Úvod
V prostředích vyvolávajících korozi nebo v náročných podmínkách, jako je hlubinná těžba ropy nebo přeprava kapalin pod vysokým tlakem, jsou zapotřebí trubky se zvláště silnými stěnami (WT) nebo trubky s vysokým poměrem WT/průměr. Kontext, ve kterém se takové trubky používají, rovněž vyžaduje spolehlivé a vysoce kvalitní kontrolní metody pro kontrolu kvality, podobné jako pro trubky s velmi tenkými stěnami.
Aby si výrobci trubek udrželi konkurenceschopnost na trzích trubkového zboží pro vrtný průmysl (OCTG) a trzích pro mořské vrty, musí být schopni kontrolovat kvalitu silnostěnných trubek a zároveň si zachovat vysokou úroveň produktivity. Tento aplikační list představuje řešení pro automatickou kontrolu silnostěnných trubek a trubek s vysokým poměrem WT/průměr, které tyto požadavky splňuje.
Obr. 1: Silnostěnná trubka
Problémy při použití UT pro kontrolu trubek s obzvláště silnými stěnami
U silnostěnných trubek jsou standardní ultrazvukové metody pro kontrolu občas neúčinné nebo nedostatečné. V některých případech může přeskočení vnitřního průměru (ID) stěny vytvořit zvláště dlouhou dráhu zvuku, a snížit tak odstup signálu od šumu (SNR) (viz Obr. 2). Provádění ultrazvukové kontroly (UT) je rovněž obtížné v případech, kdy k žádnému odrazu na ID nedojde, protože poměr WT/průměr trubky je příliš vysoký (viz Obr. 3). Někdy lze použít menší úhel sondy, ale toto řešení má omezení v případech, kdy WT trubky nebo poměr překračují určité hodnoty. Silná stěna trubky vyžaduje dlouhý sloupec vody, což přispívá k prodloužení celkové dráhy zvuku. Při použití standardní metody odrazu ID ovlivňuje delší dráha zvuku kvalitu kontroly a snižuje její rychlost, což snižuje produktivitu.
Obr. 2: Dlouhá dráha ultrazvuku při přeskočení odrazu ID uvnitř trubky s velkou WT
Obr. 3: Žádný vnitřní odraz ultrazvukového svazku v silnostěnné trubce s vysokým poměrem
Řešení pro kontrolu rotujících silnostěnných trubek pomocí ultrazvukového testování phased array (PAUT)
Pro tloušťky stěn trubek přes 50,8 mm (2 palce) používá toto řešení pro kontrolu rotujících trubek dvě sondy, nastavené pod různými úhly uvnitř vodního klínu za účelem detekce podélných defektů od ID a OD (vnitřního a vnějšího průměru).
- K detekci ID se používá úhel dopadu 8 stupňů.
- K detekci defektů OD se používá úhel dopadu 25 stupňů, čímž se vytváří přímá dráha k vnější stěně.
Pro kontrolu obou stran defektu se používají dva vodní klíny:
- První klín kontroluje defekty ID ve směru hodinových ručiček a defekty OD proti směru hodinových ručiček.
- Druhý klín kontroluje defekty OD ve směru hodinových ručiček a defekty ID proti směru hodinových ručiček.
Tato konfigurace poskytuje přímější dráhu zvuku k defektům a dovoluje snížit výšku vodního sloupce na 60 mm (2,36 palce) pro tloušťky stěny trubek od 50 mm do 75 mm (1,96 až 2,95 palce).
Výsledky
Přímá dráha k defektu zkracuje dráhu ultrazvuku a pomáhá zvýšit pravděpodobnost detekce (POD) podélných defektů silnostěnných trubek. Pro trubky s vysokým poměrem WT/průměr může tato technologie vyřešit problém s vytvářením účinného odrazu ID pro detekci OD defektů.
Na Obr. 5 a 6 je zobrazen příklad skenu trubky. V rolujícím náhledu (nahoře) představuje osa X osovou délku trubky a osa Y amplitudu detekce defektů ID a OD. Pod rolujícím náhledem se kompletní 2D výsledky kolem dokola trubky zobrazují jako mapa. WT trubky v příkladu níže činí 75 mm (2,95 palce) a poměr odstupu signálu od šumu je přibližně 15 dB pro vruby od ID a 22 dB pro vruby od OD.
Obr. 5: Výsledky kontroly pro podélné defekty ID
Obr. 6: Výsledky kontroly pro podélné defekty OD
Závěr a klíčové výhody tohoto řešení pro silnostěnné trubky
Toto řešení s jednoduchým phased array (PA) lze využít ke spolehlivé detekci podélně orientovaných defektů na povrchu ID a OD u trubek se zvláště silnými stěnami nebo trubek s vysokým poměrem tloušťky stěny k průměru. Kratší dráha zvuku ani kratší doba kontroly při detekci ID a OD defektů neohrožují opakovatelnost ani poměr odstupu signálu od šumu.
Použitelnost této metody jsme testovali a ověřili na trubkách s poměry nad 30 % a tloušťkami 75 mm (2,95 palce), čímž jsme rozšířili možnosti ultrazvukového testování na rozsah inspekcí potrubí, který byl dříve považován za příliš obtížný a náročný. Výrobci, kteří požadují řešení pro kontrolu silnostěnných trubek, mohou implementací této metody zlepšit produktivitu a spolehlivost své kontroly kvality.
