[发明专利]使用声发射在高压钻孔管件中进行裂纹检测

说明书

一种声发射传感器被放置在管状零件上，并且随着读数的增加，所述零件会承受上升的压力。在一些零件如转体连接件上，每个移动部件上都必须有传感器。所述压力在测试期间升高到不超过最大允许工作压力的1.5倍。所述传感器检测到信号，并以图形方式显示结果，并且在对数持续时间与振幅和对数能量与振幅的图表上相互关联，以揭示正在形成的裂纹。外部噪音如摩擦、腐蚀或泄漏将产生不同的图表图案并可被滤除。可疑部件将被报废以避免进一步高压使用造成的故障。

发明领域

本发明领域是一种测试技术，其使用声发射来检测从压力泵送操作或超压事件返回的高压流动铁以及部件中的裂纹和壁变薄以确定是否已发生应力损坏。

发明背景

以周期性间隔检查压力泵送操作中使用的铁，以针对外表面上和螺纹连接处的裂纹。裂纹检测的行业标准是使用磁粉检查。这是一个非常主观的测试，有时会根据检查员的技能和培训产生不准确的结果。其他方法包括对整个零件的剪切波超声波扫描，或者射线照相。这两种方法都是昂贵的、耗时的，并且需要训练有素的技术人员，更不用说使用核源的意识。

需要更客观的测试来在苛刻的压力和振动条件下检查已经从作业返回或者在铁经历了超过设计极限的压力的情况下的高压油田铁。在高应力立管的位置形成微裂纹，且然后扩展直到发生断裂，有时远低于设计极限。铁断裂故障导致的生产损耗转化为运营商和服务公司的费用或者最差造成伤害或死亡。声发射测试针对裂纹快速检查整个部件，并消除对结果的主观解释。

在US 2013/0166214中，声发射是一种已经用于检测钻头切削刀片中的裂纹的技术。该技术也用于确定腐蚀的影响，如US 7246516所示。压力容器可以使用核发电工业中的声发射测试进行监测，如US 3855847所示。但是，它只能在连续操作下和远低于设计水平的压力下监测容器。本发明需要高于设计极限的快速压力累积以迫使开出微裂纹进行分析。这是可用于重新认证零件已过压的唯一可靠的方法，并且也能够识别过去发生的零件过压。

尽管声发射技术长期存在，但迄今为止它尚未以这种方式应用于针对微裂纹对高压管状铁和部件进行测试以确定零件是否适合进一步使用。此外，声发射可以进行全身扫描以针对在泵送操作期间因为侵蚀性和腐蚀性流体而引起的壁变薄。目前用于检测最小壁的方法是使用手持式超声波仪器对局部区域进行抽查，而不是对整个管道进行抽查，从而允许检测不到壁变薄的区域。

本专利方法使用声发射技术来记录和分析在测试期间在压力下开出微裂纹时产生的冲击波。零件经受压力升高，达到最大允许工作压力的150％。收集、评估并在图表上显示数据，图表跟踪从附接到铁的一个或多个传感器处生成的信号获得的对数持续时间与振幅和对数能量与振幅。图的形状揭示裂纹的存在和严重程度，且可以进一步下载数据并使数据通过程序，以提供关于零件通过还是失效的可靠的、客观的和一致的报告。相关图的附加分析还将检测整个部件的最小壁厚。完整的过程只需要几分钟。本领域技术人员通过阅读对优选实施方案的详细描述和附图可以更容易地了解本发明的这些和其他方面，同时认识到本发明的全部范围将由随附权利要求确定。

发明内容

一种声发射传感器被放置在管状零件上，并且随着读数的增加，该零件会承受上升的压力。在一些零件如转体连接件上，每个移动部件上都必须有传感器。该压力在测试期间升高到不超过最大允许工作压力的1.5倍。该传感器检测到信号，并以图形方式显示结果，并且在对数持续时间与振幅和对数能量与振幅的图表上相互关联，以揭示正在形成的裂纹。外部噪音如摩擦、腐蚀或泄漏将产生不同的图表图案并可被滤除。可疑部件将被报废以避免进一步高压使用造成的故障。

附图说明

图1示出了转体上的传感器位置；

图2示出了直缝接头上的传感器位置；

图3示出了针对弯管的传感器位置；

图4示出了针对十字形物的传感器位置；