Устройство оптического контроля внутренней поверхности окончания труб
Автор: Абульханов Станислав Рафаелевич, Ивлиев Николай Александрович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 4 т.21, 2019 года.
Бесплатный доступ
Внутренняя поверхность отверстий окончания насосно-компрессорных труб (НКТ), используемых при добыче нефти, наиболее подвержена разрушению. Механические нагрузки и коррозия приводят к формированию язв на поверхности отверстия. Прорыв НКТ приводит к значительным финансовым, технологическим и экологическим потерям. Существующие методы неразрушающего контроля не позволяют измерять глубину коррозионной язвы (раковины) поверхности отверстия окончания трубы. Мы предлагаем конструкцию устройства для контроля внутренней поверхности трубы, непосредственной прилегающей к ее окончанию. Устройство использует оптический принцип контроля наличия и глубины коррозионной язвы на поверхности отверстия окончания НКТ. Устройство применяет структурированное освещение кольца поверхности отверстия. По отклонению сформированной границы свет-тень от окружности мы оценили глубину дефектов на поверхности отверстия. Устройство испытывалось и тарировалось на специальном стенде, на котором глубина раковины изменялась с шагом от 30 мкм. Отражённый поток света от контролируемой поверхности фиксировался видеокамерой. Испытания устройства показали устойчивость к помехам в виде засветок, электромагнитных излучений, вибраций и загрязнения помещения (не требуются специальные условия эксплуатации). Протяженность коррозионной язвы не влияет на чувствительность устройства. Изменение материала контролируемой НКТ требует новой тарировки устройства. Для протяженности дефекта 4 мм возможно определение глубины коррозионной язвы до 1,5 мм. Предварительная тарировка устройства позволила снизить погрешности измерений, которые вызваны технологическими и эксплуатационными причинами. Разработанное устройство способно определять наличие коррозионной язвы на поверхности отверстия. Точность измерения глубины дефекта поверхности трубы не менее 150 мкм, что приемлемо для ремонтных предприятий нефтяных труб. Устройство может эксплуатироваться в ручном режиме и может быть встроено в автоматизированную систему контроля. Результаты контроля могут быть документированы. Разработанное устройство может быть использовано в других областях хозяйственной деятельности: контроль отверстий, выполняемых в железобетонных конструкциях, поверхность отверстий труб химических производств, топливной системы ГТД и др.
Неразрушающий контроль, поверхность отверстия, коррозионная язва, окончание насосно-компрессорной трубы, структурированное освещение, компьютерные методы обработки изображений
Короткий адрес: https://sciup.org/148314185
IDR: 148314185 | УДК: 681.518.5
Optical device for the inspection of pipe inner surface
The inner surface of the holes in the ends of tubing pipes used in oil production is most prone to deterioration. The mechanical loads combined with corrosion lead to the formation of pits on the surface of the holes. A tubing burst leads to significant financial, technological and environmental losses. The existing methods of non-destructive inspection do not allow to measure the depth of a corrosion pit (cavity) on the surface of the pipe end hole. We propose the construction of the device for monitoring the pipe inner surface closely adjacent to its end. The device uses the optical principle of monitoring the presence and the depth of corrosion pits on the surface of the tubing pipe end hole. The device uses structured lighting of the ring of the hole surface. Judging by the out-of-roundness of the light-shadow border, we evaluated the depth of the defects on the hole surface. The device was tested and calibrated on a special stand, where the depth of the cavity was changed with a step of 30 microns. The reflected light flow from the target surface was recorded by a video camera. Tests of the device showed its resistance to the disturbances in the form of stray lighting, electromagnetic interference, vibrations and dirt in the room (no special operating conditions are required). The length of the corrosion pit does not affect the sensitivity of the device. If the material of the controlled tubing changes, the device shall be calibrated. For a 4 mm long defect, the depth of the corrosion pit up to 1.5 mm can be detected. Preliminary calibration of the device allows to reduce the measurement errors caused by the technological and operational reasons. The developed device is able to detect the presence of a corrosion pit on the hole surface. The accuracy of measuring the depth of the defect on the pipe surface is not less than 150 microns, which is acceptable for oil pipe repair plants. The device can be operated manually and can be built into an automated control system. The monitoring results can be documented. The developed device can be used in other areas: inspection of holes made in reinforced concrete structures, inspection of surface of the holes of chemical production pipes, GTE fuel system, etc.
Список литературы Устройство оптического контроля внутренней поверхности окончания труб
- Terán G., Capula-Colindres S., Velázquez J.C., Fernández-Cueto M.J., Angeles-Herrera D., Herrera-Hernández H. Failure pressure estimations for pipes with combined corrosion defects on the external surface: A comparative study // Int. J. Electrochem. Sci., 2017, 12, pp. 10152 - 10176. DOI: 10.20964/2017.11.86
- Салихянов Д.Р., Богатов А.А. Разработка и исследование технологии восстановления насосно-компрессорных труб, отработавших эксплуатационный ресурс // Электронный ресурс. URL: http://hdl.handle.net/10995/21276 (дата обращения 12.07.2019).
- Alobaidi W., Sandgren E., Al-Rizzo H. A survey on benchmark defects encountered in the oil pipe Industries // International Journal of Scientific and Engineering Research. 2015, Vol. 6(2), pp. 844-853.
- Dyakin V.V., Kudryashova O.V. A flaw in a pipe // Russian Journal of Nondestructive Testing, 2012, Vol. 48(10), pp. 555-567.
- Suresh V., Abudhahir A. An analytical model for prediction of magnetic flux leakage from surface defects in ferromagnetic tubes // Measurement Science Review, 2016, Vol. 16(1), pp. 8-13. DOI: 10.1515/msr-2016-0002
