает в импульсно-эхо-конфигурации, где массив преобразователей используется как для возбуждения, так и для обнаружения сигналов.

В месте изменения поперечного сечения или изменения местной жесткости трубы генерируется эхо. На основевремя прихода эхо-сигналов и прогнозируемая скорость волновой моды наконкретная частота, расстояние объекта по отношению кположение массива датчиков может быть точно рассчитано. ГВТиспользует систему кривых амплитуды расстояния (DAC) для коррекциизатухание и падение амплитуды при оценке сеченияизменение (CSC) от отражения на определенном расстоянии. ЦАПобычно калибруется по серии эхосигналов с известным сигналомамплитуда, такая как эхо-сигналы от сварки.

После установки уровней ЦАП амплитуда сигнала хорошо коррелирует с CSC дефекта. GWT не измеряетоставшаяся толщина стенки напрямую, но можно сгруппироватьсерьезность дефектов по нескольким категориям. Одним из способов сделать это являетсяиспользовать явление преобразования режима сигнала возбуждениягде некоторая энергия осесимметричной волновой моды преобразуется визгибные формы элемента трубы.количество преобразований режима дает точную оценкуокружную протяженность дефекта и вместе с CSC,операторы могли установить категорию серьезности.

Типичный результат GWT отображается в виде А-скана самплитуда отражения в зависимости от расстояния от положения матрицы преобразователей.В последние несколько лет некоторые передовые системы начали предлагатьРезультаты типа C-скана, где ориентация каждого элемента может бытьлегко интерпретироваться. Это оказалось чрезвычайно полезным, когдаобследование трубопроводов больших размеров.

Волновая фокусировка

Помимо использования результатов типа C-сканирования, способность активной фокусировки также может быть достигнута с помощью GWT с использованием мод изгибных волн. Это дает два основных преимущества; во-первых, можно улучшить отношение сигнал/шум (SNR) эхо-сигнала дефекта, во-вторых, его можно использовать в качестве дополнительного инструмента, помогающего различать «реальные» и «ложные» показания. Однако у этого метода есть недостатки; во-первых, местоположение дефекта должно быть известно до того, как можно будет применить фокусировку, во-вторых, отдельный набор данных, необходимый для метода активной фокусировки, также может значительно снизить временную и экономическую эффективность GWT.

Моды изгибных волн имеют синусоидальное изменение характера смещения по окружности в целочисленных значениях от 1 до бесконечности. Активная фокусировка включает в себя передачу нескольких мод изгибных волн с применением коррекций по времени и амплитуде таким образом, что окружной узел каждой волновой моды достигнет целевой позиции одновременно, в одном и том же окружном положении и с той же фазой. , вызывая конструктивные помехи. В других положениях по окружности окружные узлы мод изгибных волн будут не в фазе друг с другом и будут деструктивно интерферировать. Регулируя условия возбуждения, можно вращать это фокусное пятно по окружности трубы. Сравнение отклика от различных положений по окружности может позволить оператору более точно предсказать положение по окружности и степень дефекта.

Как упоминалось ранее, метод фокусировки также можно использовать для различения «реальных» и «ложных» показаний, причем «ложное» указание представляет собой принятый сигнал, который не соответствует напрямую положению дефекта; например, из-за реверберации или из-за неполного подавления нежелательных волновых мод. Если в данных A-скана присутствует индикация «ложь», она также будет повторно представлена в результатах любого типа C-скана, поскольку этот тип обработки использует те же исходные данные. Поскольку активная фокусировка предполагает отдельный сбор данных, фокусировка на положении «ложного» указания даст отрицательный результат, тогда как фокусировка на «истинном» указании даст положительный результат. Таким образом, метод активной фокусировки может помочь преодолеть склонность к «ложным вызовам», генерируемым системами управляемого волнового тестирования.

Функции

Преимущества

Быстрая проверка на предмет ухудшения качества эксплуатации (проверка на большие расстояния) – возможность достижения сотен метров дальности проверки.
Обнаружение внутренней или внешней потери металла
Снижение затрат на доступ – изолированная линия с минимальным снятием изоляции, коррозия под опорами без необходимости подъема, проверка на возвышенностях с минимальной необходимостью использования строительных лесов, проверка пересечений дорог и заглубленных труб.
Данные полностью записываются.
Полностью автоматизированные протоколы сбора данных.

Недостатки

Интерпретация данных во многом зависит от оператора.
Трудно обнаружить мелкие питтинговые дефекты.
Не очень эффективен при проверке мест рядом с аксессуарами.
Не могу найти постепенную потерю стенок.
Нужна хорошая процедура

Список стандартов

Британские стандарты (BSI)

BS 9690-1:2011, Контроль неразрушающий. Волновое тестирование. Общие указания и принципы
BS 9690-2:2011, Контроль неразрушающий. Волновое тестирование. Основные требования к волноводным испытаниям труб, трубопроводов и трубных изделий

ASTM Интернешнл (ASTM)

E2775-16 (2023 г.), Стандартная практика волноводных испытаний надземных стальных трубопроводов с использованием преобразования пьезоэлектрического эффекта
E2929-13, Стандартная практика проведения волноводных испытаний наземных стальных трубопроводов с помощью магнитострикционного преобразования.

Ссылки

Использование волноводного контроля дальнего действия – текущие коммерческие возможности и направления исследований