Hệ thống phát hiện mối hàn vòng tự động PipeWIZARD (AUT)

Hệ thống phát hiện mối hàn vòng

PipeWIZARD là một hệ thống phát hiện mối hàn vòng tự động (AUT) sử dụng mảng pha và công nghệ siêu âm thông thường. Thiết bị này được thiết kế đặc biệt để phát hiện mối hàn tại chỗ trong môi trường khắc nghiệt trên đất liền, trên biển.

Đường ống ngầm hoặc dưới đáy biển vận chuyển một lượng lớn khí đốt, dầu, nước và các hóa chất khác đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Đường ống thường được cập cảng theo kiểu hàn vòng bằng hệ thống hàn tự động tại chỗ. Trong quá trình xây dựng đường ống, các mối hàn trở thành "điểm yếu" trên đường ống vì các khiếm khuyết thường xảy ra ở các mối hàn. Các mối hàn của đường ống cần được kiểm tra không phá hủy, sơn và sau đó được chôn dưới lòng đất hoặc dưới đáy biển. Do yêu cầu nghiêm ngặt về chu kỳ xây dựng, mối hàn cần được phát hiện và phân tích khuyết tật nhanh chóng.

Kiểm tra siêu âm tự động (AUT)

Trong những năm gần đây, công nghệ phát hiện siêu âm tự động (AUT) đã bắt đầu thay thế hình ảnh tia truyền thống như là phương pháp phát hiện mối hàn đường ống được ưa thích trên thế giới. Công nghệ hình ảnh tia có những hạn chế rõ ràng: hiệu quả phát hiện khuyết tật bề mặt không tốt, hiệu suất không có khuyết tật định lượng theo chiều dọc, có các khía cạnh an toàn và ô nhiễm môi trường.

Ưu điểm của phát hiện siêu âm tự động:

• Không có nguy cơ bức xạ, không ô nhiễm hóa chất, không cần xin phép.

• Thời gian phát hiện cực kỳ ngắn, tăng năng suất.

• Tính chính xác của phát hiện và định lượng cao hơn, giảm tỷ lệ thứ phẩm.

• Các phép đo chiều cao và độ sâu thẳng đứng được chỉ ra bởi các khuyết tật được thực hiện bằng cách sử dụng các tiêu chí chấp nhận đánh giá tới hạn kỹ thuật (ECA), làm giảm tỷ lệ thứ cấp.

• Phân tích thời gian thực với màn hình đầu ra thông minh.

• Cung cấp dữ liệu và báo cáo phát hiện liên quan đến hỗ trợ điện tử.

• Kiểm soát tốt hơn quá trình hàn và giảm tỷ lệ thứ cấp.

Công nghệ mảng pha

Các hệ thống phát hiện siêu âm tự động ban đầu được phát hiện bằng cách sử dụng một hệ thống đa đầu dò với nhiều đầu dò siêu âm thông thường. Mười năm trước, hệ thống mảng pha đã ra đời. Công nghệ mảng pha sử dụng nguyên tắc tạo chùm âm thanh điều khiển điện tử để tạo và nhận sóng siêu âm. Công nghệ mảng pha phát ra các xung kích thích tương ứng với độ trễ thời gian của mỗi chip trong mảng, tạo ra nhiều góc chùm âm thanh và khoảng cách lấy nét.

Công nghệ mảng pha có lợi thế hơn so với hệ thống đa đầu dò thông thường:

• Nói chung, hai đầu dò mảng pha có thể thay thế ít nhất 24 đầu dò thông thường.

• Cài đặt mảng pha hoạt động bằng cách nhập tệp mà không cần điều chỉnh vị trí của từng đầu dò riêng lẻ.

• Độ chính xác định lượng được cải thiện bằng cách tối ưu hóa góc, tiêu điểm, phạm vi âm thanh UT, chiều rộng chùm âm thanh mảng pha bằng cách đặt các thông số thích hợp trong phần mềm.

• Hệ thống mảng pha ít hơn 80% bộ phận chuyển động so với hệ thống thăm dò đa đầu dò thông thường ngang hàng, do đó cải thiện độ ổn định của quá trình quét và độ tin cậy của kết quả phát hiện.

• Máy quét mảng pha nhỏ hơn và nhẹ hơn so với máy quét đa đầu dò thông thường. Do đó, máy quét mảng pha dễ điều khiển hơn và độ mài mòn của lớp phủ ở cả hai bên của mối hàn cũng sẽ giảm.

• Hệ thống mảng pha có thể phát hiện hầu hết các cấu trúc mối hàn khác nhau, trong khi hệ thống đa đầu dò thông thường bị giới hạn bởi độ dày thành ống và đường kính ống.

• Sử dụng công nghệ quét điện tử mảng pha, người dùng có thể tùy chỉnh phát hiện mối hàn của riêng mình, bao gồm TOFD đa góc, hình ảnh nâng cao, phát hiện độ phân giải cao, v.v.

Phù hợp với đặc điểm kỹ thuật

Năm 1998, ASTM (American Association of Experimental and Materials) đã ban hành đặc tả E-1961-98 (2003, được thông qua lại). Đặc điểm kỹ thuật này liên quan đến các khía cạnh chính của phát hiện siêu âm tự động của mối hàn vòng: phân vùng, đọc dữ liệu nhanh, khối thử nghiệm hiệu chuẩn đặc biệt, cũng như các bước cấu hình. Mục đích của đặc điểm kỹ thuật E-1961 là để sử dụng trong Đánh giá tới hạn kỹ thuật (ECA). Năm 1999, Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) đã công bố phiên bản thứ 19 của tiêu chuẩn 1104 liên quan đến phát hiện siêu âm cơ học cho các mối hàn vòng và phát hiện kỹ thuật hình ảnh camera.

Các thử nghiệm được thực hiện với PipeWIZARD đều tuân thủ tiêu chuẩn ASTM E-1961 và được suy ra là phù hợp với tiêu chuẩn API 1104. Ngoài ra, các xét nghiệm này đáp ứng các thông số kỹ thuật kiểm tra siêu âm tự động hàng hải: tiêu chuẩn DNV-OS-F101.

Các chỉ số kỹ thuật của công ty có thể cao hơn các thông số kỹ thuật này, thường là để cải thiện độ chính xác định lượng hoặc đạt được độ phân giải tốt hơn.

Kinh nghiệm Pipewizard

Một mục tiêu quan trọng trong việc thiết kế hệ thống PipeWIZARD là có thể vận hành hệ thống trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt. Hệ thống PipeWIZARD hoạt động tốt bất kể môi trường làm việc ẩm ướt, mặn hay khô cằn ở vùng Siberia lạnh, sa mạc nóng Trung Đông. Nhiều thử nghiệm đã được thực hiện trên hệ thống PipeWIZARD để đảm bảo rằng hệ thống PipeWIZARD có khả năng chống rung, va chạm và nhiễu điện từ.

Hệ thống PipeWIZARD phù hợp để phát hiện mối hàn vòng với các cấu trúc khác nhau:

• Các loại vát mối hàn khác nhau: CRC Evans Bevel, J Bevel, V Bevel, Double V Bevel, X Bevel, v.v.

• Độ dày tường ống điển hình: 6 mm (0,25 inch) ～ hơn 35 mm (1,4 inch)
  Ngoài ra còn có các tùy chọn cho tường ống dày hơn.

• Đường kính ống điển hình: 152 mm (6 in) ～ hơn 1422 mm (56 in)
  Ngoài ra còn có các tùy chọn cho đường kính ống nhỏ hơn.

• Vật liệu ống: Vật liệu thép carbon tiêu chuẩn, cũng như cấu hình vật liệu phức tạp, chẳng hạn như: hợp kim Inconel với độ dày tường khác nhau, ống phủ, ống liền mạch, v.v.

Các khuyết tật điển hình được phát hiện là không hợp nhất, không thấm nước, lỗ khí, hàn xuyên, cạnh cắn, quá thấp, vết nứt, ngăn cách lạnh, bao gồm, v.v.

Thời gian của chu kỳ phát hiện thay đổi từ 2 phút đến 6 phút tùy thuộc vào loại mối hàn, đường kính đường ống, vị trí và môi trường.

Ứng dụng PipeWizard

• Hệ thống mảng pha PipeWIZARD được sử dụng trong dự án đặt đường trên bộ và ngoài khơi lớn nhất thế giới.

• Hệ thống PipeWIZARD đã phát hiện hơn một triệu mối hàn.

• Các công ty dầu khí lớn đã được công nhận sử dụng hệ thống PipeWIZARD trong các dự án đặt đường ống:

  • Exxon Mobil (bằng tiếng Anh).

  • Vỏ (Shell)

  • Tổng (Total)

  • BP (dầu Anh)

  • Chevron (bằng tiếng Anh).

  • Eni (số nhiều)

  • Petrobras (dầu của Brazil)

  • Gazprom (khí đốt của Nga)

  
  

• Hàng trăm nhà khai thác trên toàn thế giới đã được đào tạo về hệ thống PipeWIZARD.

Công nghệ phát hiện phân vùng

Công nghệ chính của hệ thống PipeWIZARD là công nghệ phát hiện phân vùng, tức là mỗi khu vực khác nhau của mối hàn được phát hiện bởi một chùm âm thanh siêu âm khác nhau. Chiều cao tổng thể của khu vực tương đương với chiều dài của đường hàn.

Có một đầu dò mảng pha ở mỗi bên của mối hàn để đảm bảo bao phủ hoàn toàn khu vực rãnh của mối hàn và toàn bộ khu vực thể tích của mối hàn. Tùy thuộc vào khu vực được phát hiện, có thể chọn cấu hình tiếng vang xung hoặc cấu hình gửi nhận ("một phát và một nhận"). Các kênh mảng pha này được hiển thị dưới dạng dải.

Ngoài ra, kỹ thuật nhiễu xạ chênh lệch múi giờ (TOFD) cũng được sử dụng để cải thiện hiệu quả phát hiện và định lượng đối với các dấu hiệu khuyết tật nhỏ hơn hoặc không xác định hướng. Kỹ thuật này cũng được sử dụng để xác định các dấu hiệu khiếm khuyết được phát hiện trong các kênh ribbon. Dữ liệu TOFD có thể được cung cấp bởi đầu dò mảng pha hoặc đầu dò thông thường chuyên dụng.

Mô-đun bên tùy chọn đi kèm với 4 đầu dò thông thường chuyên dụng có thể phát hiện các khuyết tật bên trong mối hàn.

Trong quá trình quét mối hàn và quét khối kiểm tra hiệu chuẩn, trên màn hình sẽ xuất hiện các kênh khác nhau theo dõi tình huống ghép nối của mỗi đầu dò mảng pha.

Mỗi cấu trúc mối hàn đòi hỏi một khối thử nghiệm hiệu chuẩn dành riêng cho mối hàn này, khối này phải có đường kính, độ dày giống như đường ống, và vật liệu của nó phải giống như vật liệu đường ống. Các phản xạ trong khối thử nghiệm được làm bằng gia công theo các thông số kỹ thuật cụ thể, đại diện cho các khuyết tật điển hình thường xảy ra trong quá trình hàn. Tất cả các chùm âm thanh được hiệu chỉnh theo quy trình phát hiện.

Phần mềm nâng cao thân thiện với người dùng

Phần mềm PipeWIZARD V4 dựa trên phần mềm phân tích và thu thập dữ liệu TomoView mạnh mẽ đã được chứng minh trong lĩnh vực này. Phần mềm này có tính năng tạo cài đặt dễ dàng và tự động, nhiều công cụ phân tích dữ liệu (bao gồm chế độ xem 2 chiều), khả năng tạo báo cáo dễ dàng và phát hiện mối hàn nâng cao. Mục đích của phần mềm PipeWIZARD V4 được thiết kế là cung cấp một phần mềm đơn giản, linh hoạt và có thể nâng cấp cho các cấu hình phát hiện phức tạp hơn. Giao diện người dùng được thiết kế tối ưu hóa có thể tiến hành huấn luyện nhanh chóng và thao tác trực tiếp hiệu quả. Nhân viên vận hành hệ thống AUT được đào tạo ngắn hạn để vận hành phần mềm PWZ V4.0.

Phần mềm PipeWIZARD V4 dựa trên nền tảng Tomoview. Trong quá trình phát triển phần mềm hoàn thiện, phần mềm Tomoview này thường được sử dụng làm tài liệu tham khảo. Điều này cũng có nghĩa là việc nâng cấp phần mềm có thể được thực hiện dễ dàng ngay cả tại nơi làm việc.

Tự động tạo cài đặt

Người vận hành có thể tạo các thiết lập ngoại tuyến, tức là không tạo các thiết lập trong thiết bị. Trong vòng vài phút, các tập tin cài đặt có thể được lưu và gửi qua thư đến bất kỳ trang web làm việc nào, sau đó các nhà điều hành trang web chỉ cần hiệu chỉnh hệ thống.

Các thiết lập không chỉ bao gồm các kênh Ribbon tiêu chuẩn và chế độ xem quét đơn tiêu điểm B (TOFD, khối lượng mối hàn và hình ảnh gốc hàn), mà còn bổ sung các kênh quét tuyến tính và khu vực mới. Hiệu suất mới này có tiềm năng cải thiện khả năng phát hiện lỗi và định lượng và rất có thể làm cho hiệu ứng phát hiện và định lượng vượt quá đáng kể yêu cầu của bất kỳ thông số kỹ thuật phân vùng nào.

Hiệu chuẩn và kiểm tra

Trong quá trình phát hiện trình tự, dữ liệu thu thập được sẽ được hiển thị trong thời gian thực. Tên tập tin dữ liệu sẽ tự động tăng lên.

Phần mềm PipeWIZARD V4 cải thiện khối lượng xử lý dữ liệu (4 MB/s so với 0,7 MB/s) so với các đơn vị thu thập trước đó khi sử dụng thiết bị thu thập TomoScan FOCUS LT. Điều này không chỉ cho phép thu thập dữ liệu đầy đủ của máy quét A nén mà còn chạy nhiều cài đặt cùng một lúc khi tốc độ quét đạt 100 mm/s.

Phân tích nhanh, chi tiết

Phần mềm PipeWIZARD có thể cung cấp một số lượng kênh gần như không giới hạn trong 10 bố cục riêng biệt. Phần mềm này tự động đọc dữ liệu bằng cách hiển thị các khiếm khuyết trên mặt hàn và vị trí xung quanh chúng.

Có rất nhiều công cụ phân tích có thể giúp người vận hành định lượng và xác định vị trí các dấu hiệu khiếm khuyết:

• Cổng đôi trong Ribbon

• B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

• Chức năng phóng to

• Xem liên kết

• Xem tùy chỉnh

• Đo lường tự động

• Đo lường tích lũy chỉ ra khuyết tật

• Chức năng quét C-Scan Fusion

• Bảng màu có thể được tùy chỉnh riêng

Tự động tạo báo cáo

Phần mềm PipeWIZARD có khả năng tạo báo cáo tự động. Nội dung báo cáo có thể được xác định riêng và có thể bao gồm tên dự án, ngày và giờ quét, ID mối hàn, tên người vận hành, chế độ xem quét đầy đủ, đồ họa rãnh mối hàn với thông tin khu vực phát hiện và báo cáo lỗi với thông tin như mã nhận dạng, chiều dài, chiều cao, vị trí trong mối hàn, trạng thái mối hàn và ghi chú của người vận hành.

Lưu trữ dữ liệu đơn giản

Tất cả các tệp dữ liệu có thể được lưu trữ trong bất kỳ thiết bị lưu trữ ổ cứng bên ngoài nào hoặc trên đĩa CD/DVD để tham khảo sau này. Khả năng sao lưu dữ liệu có thể được tự động phản chiếu làm tăng hiệu suất bảo mật của dữ liệu. Các tập tin dữ liệu có thể được chuyển đến nơi khác một cách dễ dàng thông qua Internet.

Trình xem PipeWIZARD

PipeWIZARD VIEWER là một phần mềm miễn phí để quan sát dữ liệu mảng pha và siêu âm. Phần mềm này có hiệu suất tải các tập tin dữ liệu được tạo ra bởi phần mềm PipeWIZARD V4. Phần mềm này rất hữu ích cho các bên thứ ba hoặc người dùng cuối cần xem xét lại. Phần mềm PipeWIZARD VIEWER có thể chạy trên Microsoft Windows XP Pro, Microsoft Windows Vista và Microsoft Windows 7 với SP2.

Ứng dụng nâng cao

Hệ thống PipeWIZARD rất linh hoạt và có thể được sử dụng để phát hiện các cấu trúc mối hàn đặc biệt cũng như các ứng dụng khác.

Ống tráng menPhần mềm PipeWIZARD sử dụng công nghệ phát hiện đặc biệt để phát hiện đường ống bọc thông qua chức năng sóng dọc và các tính năng nâng cao khác.

Ống liền mạchPhần mềm PipeWIZARD sử dụng một công nghệ phát hiện độc đáo đã được phát triển và được công nhận để phát hiện các mối hàn trên các đường ống có độ dày thành khác nhau.

Ống tường dày: Hệ thống PipeWIZARD sử dụng các đầu dò, nêm khác nhau, thông qua các hiệu chỉnh cơ học rất nhỏ, có thể phát hiện mối hàn của đường ống dày.

Thiết bị PipeWizard

Bộ quét

PipeWIZARD Scanner là một công cụ quét nhỏ gọn, mạnh mẽ và đã được chứng minh trong lĩnh vực quét ổn định, lặp lại.

Đầu quét được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn định mức IP66, được trang bị một động cơ truyền động, một bộ mã hóa, hai đầu dò mảng pha và nêm, hai đầu dò TOFD và nêm, và một cảm biến nhiệt độ.

Một dây rốn nặng bao gồm tất cả các dây cần thiết, bao gồm cả ống nước để ghép nối.

Máy tính&Phần mềm

Máy tính xách tay bền chắc được trang bị phần mềm phân tích và thu thập dữ liệu Microsoft Windows và PipeWIZARD. Gói phần mềm bao gồm TomoView và phần mềm máy tính nâng cao, phần mềm Microsoft Office Office và tất cả các phụ kiện phần mềm cần thiết.

Hộp chính

Kích thước hộp chính không lớn nhưng chắc chắn và mạnh mẽ, thiết kế của nó phù hợp với tiêu chuẩn IP64. Khung máy hạng nặng này chứa các đơn vị TomoScan FOCUS LT và PWZ-MCDU. Nắp trước của nó được trang bị một bộ trao đổi nhiệt và có bộ giảm xóc được xây dựng để bảo vệ thiết bị. Ổ cắm điện bên ngoài trên bảng điều khiển dây của nó có thể kết nối các phụ kiện khác nhau.

Đơn vị thu thập

Bộ phận thu nhận TomoScan FOCUS LT 64: 128 có thể cung cấp tới 64 kênh tập trung và 128 P/R, có thể kết hợp đầu dò mảng pha và đầu dò thông thường theo nhiều cách.

Bộ điều khiển động cơ và bộ truyền động

PWZ-MCDU sử dụng Ethernet Link để điều khiển một động cơ servo DC.