Развитие теории и методологии ультразвукового контроля и диагностирования для повышения информативности при выявлении дефектов (на примере объектов трубопроводного транспорта) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.11, доктор наук Могильнер Леонид Юрьевич

• Могильнер Леонид Юрьевич
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Могильнер Леонид Юрьевич

Введение

Глава 1. Анализ дефектов конструкций трубопроводов

1.1. Определение требований к выявлению дефектов

1.2. Объекты магистральных трубопроводов и условия проведения контроля

1.2.1. Материалы и сварные соединения

1.2.2. Антикоррозионные покрытия

1.2.3. Условия проведения диагностирования и контроля качества основного материала и сварных швов

1.3. Дефекты материалов и сварных соединений

1.3.1. Анализ дефектности труб и сварных соединений

1.3.2. Дефекты металлоконструкций на площадочных объектах

1.3.3. Дефекты: сводный анализ

1.4. Заключение и выводы по главе

Глава 2. Информативные признаки, используемые при оценке параметров

дефектов

Оценка формы и размера дефектов методами ультразвукового контроля

Об использовании моделей дефектов в расчетах рассеяния ультразвука

Аналитические и численные решения задач рассеяния ультразвука на дефектах

2.4. Рассеяние упругих волн. Осцилляции амплитуд рассеянных сигналов53

2.5. Выводы по главе

Глава 3. Повышение выявляемости объемных дефектов

3.1. О дифракционных эффектах при выявлении ультразвуком объемных

дефектов

3.2. Формирование рассеянного поля объемными мишенями

3.2.1. 3Э-рассеяние упругой волны на цилиндрической полости. Общая постановка

3.2.2. Расчет зеркального отражения и огибания мишени для БЦО и сферы

3.2.3. Зеркальное отражение и огибание полости в 3D-задаче для цилиндра

3.3. Экспериментальная проверка результатов расчетов

Некоторые методические особенности применения боковых цилиндрических отражателей

Примеры наклонного озвучивания цилиндрического сверления в практике ультразвукового контроля

3.6. О выявлении протяженных объемных дефектов

3.7. Выводы по главе

Глава 4. Рассеяние упругих волн на плоскостных мишенях (трещинах)

сварных швов и основного материала

4.1. Формулировка задачи рассеяния/дифракции упругих волн на трещинах

Граничные условия как система неоднородных дифференциальных уравнений в частных производных

4.3. Отражение по законам геометрической акустики и волны Релея

4.3.1. Рассеяние согласно геометрической акустике

4.3.2. Поверхностные волны: 2D-задача

4.3.3. Поверхностные волны: 3D-задачи

4.4. Общее решение задачи рассеяния на плоской трещине

4.5. Оценка критического измеряемого размера трещины (мишени)

4.6. О возможности снижения влияния дифрагированных сигналов для Р- и БИ-волн

4.7. Результаты экспериментов по наблюдению сигналов, дифрагированных на острие трещины

4.7.1. О некоторых особенностях контроля сварных швов

4.7.2. Выявление острия плоскостного дефекта

4.7.3. Трехмерные задачи рассеяния упругих волн на плоскостных дефектах

4.7.4. Влияние дифрагированных сигналов на выявление локальных плоскостных дефектов

4.8. Выводы по главе

Глава 5. Систематизация типов дефектов, полупрозрачных для ультразвуковых волн

5.1. Дефекты металла и сварных соединений, частично пропускающие ультразвук

5.2. Классификация «полупрозрачных» дефектов

5.3. Модели дефектов и возможности расчета акустического тракта

5.3.1. Дефекты с заполнением

5.3.2. Прерывистые структуры

5.3.3. Засоренность сварного шва

5.4. Выводы по главе

Глава 6. Ультразвуковой контроль через покрытия и выявление дефектов с заполнением

6.1. Прохождение импульса через систему «преобразователь-промежуточный слой-изделие»

Расчетная модель системы «преобразователь-промежуточный слой-изделие»

6.3. Осцилляции коэффициента прозрачности тонкого слоя

6.4. Исследование прозрачности границ «преобразователь-сталь-нефть» при наличии антикоррозионных покрытий

6.4.1. Граница раздела «сталь-нефть»

6.4.2. Экспериментальное исследование границ раздела «защитное покрытие - сталь - жидкость»

6.5. Влияние адгезии наружного покрытия на прохождение ультразвука

6.6. Использование цилиндрических отверстий для моделирования полупрозрачных дефектов

6.6.1. Моделирование полупрозрачных дефектов с заполнением

6.6.2. Моделирование антикоррозионных покрытий с использованием полиэтиленовых труб

6.6.3. Выявление полупрозрачных дефектов с заполнением

6.6.4. Выявление острия дефекта

6.7. Выводы по главе

Глава 7. Требования к методикам контроля, разработанные методические рекомендации и нормативные документы

7.1. Общие подходы к выбору преобразователей при контроле сварных соединений на трубах и резервуарах

7.2. Выбор параметров раздельно-совмещенных преобразователей

7.3. Образцы и контрольные отражатели

7.3.1. Краткий анализ применяемых методик контроля

7.3.2. Применение боковых цилиндрических отражателей

7.3.3. Применение вертикальных цилиндрических отражателей

Ультразвуковой контроль сварных соединений и толщинометрия через лакокрасочное покрытие

7.4.1. Технология контроля стенки резервуаров

7.4.2. Технология контроля основного металла через лакокрасочное покрытие

7.5. Контроль сварных соединений труб малого диаметра

7.5.1. Дефекты сварных стыковых соединений полиэтиленовых трубопроводов

7.5.2. Методы неразрушающего контроля сварных стыковых соединений полиэтиленовых трубопроводов

7.5.3. Выявление полупрозрачных дефектов в сварных швах

7.5.4. Анализ достоверности результатов ультразвукового контроля сварных стыковых соединений полиэтиленовых трубопроводов по хордовой схеме

7.6. Специальные требования к выполнению механизированного сканирования протяженных сварных швов

7.6.1. Формирование специальных требований

7.6.2. Рассеяние упругих волн на дефектах и шаг сканирования при механизированном контроле

7.6.3. Точность позиционирования акустических систем относительно сварного шва

7.6.4. Требования к обеспечению качества акустического контакта

7.6.5. Настройка оборудования: контрольные образцы и вертикальное сверление

7.6.6. Сводные результаты по выбору параметров механизированного сканирования

7.7. Выводы по главе

Заключение и Общие выводы по работе

Список литературы

Приложение

П.1 Замечание о расчете скорости волны Релея

П.2 Экспериментальное исследование рассеяния коротких импульсов на плоскодонных отверстиях

П.3 Расчет коэффициента прохождения через слой

П.4 Схемы нанесения лакокрасочных покрытий на образцы

П.5 Графики: результаты экспериментальных исследований влияния толщины и типа лакокрасочного покрытия на чувствительность контроля

П.6 Таблицы: влияние нефти, антикоррозионных покрытий и парафина на выявление искусственных дефектов в образцах

П.7 Таблицы: влияние антикоррозионных покрытий на выявление дефектов в сварных швах

П.8 Графики: влияния адгезии наружного антикоррозионного покрытия на прохождение ультразвука

П.9 Перечень разработанных методических рекомендаций и нормативных документов

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие магистрального трубопроводного транспорта началось с конца пятидесятых годов 20-го века, и в настоящее время трубопроводные транспортные системы и трубопроводы различного назначения - кровеносная система топливно-энергетического комплекса (ТЭК).

На территории Российской Федерации протяженность магистральных трубопроводов различного назначения превышает 220 тысяч километров. В основном это - газо-, нефте- и нефтепродуктопроводы. Помимо собственно трубопроводов линейной части, системы магистральных трубопроводов включают в себя многие сотни опасных производственных площадочных объектов: нефтеперекачивающие и компрессорные станции, нефтебазы, резервуарные парки, порты [1, 2]. В Таблице 1 показано, что большая часть этих объектов находится в эксплуатации более 20 лет. Период эксплуатации ряда объектов превышает 50 лет [2 - 4].

Таблица

Сроки эксплуатации магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов в РФ

Назначение трубопровода Срок эксплуатации

До 20 лет 20 - 30 лет Более 30 лет

Нефтепроводы 37% 13% 50%

Нефтепродуктопроводы 19% 15% 66%

Аналогично, свыше 70% технологических трубопроводов компрессорных станций магистральных газопроводов эксплуатируется более 20 лет [5]. Применяемое оборудование естественным образом стареет, и его необходимо периодически обследовать и обновлять. Поэтому по мере увеличения сроков эксплуатации магистральных трубопроводов возникают новые задачи, связанные с необходимостью обеспечения эксплуатационной

надежности трубопроводных систем, находящихся в эксплуатации продолжительное время. И поэтому при эксплуатации магистральных трубопроводов особое внимание уделяется обследованию, диагностированию, мониторингу их состояния. Сегодня эти работы стали неотъемлемой частью эксплуатации магистральных нефтепроводов [6 - 10]. Эффективная организация диагностирования необходима для обеспечения безаварийной эксплуатации этих опасных производственных объектов и минимизации эксплуатационных затрат.

Ранее основное внимание уделялось диагностированию объектов линейной части [11 - 13]. В настоящее время ведутся работы по созданию систем для диагностирования оборудования и трубопроводов площадочных объектов: нефтеперекачивающих и компрессорных станций, резервуарных парков и нефтебаз. При этом следует иметь в виду, что наибольшую опасность при эксплуатации объектов представляют развивающиеся дефекты. Поэтому методы диагностирования должны обеспечивать выявление в первую очередь именно развивающихся дефектов, а также таких дефектов, которые могут начать развиваться в условиях эксплуатации.

В середине первого десятилетия 21 -го века возобновилось, интенсивное строительство новых трубопроводных систем. Исходя из накопленного многолетнего опыта эксплуатации различных магистралей, можно предсказать трудности, которые в дальнейшем могут возникнуть при их эксплуатации. Для того, чтобы предусмотреть и по возможности предотвратить эти трудности, в настоящее время введена и развивается система послестроительного диагностирования объектов, которая позволяет перед началом эксплуатации зафиксировать их начальный «облик». Именно с ним в дальнейшем и будет сравниваться состояние объектов, по отношению к нему в дальнейшем будет делаться заключение об изменении технического состояния. А это означает, что, как и для «стареющих» трубопроводов, необходимо с высокой точностью измерять параметры исходного состояния объектов вновь вводимых трубопроводных систем.

Из изложенного следует, что при диагностировании от дефектоскопии необходимо переходить к дефектометрии - требуется не просто обнаружить дефект, но обеспечить измерение параметров дефектов с точностью, достаточной для выполнения расчетов конструкций на прочность и долговечность. И при этом нельзя допускать необоснованного увеличения стоимости работ по диагностированию. Поэтому вопросы обеспечения точности измерения размеров развивающихся дефектов - актуальная задача современной дефектоскопии [14].

Анализ показывает, что, количество трещин металла и дефектов поперечных (стыковых) сварных швов труб и составляет приблизительно 3,5% от общего количество дефектов, выявляемых при эксплуатации объектов магистральных трубопроводов. Однако именно эти дефекты являются причиной примерно 18% всех аварий. А наиболее универсальным средством для выявления таких дефектов при одностороннем (с наружной стороны) доступе к металлоконструкции является ультразвуковой (УК) контроль. Этот вид контроля в настоящее время является одним из основных видов неразрушающего контроля металлоконструкций, оборудования, технологических трубопроводов является ультразвуковой контроль (УК) труб и сварных соединений. Например, объем применения ультразвуковой дефектоскопии при диагностировании стальных резервуаров может достигать 50% и более от общего объема применяемых физических методов контроля.

Методические основы применения ультразвукового контроля на объектах трубопроводной отрасли в России основываются на работах ведущих специалистов отраслевых институтов (ЦНИИТМАШ, НИИ Мостов ЛИИЖТ, МНПО «Спектр», НИИХИММАШ, ВНИИСТ), академических институтов («Акустический институт», ИЭС им. Е.О. Патона), лабораторий и кафедр высших учебных заведений (МГТУ им. Н.Э. Баумана, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина) [15 - 17]. Развиваются работы в научно-инженерных центрах страны (ООО «Эхо+», ООО «Акустические контрольные системы» и т.д.). В большой степени используется зарубежный опыт Национального

центра неразрушающего контроля (National NDT Centre, Harwell, Великобритания), фирм OLYMPUS (ранее - фирмы Крауткремер, Германия), Sonatest (Англия-США), программных продуктов CIVA (Франция) и других [18 - 20].

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие теории и методологии ультразвукового контроля и диагностирования для повышения информативности при выявлении дефектов (на примере объектов трубопроводного транспорта)»

Актуальность работы.

Ультразвуковой контроль (УК) в его сегодняшнем состоянии позволяет решать многие сложные задачи по выявлению дефектов в различных материалах и сварных швах. Этот вид обследования, по-видимому, лучше, чем любой другой, обеспечивает выявление внутренних трещин при их произвольной, изначально не известной ориентации. Однако имеется ряд проблем, сдерживающих развитие технологии диагностирования действующих объектов. Необходимость решения этих проблем определяет актуальность развития теории и методологии ультразвукового контроля в составе работ по диагностированию.

При ультразвуковом контроле определяют так называемые «условные» размеры дефектов, которые могут отличаться от реальных в 2 и более раза [15, 21]. Последнее относится, в том числе, к измерению высоты трещин в сечении стенки изделий. Современные дифракционные методы ультразвукового контроля позволили существенно улучшить возможности измерения размеров перечисленных дефектов [19; 22 - 27]. Однако до настоящего времени не были решены в полном объеме задачи дифракции упругих волн на таких дефектах ограниченных размеров. Наконец, ультразвуковой контроль может «не замечать» слабо раскрытые, полупрозрачные для ультразвуковых волн дефекты типа стянутых трещин или участка трещины вблизи ее вершины. Но именно такие зоны представляют основной интерес для прогнозирования скорости роста трещины и расчета ресурса конструкций с дефектами. также при ультразвуковом контроле объемные дефекты, даже протяженные свищи, выявляются хуже, чем плоскостные дефекты.

Эти пробелы в теории ультразвукового контроля не позволяют правильно настраивать параметры оборудования для выявления и измерения размеров развивающихся дефектов: плоскостных дефектов типа трещин и объемных дефектов типа свищей коррозионного происхождения.

Еще одна важная особенность традиционного ультразвукового контроля заключается в том, что для проведения работ подавляющее большинство нормативных документов требуют очистки поверхности металла от любых покрытий. Обычно это фиксируется как «очистка контролируемой поверхности до металлического блеска» или до уровня шероховатости Кг 40. Также требуется освобождение внутренней полости контролируемого объекта от жидких продуктов. Как результат, применение традиционных технологий ультразвукового контроля до недавнего времени требовало остановки производства и сопровождалось большими затратами на освобождение резервуаров, трубопроводов и оборудования, от продукта, зачистки металла и сварных швов от антикоррозионных покрытий с дальнейшим восстановлением целостности этих покрытий. Но диагностирование объектов трубопроводной отрасли проводится с максимальной периодичностью в 5 - 6 лет, а современные лакокрасочные покрытия наносятся, например, на стенку стальных резервуаров с гарантией в 15 - 20 лет. В этих условиях возникают вопросы. Как проводить техническое диагностирование резервуаров, имеющих гарантию на покрытие? Можно ли обеспечить полноценный ультразвуковой контроль металлоконструкций без удаления антикоррозионного покрытия? В рассматриваемой ситуации актуальным стало решение задачи проведения ультразвукового контроля сварных швов и основного металла конструкций резервуаров вертикальных стальных (РВС), прочих стальных резервуаров и емкостей, трубопроводов, оборудования в условиях эксплуатации без их опорожнения при наличии парафиновых отложений на внутренней поверхности, без удаления наружного и внутреннего защитных покрытий. Но проблема заключается в том, что эти вещества на поверхностях металла существенным образом изменяют

структуру ультразвуковых сигналов, используемых для выявления дефектов. Поэтому для обеспечения возможности УЗ контроля через покрытия необходимо было выполнить теоретические исследования, определить необходимые и достаточные условия для проведения ультразвукового контроля.

Таким образом, несмотря на широкое распространение ультразвуковой дефектоскопии, отсутствие решения некоторых теоретических вопросов сдерживало ее развитие в направлениях, важных для практического использования. Решение этих вопросов актуально, поскольку оно позволяет проводить контроль и диагностирование объектов трубопроводной и других отраслей с существенным сокращением временных и материальных затрат. При этом повышается выявляемость и точность измерения размеров дефектов различного типа, что необходимо для определения фактического технического состояния объектов при эксплуатации и выполнения расчетов их долговечности.

Целью диссертационной работы является повышение информативности и достоверности ультразвукового контроля конструкций и сварных соединений при диагностировании объектов трубопроводного транспорта на основе теоретического и экспериментального исследования рассеяния упругих волн на объемных и плоскостных дефектах, в том числе -полупрозрачных для ультразвука.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Анализ информативных признаков, используемых при оценке формы и ориентации дефектов при ультразвуковом контроле.

2. Анализ теоретических подходов к оценке формы и размеров дефектов.

3. Теоретическое исследование рассеяния упругих волн на плоскостных и объемных дефектах, характерных для конструкций и сварных соединений объектов трубопроводного транспорта.

4. Теоретическое исследование прохождения ультразвуковых волн через «полупрозрачные» дефекты и антикоррозионные покрытия металлоконструкций.

5. Экспериментальная верификация полученных теоретических решений.

6. Формирование требований к методикам контроля конструкций и сварных соединений при диагностировании объектов трубопроводного транспорта, и разработка методических рекомендаций и нормативных документов, реализующих разработанные методики.

Научная новизна диссертационной работы:

1. На основании решения задач рассеяния упругих волн на моделях плоскостных и объемных дефектов установлено, что при облучении мишени ограниченных размеров поперечной волной, вертикально поляризованной относительно поверхности мишени, при эхо- и дифракционных методах ультразвукового контроля основной причиной немонотонного характера изменения амплитуды принимаемых от дефектов сигналов при монотонном изменении размеров дефектов является интерференция зеркально-отраженных волн с волнами, распространяющимися вдоль поверхности мишени в виде волн Релея и рассеивающимися на них, а также с боковыми волнами, которые переизлучаются с поверхности мишени. При облучении мишени продольной волной или поперечной волной, горизонтально поляризованной относительно поверхности мишени, основной вклад в результирующий сигнал дают зеркально-отраженные волны (при их наличии в эхо-методе) и волны одного типа с падающей, дифрагированные на мишени.

2. В упругой трехмерной постановке рассмотрены задачи рассеяния ультразвуковых волн на дефектах различной формы. Установлено, что при рассеянии продольных и поперечных волн на дефектах ограниченных размеров (от длины волны и более) осцилляции амплитуды регистрируемых эхо-импульсов, связанные с интерференцией сигналов различной природы, рассеиваемых дефектом, препятствуют измерению размеров дефектов и могут привести к повышению погрешности измерений.

3. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что при рассеянии поперечной волны, вертикально поляризованной относительно поверхности плоскостного дефекта с высотой от одной длины волны и более в сечении основного материала или сварного шва, основной вклад в осцилляции амплитуды регистрируемых сигналов дает рассеяние на нижнем ребре этого дефекта волны Релея, возбуждаемой падающей объемной волной на его верхнем ребре. Этот эффект определяет ограничение в 2 длины волны на возможность измерения минимальной высоты дефекта и глубины залегания дефекта при эхо-методе, и ограничивает минимальную погрешность измерения координат верхнего ребра дефекта в 1 длину волны при дифракционных методах ультразвукового контроля.

4. Теоретически и экспериментально исследовано прохождение упругих волн через лакокрасочные покрытия, используемые для защиты от коррозии металлоконструкций резервуаров, трубопроводов, оборудования. Установлены зависимости параметров сигналов, принимаемых от дефектов металлоконструкций, от угла наклона преобразователей, частоты колебаний и толщины покрытий. Показано, что для актуальных толщин покрытий в диапазоне от 0,1 мм до 0,5 мм для проведения контроля без удаления покрытий на частотах в диапазоне от 2,5 МГц до 5 МГц и углах ввода 45о - 70о значения поправочных коэффициентов к чувствительности контроля лежат в диапазоне 2 - 8 дБ. При этом также учтено наличие жидкости (продукта) внутри контролируемого объекта.

Теоретическая значимость работы определяется результатами, полученными при исследовании принципов формирования сигналов, рассеянных дефектами различного типа в основном материале и сварных швах.

Практическая значимость результатов:

- На основе разработанных расчетных моделей выявления плоскостных и объемных дефектов основного материала и сварных швов, в том числе при прохождении ультразвуковыми волнами полупрозрачных слоев и дефектов, определены типы отражателей для настройки и проверки

параметров ультразвукового контроля, поверки оборудования. Предложены технологии настройки и схемы сканирования изделий.

- На основе проведенного комплекса исследований разработана и внедрена технология контроля качества основного металла и сварных соединений трубопроводов различного назначения и металлоконструкций стальных резервуаров с нефтью и нефтепродуктами без удаления антикоррозионных покрытий. Разработаны и утверждены руководящие документы и отраслевые стандарты, определяющие порядок применения разработанных технологий в условиях диагностирования объектов в период их эксплуатации.

- Практическая ценность работы подтверждена внедренными в практику эксплуатации трубопроводных систем нормативными документами Российского и отраслевого уровня, которые были разработаны по результатам исследований, вошедших в диссертацию. В том числе внедрено: по линии Ростехнадзора - 4 Руководящих и методических документа, в системе трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов - 21 Руководящий документ и Отраслевой регламент, в системе ОАО «Газпром» - 2 Стандарта организации, и т.д.

Методы исследования.

При решении поставленных задач использовались аналитические, численные и экспериментальные методы исследования распространения ультразвуковых волн в упругих средах, методы теории вероятностей и математической статистики.

Для подтверждения результатов и выводов, сделанных в работе, использованы экспериментальные данные, полученные при лабораторных, стендовых и приемочных испытаниях, а также при опытно-промышленной эксплуатации разработанных методик и производственном контроле конструкций на магистральных трубопроводах и других объектах топливно-энергетического комплекса, жилищно-коммунального хозяйства и ряда смежных отраслей.

На защиту выносятся следующие положения.

- Разработанный расчетно-экспериментальный метод выбора параметров ультразвукового контроля основного металла и сварных соединений для выявления недопустимых дефектов эксплуатационного происхождения: плоскостных типа трещин, в том числе - полупрозрачных для ультразвуковых волн, и объемных типа свищей.

- Критерии допустимости использования локальных мишеней для моделирования рассеяния упругих волн на плоскостных дефектах типа трещин и объемных протяженных дефектах, и соответствующие критерии, определяющие возможность и точность измерения размеров таких дефектов в сечении изделия или сварного соединения.

- Общие подходы к повышению выявляемости полупрозрачных дефектов методами ультразвукового контроля, разработанные на основе предложенной систематизации таких дефектов.

- Комплекс технических решений по выполнению контроля качества металла и сварных соединений стенки оборудования, конструкций и сооружений, при наличии наружного и внутреннего антикоррозионного лакокрасочного покрытия, нефти и нефтепродуктов на внутренней стенке, и методы реализации этих решений.

Личный вклад автора в получении результатов заключается в формулировании решаемых задач, организации их решения, в том числе в качестве участника и руководителя коллектива ученых и инженеров, планирования и самостоятельного выполнения теоретических и экспериментальных исследований, самостоятельной и в составе коллектива авторов разработке нормативных документов, регламентирующих применение разработанных технических решений.

Апробация результатов проведенных исследований, подтверждающая их достоверность, проведена на более чем на 20-ти Всемирных, Европейских, Российских и отраслевых конференциях, в том числе, начиная с 2000 года, на конференциях:

- 15-я (Рим, 2000) и 16-я (Монреаль, 2004) Всемирные конференции по неразрушающему контролю (World Conference on Nondestructive Testing);

- 3-я Международная конференция «Диагностика трубопроводов», Москва, 2001;

- XVI Российская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика», XXI и XXII Всероссийские конференции по неразрушающему контролю и технической диагностике, Москва, 2002, 2017, 2020;

- 10-я (Москва, 2010) и 12-я (Гетеборг, 2018) Европейские конференции по неразрушающему контролю (European Conference on Non-Destructive Testing);

- Международная научно-техническая конференция, посвященная памяти академика А.Х. Мирзаджанзаде, Уфа, 2016;

- V международная научно-практическая конференция, посвященная 20-ти летию АО «Казтрансойл», Алматы, 2017;

- Научный семинар кафедры Технология сварки и диагностики МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2020.

Материалы диссертационной работы опубликованы в 57-и научных трудах, в том числе в 24 научных статьях, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора наук, включая 19 работ в журналах, индексируемых в настоящее время в системах Scopus и/или Web of Science.

Благодарности

Автор благодарит академика РАН Н.П. Алешина за многолетний интерес и внимательное отношение к работам автора, а также за критические замечания, которые помогли оформить настоящую рукопись. Также автор благодарит коллективы ООО «НИИ Транснефть» и кафедры Технология сварки и диагностики МГТУ им. Н.Э. Баумана за содействие в выполнении исследований, использованных в настоящей работе.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ КОНСТРУКЦИЙ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1. Определение требований к выявлению дефектов

Как указывалось во Введении, в прошлые годы в литературе по диагностированию объектов трубопроводного транспорта чаще всего рассматривались технологии и оборудование для диагностирования трубопроводов линейной части. В настоящее время большее внимание уделяется оборудованию, сооружениям и трубопроводам площадочных объектов: нефтеперекачивающих и компрессорных станций, резервуарным паркам и нефтебазам [28 - 31]. На примере объектов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов приведем некоторые данные о дефектах эксплуатационного происхождения и условий их выявления в ходе периодического диагностирования объектов при их эксплуатации.

Для определения требований к выявлению дефектов примем за основу следующий алгоритм определения состава и объема работ по диагностированию объекта при эксплуатации:

1. Структурирование объекта обследования, выделение элементов для контроля/диагностирования.

2. Определение типов и размеров дефектов, которые требуется выявлять, разработка требований к точности измерения их параметров.

3. Разработка/выбор критериев разбраковки дефектов каждого типа.

4. Выбор видов и методов обследования, разработка соответствующих руководящих документов.

5. Разработка технической документации на обследование, учитывающей условия выполнения работ на конкретных объектах.

6. Выполнение обследований с соблюдением правил безопасного производства работ. Разбраковка выявленных дефектов и постановка «диагноза» обследуемому объекту.

1.2. Объекты магистральных трубопроводов и условия проведения контроля

1.2.1. Материалы и сварные соединения

Под «объектом» в настоящей работе будем понимать конструкции, входящие в состав оборудования и сооружений, применяемых на магистральных трубопроводах: трубах и трубных секциях линейной части и площадочных объектов, стальных резервуарах, металлических корпусах различного оборудования [2, 6].

В связи с этим отметим некоторые важные для дальнейшего рассмотрения особенности конструкций, применяемых на объектах магистральных трубопроводов. В основном рассмотрение будем вести на примере магистральных трубопроводов для транспортировки нефти и нефтепродуктов. Однако многие вопросы носят общий характер и в равной мере могут быть отнесены к магистральным газопроводам и трубопроводам других типов.

Наиболее распространенным материалом для изготовления металлоконструкций на магистральных трубопроводах являются углеродистые стали. Используются прокат, литье, поковки, сварные и бесшовные трубы.

Для работы под высоким давлением на линейной части используются как правило сварные прямошовные высокопрочные трубы диаметром от 326 до 1220 мм на нефте- и нефтепродуктопроводах, и до 1420 мм -на газопроводах. Для металла этих труб характерна повышенная прочность приповерхностных слоев. Такие трубы чаще всего изготавливаются из стальных листов, полученных методом контролируемой прокатки [32]. В металле таких труб возникает анизотропия механических свойств по толщине и по направлениям вдоль и поперек прокатки. Более того, механические свойства металла на поверхности и в глубине листа существенно отличаются

друг от друга. Скорость продольных волн в зависимости от направления и глубины прозвучиваемого слоя может отклоняться от номинального (табличного) значения на 3%. Скорость поперечных волн также зависит от поляризации волны относительно направления проката. Ее отклонение от номинального значения может составлять до 8%. [33 - 37]. Эту анизотропию стали необходимо учитывать при выборе параметров ультразвукового контроля. Такие же трубы, но в меньшем количестве, используются в технологических трубопроводах на площадочных объектах, например, в составе коллекторов и на подводящих участках к механо-технологическому оборудованию (камерам пуска-приема средств очистки и диагностики, фильтрам и т.д.). Кроме того, в составе трубопроводов системы сглаживания волн давления, манифольдов и других технологических трубопроводов, эстакад и стендеров используются другие типы прямошовных электросварных труб и бесшовные трубы, у которых анизотропия свойств материала проявляется значительно слабее. Широко применяется также фасонный прокат различного профиля и типоразмера из углеродистых сталей. В этом случае акустические свойства стали можно считать изотропными.

В составе технологических трубопроводов применяются трубы и трубные детали в различных пространственных положениях: отводы с углами поворота до 900, тройники, переходы с диаметра на диаметр и т.д. Примерно около 20% технологических трубопроводов прокладывается надземно.

Характерные диаметры электросварных труб - от 149 мм до 1220 мм на нефтепроводах и нефтепродуктопроводах, и до 1420 мм на магистральных газопроводах. Диаметры бесшовных труб, в основном - 426 мм и ниже. При этом диапазон используемых толщин металла - от 4 мм до 28 мм, значительно реже - до 30 мм.

Основной способ сварки - дуговая сварка встык под флюсом, ручная или с разной степенью автоматизации. В зависимости от толщины соединяемых элементов, назначения и условий эксплуатации конструкции применяются

двусторонние типы разделки кромок под сварку: сварка без разделки, V-образная, Х-образная и т.д. в соответствии с [38].

В меньшей степени применяются также трубы из полиэтилена, которые соединяются сваркой встык нагретым элементом или с помощью электромуфт. [39, 40, 41]. Обычно область их применения - газопроводы низкого давления и водопроводы. Но и на объектах магистральных трубопроводов они могут использоваться для вспомогательных нужд. В настоящее время для этих целей применяется в основном полиэтилен низкого давления марки PE-100 (П-100) и его модификации. Диапазон диаметр и толщин таких труб достаточно широк: диаметры от 63 мм до 315 мм с толщиной стенки 5 - 30 мм (ориентировочно). В принятых для полиэтиленовых труб обозначениях наиболее распространены трубы типоразмеров от SDR7,4 до SDR17,6, где SDR - отношение внешнего диаметра к толщине стенки трубы. В том числе применяются полиэтиленовые трубы с наружным удаляемым слоем, когда основная труба, предназначенная для транспортировки продукта, для дополнительной защиты от механических повреждений помещается в плотно прилегающий к ней кожух из полимера РР толщиной от 2 мм.

Корпуса насосов представляют собой стальные литые конструкции сложной формы, с большим количеством искривлений и выступающих элементов на наружной и внутренней поверхностях. Соответственно, металл корпусов насосов крупнозернистый, поверхности - с шероховатостью до Rz 120, характерной для литья.

Корпуса с аналогичными свойствами металла используются для задвижек, кранов, клапанов, некоторых фильтров-грязеуловителей. В маслосистемах, системах пожаротушения, на нефтебазах могут использоваться менее мощные насосы. Однако, как правило они также имеют литые корпуса, аналогичные описанным выше.

Также в составе механо-технологического оборудования нефтеперекачивающих станций широко применяются конструкции, изготовленные из трубных обечаек большого диаметра: камеры пуска-приема

средств очистки и диагностики (КПП СОД), фильтры-грязеуловители, различные узлы замера и т.д. В дополнение к стыковым сварным соединениям для этих конструкций характерно наличие большого нахлесточных, угловых, тавровых сварных соединений элементов толщиной 6 - 30 мм.

Большое количество металлоконструкций и сварных соединений сконцентрировано на стальных резервуарах для хранения нефти и нефтепродуктов, а также на резервуарах для хранения противопожарных запасов воды. Для этих целей используются резервуары вертикальные стальные (РВС), резервуары горизонтальные стальные (ГРС), емкости и баки различной конфигурации. Так, на стенке РВС применяются листовые конструкции толщиной от 6 мм до 28 мм. Реже встречаются резервуары с толщиной стенки до 32 мм. Также повышенные толщины используются на корпусах газгольдеров.

Как правило, диаметр резервуаров достаточно большой - от единиц метров до 60 м. Поэтому листовые конструкции стенки при выборе параметров ультразвукового контроля можно считать практически плоскими, а протяженность сварных швов обычно исчисляется метрами. Например, протяженность стыкового сварного шва по периметру стенки РВС 50000 -около 190 м.

Основной способ соединения листовых конструкций стенки РВС -дуговая сварка встык, ручная или полуавтоматическая под флюсом. Используется сварка без разделки кромок - для малых толщин, либо с Х-образной разделкой кромок согласно [38]. Особенностью сварки встык листов стенки РВС является то, что сварные соединения расположены вертикально или горизонтально. Во втором случае на нижних поясах резервуаров большой емкости могут стыковаться листы разной толщины. При этом чисто используется односторонняя К-образная разделка кромок, когда полка находится на нижнем листе, а скосы кромок выполняются на верхнем. Также при разнотолщинности более 2 мм или 3 мм согласно [38] на нижнем

листе с внешней стороны резервуара выполняется дополнительный скос, уравнивающий в пределах сварного шва толщину нижнего и верхнего листа.

Толщина стали на конструкциях крыши, понтона и днища резервуаров обычно меньше, чем на стенке, и составляет 6 - 10 мм. При этом наряду со стыковыми широко используются нахлесточные сварные швы, в том числе соединения типа «ласточкин хвост» в узле соединения 3-х листов днища.

Обобщая данные о применяемых изделиях и металлических материалах, можно сделать вывод о том, что в составе металлоконструкций резервуарного парка, трубопроводов и механо-технологического оборудования наиболее характерно использование следующих изделий из углеродистой конструкционной стали:

- Сварные листовые конструкции толщиной до от 6 до 28 мм (для газгольдеров возможны большие толщины); листы можно считать плоскими на днище, понтоне и плавающей крыше, или имеющими малую кривизну на стенке и стационарной крыше;

- Сварные прямошовные с одним или двумя швами трубы и обечайки диаметром до 1420 мм с толщиной стенки 8 - 30 мм, и бесшовные трубы и обечайки диаметром до 426 мм с толщиной стенки 4 - 12 мм;

- Фасонный прокат различного профиля толщиной 4 - 10 мм на лестницах, площадках, и т.д.;

- Литые корпуса оборудования толщиной до 60 мм (значительно реже -более).

1.2.2. Антикоррозионные покрытия

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Могильнер Леонид Юрьевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон от 21.07.1997 №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями и дополнениями).

2. Лурье М.В., Мастобаев Б. Н., Ревель-Муроз П.А., Сощенко А.Е. Проектирование и эксплуатация магистральных нефтепроводов: учебник для ВУЗов // Лурье М.В. и др. М. Недра, 2019. - 434 с.

3. Тарлинский В.Д. Трубопроводы - инструмент геополитики. М.: издательство МИК. 2009. 381 с.

4. Могильнер Л.Ю., Шейнкин М.З. Возможности повышения эксплуатационного ресурса линейной части магистральных нефтепроводов путем совершенствования нормативной базы и системы контроля качества при изготовлении труб, строительстве и эксплуатации нефтепроводов // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2008. №3. С. 25 - 29.

5. Сидорычев М.Е., Бурутин О.В., Ряховских И.В, Мельникова А.В., Зорин Н.Е. Формирование долгосрочных планов комплексного ремонта технологических трубопроводов компрессорных станций ОАО «Газпром» в условиях неполноты данных об их техническом состоянии // Вести газовой науки: научно-технический сборник/ООО «Газпром-ВНИИГАЗ. М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014, №1 (17): Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов. С. 16 - 21.

6. Лурье М.В., Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов: справочно-информационное пособие. М.: «Транснефть-Медиа». 2016. 118 с.

7. Приказ Ростехнадзора №520 от 06.11.2013 «Об утверждении норм и правил в области промышленной безопасности для опасных производственных объектов магистральных трубопроводов».

8. Махутов Н.А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. Новосибирск: Наука, 2008. 528 с.

9. Диагностика технического состояния и оценка остаточного ресурса магистральных трубопроводов / Под ред. А.И. Владимирова, В.Я. Кершенбуама. М.: МГНГ, Справочное издание. 2006. 475 с.

10. Бигус Г.А., Даниев Ю.Ф., Быстрова Н.А., Галкин Д.И. Диагностика технических устройств. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. 615 с.

11. Щербинин В.Е., Костин В.Н., Смородинский Я.Г., Ничипорук А.П., Ринкевич А.Б., Шлеенков А.С., Патраманский Б.В., Лоскутов В.Е. О необходимых мерах по обеспечению безопасной эксплуатации трубопроводного транспорта средствами неразрушающего контроля // Дефектоскопия. 2011. №12. С. 77 - 90.

12. Лисин Ю.В., Сощенко А.Е. Технологии магистрального трубопроводного транспорта России. М.: Недра. 2013. 421 с.

13. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю. Контроль качества и диагностика магистральных трубопроводов // В мире неразрушающего контроля. 2001. № 1. С. 4 - 9.

14. Иванов В.И., Власов И.Э. Некоторые проблемы неразрушающего контроля // Дефектоскопия. 2002. №7. С. 82 - 93.

15. Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х., Вощанов А.К., Ермолов И.Н., Гурвич А.К. Методы акустического контроля металлов. М.: Машиностроение. 1989. 456 с.

16. Неразрушающий контроль: Справочник в 8 томах / Под общей редакцией В.В.Клюева. Том 3. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль. М.: Машиностроение. 2008. 864 с.

17. Бобров В.Т. Ученые - изобретатели ультразвуковых методов контроля. К 90-летию изобретения С.Я. Соколова. Обзор. Часть 1. Становление ультразвуковой дефектоскопии. // Территория NDT. 2018. №4. С. 38 - 54.

18. Krautkramer, Josef and Krautkramer, Herbert. Ultrasonic Testing of Materials. Berlin: Springer - Verlag, 1983.

19. Silk, Maurice G Dr. Ultrasonic Transducers for Nondestructive Testing. Bristol: Adam Hilger, 1984.

20. Charlesworth, J.P. and Temple, J.A.G. Engineering Applications of Ultrasonic Time-of-Flight Diffraction. Second Edition. Hertfordshire, UK: Research Studies Press Ltd.. 2001. ISBN: 0 86380 239 7.

21. Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов. Киев, Техника. 1972. 460 с.

22. Григорьев М.В., Гурвич А.К., Гребенников В.В., Семерханов С.В. Ультразвуковой способ определения размеров трещин // Дефектоскопия. 1979. №6. С.50 - 56.

23. Григорьев М.В., Гурвич А.К., Гребенников В.В., Маркелова В.А. Исследование способа измерения размеров объемных дефектов при ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 1982. №5. С. 4-11.

24. Вопилкин А.Х. Волны дифракции и их применение в ультразвуковом неразрушающем контроле. Ч.1 // Дефектоскопия. 1985. №1. С. 20 - 34.

25. Вопилкин А.Х. Волны дифракции и их применение в ультразвуковом неразрушающем контроле. Ч. 2 // Дефектоскопия. 1985. №2. с.72 - 85.

26. Ed Ginzel. Ultrasonic Time of Flight Diffraction. Waterloo, Ontario, Canada: Eclipse Scientific, 2013. 249 p.

27. Алешин Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений. М.: Машиностроение. 2013. - 574 с.

28. Богданов Е.Л. Основы технической диагностики нефтегазового оборудования. М.: Высшая школа. 2006. - 278 с.

29. Кримчеева Г.Г. Комплексная диагностика вертикальных стальных резервуаров. Ухта. Изд. УГТУ. 2010. 94 с.

30. Китаев С.В. Техническая диагностика объектов трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов - Уфа: Изд-во УГНТУ.2018. - 114 с.

31. Могильнер Л.Ю., Придеин О.А., Сергеевцев Е.Ю. Применение комплекса методов неразрушающего контроля для диагностирования фундаментов насосных агрегатов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т. 10. № 2. С. 164-172.

32. ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия.

33. Муравьев В.В. Зуев Л.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: Наука, 2006. 219 с.

34. Бархатов В.А. Упругие свойства текстурированных поликристаллов с ОЦК и ГПУ структурой: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Свердловск. Уральский ордена трудового красного знамени политехнический институт им С.М. Кирова. 1990. 182 с.

35. Алешин Н.П., Баранов В.Ю., Могильнер Л.Ю., Яровой А.А. Влияние анизотропии упругих свойств проката на отражение поляризованной поперечной волны // Неразрушающие физические методы и средства контроля: Тезисы докладов X Всесоюзной конференции. Львов.1984. С.63

36. Алешин Н.П., Баранов В.Ю., Безсмертный С.П., Могильнер Л.Ю. Влияние анизотропии упругости проката на выявляемость дефектов при ультразвуковом контроле качества сварки труб большого диаметра // Дефектоскопия. 1988. № 6. С. 80-86.

37. Могильнер Л.Ю., Скуридин Н.Н., Студёнов Е.П. Контроль напряженно-деформированного состояния металлоконструкций на площадочных объектах трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов: состояние и перспективы // Нефтяное хозяйство. 2019. № 11. С. 144-148.

38. ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. М.: Стандартинформ. 2010. 34 с.

39. СП 40-102-2000 Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2001. 57 с.

40. СП 42-103-2003. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов. С-Петербург. Издательство ДЕАН. 2005. 208 с.

41. Удовенко В.Е., Сафронова И.П., Гусева Н.Б. Полиэтиленовые трубопроводы - это просто: (вода, газ, канализация). М.: Полимергаз, 2003. 237 с.

42. Васильев Г.Г., Коробков Г.Е., Коршак А.А., Лурье М.В., Писаревский В.М., Прохоров А.Д, Сощенко А.Е., Шаммазов А.М. Трубопроводный транспорт нефти. Том 1 / под общей редакцией Вайнштока С.М. М.: Недра. 2002. 407 с.

43. РД 03-606-03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю. М.: НТЦ «Промбезопасность», 2003. 109 с.

44. Могильнер Л.Ю., Шейнкин М.З. Анализ путей снижения дефектности магистральных трубопроводов на основе данных технического диагностирования // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2009. № 1. С. 36-40.

45. Давыдова Д.Г. Дефекты технологических трубопроводов: типология, оценка влияния на эксплуатацию // Промбезопасность-Приуралье. 2012. №8. С. 24-28.

46. Ерехинский Б.А., Маслаков С.В., Шустов Н.И., Митрофанов А.В., Барышев С.Н., Заряев М.Ю., Кравцов А.В., Егоров С.В. Растрескивание металла задвижек фонтанной арматуры газодобывающих скважин северных месторождений // Территория Нефтегаз. 2014. №2. С. 31 - 36

47. Сафина И.С., Каузова П.А., Гущин Д.А. Оценка технического состояния резервуаров вертикальных стальных // ТехНадзор. 2016. №3 (112). С. 39 - 42.

48. Белый В.Е., Щербинский В.Г. Выявляемость реальных плоскостных дефектов при различных вариантах прозвучивания //Дефектоскопия. 1980. №9. С. 89 -90.

49. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение. 1981. 240 с.

50. ГОСТ Р 55724-2013 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые. М.: Стандартинформ. 2019. 34 с.

51. Методы дефектоскопии сварных соединений / Под общей редакцией Щербинского В.Г. М.: Машиностроение. 1987. 334 с.

52. Цомук С.Р. Экспериментальное исследование отношения амплитуд волн разного типа как идентификационного признака дефекта // Сборник трудов XI Всесоюзной конференции по неразрушающему контролю. М., 1987. Ч. 1. С. 134.

53. Вопилкин А.Х. Методы распознавания типа и измерения размеров дефектов в ультразвуковой дефектоскопии (обзор) // Дефектоскопия. 1990. №1. С. 3 - 22.

54. Круглов Б.А. Об угловых характеристиках рассеяния акустически мягким диском в твердом теле плоских монохроматических продольной и поперечных SV- и SH-волн // Вопросы материаловедения. 2001. №4 (28). С. 66 - 77.

55. ГОСТ 14782-86 Контроль. неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые. М.: Стандартинформ, 2005. 41 с.

56. ISO 2400:2012 Non-destructive testing - Ultrasonic testing -Specification for calibration block No. 1.

57. ISO 7963:2006 Non-destructive testing - Ultrasonic testing -Specification for calibration block No. 2.

58. Базулин Е. Г., Коновалов Д. А., Садыков М. С. Метод конечных разностей во временной области. Расчет эхосигналов в однородных изотропных материалах //Дефектоскопия. 2018. №. 7. С. 9-18.

59. Хенл Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Мир, 1964.

428 с.

60. Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989. 412 с.

61. Achenbach J.D., Gautesen A.K., McMacken H. and Norris A.N. Ray Methods for Waves in Elastic Solids - Pitman, London, 1982.

62. Miklowitz J, The theory of elastic waves and waveguides. - North-Holland Publishing Company, Amsterdam-New York-Oxford, 1978, - 618 p.

63. Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник). М.: ООО НПЦ НК «Эхо+». 2000. 109 с.

64. Данилов В.Н. Технические основы акустической интроскопии структурно-неоднородного массива горных пород при производстве горных работ: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: Московский горный институт. 1990. 562 с.

65. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю. Анализ упругого поля ультразвуковых волн, рассеянных на цилиндрической полости // Дефектоскопия. 1982. №12. с. 18 - 30.

66. Могильнер Л.Ю. Рассеяние ультразвуковых колебаний объемными моделями дефектов и разработка методики и средств неразрушающего контроля сварных узлов строительных структурных покрытий: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1983. 196 с.

67. Алешин Н.П. Разработка теории, создание и внедрение методов и средств ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений строительных конструкций: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1983. 325 с.

68. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю. Рассеяние ультразвуковых колебаний на моделях дефектов, применяемых в ультразвуковой дефектоскопии. // Неразрушающие физические методы и средства контроля. Тезисы докладов X Всесоюзная конференция Львов. 1984. С. 27.

69. Achenbach J.D., Gautesen A.K. Geometrical Theory of Diffraction for Three-D elastodynamics // J. Acoust. Soc. Am. 1977. V. 61, P. 413 - 421.

70. Нобл Б. Применение метода Винера-Хопфа для решения дифференциальных уравнений в частных производных. М.: Изд. Иностранной литературы. 1962. 279 с.

71. Данилов В.Н. К вопросу о рассеянии поперечных волн на трещине типа «полоса» // Дефектоскопия. 2002. №8. С. 31 - 43.

72. Данилов В.Н. К расчету характеристик эхосигналов поперечных и продольных волн от отражателей с плоскими поверхностями // Дефектоскопия. 2010. №1. С. 34 - 55.

73. Данилов В.Н. К расчету характеристик трансформации поперечных и продольных волн на отражателях с плоскими поверхностями // Дефектоскопия. 2010. №9. С. 50 - 63.

74. Martin P.F. Diffraction of Elastic Waves by a Penny-Shaped Crack // Proc. R. Soc. Lond. A 1981 378, 263-285.

75. Martin P. A., Wickham G. R. Diffraction of elastic waves by a penny-shaped crack: analytical and numerical results. - Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences // 1983. V. 390. №. 1798. P. 91-129.

76. Budreck D. E., Achenbach J. D. Scattering from three-dimensional planar cracks by the boundary integral equation method //Journal of Applied Mechanics, 1988, JUNE, Vol. 55. P. 405 - 412.

77. Alves C., Duong T. H. Numerical resolution of the boundary integral equations for elastic scattering by a plane crack // International journal for numerical methods in engineering. 1995. V. 38. №. 14. P. 2347-2371.

78. Glushkov Y. V., Glushkova N. V. Diffraction of elastic waves by three-dimensional cracks of arbitrary shape in a plane // Journal of applied mathematics and mechanics. 1996. V. 60. №. 2. P. 277-283.

79. Saha T. K., Roy A. Scattering from an elliptic crack by an integral equation method: Normal loading // J. Appl. Mech. 2002. V. 69. №. 6. P. 775-784.

80. Kanaun S. Scattering of monochromatic elastic waves on a planar crack of arbitrary shape // Wave Motion. 2014. V. 51. №. 2. P. 360-381.

81. Мартыненко С.В. Рассеяние продольной волны, нормально падающей на полость в виде диска в упругом теле // Акустический журнал. 1987. Т. 33. № 1. С. 143 - 148.

82. Алешин Н.П., Мартыненко С.В., Могильнер Л.Ю. Рассеяния ультразвука диском в упругом теле. I Теория // Дефектоскопия. 1986. №10. С..3 - 8.

83. Алешин Н.П., Князев В.Д., Могильнер Л.Ю. Рассеяние ультразвуковых импульсов на «полупрозрачных» дефектов. Моделирование методом конечных разностей // Дефектоскопия. 1989. №10. С. 3 - 9.

84. Базулин Е.Г., Гончарский А.В., Романов С.Ю., Сережников С.Ю. Обратные задачи ультразвуковой томографии в неразрушающем контроле: математические методы и эксперимент // Дефектоскопия. 2019. №6. С. 30 - 39.

85. Алешин Н.П., Гусаров В.Р., Могильнер Л.Ю. Количественное исследование рассеяния продольных и поперечных волн на эллиптических цилиндрах // Дефектоскопия. 1988. № 12. С. 13-18.

86. Голубев А.С. Отражение плоских волн от цилиндрического дефекта // Акустический журнал. 1961. т. 7. вып. 2. С. 174 - 180.

87. Hongo K., Naqvi Q. A. Diffraction of electromagnetic wave by disk and circular hole in a perfectly conducting plane // Progress in Electromagnetics Research. 2007. V. 68. P. 113-150.

88. Данилов В.Н., Ермолов И.Н., Ушаков С.В. Исследование рассеяния поперечных волн на трещине. К расчету характеристик трансформации поперечных и продольных волн на отражателях и плоскими поверхностями // Дефектоскопия. 2001. №5. С. 42 - 49.

89. Georgiou G.A., Blakemore M., Chapman R.K., Firth D. The Application of the Geometrical Theory of Diffraction to Modeling Pulsed Ultrasonic Inspection: a System Model // British Journal ofNDT, 1989, V. 31, No 10, October. P. 551 - 561.

90. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю. Анализ упругого поля ультразвуковых волн, рассеянных на цилиндрическом отражателе // Дефектоскопия. 1984. №6. С. 3 - 13.

91. Могильнер Л.Ю. Применение цилиндрического отражателя для настройки чувствительности при ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 2018. №7. С. 27 - 36.

92. Могильнер Л.Ю., Смородинский Я.Г. Ультразвуковая дефектоскопия: настройка и поверка оборудования по образцам с цилиндрическим сверлением // Дефектоскопия. 2018. №9. С. 14 - 20.

93. Аббакумов К.Е., Зайков В.Г., Лапин Ю.В., Николаев С.П., Паврос С.К., Петров В.Г., Пронин В.Д., Топунов А.В. О выявляемости флокеноподобных дефектов эхо-методом // Методы и средства повышения информативности и достоверности результатов ультразвуковой дефектоскопии сварных металлоконструкций.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Ленинград. 1989. С. 27 - 28.

94. Голубев А.С., Добротин Д.Д., Паврос С.К. Модель протяженных плоскостных несплошностей толстолистовой стали // Дефектоскопия. 1990. № 8. С. 57 - 61.

95. Алешин Н.П., Баранов В.Ю., Могильнер Л.Ю., Яровой А.А. Повышение выявляемости объемных дефектов // Дефектоскопия. 1985. № 7. С. 24-30.

96. Алешин Н.П., Лежава А.Г., Могильнер Л.Ю. Изучение дифракции упругой волны на канальных дефектах и рекомендации по повышению их выявляемости // Дефектоскопия. 1986. № 11. С. 3-10.

97. Лежава А.Г., Могильнер Л.Ю. Об использовании вертикального цилиндрического отверстия для настройки чувствительности при ультразвуковом контроле // Неразрушающие физические методы и средства контроля.: Тезисы докладов XI Всесоюзной научно-технической конференции. М. 1987. С. 60.

98. Алешин Н.П., Баранов В.Ю., Лежава А.Г., Могильнер Л.Ю. Настройка чувствительности ультразвукового контроля по вертикальному цилиндрическому отверстию // Дефектоскопия. 1989. № 10. С. 23-29.

99. Тютекин В.В. Дифракция плоской звуковой волны на бесконечной цилиндрической полости в упругой среде при произвольном угле падения // Акустический журнал. 1960. Т.6. №1. С. 101 - 106.

100. Гузь А.Н., Кубенко В.Д., Черевко М.А. Дифракция упругих волн. Киев.: Наукова думка, 1978. 304 с.

101. Яворская И. М. Дифракция плоских стационарных упругих волн на гладких выпуклых цилиндрах // Прикладная математика и механика. 1965. Т.29. № 3. с. 493—508.

102. Яворская И. М. Коротковолновая асимптотика дифракционного поля на сфере при падении плоских поперечных волн // Прикладная математика и механика. 1965. Т. 29. № 6. с. 1023—1034.

103. РД 34.17.302-97. Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды. Сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Основные положения. (ОП 501 ЦД-97). М.: НПП «Норма», 1997. 138 с.

104. Методика по ультразвуковому контролю стыковых кольцевых сварных соединений стальных и полиэтиленовых газопроводов (для преобразователей хордового типа). М.: ЗАО НПП «Политест», НП «СЭЦ промышленной безопасности». 2004. 24 с.

105. Методика ультразвукового контроля сварных соединений стальных элементов мостов с помощью оборудования УИУ «Сканер» (модель «СКАРУЧ»). М.: ООО «Алтес». 2014..113 с.

106. Алешин Н.П., Могильнер И.Ю. Определение оптимальных углов наклона пьезопластин призматических раздельно-совмещенных искателей для контроля сварных стыков труб // Дефектоскопия. 1977. №3. С. 58 - 64.

107. Способ ультразвукового контроля: А.с. №2 SU491094 / Алешин Н.П., Могильнер И.Ю., Райхман А.З., Кудряшов Ю.М., Волков А.С., Климкин Г.П. -Опубликовано 1975.11.05. Бюл. №41. Открытия. Изобретения. 1975. №12. С.62. Режим доступа https://yandex.ru/patents/doc/SU491094A1_19751105 Дата обращения 20.02.2020.

108. Giller G.A., Mogil'ner L.Yu. Ultrasonic Inspection of Welded Pipeline Joints: New Technologies & Instruments // Insight. 1998. V.40. № 6. P. 404 - 407.

109. Чернов В.С. Контроль качества сварных стыков труб малых диаметров: рентген или ультразвук // В мире неразрушающего контроля, 2002. №2 (16). С. 32 - 39.

110. Кучук-Яценко С.И., Радько В.П., Казымов Б.И., Зяхор И.В., Никольников А.В. Выявляемость дефектов при ультразвуковом контроле соединений труб, выполненных контактной стыковой сваркой оплавлением // Автоматическая сварка. 2007. № 1 (645). С. 39-43.

111. Ushakov V.M., Mikhalev V.V., Davydov D.M. Sensitivity of a Flaw Detection during Ultrasonic Testing by Chord-Tipe Transducers // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2008. Т. 44. № 11. С. 762-765.

112. Ziakhor I., Khudetskyy I. Computerized Control of Defects in Pressure Welding Joints by Ultrasonic Inspection // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science.: Proceedings of the 13th International Conference on TCSET 2016. 13. 2016. С.761-763.

113. Алешин Н.П., Козлов Д.М., Могильнер Л.Ю. Особенности ультразвукового контроля сварных стыковых соединений полиэтиленовых труб // Вопросы материаловедения. 2020. №11 С. 46 - 52.

114. Алешин Н.П., Каменский В.С., Каменский Д.В., Могильнер Л.Ю. Дифракция упругой волны на свободном от напряжений диске // Доклады Академии наук СССР. 1988. Т.302. №. 4. С. 777 - 780.

115. Костров Б.В. Дифракция плоской волны на жестком клине, вставленном без трения в безграничную упругую среду // Прикладная математика и механика. 1966. Т. 30. Вып. 1. С. 198.

116. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука. 1981. 286 с.

117. Лохов В.П. Исследование дифракции волн Релея на ребре трещины // Дефектоскопия. 1989. №3. С. 39 - 47.

118. Будаев Б.В. Дифракция упругих волн на клиновидных структурах, Записки научного семинара ЛОМИ. 1990. Т. 186. С. 50-70. Режим доступа:

http://www.mathnet.ru/links/505aa808dd6193be2c65b66f9d2ecb38/znsl4847.pdf; дата обращения 28.06.2020.

119. Жилтухина Ю.В., Перов Д.В., Ринкевич А.Б. Пространственно-временная картина акустического поля дифракции упругих волн на ребре трещины // Дефектоскопия. 2008. №10. С.71 - 79.

120. Перевалов С.П., Райхман А.З. Акустический тракт наклонного искателя для отражателя углового типа. Ч.2 // Дефектоскопия. 1979. № 12. С. 28-36.

121. Алёшин Н.П., Григорьев М.В., Крысько Н.В. Влияние конфигурации вершины источника дифракции на амплитуду дифрагированного сигнала / Сварка и диагностика. 2019. №6. С. 17 - 19.

122. Интернет ресурс: Режим доступа http://www-list.cea.fr/en/recherche-technologique/programmes-de-recherche/manufacturing-avance/non-destructive-testing. Сайт компании CeaTech. Дата обращения 01.12.2020.

123. Giller G., Mogilner L.Yu., Khomenko V. Technologies and Hardware of Ultrasonic Testing of Welded Joints of Steel and Polyethylene Pipelines // 15th World Conference on Nondestructive Testing CD: Proceedings. 2000. С. Idn 743.

124. Postma, P. J., Hermkens, R. J. M. Suitability of Non Destructive Techniques for Testing Polyethylene Pipe Joints // Plastic Pipes XVI. Proceedings. Spain. 2012. С.1-10.

125. Постма П.Дж, Хермкенс Р.Дж.М. Применимость методов неразрушающего контроля для диагностики соединений полиэтиленовых труб // Полимерные трубы/ 2013/ №2 (40). С. 52 - 58.

126. Алешин Н.П., Князев В.Д., Могильнер Л.Ю. Анализ выявляемости дефектов в двухслойном изделии // Методы и средства повышения информативности и достоверности результатов ультразвуковой дефектоскопии сварных металлоконструкций.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Ленинград. 1989. С. 26 - 27.

127. Shin, H. J., Kwan, J.-R., and Song, S.-J. 2001. Ultrasonic Real Time Imaging Technique for the Inspection of Electrofusion Joints for Polyethylene Piping // In 2001 Forum for Gas Safety, edited by Korea. Gas Safety Corporation, KGS 2001 -069, 21.

128. Презентация компании Indesystems: режим доступа http://www.indesystems.com/index_Eng.htm. Дата обращения 10.02.2020.

129. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю., Крысько Н.В. О взаимодействии упругих волн с «полупрозрачными» дефектами // Дефектоскопия. 2020. №6. С. 3 - 12.

130. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. Санкт-Петербург: Издательство Свен. 2007. 296 с.

131. Волков С.А., Мартыненко С.В., Могильнер Л.Ю. Расчет эхо-сигналов от границы с дефектом и дна двухслойного изделия // Известия ВУЗов, Сер. Машиностроение. 1986. Вып. 3. С. 119 - 124.

132. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю. Ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов. Новые технологии и приборы // Дефектоскопия. 2000. № 1. С. 83-87.

133. А. Бадиди Буда, Х. Бельхельфа, В. Джерир, Р. Халими Неразрушающий метод оценки содержания углерода в стали // Прикладная механика и техническая физика. 2014. Т. 55. N 3. С. 174 - 180.

134. Кухаренко Ю.А., Сбойчаков А.М., Гончарук В.А., Власов С.Н., Поляк П.Л. Некогерентное рассеяние упругих волн в трещиноватой среде // Электронный ресурс. Режим доступа http://ts.sbras.ru/ru/articles/09 3 011.pdf. Дата обращения 12.09.2020.

135. Качанов В.К., Соколов И.В., Концов Р.В., Тимофеев Д.В. Использование алгоритма «фокусировка в точку» для безэталонного измерения скорости ультразвука при томографии строительных конструкций из бетона // Дефектоскопия. 2019. № 6. С. 3 - 10.

136. Резников И.И., Федорова В.Н., Фаустов Е.В., Зубарев А.Р., Демидова А.К. Физические основы использования ультразвука в медицине. М.:

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова. 2015. 97 с. Режим доступа:

http://rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/pf/cfim/uzi.pdf. Дата обращения 15.02.2020.

137. Воронкова Л. В. Влияние структуры чугуна на скорость и коэффициент затухания ультразвука // Дефектоскопия. 1991. №12. С. 18 - 23.

138. Могильнер Л.Ю., Временко А.И., Скуридин Н.Н., Придеин О.А. Применение электромагнитно-акустических толщиномеров при диагностировании металлоконструкций и механо-технологического оборудования // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 3. С. 315-325.

139. Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхо-методом: состояние и перспективы // В мире неразрушающего контроля. 2002. №2 (16). С. 6 - 10.

140. Карташов В.Г., Качанов В.К., Шалимова Е.В. Основные положения теории пространственно-временной обработки сигналов применительно к задачам ультразвуковой дефектоскопии изделий из сложноструктурных материалов // Дефектоскопия. 2010. №4. С. 19 - 29.

141. Интернет ресурс: Режим доступа http://www.chem.msu.ru/rus/teaching/colloid-roldugin-lectures/14.pdf. Дата обращения 12.09.2020. Рассеяние Релея.

142. Меркулов Л.Г., Веревкин В.М. Прохождение и отражение ультразвукового импульса для плоскопараллельной пластины в жидкости // Дефектоскопия. 1965. №5. С. 13—21.

143. Буденков Б.А., Бордюгов Г.Т., Праницкий А.А., Гордиенко К.П. Метод резонанса отраженного импульса // Дефектоскопия. 1968. №1. С. 33—39.

144. Яблоник Л.М. Оценка чувствительности контактного и иммерсионного методов ультразвукового контроля // Дефектоскопия. 1967. № 1. С. 12—17.

145. Шейнман Л. Е., Шендеров Е. Л. Прохождение звукового импульса через тонкую пластину при наклонном падении // Акустический журнал. 1969. Т. 15. Вып. 3. С. 430 - 439.

146. Могильнер Л. Ю., Сахранов А. В., Урман Н. С. Прохождение ограниченного ультразвукового пучка через плоские слои контактирующей жидкости при наклонном падении и импульсном режиме излучения // Дефектоскопия. 1986. №1. С. 70 - 80.

147. Пасси Г.С. Исследование стабильности акустического контакта при контроле наклонным преобразователем // Дефектоскопия. 1988. №3. С. 69 -78.

148. Гмырин С.Я. Прохождение ультразвуковых волн через слой контактной жидкости с учетом шероховатости поверхности изделия // Дефектоскопия. 1993. №4. С. 11 - 19.

149. Буденков Г.А., Муравьева О.В., Шишкина С.И., Полянкин Г.А. К возможности стабилизации акустического контакта при ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 2000. № 12. С. 61 -68.

150. Ткаченко А.А., Кирияков В.Ф. Некоторые особенности выявления расслоений в стальных толстостенных трубах при щелевом способе ввода ультразвука // Контроль. Диагностика. 2010. № 12. С. 9-15.

151. Ткаченко А.А., Кирияков В.Ф. Автоматизированный ультразвуковой контроль сварных труб. М.: Издательский дом «Спектр». 2014. 190 с.

152. Могильнер Л.Ю., Литвинов И.П., Окунев Д.В. Технология ультразвукового контроля стальных вертикальных резервуаров без удаления защитного лакокрасочного покрытия // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2008. № 1 (11). С. 98-99.

153. Сайт компании STEELPAINT. Режим доступа https://www.steelpaint.de/ru/. Дата обращения 12.09.2020.

154. Сайт компании ПРОМАТЕХ. Режим доступа https: //promateh.ru/materials/antikor/pokrytiya-ppg-ameron. Дата обращения 12.09.2020.

155. Сайт компании Хемпель. Режим доступа www.hempel.ru >. Дата обращения 12.09.2020.

156. Сайт компании ИНФРАХИМ. Режим доступа https://www.infrahim.ru/products/1761/. Дата обращения 12.09.2020.

157. Сайт компании PERMATEX. Режим доступа https://permatex.com.ua/. Дата обращения 12.09.2020.

158. ГОСТ Р 9.414-2012 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида. М.: Стандартинформ. 2014. 61 с.

159. ГОСТ 31993-2013 (ISO 2808:2007) Материалы лакокрасочные. Определение толщины покрытия. М.: Стандартинформ. 2014. 21 с.

160. ГОСТ 31149-2014 (ISO 2409:2013) Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом решетчатого надреза. М.: Стандартинформ. 2014. 20 с.

161. Интернет ресурс https: //portal .tpu.ru/SHARED/a/ALEXDES/ instructional_work/Tab2/Technology_PP.pdf. Дата обращения 13.09.2020.

162. Сайт компании RESINEX. Режим доступа https://www.resinex.ru/vidyi-polimerov/pp.html. Дата обращения 13.09.2020.

163. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю., Крысько Н.В., Кусый А.Г. Исследование применимости технологии TOFD для контроля сварных соединений труб из полиэтилена // Дефектоскопия. 2020. №10. С. 3 - 11.

164. ISO 10863:2011. Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Use of time-of-flight diffraction technique (TOFD).

165. Анненков А.С., Баранов В.Ю., Бычков И.В., Могильнер Л.Ю. К расчету одного типа раздельно-совмещенных преобразователей // Дефектоскопия. 1991. №2. С. 43 - 46.

166. Мелешко Н.В., Петров А.А. Зарубка и боковое цилиндрическое отверстие. Режим доступа: http://www.shaerwave.ru. Дата обращения 12.09.2020.

167. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю. Современные ультразвуковые толщиномеры. Новые возможности // В мире неразрушающего контроля. 1999. № 5 (5). С. 6-9.

168. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Бобров В.Т., Алехин С.Г., Козлов В.Н. ЭМА преобразователи для ультразвуковых измерений // В мире неразрушающего контроля. 2008. №2 (40). С. 22 - 25.

169. Разыграев Н.П., Разыграев А.Н., Пономарев С.Н., Безлюдько Г.Я., Миховски М., Мирчев Й. Исследование технологии ультразвукового контроля толщины ЭМА-методом // Дефектоскопия. 2010. №6. С. 60 - 80.

170. Кимельблат В.И., Волков И.В., Стоянов О.В. Сварка полимерных труб и фитингов с закладными электронагревателями: монография. Казань, Изд. КНИТУ. 2013. 156 с.

171. ГОСТ Р 55276-2012 (ИСО 21307-2011). Трубы и фитинги пластмассовые. Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо-и водопроводных распределительных систем. М.: Стандартинформ. 26 с.

172. Методика по ультразвуковому контролю стыковых кольцевых сварных соединений стальных и полиэтиленовых газопроводов (для преобразователей хордового типа). М.: НПП «Политест». 2004. 17 с.

173. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю. Ультразвуковые хордовые преобразователи в дефектоскопии сварных стыков трубопроводов. - В мире неразрушающего контроля. 2000. № 2 (8). С. 18-20.

174. Гиллер Г.А., Литвинов И.П., Могильнер Л.Ю., Парамонов В.Д., Тульский М.Ю. Ультразвуковой контроль сварных соединений полиэтиленовых газопроводов. Методы, оборудование, технология //: Диагностика трубопроводов.: Тезисы докладов 3-й Международной конференции. Москва. 2001. С. 206.

175. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю. Ультразвуковой контроль сварных соединений пластмассовых трубопроводов // Потенциал. 2001. № 5. С. 39-43.

176. Волченко В.Н. Вероятность и достоверность оценки качества. М.: Металлургия. 1978. 80 с.

177. Коновалов Н.Н. Нормирование дефектов и достоверность НК сварных соединений. М.: ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность». 2006. Режим доступа https://files.stroyinf.ru/Data1/49/49531/ Дата обращения 20.02.2020.

178. Коншина В.Н., Дымкин Г.Я. Современные подходы к аттестации методик ультразвукового контроля // Дефектоскопия. 2008. №2. С. 3 - 14.

179. ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. М.: Стандартинформ. 2008. 29 с.

180. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю., Яровой А.А. Автоматизированный неразрушающий контроль изделий и сварных соединений. М.: Заочный институт повышения квалификации ИТР Центрального правления ВНТО приборостроителей им. С.И. Вавилова. 1990. 52 с.

181. Сухоруков ВВ., Вайнберг Э.И„ Кажис Р-Й.Ю., Абакумов А.А. Интроскопия и автоматизация контроля. Неразрушающий контроль. Книга 5. Под общей редакцией В.В. Сухорукова. М. Высшая школа. 1993. 329 с.

182. Алешин Н.П., Крысько Н.В., Щипаков Н.А., Могильнер Л.Ю. Оптимизация параметров механизированного ультразвукового контроля протяженных сварных швов // Наука и технология трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т.10. №6. С. 352 - 363.

183. Алешин Н.П., Сыркин М.М., Григорьев М.В., Козлов Д.М. Автоматизированный сканер-дефектоскоп «Автокон-ЭМА-МГГУ» // Сварка и диагностика. 2009. №4.

184. Базулин А.Е., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Ручной дефектоскоп АВГУР-АРТ Р - универсальное средство для РУЗК, МУЗК и АУЗК // Трансформация неразрушающего контроля и технической диагностики в эпоху цифровизации. Обеспечение безопасности общества в изменяющемся мире.: В сборнике трудов Всероссийской конференции

по неразрушающему контролю и технической диагностике. Москва, 3 - 5 марта 2020. М. Издательский дом «Спектр». С. 23 - 28.

185. Сайт компании OLIMPUS. Режим доступа httml//www//olimpus-ims.com/ru. Дата обращения 12.09.2020.

186. ООО «Акустические Контрольные Системы». Режим доступа: https://acsys.ru/skaner-defektoskop-a2072-introscan. Дата обращения 18.08.2020.

187. ООО «Алтес». Режим доступа: www.scaruch.ultes.info. Дата обращения 18.08.2020.

188. ООО «Панатест», www.panatest.ru. Дата обращения 18.08.2020.

189. Неганов Д.А. Основы детерминированных нормативных методов обоснования прочности трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. №6. С. 608 - 617.

190. Могильнер Л.Ю., Баранов В.Ю. Акустический тракт в упругой среде. Тезисы докладов // Неразрушающие физические методы и средства контроля.: Тезисы докладов XI Всесоюзной научно-технической конференции Москва. 1987. С. 29.

191. Алешин Н.П., Григорьев М.В., Козлов Д.М., Крысько Н.В., Кусый А.Г. Повышение информативности процесса идентификации параметров несплошностей, выявленных при ультразвуковом контроле материалов // Сварка и диагностика. 2017. №6. с. 22 - 25.

192. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике // М.: Наука, 1971. 428 с.

193. Могильнер Л.Ю., Михайлов И.И. О дискретизации сигналов при автоматизированном ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 1993. № 10. С. 24 - 28.

194. Алешин Н.П., Баранов В.Ю., Вощанов А.К., Могильнер Л.Ю., Урман Н.С., Яровой А.А., Сахранов А.В. Использование ферромагнитной жидкости в качестве контактной среды при ультразвуковом контроле сварных соединений // Дефектоскопия. 1985. № 10. С. 90-92.

195. Способ контроля качества акустического контакта при ультразвуковом контроле сварных соединений: Авторское свидетельство SU 1681230 A1 / Вощанов А.К., Баранов В.Ю., Петров А.Е., Могильнер Л.Ю.., Заявка № 4655721 от 27.02.1989. опубл. 30.09.1991.

196. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю., Кочетков А.А., Меламед Е.Б., Тульский М.Ю., Яровой А.А. К вопросу о комплексном применении магнитного и ультразвукового методов НК для диагностики состояния металла труб на объектах энергетики и нефтехимии // Неразрушающий контроль и диагностика. Тезисы докладов 15 Российской научно-технической конференции. Москва. 1999. С. 141.

197. Гиллер Г.А., Литвинов И.П., Могильнер Л.Ю., Семин Е.Е. Разработка технологии ультразвуковой толщинометрии при динамических измерениях // Неразрушающий контроль и диагностика.: Труды XVI Российской научно-технической конференции. С-Петербург. 2002. С. 43

198. Mogilner L.Yu. Development of Technology Ultrasonic Thick Measuring at Dynamic Mode. - 16th World Conference оп Nondestructive Testing / Book of Abstracts // Montreal. Canada. 2004. Режим доступа: https://www.ndt.net/article/wcndt2004/pdf/new_techniques/510_mogilner.pdf. дата обращения: 09.09.2020

199. Ткаченко А.А., Найда В.Л., Копылов А.П. Обеспечение надежности автоматизированного УЗК сварных труб при их производстве // В мире неразрушающего контроля. 2006. №3. С. 7-20.

200. Detection and Sizing of Internal Vertical and Quasi-vertica1 planar defects. Sonotron NDT. // Электронный ресурс The e-JournaI of Nondestructive Testing - lSSN 1435-4934, NDT NewsWire"2020-08". Дата обращения 17.08.2020.

201. Hayes M. and Rivlin R.S. // Zeitschrift fur Angewandt Mathematik und Physik. 13 (1962). Р. 80 - 83.

202. Данилов В.Н. К вопросу о расчете параметров поверхностно-продольных волн на свободной плоской границе изделия // Дефектоскопия. 2001. №10. С. 27 - 35.

203. Giller G., Litvinov I., Mogilner L.Yu., Sokolinsky B. New Technological and Technical Decisions in Diagnostics of Steel Gas mane inside Inhabited and Industrial Buildings // The e-Journal of Nondestructive Testing & Ultrasonics. 2004. Т. 9. № 11. С. 1-5.

204. Гиллер Г.А., Могильнер Л.Ю., Шейнкин М.З., Семин Е.Е., Носов Ф.В., Шелобаева Л.С. Совершенствование корпоративной системы нормативно-технической документации по технической диагностике магистральных нефтепроводов // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2006. № 2 (4). С. 76-87.

205. Могильнер Л.Ю., Семин Е.Е. Оценка технического состояния вертикальных стальных резервуаров // В мире неразрушающего контроля. 2009. № 1 (43). С. 14-16.

206. Капустин О.Е., Могильнер Л.Ю., Семин Е.Е. Исследование напряженно-деформированного состояния в зоне вмятин на стенке вертикальных стальных резервуаров // Технология машиностроения.

2009. № 12. С. 31-32.

207. Mogilner L.Yu., Semin Y.Y. Calculation of Stress-Deformed State of Tank Wall Having Defects: New Inspection Requirements // 10th European Conference on Non-Destructive Testing Abstracts. Proceedings. Moscow. 2010. P. 135.

208. Gaspariants R.S., Giller G.A., Mogilner L.Yu., Semin Y.Y. Overall Inspection and Integrity Assessment of Oil & Oil Product Storage Tanks // 10th European Conference on Non-Destructive Testing Abstracts. Proceedings. Moscow.

2010. С. 136-137.

209. Лисин Ю.В., Могильнер Л.Ю. Диагностирование технологических трубопроводов и механо-технологического оборудования нефтеперекачивающих станций: состояние и перспективы развития // Сборник тезисов: Международная научно-техническая конференция, посвященная памяти академика А.Х. Мирзаджанзаде. Уфа. 2016. С. 105-107.

210. Лисин Ю.В., Могильнер Л.Ю., Астахов В.Г. Опыт комплексного применения электромагнитных и ультразвуковых методов дефектоскопии при диагностике технологических трубопроводов // Сборник трудов: XXI Всероссийская конференция по неразрушающему контролю и технической диагностике. Москва. 2017. С. 108-110.

211. Могильнер Л.Ю. Оптимизация состава работ по наружному диагностированию трубопроводов и металлоконструкций резервуаров при эксплуатации магистральных нефтепроводов // В сборнике: Материалы V международная научно-практическая конференция, посвященная 20-летию АО «КазТрансОйл». Алматы. 2017. С. 74-76.

212. Скуридин Н.Н., Могильнер Л.Ю. Совершенствование технологии наружного диагностирования металлоконструкций и трубопроводов нефтеперекачивающих станций. V Международный промышленный форум «Территория NDT. Неразрушающий контроль. Испытания. Диагностика» // Круглый стол «Техническая диагностика на опасных производственных объектах». Москва. 2018. Интернет ресурс: Режим доступа http://expo.ronktd.ru/press/ndt-2018/tekhnicheskaya-diagnostika-na-opasnyh-proizvodstvennyh-ob-ektah.pdf . Дата обращения 12.12.2020.

213. Lisin Yu.V., Mogilner L.Yu., Astakhov V.G. New solutions in nondestructive testing of metal and weldings of main pipelines: experience of complex application of ultrasonic and eddy current // 12th European Conference on NonDestructive Testing Proceedings of the 12th European Scientific Conference. Proceedings. Go teborg. 2018. Режим доступа https://www.ndt.net/article/ecndt2018/papers/ecndt-0151-2018/pdf. Дата обращения 12.12.2020.

214. Гейт А.В., Михайлов И.И., Могильнер Л.Ю. Развитие технологии наружного диагностирования объектов магистральных нефтепродуктопроводов с применением комплекса методов неразрушающего контроля // В сборнике трудов XXII Всероссийской конференции по неразрушающему контролю и технической диагностике. Москва. 2020. С. 30-33

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1 Замечание о расчете скорости волны Релея

Пусть &Пов - произвольное комплексное число, являющееся решением уравнения:

( 1 ^т - *п2ов) - а^т^Пов = 0. (П1.1)

Здесь aL = ±V^n0B — ат = ±^пов — ^т, где и - волновые числа продольной и поперечной волн.

Во многих источниках, например, [60, 62, 116], указано, что в интервале (0, 1) это уравнение имеет действительный корень, и при значениях коэффициента Пуассона v > 0,2754 (металлы) других действительных корней не имеет. Однако аналитическое доказательство этого обычно не приводится. Делаются лишь ссылки на более ранние работы, например, на [201]. В работе [202] непосредственным перебором достаточно большого набора комплексных чисел подтверждено наличие у этого уравнения лишь единственного действительного корня при указанном условии для v. Но сделать это можно

даже проще, чем в [202]. Для этого, вводя обозначения q = Ф 0, s = (—^)2 Ф 0, перенося в (П1.1) второй член вправо и возводя уравнение

^пов

в квадрат, согласно [60] это уравнение приводится к виду:

s3 — 8s2 + (24 — 16q)s — 16(1 — q) = 0. (П1.2)

Многочлен третьей степени в (П1.2) для комплексных значений s имеет 3 корня, причем согласно [60] один из них - действительное число из диапазона (0,1). Найти этот корень s^ в указанном диапазоне с необходимой точностью можно простым вычислением с использованием стандартных программ, например, Excel®. Тогда (П1.2) можно переписать так:

(5 — s^)(s2 + Ds + F) = 0, (П1.3)

где Б = — 8, и F = — Эяд — 16ц + 24.

Таким образом два оставшихся корня являются решением квадратного уравнения (s2+Ds + F) = 0, и эти корни с любой необходимой точностью также легко вычисляются после подстановки в (П1.3) значений при возможных значениях ц.

В Таблице 25 приведены результаты расчета чисел из интервала (0,1) для отношения скоростей поперечной и продольной волн ^ из диапазона (0,23; 0,32), т.е. для коэффициента Пуассона V из диапазона (0,2754; 0,3506). Эти диапазоны перекрывают свойства большинства металлов, включая сталь ^е) и алюминий (А1).

Теперь легко рассчитать, что для указанных в Таблице 25 значений корней и величин ц , т.е. практически для всех важных для ультразвуковой дефектоскопии случаев, дискриминант квадратного уравнения (б2 + Бб + F) = 0 отрицателен, т.е. это уравнение (П1.2) имеет 2 комплексно

сопряженных корня з12 = 1 (—Б ± ^Б2—4^).

Подстановка чисел 512 в (П1.1) показывает, что они не являются корнями этого уравнения. При этом для величин, приведенных в Таблице 25, с точностью до четвертого знака после запятой, числа 512 удовлетворяют уравнению, которое отличается от (П1.1) сменой знака «-» на «+» перед вторым слагаемым. Таким образом, числа ^1,2 - посторонние корни, появившиеся при возведении уравнения (П1.1) в квадрат.

Точность расчета можно повысить, но это лишено практического смысла. Уравнение (П1.1) действительно имеет единственный корень , соответствующий волновому числу волны Релея.

Отметим, что согласно [116] расчет отношения волновых чисел поперечной и релеевской волн (т.е. отношения скорости волны Релея и скорости объемной поперечной волны) можно выполнять по формуле:

1+у (П14)

Таблица 25

Действительные корни уравнения (П1.1)

1 V? 0,48 0,49 0,50 (А1) 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 (Ре) 0,56 0,57

2 Ч 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32

3 V 0,3506 0,3421 0,3333 0,3243 0,3151 0,3056 0,2958 0,2857 0,2832 0,2754

4 0,8744 0,8720 0,8696 0,8670 0,8644 0,8617 0,8588 0,8559 0,8529 0,8497

5 0,9351 0,9338 0,9325 0,9311 0,9297 0,9283 0,9267 0,9259 0,9235 0,9182

6 0,9349 0,9337 0,9325 0,9312 0,9299 0,9285 0,9271 0,9256 0,9240 0,9223

Однако погрешность такого расчета в [116] не указана. Поэтому в Таблице 25 приведем также результаты расчета по формуле (П1.3) -строка 5. Видно, что в рассматриваемом диапазоне значений коэффициента Пуассона отличие результатов точного расчета (строка 4) и оценки по формуле (П1.3) - только в четвертом знаке. Таким образом, погрешность определения волнового числа и скорости волны Релея по этой формуле (П1.3) менее, чем 0,1%. В области дефектоскопии материалов этого более чем достаточно практически для любых инженерных расчетов.

П.2 Экспериментальное исследование рассеяния коротких импульсов

на плоскодонных отверстиях

Для детализации вопроса о формировании сигнала, рассеиваемого дискообразной полостью и принимаемого по раздельной схеме, приведем более подробно некоторые результаты экспериментов по наблюдению рассеяния на традиционной мишени, применяемой в ультразвуковой дефектоскопии -плоскодонном отверстии. Схема измерений показана на рис. П.2.1. Использован один образец с 3-мя выполненными в одном ряду сверлениями диаметром 2а = 6,4,2 мм. Сканирование выполнялось в направлении, указанном стрелкой, с шагом Ш = 0,5 мм (Рисунок П2.1). Необходимо отметить, что плоскодонные сверления используются для настройки, проверки и поверки обрудования для ультразвукового контроля. При этом обычно регистрируется только амплитуда и время приема сигнала, рассеянного на них.

Рисунок П2.1 Схема сканирования плоскодонных отверстий

По молчанию предполагается, что такие сигналы имеют простую структуру, не зависящую от размера мишени, формы и длительности используемого импульса. Однако на Рисунке П2.2 приведен пример,

показывающий, как при сдвиге преобразователей всего в пределах 1 мм, что иллюстрируется вертикальными красными маркерами на отметках 52,2 мм и 52,9 мм , существенным образом меняются структура и форма принимаемого сигнала. В данном случае при рассеянии излучаемого импульса при сдвиге пары ПЭП (источник и приемник) на 0,7 мм приемный зафиксировал один сигнал большой протяженности, либо два сигнала, разделенные на длительность импульса.

а)

б)

Рисунок П.2.2

К вопросу об изменении формы сигнала при сдвиге ПЭП Вверху - осциллограммы сигналов (А-сканы). Внизу - В-сканы Пример: Пьезопластина 1=10 МГц, 03 мм. Угол ввода SV-волны 45о

Плоскодонное отверстие 04 мм

В продолжение на Рисунке П2.3 на одном В-скане иллюстрируется последовательное выявление всех трех мишеней. Видно, что даже для мишени простейшей формы вид ее изображения зависит от ее размера.

а)

б)

Рисунок П2.3

В-сканы рассеяния на плоскодонных отражателях диаметром 2 а = 6,4,2 мм а) в сочетании с примером А-скана для мишени 2а = 6 на частоте 5 МГц; б) для трех мишеней на частотах 5, 10 и 15 МГц

Особое внимание необходимо обратить на участки, отмеченные стрелками на Рисунке П2.3, а, для сигнала, приятого от отверстия диаметром 6 мм: на заднем фронте сигнала симметрично относительно его центрального положения видны симметричные блики с разрывом вдоль центрально расположенного курсора. В данном случае, в отличие от Рисунка 4.13, акустические оси источника и приемника выставлены строго по оси мишени.

Оценка времени приема этих бликов показывает, что они вызваны поверхностными волнами, распространяющимися вдоль плоских поверхностей мишеней. Детализация бликов приведена на Рисунке П2.3, б, для озвучивания отверстий на частотах: f = 5,10,15 МГц. Видно, что с повышением частоты, т.е. с увеличением волнового размера мишени и снижением длительности импульса, такие блики проявляются все более четко на мишени диаметром 6 мм, и, в меньшей степени - 4 мм. На мишени 2 мм сигналы, дифрагированные на ее ребрах, практически не разрешаются от зеркально отраженного сигнала.

Для иллюстрации того, какое значение в формировании принимаемого сигнала играют волны различного типа, рассеянные на мишени, необходимо рассмотреть изображение каждой мишени более детально.

На Рисунке П2.4 приведены А- и В-сканы сигналов, рассеянных на плоскодонном отверстии 06 мм. Слева направо показаны изображения, полученные при последовательном сдвиге пары преобразователей на 0,5 мм. Для примера озвучивание производится при угле падения а= 45°, т.е. на угле, превышающем третий критический. При этом в рамках жидкостной модели зеркальное отражение поперечной волны должно происходить наиболее просто, создавая единственный сигнал на приемном преобразователе. Измерения проведены при рассеянии поперечной волны на частоте 10 МГц, т.е. при длине волны Я « 0,32 мм, или « 20. Но в данном случае речь идет о рассеянии в упругой среде. Это изменяет ситуацию по сравнению с жидкостной моделью.

Опишем сигналы подробнее. Видно, что по мере смещения ПЭП меняется форма принятого импульса. Например, меняется координата максимума сигнал - стрелки белого цвета на втором и третьем сканах. Важно, что А-сканы

снимаются при фиксированном положении пары ПЭП. Они приведены при положении вертикального маркера красного цвета. При этом фиксируется сигнал с максимальной амплитудой и наименьшим временем распространения - сигнал 1. Поскольку в данном случае речь идет о рассеянии на мишени достаточно большого волнового размера, то этот сигнал соответствует зеркальному отражению от дискообразной мишени большого волнового размера. Левее на всех В-сканах четко виде сигнал 2, удаленный от сигнала 1 примерно на Дt « 0,6 мкс. С учетом асимметрии расположения акустических осей ПЭП (как на Рисунке 4.3) при выбранном угле ввода этот сигнал соответствует волне, которая рассеивается на ближнем к излучателю ребре в волну Релея, распространяется вдоль плоской поверхности мишени и рассеивается на противоположном краю мишени в объемную поперечную волну в сторону приемника. На мишени с большим волновым размером зеркально отраженные сигналы 1 и дифрагированные сигналы 2 разрешаются во времени, и на В-скане могут фиксироваться в виде отдельных бликов. В результате от одной мишени простейшей формы формируется двойное изображение.

Рисунок П2.4

В-скан рассеяния на плоскодонном отражателе Б = 6 мм Слева направо - пара преобразователей последовательно смещается на 0,5 мм

Рассмотрим теперь аналогичную ситуацию для плоскодонного отверстия диаметром 4 мм. Теперь волновой размер « 13, а расчетное время задержки релеевской волны, скользящей вдоль плоской поверхности мишени составляет ориентировочно Д^ « 0,4 мкс. Теперь зеркально отраженный от плоской

поверхности и дифрагированный на ребрах сигналы уже плохо разрешаются, и вследствие интерференции этих сигналов искажение результирующего сигнала максимально, а форма принимаемого импульса очевидным образом изменяется при минимальных, с шагом 0,5 мм, смещением ПЭП.

Рисунок П2.5

В-скан рассеяния на плоскодонном отражателе Б = 4 мм Слева направо - пара преобразователей последовательно смещается на 0,5 мм

Рисунок П2.6

В-скан рассеяния на плоскодонном отражателе Б = 2 мм

Слева направо - пара преобразователей последовательно смещается на 0,5 мм

Наконец, на Рисунке П2.6 показано изменение сигналов, принимаемых в аналогичных условиях от плоскодонного сверления диаметром 2 мм (кт « 7, Д^ «0,2 мкс. Теперь сигналы, зеркально-отраженный и дифрагированный (созданный волной Релея на поверхности мишени), не разрешаются во времени. Факт их интерференции проявляется в изменении формы принимаемого сигнала. Например, при смещении ПЭП изменяются координаты максимума сигнала: стрелками на второй и четвертой схемах максимум сигнала достигается на различных полупериодах импульса.

П.3 Расчет коэффициента прохождения через слой

Прохождение импульса с плоским фронтом неограниченной протяженности через плоский слой в одном направлении при нормальном падении:

/'(с) = А)££=о(Д12Дз2)к/са - ВДехрОа - ВД] (П3.1)

Здесь £0 = £32£21 - произведение коэффициентов прозрачности границ слоя, Д12, Д32 - коэффициенты отражения от соответствующих границ, /0(0 -падающий импульс, 70 = 2й/с2, где й- толщина слоя.

В общем случае исходный импульс представим в виде:

0, при t < ¿0 ;

[Де{1/0(1 - ¿0) ехр[1ю^ - ¿0)]}, при 1 > ¿0.

Передний фронт достигает сечения В-В в среде 1 в момент времени С = t0 + t1. Пусть возмущение, возникающее в среде 1 за счет прохождения импульса из среды 3 в среду 1, описывается функцией Ф^).

Тогда Ф^ХО = 0 при { < ¿0 + . Пусть также Г0 = 2йсо502/с2 - набег фазы между лучами аЛСЭ и ЬЭ. Тогда в течение промежутка времени t < ¿0 + в среде 1 присутствует только возмущение, прошедшее через слой без отражений, причем излучается оно с площадки ^. Описывается это возмущение выражением:

= 7^0/0^ - tо - О ехр[уы(^ - ¿0 - ¿1)] при + < С < + + Г0. Здесь и далее символ Де опускаем. Остальные обозначения те же, что и ранее.

С момента времени ¿0 + + 70 к этому возмущению добавляются волны, прошедшие слой с однократным отражением, причем излучаются они с площадки ^. Результирующее возмущение описывается выражением: = ^0^0/0^ - ¿0 - ехр^'ы^ - ¿0 - ¿1)]

+ ^1^12^з2/0(^ - ¿0 - ¿1 - 70)ехр[М* - ¿0 - ¿1 - 70)]},

Это возмущение действует в промежутке времени t0 + t1 + T0 <t <t0 + t1+ 2Т0.

Аналогично, в некоторый к-ый промежуток времени получим результирующее возмущение в среде 1:

ж

Ф^О = JDo ^ Qk(Vi2V32)kfo(t -to-ti- кТо) exp\jv(t -to-h- ВД].

к=0

(П3.2)

Положим для определенности, что на площадке F0 помещается ровно ж участков длиной AD.Тогда, очевидно, надо считать, что в промежуток времени t0 + t1 + жТ0 <t<t0 + t1+ (ж + 1)Т0, по сравнению с предыдущим промежутком, к ж возмущениям добавится (ж + 1)- е, излучаемое с площадки Fx. Но площадь этой площадки равна нулю: Рж = 0 (см. Рисунок 6.2). Таким образом при t > t0 + t1 + (ж + 1)Т0 к уже прошедшим возмущениям больше ничего не добавляется, и в среде 1 есть только ранее прошедшие возмущения.

Сравнивая (П3.2) и (П3.1), можно видеть, ограниченность пучка определяет ограниченность пределов суммирования (т.е. количества возмущений) и наличие коэффициентов Qk при каждом слагаемом. Очевидно также, что при неограниченных размерах пучка выражение (П3.2) переходит в (П3.1).

Рассмотрим обратное прохождение возмущения (П3.2) через слой. Пусть это возмущение, возникнув в среде 1, достигает поверхности В-В и отражается. Не меняя форму (можно как постоянный множитель ввести коэффициент отражения R) и размеров соответствующих площадок. Такая ситуация возникает при совмещенной схеме контроля. Через время t2 после момента t1 передний фронт достигает поверхности А-А и создает на ней искомое возмущение Ф3(0. Рассмотрим это возмущение по аналоги с предыдущим, имея в виду, что для плоскопараллельного слоя Т0 не зависит

от направления распространения волн, а площадки Рк изменяются с тем же шагом ДО (см. Рисунок 6.2), что и при прохождении в прямом направлении. При t <10 + 11 + г2 имеем Ф3&) = 0.

Далее в интервале времени 10 + 11 + 12<1<10 + 11 + 12 + Т0 в среде 3 возмущение будет создавать только импульс, прошедший слой в прямом и обратном направлениях без переотражений. Это возмущение имеет вид:

<Роо(Х) =

0, при t < 10 + + 12

}Оо№оок(± ехрЦш^ - ь?)],

при t > Ц + Ь1 + 12

Здесь и далее Г)0 = 032И21 - произведение коэффициентов прозрачности границ слоя при обратном прохождении. Двойные индексы при Б и Q обозначают количество отражений при прямом (1-й индекс) и обратном (2-ой индекс) прохождении.

Аналогично предыдущим рассуждениям для некоторого момента времени ^ + + 12 + кГ0 < t < 10 + + ^ + (к + 1)Т0 получим:

Фз(О = ]Бо'5о Рк(У!2Уз2)кШ -Ъ-Ь-Ь- кТо) ехрУф -

к^)], Рк = Ет+п=0 Qmn

Приняв Ф3^0 + ^ + 1?) = 0 окончательно получаем:

Фз(0 =]-ОоОоТ,%=оРк(У12Уз2)кШ - кТо)ехр№^ - кТо)]; (П3.3)

С учетом прохождения площадок на Рисунке 6.4 в обе стороны, можно показать, что для Qmn выполняются соотношения: Qmn = Qm при т>п;" Qmn = Qn при т<п, и

Рк = Qk/2 + 2 Qi , при четных к, (П3.4.1)

2

Рк = 2^к_к Qi, при нечетных к. (П3.4.2)

1 = 2 + 1

Коэффициенты Р/^ и ^ определяют энергетический вклад соответствующих возмущений. Поэтому, считая поток (интенсивность) лучей в пределах пуска постоянным, ^ определим из соотношения:

На Рисунке 6.2 площадки F0,..., Ffc,... для круглого пьезопреобразователя ограничены в плоскости хОу эллипсом с полуосями р и р cos 03 и его частями, образованными смещением нулевого эллипса F0 по оси х в сторону отрицательных значений на величину Поэтому максимальное число

слагаемых ж в сумме (П3.3) будет:

р

ж = F|

I-

(П3.5)

dtg02 cos 03

Здесь F- символ целой части числа.

Из Рисунка 6.2 видно, что максимальное значение амплитуды прошедшего импульса имеет место в пределах длительности исходного импульса. Поэтому максимальное число слагаемых для импульса длительностью т можно оценить так:

^шаж Е1

03

2d cos 02

При этом для коротких импульсов

I-

ж

-Кэт

<< 1.

Тогда для коэффициентов ^ получим:

& = 1 - — ■

яж

Теперь, подставляя (П3.7) в (П3.4), получим:

при четных к

(П3.6)

(П3.7)

V яж / 4 яж

при нечетных к

V яж / \ яж / 4 яж

(П3.8.1)

(П3.8.2)

Теперь, применяя представление импульса в форме (6.2) и (6.5), в обозначениях, использованных в (П3.3), получим необходимые представления выполнения расчетов амплитуд сигналов, проходящих через слой:

*i(t) =yAA(ASo + ;

*2(t) =yDoDo(^25'o + ^'i + СЛ)^ ;

= + = -а^; Л 2 = -a^t - tmax)2 + ^2;

Б2 = 2«2(t - ¿тах)Го; С2 = -«2Го2; Л3 = a3exp[-^(t - t2)]; В = Ьз;

t/Tc Та

i+i i+i '0 '0

t-t! t~t! 70 7q

fc- rp ■+ 1 fc- rp ■+ 1

'c 'c

t—ti Û —^0

5'2 = £ fc2Pfcgfc; 5"о = ^ pfcqf ; 5"'о = ^ Pkqk;

fc-о fc-о

fc-^-^+l ^c

Я = ^12^32 ехр(-у^70) ; ^ = ^ехр(ДГо).

Полученное решение для ограниченного пучка, прошедшего через слой в двух направлениях, при наклонном падении импульсном режиме излучения, представляет собой сумму конечного числа импульсов, многократно отраженных от границ слоя, амплитуда которых зависит не только от коэффициентов отражения/прохождения слоя, но и от размеров площадок, с которых они возбуждаются, т.е. от коэффициентов . Эти последние коэффициенты, в свою очередь, зависят от размеров пучка, т.е. пьезопластины и угла призмы, и от толщины слоя.

П.4 Схемы нанесения лакокрасочных покрытий на образцы

Внутреннее покрытие

Рисунок П4.1

а) для образцов с наружным и внутренним покрытием

б) для образцов с наружным покрытием

в) для образцов с внутренним покрытием

П.5 Графики: результаты экспериментальных исследований влияния толщины и типа лакокрасочного покрытия на чувствительность контроля

Ниже на графиках приведены зависимости амплитуды сигнала от дефекта от типа и толщины покрытия. В качестве примера рассмотрены ПЭП на частоту 5,0 МГц с углами ввода в сталь в актуальном диапазоне 45о - 70о.

■II .... I . .... I .... I

190 200 290 30С МО 400 490 900 590

Толщина покрытия И, мкм

Эпоксидные и экртл-полиуретановые мзггериэпы [ЗДе1рагй, иосип) Эпоксидные и полиурйтановые материалы (Агпегоп, Нетре1) Эпоксидные и кремне-органические материалы {ВГ-ЭЗ) Эпоксидные и акрил-пол иуретзновые материалы (Регтагех)

Рисунок П5.1

Прямой луч. ПЭП 45о

150 ИИ 250 30& 400 400 50]

Толщина покрытия Ьг мкм

Лопиуретановые материалы (81ее1рат1:)

Эпоксидные и лолиуретзновые материалы (Атегоп, Неглре!)

Эпоксидные н крем не-органические материалы (ВГ-33)

Эпоксидные и акрил-полиуретановые материалы (Регта1ех. .Мип)

Полиуретановые VI акрил-полиуретановые материалы(уР0432)

Винил-эпоксидные материалы (Виникор)

Винил-ц^нк эпоксидные материалы (Виникор-цинк)

Рисунок П5.2

Прямой луч. ПЭП 60о

^J--------1

те 150 200 260 ЭОС ЗН 400 460 я»

Толщина покрытия hr мкм

Полиуретзновые материалы (Steelpaint) Эпоксидные и полмурета новые материалы (Ameron, Hempel) Эпоксидные и кремне-органические материалы (ВГ-33) Эпоксидные и акрил-полиуретановые материалы (Permatex, Jotun) Полиуоетановые и акоил-полиуоетановые маггеоиапы(УРСЖ32)