- Введение
- Принцип работы
- Внедрение системы AUT
- Процесс настройки и проверки
- Полевые испытания
![]() |
![]() |
Преимущества автоматической сварки заключаются в хороших механических свойствах сварного шва, высокой эффективности сварки, меньшем количестве сварочных дефектов и возможности сбора данных о параметрах сварки. Широко применяется при сварке труб большого диаметра и толщины.
Применяемый диапазон толщины стенки составляет 6~50 мм, а диаметр трубы превышает 500 мм.
Стандартные разделки
![АУЗК_рис_04.jpg АУЗК_рис_04.jpg](/upload/medialibrary/629/0z11u821etym06op3td2flokspufq9l1.jpg)
Автоматическая сварка труб использует паз с узким зазором для сварки, что может значительно уменьшить количество заполняющих сварочных материалов, уменьшить ширину качания сварочной горелки, увеличить частоту качания сварочной горелки и повысить эффективность сварки.
![АУЗК_рис_05.jpg АУЗК_рис_05.jpg](/upload/medialibrary/8b9/wc1fnwa04pv9v4uergcshkt05sa421f2.jpg)
Основным дефектом сварки является непровар, а также имеются другие дефекты, такие как непровар по кромке, пористость и трещины.
2. Принцип работы
AUT (автоматический ультразвуковой контроль), основным принципом которого является «метод сканирования по зонам», который заключается в разделении сварного шва на несколько зон в вертикальном направлении (каждая зона занимает около 2-3 мм) с использованием сложных настроек параметров луча для сканирования кольцевого сварного соединения с обеих сторон сварного соединения, чтобы завершить проверку всего сварного соединения и околошовной зоны. Методы TOFD и B-скан предназначены для вспомогательного контроля.
![]() |
![]() |
Контроль набором датчиков и контроль с применением фазированной решеткой
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Контроль набором датчиков Контроль набором датчиков слишком сложен в сборке системы, настройке прибора и калибровки. |
Контроль ФР Без изменения принципа разделения. Отсутствие изменений в физическом положении датчика. Изменения положения и угла фокусировки луча. |
Зоны: Околошовная + Объемная
![АУЗК_рис_08.jpg АУЗК_рис_08.jpg](/upload/medialibrary/89c/f4t5a1iuz0ghi60ovt9ahfzxdoi8bfse.jpg)
Законы фокусировки
![АУЗК_рис_09.jpg АУЗК_рис_09.jpg](/upload/medialibrary/782/q9mwg6swt6one3ykpoo896zhhg12czfm.jpg)
Датчик AUT может выдавать тысячи законов фокусировки, использует метод разделения, устанавливает план контроля околошовной зоны в соответствии с разделкой, дополняется каналом для контроля объема и B-сканом для эффективной оценки объемных дефектов. Может использоваться для контроль
поверхностных дефектов и скрытых дефектов кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов. Неслепая зона ультразвукового контроля.
Закон фокусировки околошовной зоны
![АУЗК_рис_10.jpg АУЗК_рис_10.jpg](/upload/medialibrary/d4a/111pz808hap1ukrknhnedevv2d94yesl.jpg)
Закон фокусировки объемной зоны (без фокусировки, 45о)
![АУЗК_рис_11.jpg АУЗК_рис_11.jpg](/upload/medialibrary/15b/hfo0xwnkqmhkd2gz3pq0cyuxls20ermf.jpg)
Закон фокусировки канала акустического контакта
Контроль за акустическим контактом проверяется на испытательном блоке в выбранном режиме: совмещенный, раздельно-совмещенный или комбинированный. Контроль за акустический контактом проводится всеми элементами, а количество возбужденных элементов, используемых в выбранном канале акустического контроля, не должен превышать 20. Строб контроля за акустическим контактом должен быть установлен на 40% FSH (от полной высоты экрана).
![АУЗК_рис_12.jpg АУЗК_рис_12.jpg](/upload/medialibrary/4a0/jxqij1vkap5nr0lmlj87s8wz5yultvdc.jpg)
Закон фокусировки для зоны сплавления
![АУЗК_рис_13.jpg АУЗК_рис_13.jpg](/upload/medialibrary/174/pl423tp45ph3o1ocj930a0jkgv5oyxtx.jpg)
- При настроенной ленточной диаграмме есть строб, который разделен на строб амплитуды и строб по времени.
- Сигнал строба амплитуды отображается в виде огибающей А-скана.
- Сигнал строба по времени отображается в виде цветового ряда на ленточной диаграмме.
- Цвет палитры сигнала указывает на амплитуду сигнала строба по времени. Зеленый для 20%-40%, Красный для 40%-70%, Желтый для 70%-90%, и красный для 90%.
- Длина цветового ряда указывает положение, в котором сигнал максимальной амплитуды появляется во временном стробе.
![АУЗК_рис_14.jpg АУЗК_рис_14.jpg](/upload/medialibrary/01f/0fp3f0vqq3bosxbrcdmt5ucgttu8nmrt.jpg)
Диапазон ширины строба соответствует ширине отображения B-скана.
Особенность системы AUT
- Система AUT имеет высокий уровень обнаружения несплавлений, которые очень опасны при автоматической сварке.
- Система AUT количественно определяет размеры дефектов, такие как неполное сплавление, неполное проплавление и трещины.
- С помощью системы AUT можно начинать контролировать через несколько минут после завершения сварки, обеспечивая контроль процесса, повышая скорость первого прохода и снижая затраты.
![АУЗК_рис_15.jpg АУЗК_рис_15.jpg](/upload/medialibrary/25e/dcaf86apeh2nhxjyda44xg3mud34h3m4.jpg)
После сравнения показателей обнаружения трех методов контроля AUT имеет самый высокий уровень обнаружения на сегодняшний день.
3. Внедрение системы AUT
![АУЗК_рис_16.jpg АУЗК_рис_16.jpg](/upload/medialibrary/f35/zu63lubg0bdw7zzlnpadvxbw56cs5t0b.jpg)
Система контроля АУТ предназначена для двухстороннего ультразвукового контроля стыков автоматической сварки нефтегазопроводов. Система состоит из 6 компонентов:
1. Ультразвуковой модуль
2. Ноутбук (включая программное обеспечение для тестирования)
3. Автоматизированный сканер (включая дистанционное управление)
4. Направляющая
5. Устройство автоматической подачи жидкости
6. Датчики и призмы
Система AUT(Alpha-02/03)
![]() |
![]() |
Разделенный Alpha-02 | Интегрированный Alpha-03 |
Система для контроля AUT состоит из двух моделей: разделенной Alpha-02 и интегрированной Alpha-03.
Syncscan32PT, который имеет ту же конфигурацию, что и SyncScan 32:128 с ПО для контроля трубопроводов, предназначен для ультразвукового сбора данных. Блок сбора данных подключен к сканеру через кабель (6 м) и беспроводным способом подключен к ноутбуку. Он имеет большое количество функций для PA, не только для контроля AUT, но и для решения PAUT для трубопроводов больших диаметров, также может быть расширен до другого решения PA. Встроенный ультразвуковой модуль встроен в автоматизированный сканер, выполненный в виде небольшого черного ящика с единственной функцией для использования. Ультразвуковой модуль встроен в сканер, который окружает трубопровод, а собранные данные передаются по беспроводной связи на ноутбук. Эта конфигурация предназначена для тестирования AUT, имеет небольшой размер и малый вес и обеспечивает беспроводное управление и передачу данных.
Моделирование объекта контроля и автоматическое разделение
![]() |
![]() |
Моделирование объекта контроля | Автоматическое разделение |
- Пользователь может быстро смоделировать объекта контроля в режиме реального времени. Схема проста и понятна, а общие типы канавок предварительно заданы для AUT.
- После моделирования объекта контроля программное обеспечение автоматически разделит заготовку по высоте сварного шва в соответствии с SYT 4112-2017 и другими соответствующими стандартами.
- В дополнение к моделированию объекта контроля и информации о разделах, программное обеспечение также может точно имитировать информацию о положении, такую как глубина многих отражателей на контрольном испытательном образце AUT, для достижения высокой степени согласованности между чертежом контрольного образца и программным моделированием, которое подготовлен для обнаружения «высокой точности» AUT.
![АУЗК_рис_19-01.jpg АУЗК_рис_19-01.jpg](/upload/medialibrary/929/dllecv2j9e13mb2hx6kjly9kjtnm3lul.jpg)
Редактирование информации о датчиках и призмах
![АУЗК_рис_19-02.jpg АУЗК_рис_19-02.jpg](/upload/medialibrary/ab0/40ukl8a5beniqpuhs55op91e7y13a5dh.jpg)
Автоматическая настройка процесса и моделирования лучей
- По умолчанию система выберет наилучший план датчика и призмы в соответствии с информацией о смоделированной детали, пазах и отражателях, а также автоматически порекомендует и смоделирует настройки закона фокусировки для десятков каналов в соответствии с требованиями, экономя время пользователя на ручную настройку процесса.
- Поддержка автономного создания настроек, то есть настройки могут быть созданы без участия на объекте контроля. Файлы параметров настройки процесса могут быть сохранены и отправлены на любую рабочую площадку по сети, где оператору нужно только откалибровать систему перед началом работы.
![АУЗК_рис_20.jpg АУЗК_рис_20.jpg](/upload/medialibrary/ddd/1euputhblml1jeprse0muo8cb0om6gvf.jpg)
- A-скан разработан с двойным стробом по времени и амплитуде. После того, как строб перекрывает сварной шов на имитационном графике, эхо-сигнал от отражателя в сварном соединении должен быть в стробе А-скана. Во время калибровки пользователь может быстро зафиксировать эхо-сигнал отражателя на испытательном блоке.
- Запоминание пика эхо-сигнала помогает пользователю лучше определить положение максимального эхо-сигнала отражателя.
- R-скан обеспечивает моделирование в реальном времени при калибровке и наладке процесса.
- Калибровка чувствительности и задержки одной кнопкой.
- Огибающая амплитуду эхо-сигнала на А-скане, поможет пользователям определить, соответствует ли амплитуда соседних отражателей охвату -6 ~ -24 дБ.
![]() |
![]() |
Калибровка задержки и чувствительности одной клавишей | Автоматический мониторинг результатов калибровки |
- As required by the standard GBT 50818-2013:
- 1. Пик сигнала от отражателя должен достигать 80 % полной шкалы, а чувствительность при повторном испытании должна составлять 70–99 %.
- 2. LW TOFD составляет 40% ~ 90% высоты экрана. Когда амплитуда волны основного отражателя достигает 80% полного экрана, высота волны перекрытия (верхнее и нижнее покрытие) соседних отражателей с обеих сторон должна составлять 5~40%.
- Программное обеспечение может автоматически измерять калибровочное значение нескольких каналов одновременно с помощью одной клавиши, автоматически получать основную амплитуду каждого канала, амплитуду соседнего отражателя и задержку в призме, а также определять, соответствуют ли они
- стандартным требованиям (зеленый цвет означает «пройдено», красный — «неудовлетворительно»).
- По информации, полученной от автоматического мониторинга, программа осуществляет однократную коррекцию отклонения всех каналов.
![АУЗК_рис_22.jpg АУЗК_рис_22.jpg](/upload/medialibrary/04a/s0e1t0cwrroyy6hd9sy3yugtmp3vehqm.jpg)
3.2 Ультразвуковой блок сбора данных
![]() |
![]() |
Разделенный
|
Интегрированный
|
3.3 Автоматический сканер AUS-03
![АУЗК_рис_24.jpg АУЗК_рис_24.jpg](/upload/medialibrary/e74/twerpc53wkx8g7905y94sgm65valpln9.jpg)
Зональный контроль требует строгого контроля положения датчика относительно центральной линии сварного шва, чтобы гарантировать, что луч перекроет указанную область. Требование к точности: ± 1 мм
- Состоит из автоматизированного четырехколесного двигателя, каретки и беспроводного пульта дистанционного управления. Между компонентами отсутствует кабельное соединение.
- Каретка может удерживать 2 датчика PA и 1 пару датчиков TOFD для одновременного контроля с помощью держателей датчика.
- Все части сканера и направляющую можно быстро разобрать и собрать
- Длительный срок службы батареи: весь сканер питается от встроенной батареи, которую можно использовать взаимозаменяемо с батареей прибора. Одна батарея может непрерывно обеспечивать питание более 12 часов.
- Съемный рычаг обеспечивает быструю разборку и сборку, а рычаг датчика поддерживает регулировку давления, чтобы обеспечить стабильный акустический контакт датчика в процессе тестирования.
- Высокая степень защиты: IP65, что позволяет эффективно справляться с суровыми условиями окружающей среды и предотвращать повреждение оборудования.
- Конструкция безопасности: сканер оснащен выключателем аварийной остановки со встроенной блокировкой отключения питания и функциями блокировки
- остановки для обеспечения безопасности пользователя.
- Скорость сканирования: сканер имеет 10 регулируемых скоростей, что позволяет достичь расстояния сканирования 3 мм в 1 минуту на максимальной скорости
![АУЗК_рис_25-01.jpg АУЗК_рис_25-01.jpg](/upload/medialibrary/db7/qi1z2i69kpp3gt32l70r1ucjgjojn81n.jpg)
Производитель | Модель | Примечание | Рабочая частота/угол |
SIUI | 7.5SL60-1.0-10-R100E | Датчики PA | 7.5 МГц |
SIUI | 60N33.7I-IC2-AOD-1422 | Призмы PA | 33°SW |
SIUI | Датчик температуры | Датчик температуры |
- Притертый фокусирующий датчик PA: частота 7,5 МГц, количество элементов 60, размер одного элемента 0,6 × 10 мм, шаг 1 мм.
- Угол призмы 33.7°, износостойкий материал с корундовыми наконечниками для увеличения срока службы призмы.
![АУЗК_рис_25-02.jpg АУЗК_рис_25-02.jpg](/upload/medialibrary/f03/q23d7wvk5yudymqgjjnih095uqni4d21.jpg)
Производитель | Модель | Примечание | Рабочая частота/угол |
SIUI | T5‐6L‐UN/T7.5‐3L‐UN | Датчики TOFD | 5МГц/7.5МГц |
SIUI | TFB‐60/70‐UN‐I | Призмы TOFD | 60/70L |
3.6 Устройство подачи жидкости
![]() |
IA-01: Преимущество в том, что воду для акустического контакта можно использовать повторно. Нет необходимости часто добавлять и заменять воду, подходит для подачи воды во время длительной калибровки и повторных испытаний оборудования. |
![]() |
IA-02: с использованием мощного и высокоскоростного диафрагменного насоса с быстрой подачей воды и высоким давлением. Утолщенный корпус бака изготовлен из нового высококачественного полипропилена, устойчивого к падению и старению. Он имеет большую емкость 18 л и имеет выгравированную шкалу для просмотра уровня воды. Подходит при длительной автономной работе. Удобная конструкция ручки и задней панели, удобная для переноски и работы, подходит для полевых испытаний. IA-03: Объединяет функции и возможности IA-02 и IA-03, которые можно использовать для циркуляционного водоснабжения в лаборатории или портативного водоснабжения в полевых условиях. |
3.7 Ноутбук
![АУЗК_рис_27.jpg АУЗК_рис_27.jpg](/upload/medialibrary/d49/8v7a3c4pyu984kjdb1yt1fu5v2aw9dyt.jpg)
Объем оперативной памяти 8 ГБ и выше;
Процессор Intel Core i5 и выше;
1 ТБ места на жестком диске;
Адаптер дисплея с разрешением 1920*1080 (full HD) и выше;
Операционная система: Microsoft Windows 7 и выше, 64-битная;
Батарея большой емкости, сменная, может быть заменена батареей для ультразвукового модуля или сканера.
4. Процесс настройки и проверки
![АУЗК_рис_28.jpg АУЗК_рис_28.jpg](/upload/medialibrary/e25/yvcc388pzzuqzcwkvanlzdpsc1iehpyr.jpg)
Перед контролем система AUT должна быть настроена и откалибрована в соответствии с предварительным процессом AUT.
Испытание на повторяемость проводят в соответствии со следующими процедурами:
1.Проверочный блок должен быть размещен в положении 12 часов(горизонтально) для проверочного сканирования ;
2.Поместите проверочный блок в положения 12 часов, 6 часов, 3 часов и 9 часов и выполните 10 последовательных сканирований соответственно, и в процессе сканирования может быть выполнена коррекция орбиты. Для каждого сканирования должен быть установлен уникальный номер данных, а файл данных проверки повторяемости должен включать следующее:
Для каждого сканирования должен быть установлен уникальный номер данных, а файл данных проверки повторяемости должен включать следующее:
- Базовые данные проверочного сканирования
- Сканирование данных в различных условиях местоположения;
- Таблица записи данных испытаний на повторяемость
Результаты сканирования проверочного блока AUT
![АУЗК_рис_29.jpg АУЗК_рис_29.jpg](/upload/medialibrary/f29/2yncgev9xppnfk0146dxwfpp7nxl1b14.jpg)
- Сравните изображение сканирования каждого канала проверочного блока, где проверочный блок выполнен по SYT 4112-2017;
- Среди них: главный отражатель должен иметь разрешение 6-24 дБ относительно головного центрального отражателя между
- каждым участком скоса заполнения поверхности;
- Размер отверстия в области заполнения составляет Φ2 мм, расстояние между центрами отверстий составляет менее 2,5 мм, зазор между отверстиями составляет менее 0,5 мм, а продольное распределение плотности требует продольного разрешения 6 ~ 24 дБ, поэтому предъявляются более высокие требования к сфокусированному лучу. Как правило, размер сфокусированного луча требуется контролировать на уровне ≤2,5 мм.
- Размер отверстия в объемной зоне составляет Φ1,5 мм, что требует несфокусированного луча, а размер луча регулируется на уровне около 6,4 мм.
- Для проверки возможностей TOFD-контроля пяти отражателей, необходимо чтобы были обнаружены две канавки на верхней и нижней поверхностях и сквозная канавка посередине.
![АУЗК_рис_30.jpg АУЗК_рис_30.jpg](/upload/medialibrary/02a/da3s6439i5uvbjl6w1ml10o19kqd6g6k.jpg)
Перед испытаниями система AUT должна быть настроена и откалибрована на калибровочном блоке, а также было записано значение амплитуды эталонного
отражателя. При испытании образца на воспроизводимость центр образца для сравнения должен располагаться в 4 точках (0, 3, 6 и 9 часов) по окружности, и
должно быть выполнено не менее 10 последовательных сканирований соответственно.
![АУЗК_рис_31.jpg АУЗК_рис_31.jpg](/upload/medialibrary/e76/69e43f13pdhrhsujojshpc4f902gj940.jpg)
- 10 сканирований спектра, основная амплитуда находится в пределах 70%~99%;
- Верхнее и нижнее покрытие на 6~24 дБ ниже основной амплитуды.
- Отклонение усиления < ± 2дБ.
- Отклонение задержки < ± 1мм.
![АУЗК_рис_32.jpg АУЗК_рис_32.jpg](/upload/medialibrary/8f0/9oaty4bb82bbnh12vgtrrqtedk5gxrgi.jpg)
- 10 сканирований спектра, основная амплитуда находится в пределах 70%~99%;
- Верхнее и нижнее покрытие на 6~24 дБ ниже основной амплитуды.
- Отклонение усиления <±2 дБ.
- Отклонение задержки <±1 мм.
![АУЗК_рис_33.jpg АУЗК_рис_33.jpg](/upload/medialibrary/e6e/nvgaim1t3delewh8rfaj1365mbyu3eub.jpg)
- 10 сканирований спектра, основная амплитуда находится в пределах 70%~99%;
- Верхнее и нижнее покрытие на 6~24 дБ ниже основной амплитуды.
- Отклонение усиления <± 2 дБ.
- Отклонение задержки <± 1мм.
![АУЗК_рис_34.jpg АУЗК_рис_34.jpg](/upload/medialibrary/8c2/f9u00d2wj9c1nul47ucfg14sc3g40w4g.jpg)
- 10 сканирований спектра, основная амплитуда находится в пределах 70%~99%;
- Верхнее и нижнее покрытие на 6~24 дБ ниже основной амплитуды.
- Отклонение усиления<± 2дБ.
- Отклонение задержки <± 1мм.
![АУЗК_рис_35.jpg АУЗК_рис_35.jpg](/upload/medialibrary/82c/fych7s26vtbd5ndjplac2ii84abapv11.jpg)
Морской контроль Шэнли, проект Хэзэ, газопровод Шаньдун, южная магистраль
![АУЗК_рис_36.jpg АУЗК_рис_36.jpg](/upload/medialibrary/51c/rdnosd7laijlzng1deatza1z1jne6j5x.jpg)
Оборудование SIUI: калибровка и обнаружение заложенных дефектов на калибровочном блоке AUT
Морской контроль Шэнли, проект Хэзэ, газопровод Шаньдун, южная магистраль
![]() |
![]() |
Сравнение времени калибровки приборов SIUI и Olympus при использовании одного и того же калибровочного блока AUT.
Первичная калибровка | Установка | Демонтаж | |
SIUI | 3.5ч | <0.5ч | <0.5ч |
Olympus | >8ч | >8ч | / |
Сравнение установок
![АУЗК_рис_38.jpg АУЗК_рис_38.jpg](/upload/medialibrary/b4e/8fkudnxa03oka6gxx51uaf5eciftpb94.jpg)
Проектирование трубопроводов природного газа, Южная магистраль Шаньдунского сетевого управления
![]() |
|
Установка направляющей | |
![]() |
![]() |
Установка сканера |
Проектирование трубопроводов природного газа, Южная магистраль Шаньдунского сетевого управления
SIUI | OLYMPUS |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
На сканирование одного цикла (для трубы диаметром 1219 мм) ушло 2 минуты 30 секунд, за это время не было ни поломки рамы, ни плохого акустического контакта. | Впоследствии строительная бригада направила две строительные машины для решения проблемы с электроснабжением. |
Проектный отдел проектирования трубопроводов природного газа Южная магистраль Шаньдунского сетевого управления
![]() |
![]() |
- После завершения контроля на объекте, выполните контрольную калибровку на испытательном блоке AUT, чтобы проверить чувствительность, а также верхнее и нижнее покрытие каждого канала.
- Амплитуда основного отражателя каждого канала должна поддерживаться в пределах 70–99 % полной шкалы, а отображаемая амплитуда соседнего отражателя должна быть на 6–24 дБ ниже, чем основная амплитуда.
![]() |
![]() |
![АУЗК_рис_42-03.jpg АУЗК_рис_42-03.jpg](/upload/medialibrary/de4/5sktx2qepvexdvcgq1wnx9b1o8ta4vvy.jpg)
Большинство сварных соединений и деталей бездефектны, но мы сравнили те же позиции, на которых видны псевдодефекты.
Сравнение полученных изображений установок SIUI и Olympus при сканировании одних и тех же сварных соединений.
Проектный отдел проектирования трубопроводов природного газа Южная магистраль Шаньдунского сетевого управления
![АУЗК_рис_43.jpg АУЗК_рис_43.jpg](/upload/medialibrary/6af/ampocekvrgxsh24075y4ck3a6l3rfufb.jpg)
Сканирование с приборов SIUI и Olympus для сварного шва № NGX05-01-HJY102-033-Q, дефекты непровара от сварного шва до корня отображаются на обоих приборах на расстоянии 1100 мм.
![АУЗК_рис_44.jpg АУЗК_рис_44.jpg](/upload/medialibrary/9ab/taav0yfheidscooqfb5xm5e40p9564ke.jpg)
Сравнение сходств:
1.Дефекты обнаружены на высоте 1100 мм.
2.Дефекты обнаружены как с помощью TOFD, так и в объемной зоне.
Сравнение различий:
1.Не обнаружено каналом зоны сплавления Olympus; Четко обнаружен каналом зоны сплавления SIUI.
2.Лучшее и более четкое соотношение сигнал/шум дефектов, отображаемое на сканированиях SIUI;
Изогнутые изображения контроля каналом TOFD на Olympus.
3.Меньшие дефекты на 1200 мм были обнаружены прибором SIUI, но не прибором Olympus.