Обнаружение дефектов в трубопроводах и канализациях

Способы диагностики состояния внутренней поверхности труб. Техника и технологии визуального осмотра, визуально-оптической дефектоскопии. Концепция построения проектируемого мехатронного устройства. Двигатели и редукторы. Оценка чувствительности контроля.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

В современной промышлености и повседневной общественной жизни человечество не обходиться без трубопроводов и канализационных систем. Но со временем трубопроводы и канализационные системы засоряются, покрываются коррозией, прогнивают. Для обнаружения дефектов в трубопроводах и канализациях используют малогабаритный низкопрофильный робот «Видеокроулер» (в дальнейшемкроулер).

Визуальная оценка состояния обследуемой поверхности объекта предполагает зрительное восприятие ее изображения на некотором удалении от самого участка. Оптическое изображение у объекта дистанцируется потребителю (оператору) посредством технологических операций и технических устройств, объединенных в единую систему визуально-оптической дефектоскопии. Важными составными частями такой системы являются техника и технологии оптического обзора предметной поверхности.

При всех различиях в технике и технологиях, все виды контроля, в том числе и оптический, являются весьма ответственными и трудоемкими, требующими значительного психоэмоционального и физического напряжения. Значимость и объемы работ (например, все изделия литейного производства подвергаются стопроцентному осмотру) предъявляют повышенные эксплуатационные и эргономические требования к технике и технологиям визуального осмотра. Они для оператора должны быть сравнительно простыми, легко воспринимаемыми и производительными.

Наиболее прогрессивным направлением в оптическом виде контроля на сегодняшний день является эндоскопия, которая возникла в результате сближения и частичного слияния волоконно-линзовой оптики, с одной стороны и визуального контроля, с другой. Эта быстро развивающаяся область визуально-оптического контроля представлена большим количеством теоретических работ и многочисленными образцами оригинальных и высокотемпературных оптических систем, устройств и приборов различного назначения. Многие из этих оптических средств выпускаются промышленностью серийно [1]. Для глубокого анализа труб используют низкопрофильные роботы кроулеры. Такие роботы способны проникнуть в трубы и помещения не доступные для человека на довольно большие расстояния. Это даёт высокие возможности проведения визуальной диагностики трубопроводов и помещений. Кроулеры обширно применяются в диагностике на большие расстояния, поэтому на рынке существует несколько модификаций таких роботов. Кроулеры нашли огромное применение в среде визуальной диагностики. Они могут быть использованы в различных сферах поиска, начиная от поиска потерянных предметов до поиска и диагностики дефектов труб. Такие низкопрофильные роботы сильно облегчили работу человека по устранению неисправностей. Дальнейшее развитие этой сферы диагностики всё больше и больше будет облегчать труд человека.

1. Известные способы и устройства диагностики состояния внутренней поверхности труб

1.1 Характеристик объекта контроля

Основным объектом контроля в рамках данного курсового проекта являются стальные трубы внутренним диаметром от 110 до 500 мм. Согласно [2], трубы по наружному диаметру можно разделить на 3 группы:

- малого диаметра (от 10 мм до 114 мм);

- среднего диаметра (от 114 мм до 530 мм);

- большого диаметра (от 530 мм до 1620 мм).

Контролируемые объекты, попадают под категорию труб малых и средних диаметров. Толщина стенок, область применения, а также материал изготовления указан в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Некоторые характеристики стальных труб.

Нормативный документ	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Марка стали	Область применения
1	2	3	4	5
ГОСТ 3262-75 Трубы стальные водо-газо- проводные	21,3	2,35-2,8	Ст1,Ст2, СтЗ по ГОСТ 380-94	Применяются для водопроводов и газопроводов, систем отопления, а также для водопроводных и газопроводных конструкций
	26,8	2,35-3,2
	33,5	2,8-3,2
	42,3	2,8-3,2
	48,0	3,0-4,0
	60,0	3,0-4,0
	75,5	3,2-4,0
	88,5	3,5-4,0
	101,3	3,5-4,0
ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные	25,0	1,5-2,0	Ст1,Ст2, СтЗ По ГОСТ 380-94 08,10,20 по ГОСТ 1050-88	Применяются для строительства трубопроводов и конструкций различного назначения
	33,0	2,0-3,2
	42,0	1,5-3,2
	48,0	1,5-2,0
	51,0	1,5-2,5
	57,0	2,0-4,0
	60,0	2,0-4,0
	76,0	2,2-4,0
	89,0	2,8-4,0
	102,0	3,0-4,0
	108,0	3,0-4,0
ГОСТ 20295-85	159, 168, 219, 245, 273, 325, 377, 426	4,0-10,0	СтЗсп, СтЗпс	Для сооружения магистральных газо-нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, технологических и промысловых трубопроводов.
ГОСТ 10704-91 ГОСТ 10705-80	114, 140, 146, 159, 168, 178, 219, 245, 273, 325, 377, 426, 530	4,0-10,0	Ст10, Ст10пс, Ст20, Ст20пс	Для трубопроводов и конструкций разного назначения

Основные дефекты, подлежащие выявлению проектируемым устройством при визуальном контроле состояния основного материала и сварных соединений трубопроводов:

- механические повреждения внутренних поверхностей;

- формоизменения изделий (деформированные участки типа выбоин и вмятин);

- поверхностные дефекты в корне сварного шва;

- выход трубы из ряда и других отклонений от первоначального расположения;

- коррозионный и эрозионный износ поверхностей.

Кроме того с помощью проектируемого устройства, в трубах можно производить поиск засоров и утерянных деталей.

К выявляемым дефектам корня сварного шва относятся следующие дефекты [3].

Вогнутость корня шва. Неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва (рисунок 1.1 а).

Местное превышение проплава. Местный избыточный проплав сверх установленного значения (рисунок 1.1 б).

Наплыв. Избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним (рисунок 1.1 в).

Натёк. Металл шва, осевший от тяжести и не сплавленный с соединяемой поверхностью, нижнем или потолочном положении сварки (рисунок 1.1 г).

...