рентгеновский томограф для неразрушающего контроля и

РЕНТГЕНОВСКИЙ ТОМОГРАФ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО
КОНТРОЛЯ И ИССЛЕДОВАНИЙ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Е.Ф. Данилов
ФГБОУ ВПО «Удмуртский государственный университет»,
Институт нефти и газа им. М.С. Гуцериева,
г. Ижевск, Россия
Рентгеновская радиография на протяжении многих лет является одним из
наиболее востребованных методов неразрушающего контроля (НК). Появление
портативных источников рентгеновского излучения и новейших материалов для
фоторегистрирующих пластин позволяет применять методы рентгеновской
компьютерной томографии
(РКТ) для исследования сварных соединений и
труб.
РКТ предполагает сканирование объекта несколькими источниками или
поворот источника рентгеновского излучения вокруг объекта. Это приводит к
созданию
громоздких
приборов
предназначенных
больше
для
производственного контроля отливки отдельных деталей.
Для проверки детали трубопровода в условиях эксплуатации, при ремонте
трубопроводов, а также для проверки качества сварных швов в уже готовом
трубопроводе требуется новое решение.
Решение заключается в просвечивании объекта круглого сечения
портативным источником рентгеновского излучения с использованием в
качестве
детектора
фоторегистрирующей
пластинки
расположенной
перпендикулярно источнику. Новизна проекта заключается в использовании
трёх источников рентгеновского излучения и трёх экранов-преобразователей
рентгеновского излучения в видимый свет. Просвечивание одного объекта с 3-х
различных ракурсов позволяет локализовать дефект, создать трёхмерную
модель, и избежать ситуаций с расположением дефектов параллельно плоскости
просвечивания.
Параллакс картины дефектов компенсируется компьютерной обработкой
изображения. Также с помощью компьютера происходит восстановление
компьютерного 3D-изображения объекта с внутренней структурой дефектов.
Обнаружение и замер дефектов на компьютерной модели позволяет сделать
экспертное заключение о состоянии сварного шва или исследуемой детали.
До разработки собственного ПО для данного прибора, предполагается
использовать программы для медицинской компьютерной томографии (МРТ).
Снимки проекций объекта будут конвертироваться в формат DICOM
(отраслевой стандарт медицинских изображений). Это позволит использовать
имеющиеся программы для МРТ, варианты: 1) eFilm Workstation™ (для
Windows) разработчик Merege Healthcare (академическая лицензия – $300); 2)
OsiriX (для MacOX) разработчик Pixmeo, Switzerland (лицензия – $700).
Область применения предлагаемого комплекса РКТ:
Материал: магнитный металл, немагнитный металл, рентгенконтрастные
неметаллы, геологические образцы, формы простые и сложные, шероховатости
80 и ниже, 40 и выше. Расположение дефекта:
подповерхностном слое,
на поверхности, в
на глубине, сквозной. Условия измерений:
производство, эксплуатация, ремонт. Категория и (характер) дефектов,
определяемых РКТ:
Плавка и литье (шлаковые включения; неслитности;
раковины; трещины; ликвации); Обработка давлением (внутренние трещины;
поверхностные трещины; расслоения; волосовины; заковы, закаты; отклонения
по
толщине);
Термическая
обработка
(пережог;
трещины;
обезуглероживание); Механическая обработка (трещины; прожог); Соединение
металлов (металлургическое; сварные; непропай; трещины клепки; непроклей);
Монтаж (нарушение взаиморасположения деталей; нарушение закрытых и
герметических соединений); Эксплуатация (усталостные трещины; коррозия
поверхностная; коррозия кристаллическая).
Смежные области применения комплекса РКТ: изучение керна,
определение фильтрационно-емкостных свойств и визуализация строения
пустотного пространства нефтегазоносных пород.
Преимущества
перед
существующими
аналогами
заключаются
в:
широком спектре определяемых дефектов (см. выше); портативности прибора и
возможности применения в полевых условиях; устранении «человеческого
фактора»
при
компьютерной
интерпретации
3D-снимков;
наглядности
представления результатов; низкой стоимости томографа и обслуживания;
возможности длительного накопления сигнала для повышения качества съемки.
Недостатки: низкая скорость сканирования по сравнению с медицинскими
томографами.
Междисциплинарный
подход
и
использование
современных
рентгеновских излучателей позволяют создавать конкурентоспособные РКТкомплексы, с перспективой дальнейшей коммерциализации. В настоящее время
подготовлена заявка на патент, техническое решение проверяется на
патентуемость.
Проект будет потенциально интересен предприятиям нефтегазовой
отрасли и теплоэнергетической области. Везде где происходит перекачка
агрессивных жидкостей и(или) пара под давлением по трубам и есть постоянная
необходимость в НК. Предварительная договорённость о совместной работе над
проектом получена от начальника департамента техники и технологии добычи
нефти ОАО "Белкамнефть". Проект является межвузовским, создание прибора
ведётся на базе ИжГТУ, УдГУ, Института нефти и газа им. М.С. Гуцериева.