Systém pro kontrolu obvodových svarů

PipeWIZARD je automatický systém pro kontrolu obvodových svarů, vybavený technologií Phased Array i běžnými ultrazvukovými postupy (AUT). Je speciálně navržený tak, aby si poradil s kontrolu svarů na místě i v náročných prostředích na moři i na pevnině.

Potrubí hrají v globální ekonomice nezastupitelnou roli, protože přepravují obrovská množství ropy, plynu, vody a dalších chemických látek. Potrubí se svařují pomocí obvodových svarů na místě, obvykle pomocí automatických svařovacích systémů. U potrubních konstrukcí jsou svary „slabým místem“, tedy místem, kde je pravděpodobnost výskytu vady nejvyšší. Svary jsou nedestruktivním způsobem otestovány, natřeny a potrubí je uloženo na mořské dno. V důsledku náročného životního cyklu těchto konstrukcí je důležité, aby detekce a analýza vady svarů proběhla velmi rychle.

Automatické ultrazvukové testování (Automated Ultrasonic Testing, AUT)

Během posledních několika let začalo automatické ultrazvukové testování (AUT) postupně nahrazovat tradiční prozařování rentgenem, a stalo se tak hlavním způsobem kontroly svarů potrubí po celém světě. Radiografie má významná omezení: nekvalitní detekci rovinných vad, chybějící schopnost určení velikosti ve vertikálním směru, bezpečnostní rizika spojená s prací s rentgenovým zářením a problematické zajištění ochrany životního prostředí.

Výhody AUT:

• Žádné riziko ozáření, žádné používání chemických látek ani žádné potřebné oprávnění k použití této metody
• Velmi krátká doba kontrolního cyklu umožňuje dosáhnout vysoké výrobní rychlosti
• Lepší přesnost detekce a určení velikosti vady vedou ke snížení objemu nekvalitních svarů
• Využití kritérií přijatelnosti kritického odborného posouzení (Engineering Critical Assessment, ECA) s měřením výšky a hloubky nálezů ve vertikálním směru vede k dalšímu snižování objemu nekvalitních svarů
• Analýza v reálném čase z chytrého výstupního displeje
• Data pro protokoly o kontrolách v elektronickém formátu
• Lepší kontrola procesu svařování přispívá ke snižování objemu nekvalitních svarů

Technologie Phased Array

První systémy AUT využívaly systémy s větším počtem sond, vybavené běžnými ultrazvukovými sondami. Před deseti lety začaly být dostupné systémy s technologií Phased Array. Technologie Phased Array využívá vytvoření svazku pro generování a příjem ultrazvuku elektronickými prostředky. Každý prvek (měnič) v poli je samostatně vystaven účinkům impulzu a zpožděn, čímž dojde k vytvoření širokého spektra úhlů a ohniskových vzdáleností svazků.

Technologie Phased Array nabízí v porovnání s běžnými systémy, které využívají větší počet sond, velké výhody:

• Obvykle platí, že dvě sondy Phased Array nahradí více než 24 běžných snímačů
• Nastavení u technologie Phased Array se provádí načtením souboru, a nikoliv úpravou polohy každého jednotlivého snímače
• Svazky u technologie Phased Array jsou optimalizovány (úhel, ohnisko, dráha při ultrazvukovém testování (UT), šířka svazku) nastavením příslušných parametrů v softwarové aplikaci, což při stanovování velikosti vede k větší přesnosti
• Systém Phased Array má přibližně o 80 % menší počet pohyblivých součástí než ekvivalentní konvenční systémy s větším počtem sond, a poskytuje tak stabilní spolehlivost kontroly u všech skenů
• Skener využívající technologii Phased Array je významně menší a lehčí než konvenční skener s větším počtem sond. Z tohoto důvodu nabízí snazší manipulaci a vyžaduje menší plochu odstranění nátěru na každé straně svaru
• Systémy Phased Array se používají ke kontrole téměř jakéhokoliv typu uspořádání svaru, zatímco konvenční systémy s větším počtem sond jsou omezeny tloušťkou stěny a průměrem potrubí
• Elektronické skenování na bázi technologie Phased Array umožňuje přizpůsobené kontroly svarů, včetně difrakční techniky měření času doby průchodu (TOFD) více úhlů, pokročilého pořizování snímků a důkladných kontrol

Dodržování platných předpisů

V roce 1998 Americká společnost pro testování a materiály (American Society for Testing and Materials, ASTM) publikovala pravidla E-1961-98 (znovu schválená v roce 2003), která obsahují základní prvky automatického ultrazvukového testování (AUT) obvodových svarů – rozlišování zón, rychlou interpretaci dat, specializované kalibrační bloky a konfigurační postupy. Pravidla E-1961 jsou určena pro kritické odborné posouzení (ECA). V roce 1999 Americký ropný institut (American Petroleum Institute, API) publikoval 19. vydání normy 1104, která se zabývá mechanizovaným ultrazvukovým testováním a rentgenovým prozařováním obvodových svarů.

Systém PipeWIZARD umožňuje sladit kontrolu s požadavky pravidel ASTM E-1961 a deduktivně i s požadavky normy API 1104. Umožňuje také dodržovat požadavky normy DNV-OS-F101 – pravidel pro automatické ultrazvukové testování podmořských potrubních konstrukcí.

Specifikace společnosti mohou být však přísnější než tato pravidla. Obvykle se tak děje v souvislosti s požadavkem na lepší určení velikosti nebo rozlišení.

Zkušenosti se systémem PipeWIZARD

Systém PipeWIZARD byl vytvořen speciálně pro práci v extrémních prostředích, jako je například mrazivá Sibiř, horké pouště Středního východu či vlhká, slaná nebo suchá prostředí. Intenzivní testování prokázalo schopnosti systému PipeWIZARD odolat vibracím, nárazům a elektromagnetickému rušení.

Systém PipeWIZARD lze použít u všech konfigurací obvodových svarů:

• U jakéhokoliv typu profilu svarů: CRC-Evans, J-úkos, V-úkos, dvojité V, X atd.
• Obvyklá tloušťka stěny potrubí: od 6 mm (0,25 palce) do více než 35 mm (1,4 palce)
  K dispozici jsou možnosti pro potrubí s větší tloušťkou stěny
• Typický průměr potrubí: od 15,2 cm (6 palců) do více než 1,42 m (56 palců).
  K dispozici jsou možnosti pro potrubí s menší tloušťkou stěny
• Materiál potrubí: od standardní uhlíkové oceli až po složitější konfigurace, jako například Inconel, plátovaná potrubí, bezešvé trubky s proměnnou tloušťkou stěny atd.

Mezi typické zjištěné vady patří nedostatečné roztavení, neúplná penetrace, pórovitost, propálení, vrub, vada typu „hi-low“, trhlina, zavalenina, inkluze atd.

Doba kontrolního cyklu se pohybuje v rozmezí od 2 do 6 minut podle druhu svaru, průměru potrubí, místa a prostředí.

Souhrn informací pro nasazení systému PipeWIZARD

• Systémy PipeWIZARD na bázi technologie Phased Array se používají u největších potrubních stavebních projektů na souši i na moři po celém světě.
• Pomocí systémů PipeWIZARD již bylo zkontrolováno více než milion svarů.
• Největší společnosti v oblasti těžby ropy a plynu již kvalifikovaly systémy PipeWIZARD pro použití u projektů pokládky potrubí:
  • Exxon Mobil
  • Shell
  • TOTAL
  • BP
  • Chevron
  • Eni
  • Petrobras
  • Gazprom
• Stovky provozovatelů po celém světě se již kvalifikovali pro práci se systémy PipeWIZARD.

Postup pro kontrolu rozlišování zón

Hlavním postupem používaným se systémem PipeWIZARD je postup pro rozlišování zón, kdy je každá jednotlivá zóna svaru zkontrolována samostatným ultrazvukovým paprskem. Aby svar při testu obstál, musí být výška jednotlivých zón přibližně stejná.

Dvě sondy Phased Array, každá na jedné straně svaru, zajišťují úplné pokrytí oblasti úkosu a objemu svaru. V závislosti na zóně, jejíž kontrola je prováděna, jsou použity konfigurace impulz–echo nebo vyslání–příjem („pitch and catch“). Tyto kanály Phased Array se zobrazují v režimu pásového grafu.

Další postup se používá za účelem zlepšení detekce a stanovení velikosti malých nebo chybně orientovaných nálezů: difrakční technika měření času doby průchodu (TOFD). Používá se také k potvrzení nálezů detekovaných na pásových grafech kanálů. Data TOFD lze získat pomocí sond Phased Array nebo pomocí jednoúčelových konvenčních snímačů.

K detekci příčných nálezů ve svaru lze použít volitelný příčný modul se 4 jednoúčelovými konvenčními snímači.

Za účelem monitorování připojení každé ze sond Phased Array při pořizování skenů svaru a kalibračního bloku jsou zobrazeny konkrétní kanály.

Každá z konfigurací svaru potřebuje vlastní kalibrační blok stejného průměru, tloušťky a materiálu, jako je potrubí, které bude použito na pracovišti. Konkrétní reflektory jsou obrobeny tak, aby představovaly obvyklé vady, které se během procesu svařování pravděpodobně objeví. Všechny svazky jsou kalibrovány podle postupu pro kontrolu.

Pokročilý uživatelsky přívětivý software

Softwarová aplikace PipeWIZARD V4 vychází z robustního a v praxi prověřeného softwaru pro pořizování a analýzu dat TomoView. Software je vybaven funkcemi k vytvoření automatického nastavení, mnoha nástroji pro analýzu dat (včetně dvojrozměrného zobrazení), jednoduchou tvorbou protokolů a pokročilými schopnostmi kontroly svarů. Softwarová aplikace PipeWIZARD V4 byla vytvořena tak, aby byla jednoduchá, flexibilní a škálovatelná, a umožnila tím provádět i komplexnější kontroly. Uživatelské rozhraní bylo optimalizováno za účelem rychlého zaškolení a efektivního provozu v terénu. U zkušených operátorů se žádné další zaškolení nevyžaduje.

Softwarová aplikace PipeWIZARD V4 je založena na platformě TomoView, která je průběžně zdokonalována. To znamená, že upgrady lze snadno provádět dokonce i v terénu.

Vytvoření automatického nastavení

Operátor může vytvořit nastavení v režimu off-line nezávisle na přístroji. Během několika minut lze soubor nastavení uložit a odeslat do jakéhokoliv místa výkonu práce e-mailem a operátorovi na místě pak stačí systém zkalibrovat.

Kromě standardních kanálů s pásovým grafem a jediným ohniskovým nastavením pro zobrazení B-skenů (TOFD, objemové a kořenové mapování) jsou nastavení nyní vybavena sektorovými a lineárními skenovacími kanály. Tato nová schopnost může případně zlepšit detekci vady a určení její velikosti nad rámec požadavků pravidel pro rozlišování zón.

Kalibrace a kontrola

Pořízená data jsou během jednotlivých částí kontroly zobrazována v reálném čase. Názvy souborů dat se automaticky označují číslem kroku.

Jednotka pro pořizování dat TomoScan FOCUS LT, použitá v softwarové aplikaci PipeWIZARD V4, zlepšila rychlost zpracování dat v porovnání s předchozí jednotkou pro pořizování dat (4 MB/s v porovnání s  0,7 MB/s). Tím je umožněn kompletní sběr dat komprimovaného A-skenu. Dále lze provádět větší počet nastavení současně a provádět skenování rychlostí až 100 mm/s.

Rychlá a podrobná analýza

Software PipeWIZARD poskytuje prakticky neomezený počet kanálů v 10 oddělených uspořádáních. Tato softwarová aplikace umožňuje automatickou interpretaci dat pomocí zobrazení polohy vady na profilu úkosu i její polohy na obvodu.

K dispozici je mnoho nástrojů pro analýzu, které pomáhají operátorovi určit velikost a polohu nálezů:

• Dvojitá brána (twin gate) pro pásový graf
• Překrytí svaru na sektorovém skenu a lineárním skenu (viz níže)
• Funkce zvětšení
• Provázání zobrazení
• Přizpůsobená zobrazení
• Automatické měření
• Měření kumulativních nálezů
• Funkce sloučení C-skenů
• Přizpůsobitelná barevná paleta

Automatická tvorba protokolů

Softwarová aplikace PipeWIZARD poskytuje automatickou tvorbu protokolů. Protokoly lze přizpůsobit – mohou obsahovat název projektu, datum a čas skenu, ID svaru, jméno operátora, úplné zobrazení skenů, výkres úkosu obsahující informace o kontrolovaných zónách, tabulku vad s identifikací, délkou, výškou, polohou ve svaru, stav svaru, poznámky operátora atd.

Snadné uložení dat

Všechny datové soubory lze ukládat na jakýkoliv externí pevný disk nebo archivovat na CD/DVD pro pozdější využití. Funkce automatického zálohování umožňuje zrcadlení dat, a zvýšit tak jejich zabezpečení. Datové soubory lze také snadno odeslat přes internet jiným příjemcům.

PipeWIZARD VIEWER

PipeWIZARD VIEWER™ je bezplatná softwarová aplikace pro zobrazování dat pořízených technikou Phased Array a ultrazvukem. Tento software poskytuje funkci pro načtení datových souborů vygenerovaných softwarovou aplikací PipeWIZARD V4. Tato funkce je velmi užitečná, protože příjemci nebo koncovému zákazníkovi umožňuje provést kontrolu skenů. Software PipeWIZARD VIEWER používá operační systém Microsoft Windows XP Pro s SP2, Microsoft Windows Vista a Microsoft Windows 7.

Pokročilé způsoby použití

Systém PipeWIZARD je univerzální a umožňuje kontrolu speciálních uspořádání a použití svarů.

Plátované potrubí: systém PipeWIZARD již obsahuje kvalifikaci pro projekty plátovaného potrubí se specifickými postupy kontroly pomocí podélných vln a pokročilých funkcí softwaru.

Bezešvé potrubí: softwarová aplikace PipeWIZARD je vybavena jedinečným kontrolním postupem, který umožňuje kontrolu svarů s velkou odchylkou tloušťky stěny.

Silnostěnné potrubí: systém PipeWIZARD lze upravit tak, aby umožňoval kontrolu svarů silnostěnných potrubí pomocí různých sond, klínů a pomocí zrcadlových mechanických úprav.