[go: up one dir, main page]

RU2805006C1 - Device for reducing residual stress - Google Patents

Device for reducing residual stress Download PDF

Info

Publication number
RU2805006C1
RU2805006C1 RU2023116690A RU2023116690A RU2805006C1 RU 2805006 C1 RU2805006 C1 RU 2805006C1 RU 2023116690 A RU2023116690 A RU 2023116690A RU 2023116690 A RU2023116690 A RU 2023116690A RU 2805006 C1 RU2805006 C1 RU 2805006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
housing
ultrasonic
hollow cylinder
Prior art date
Application number
RU2023116690A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Палаев
Антон Андреевич Красников
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805006C1 publication Critical patent/RU2805006C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to ultrasonic treatment of welded pipeline joints. The housing is made in the form of a divided hollow cylinder, at the ends of which connecting elements are made as a single unit in the form of a divided hollow cylinder of a smaller diameter than the housing; holes are made in the side surface of the connecting elements for installing a bolted connection; oscillatory systems are rigidly installed on the surface of the housing in a checkerboard pattern, a gasket for a sealed connection is fixed around the perimeter of each of the halves of the housing, inside of which a battery pack is installed, the output of which is connected to the input of the inverter, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of which is connected to the input of the odometer, the output of which is connected to the input of the ultrasonic generator, the output which is connected to the input of the oscillatory systems.
EFFECT: reduction of residual welding stresses in the heat-affected zone of a main pipeline.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли к области ультразвуковой обработки сварных соединений стыков труб трубопроводов и может быть использовано в качестве устройства для снижения остаточных сварочных напряжений в околошовной зоне магистрального трубопровода.The invention relates to the oil and gas industry in the field of ultrasonic processing of welded joints of pipeline pipe joints and can be used as a device for reducing residual welding stresses in the heat-affected zone of a main pipeline.

Известно устройство для ультразвуковой обработки соединения в процессе сварки (патент RU №2469108, опубл.10.12.2012), содержащее горелку с электродом, ультразвуковой магнитострикционный излучатель, ультразвуковой генератор, соединенный с ЭВМ, выполненный с возможностью обработки данных об амплитуде вошедшего в металл сварного соединения ультразвука и передаваемого на ультразвуковой магнитострикционный излучатель.A device for ultrasonic processing of a joint during welding is known (patent RU No. 2469108, published on December 10, 2012) , containing a torch with an electrode, an ultrasonic magnetostrictive emitter, an ultrasonic generator connected to a computer, capable of processing data on the amplitude of the welded joint entering the metal ultrasound and transmitted to an ultrasonic magnetostrictive emitter.

Недостатком данного устройства является наличие горелки с электродом и ультразвукового магнитострикционного излучателя, который обрабатывает только наружную поверхность трубы, что приводит к невозможности использования данного устройства после изоляционно-укладочных работ на магистральном трубопроводе.The disadvantage of this device is the presence of a torch with an electrode and an ultrasonic magnetostrictive emitter, which processes only the outer surface of the pipe, which makes it impossible to use this device after insulation and laying work on the main pipeline.

Известно ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки (патент RU №2469109, опубл. 10.12.2012), содержащее ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью осуществления воздействия ультразвука на металл в околошовной зоне в процессе автоматической сварки.An ultrasonic device for processing welded joints of austenitic metals in the process of automatic welding is known (patent RU No. 2469109, published on December 10, 2012) , containing an ultrasonic transducer configured to carry out the influence of ultrasound on metal in the heat-affected zone during automatic welding.

Недостатком данного устройства является наличие преобразователя, выполненного с возможностью осуществления воздействия ультразвука на металл в околошовной зоне в процессе автоматической сварки, что приводит к невозможности использования данного устройства после изоляционно-укладочных работ на магистральном трубопроводе.The disadvantage of this device is the presence of a transducer designed to carry out the influence of ultrasound on metal in the heat-affected zone during automatic welding, which makes it impossible to use this device after insulation and laying work on the main pipeline.

Известен ультразвуковой инструмент для снятия остаточных напряжений и упрочнения поверхностей металлов (патент RU №2252859, опубл. 27.05.2005), содержащий акустическую систему в виде установленного в корпусе магнитострикционного преобразователя, который соединен с концентратором и излучателем ультразвука.An ultrasonic instrument for relieving residual stresses and strengthening metal surfaces is known (patent RU No. 2252859, published on May 27, 2005), containing an acoustic system in the form of a magnetostrictive transducer installed in a housing, which is connected to a concentrator and an ultrasound emitter.

Недостатком данного устройства является наличие акустической системы в виде установленного в корпусе магнитострикционного преобразователя, который соединен с концентратором и излучателем ультразвука, что приводит к невозможности использования данного устройства после изоляционно-укладочных работ на магистральном трубопроводе.The disadvantage of this device is the presence of an acoustic system in the form of a magnetostrictive transducer installed in the housing, which is connected to a concentrator and an ultrasound emitter, which makes it impossible to use this device after insulation and laying work on the main pipeline.

Известен ультразвуковой инструмент для деформационной обработки поверхностей и сварных соединений (патент RU №2540230, опубл. 10.02.2015), содержащий корпус с ручкой и направляющими скольжения, в которых установлен стакан с насадкой с возможностью осевого возвратно-поступательного движения, в котором через виброизоляционные уплотнения узловой плоскостью закреплен ультразвуковой преобразователь, соединенный с трансформатором колебательной скорости, датчики температуры и положения стакана относительно корпуса и системы принудительного воздушного охлаждения преобразователя за счет подвода сжатого воздуха к торцу стакана и отвода в зоне выходного торца трансформатора скорости, с которым контактируют торцы бойков, установленные с возможностью возвратно-поступательного движения в державке, закрепленной цилиндрическим концом на насадке с возможностью поворота и быстрого съема, при этом движение стакана ограничено с помощью штифта, зафиксированного на стакане, размещенного в продольном пазу корпуса и прижатого к передней кромке паза пружиной, размещенной между образованным на стакане фланцем и торцевой поверхностью корпуса с возможностью смещения стакана при нажатии на бойки.An ultrasonic tool for deformation treatment of surfaces and welded joints is known (patent RU No. 2540230, published on February 10, 2015), containing a housing with a handle and sliding guides, in which a glass with a nozzle is installed with the possibility of axial reciprocating movement, in which, through vibration-isolating seals the nodal plane is fixed to an ultrasonic transducer connected to an oscillatory velocity transformer, temperature sensors and position sensors of the cup relative to the body and a forced air cooling system of the converter due to the supply of compressed air to the end of the cup and outlet in the area of the output end of the speed transformer, with which the ends of the strikers, installed with the possibility of reciprocating movement in the holder, fixed with a cylindrical end to the nozzle with the possibility of rotation and quick removal, while the movement of the glass is limited by a pin fixed on the glass, placed in the longitudinal groove of the body and pressed to the leading edge of the groove by a spring placed between the formed on glass with a flange and the end surface of the body with the possibility of displacing the glass when pressing on the strikers.

Недостатком данного устройства является наличие корпуса с ручкой и направляющими скольжения, в которых установлен стакан с насадкой с возможностью осевого возвратно-поступательного, что приводит к невозможности использования данного устройства после изоляционно-укладочных работ на магистральном трубопроводе.The disadvantage of this device is the presence of a body with a handle and sliding guides, in which a glass with a nozzle with the possibility of axial reciprocating is installed, which makes it impossible to use this device after insulating and laying work on the main pipeline.

Известно ультразвуковое устройство для снятия остаточных напряжений в сварных соединениях (патент RU №87380, опубл. 10.10.2009), содержащее источник ультразвуковых колебаний, блок управления сварочным процессом, имеющий связанную с датчиками схему контроля и защиты допустимых отклонений сварочных параметров, а также подключенный к блоку управления и сварочному автомату источник питания электрической дуги.An ultrasonic device for relieving residual stresses in welded joints is known (patent RU No. 87380, published on October 10, 2009) , containing a source of ultrasonic vibrations, a welding process control unit, having a sensor-connected circuit for monitoring and protecting permissible deviations of welding parameters, and also connected to control unit and automatic welding machine; electric arc power source.

Недостатком данного устройства является наличие источника ультразвуковых колебаний, блока управления сварочным процессом, имеющего связанную с датчиками схему контроля и защиты допустимых отклонений сварочных параметров, а также подключенного к блоку управления и сварочному автомату источника питания электрической дуги, что приводит к невозможности использования данного устройства после изоляционно-укладочных работ на магистральном трубопроводе.The disadvantage of this device is the presence of a source of ultrasonic vibrations, a control unit for the welding process, which has a sensor-connected circuit for monitoring and protecting permissible deviations of welding parameters, as well as an electric arc power source connected to the control unit and the automatic welding machine, which makes it impossible to use this device after insulating -laying works on the main pipeline.

Известен ультразвуковой дефектоскоп для неразрушающего контроля (патент RU №2224247, опубл. 20.02.2004) принятый за прототип, содержащий последовательно соединенные источник напряжения, генератор возбуждающих импульсов, приемоизлучающий ультразвуковой преобразователь, а также схему управления и последовательно соединенные приемоусилительный тракт и блок обработки измеренных данных.An ultrasonic flaw detector for non-destructive testing is known (patent RU No. 2224247, published on February 20, 2004) adopted as a prototype, containing a series-connected voltage source, an exciting pulse generator, a transceiver-receiver ultrasonic transducer, as well as a control circuit and a series-connected receiver-amplifier path and a measured data processing unit .

Недостатком данного устройства является наличие блока управления измеренных данных, генератор возбуждающих импульсов, что приводит к невозможности использования данного устройства после изоляционно-укладочных работ на магистральном трубопроводе.The disadvantage of this device is the presence of a control unit for measured data and an exciting pulse generator, which makes it impossible to use this device after insulation and laying work on the main pipeline.

Техническим результатом является снижение остаточных сварочных напряжений в околошовной зоне магистрального трубопровода.The technical result is the reduction of residual welding stresses in the heat-affected zone of the main pipeline.

Технический результат достигается тем, что корпус выполнен в форме разделенного полого цилиндра, на торцах которого выполнены как единое целое соединительные элементы в форме разделенного полого цилиндра меньшего диаметра, чем корпус, в боковой поверхности соединительных элементов выполнены отверстия для установки болтового соединения, на поверхности корпуса в шахматном порядке жестко установлены колебательные системы, прокладка для герметичного соединения закреплена по периметру каждой из половин корпуса, внутри которого установлен аккумуляторный блок, выход которого соединен со входом инвертора, выход которого соединен со входом блока управления, выход которого соединен со входом одометра, выход которого соединен со входом ультразвукового генератора, выход которого соединен со входом колебательных систем.The technical result is achieved in that the housing is made in the form of a divided hollow cylinder, at the ends of which connecting elements are made as a single unit in the form of a divided hollow cylinder of smaller diameter than the housing, holes are made in the side surface of the connecting elements for installing a bolted connection, on the surface of the housing in The oscillatory systems are rigidly installed in a checkerboard pattern, a gasket for a sealed connection is fixed around the perimeter of each of the halves of the housing, inside of which a battery unit is installed, the output of which is connected to the input of the inverter, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of which is connected to the input of the odometer, the output of which is connected with the input of an ultrasonic generator, the output of which is connected to the input of the oscillatory systems.

Устройство поясняется следующими фигурами:The device is illustrated by the following figures:

фиг. 1 - общий вид устройства;fig. 1 - general view of the device;

фиг. 2 - 3D-модель устройства;fig. 2 - 3D model of the device;

фиг. 3 - вид устройства сбоку;fig. 3 - side view of the device;

фиг. 4 - половинка корпуса устройства;fig. 4 - half of the device body;

фиг. 5 - устройство внутри магистрального трубопровода;fig. 5 - device inside the main pipeline;

фиг. 6 - блок-схема устройства, где:fig. 6 - block diagram of the device, where:

1 - трубопровод;1 - pipeline;

2 - корпус;2 - body;

3 - соединительный элемент;3 - connecting element;

4 - колебательные системы;4 - oscillatory systems;

5 - аккумуляторный блок;5 - battery pack;

6 - инвертор;6 - inverter;

7 - блок управления;7 - control unit;

8 - одометр;8 - odometer;

9 - ультразвуковой генератор;9 - ultrasonic generator;

10 - отверстия;10 - holes;

11 - прокладка для герметичного соединения;11 - gasket for a sealed connection;

12 - болтовое соединение.12 - bolted connection.

Устройство ультразвуковой обработки сварных соединений состоит из корпуса 2 (фиг.1-4), который состоит из двух частей, которые выполнены в форме разделенного полого цилиндра. На поверхности корпуса 2 жестко установлены колебательные системы 4 в шахматном порядке. На торцах корпуса 2 выполнены как единое целое соединительные элементы 3 в форме разделенного полого цилиндра меньшего диаметра, чем корпус 2. В боковой поверхности соединительных элементов 3 выполнены отверстия 10 (фиг. 4) для установки болтового соединения 12 (фиг. 4) корпуса 2. Прокладка для герметичного соединения 11 выполнена, например, из резины и закреплена по периметру каждой из половин корпуса 2.The device for ultrasonic processing of welded joints consists of a housing 2 (Fig. 1-4), which consists of two parts, which are made in the form of a divided hollow cylinder. On the surface of the housing 2, oscillatory systems 4 are rigidly installed in a checkerboard pattern. At the ends of the housing 2, the connecting elements 3 are made as a single unit in the form of a divided hollow cylinder of smaller diameter than the housing 2. In the side surface of the connecting elements 3 there are holes 10 (Fig. 4) for installing a bolted connection 12 (Fig. 4) of the housing 2. The gasket for a sealed connection 11 is made, for example, of rubber and is fixed around the perimeter of each of the halves of the housing 2.

Внутри корпуса 2 (фиг. 5, 6) установлен аккумуляторный блок 5, выход которого соединен со входом инвертора 6. Выход инвертора 6 соединен со входом блока управления 7. Выход блока управления 7 соединен со входам одометра 8. Выход одометра 8 соединен со входом ультразвукового генератора 9. Выход ультразвукового генератора 9 соединен со входом колебательных систем 4.Inside the housing 2 (Fig. 5, 6) a battery unit 5 is installed, the output of which is connected to the input of the inverter 6. The output of the inverter 6 is connected to the input of the control unit 7. The output of the control unit 7 is connected to the inputs of the odometer 8. The output of the odometer 8 is connected to the input of the ultrasonic generator 9. The output of the ultrasonic generator 9 is connected to the input of the oscillatory systems 4.

Устройство работает следующим образом. Перед установкой аккумуляторный блок заряжают, а затем устанавливают в корпус 2. После этого устройство устанавливают в камеру пуска. Камеру пуска заполняют природным газом, и происходит выравнивание давления с давлением в магистральном трубопроводе, и затем за счет открытия задвижки запускается во внутреннюю часть трубопровода 1.The device works as follows. Before installation, the battery pack is charged and then installed in housing 2. After this, the device is installed in the launch chamber. The launch chamber is filled with natural gas, and the pressure is equalized with the pressure in the main pipeline, and then, by opening the valve, it is launched into the inner part of pipeline 1.

На блок управления 7 дистанционно с пульта подают команду на начало работы. Блок управления дает сигнал на вход одометра 8 о начале отчета расстояния, которое проходит устройство в трубопроводе 1 до околошовной зоны. Когда устройство вошло в околошовную зону, блок управления 7 дает команду включения на вход ультразвукового генератора 9, после этого начинается обработка внутренней околошовной зоны сварного соединения с использованием колебательных систем 4. После прохождения всей длины магистрального трубопровода 1 устройство попадает в камеру приема. На блок управления 7 с пульта подают команду о прекращении работы. Затем вынимают его из камеры приема.The control unit 7 is given a command to start work remotely from the remote control. The control unit gives a signal to the odometer input 8 about the start of reporting the distance that the device travels in the pipeline 1 to the heat-affected zone. When the device has entered the heat-affected zone, the control unit 7 gives the command to turn on the input of the ultrasonic generator 9, after which the processing of the internal heat-affected zone of the welded joint begins using oscillatory systems 4. After passing the entire length of the main pipeline 1, the device enters the receiving chamber. A command to stop operation is sent to the control unit 7 from the remote control. Then it is removed from the receiving chamber.

Claims (1)

Устройство снижения остаточных сварочных напряжений, включающее источник напряжения, ультразвуковой преобразователь, отличающееся тем, что корпус выполнен в форме разделенного полого цилиндра, на торцах которого выполнены как единое целое соединительные элементы в форме разделенного полого цилиндра меньшего диаметра, чем корпус, в боковой поверхности соединительных элементов выполнены отверстия для установки болтового соединения, на поверхности корпуса в шахматном порядке жестко установлены колебательные системы, прокладка для герметичного соединения закреплена по периметру каждой из половин корпуса, внутри которого установлен аккумуляторный блок, выход которого соединен со входом инвертора, выход которого соединен со входом блока управления, выход которого соединен со входом одометра, выход которого соединен со входом ультразвукового генератора, выход которого соединен со входом колебательных систем.A device for reducing residual welding stresses, including a voltage source, an ultrasonic transducer, characterized in that the housing is made in the form of a divided hollow cylinder, at the ends of which connecting elements are made as a single unit in the form of a divided hollow cylinder of smaller diameter than the housing, in the side surface of the connecting elements holes are made for installing a bolted connection, oscillating systems are rigidly installed on the surface of the housing in a checkerboard pattern, a gasket for a sealed connection is fixed around the perimeter of each of the halves of the housing, inside of which a battery unit is installed, the output of which is connected to the input of the inverter, the output of which is connected to the input of the control unit , the output of which is connected to the input of the odometer, the output of which is connected to the input of the ultrasonic generator, the output of which is connected to the input of the oscillatory systems.
RU2023116690A 2023-06-26 Device for reducing residual stress RU2805006C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805006C1 true RU2805006C1 (en) 2023-10-10

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2842627C1 (en) * 2024-12-18 2025-07-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" Self-propelled device for ultrasonic treatment of welded joints on inner side of main pipelines

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2281192C2 (en) * 2004-05-31 2006-08-10 Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) Method of removing residual stresses in metal welded joints
WO2007011686A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-25 Baker Hughes Incorporated System5 method, and apparatus for reducing residual stress in as-welded roller cone bit ball plug welds
RU87380U1 (en) * 2009-07-06 2009-10-10 Алексей Владимирович Сурков ULTRASONIC DEVICE FOR REMAINING RESIDUAL STRESSES IN WELDED CONNECTIONS
RU2444423C1 (en) * 2010-07-26 2012-03-10 Учреждение РАН "Институт физико-технических проблем Севера им.В.П.Ларионова СО РАН" Method of relieving residual weld stress in pipe wielded butt joints
RU2451583C2 (en) * 2010-01-11 2012-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Приборостроительный завод" Method of decreasing residual strain in welded metal joints

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2281192C2 (en) * 2004-05-31 2006-08-10 Обнинский Государственный Технический Университет Атомной Энергетики (ОИАТЭ) Method of removing residual stresses in metal welded joints
WO2007011686A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-25 Baker Hughes Incorporated System5 method, and apparatus for reducing residual stress in as-welded roller cone bit ball plug welds
RU87380U1 (en) * 2009-07-06 2009-10-10 Алексей Владимирович Сурков ULTRASONIC DEVICE FOR REMAINING RESIDUAL STRESSES IN WELDED CONNECTIONS
RU2451583C2 (en) * 2010-01-11 2012-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Приборостроительный завод" Method of decreasing residual strain in welded metal joints
RU2444423C1 (en) * 2010-07-26 2012-03-10 Учреждение РАН "Институт физико-технических проблем Севера им.В.П.Ларионова СО РАН" Method of relieving residual weld stress in pipe wielded butt joints

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2842627C1 (en) * 2024-12-18 2025-07-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" Self-propelled device for ultrasonic treatment of welded joints on inner side of main pipelines
RU2843776C1 (en) * 2024-12-18 2025-07-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" Device for ultrasonic treatment of welded joints on inner side of main pipelines by pulling method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11585788B2 (en) Method for automatically inspecting a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal pieces to be assembled
KR101922111B1 (en) Ultrasonic probe inspection apparatus
RU2805006C1 (en) Device for reducing residual stress
CN103430019A (en) Installation for non-destructive testing, by immersion ultrasounds, of workpieces
EP3078963B1 (en) System for non-destructive inspection of structural components
CN203310549U (en) A welded joint residual stress measurement apparatus
CN1332198C (en) Real time ultrasonic detection and monitoring method
RU2843776C1 (en) Device for ultrasonic treatment of welded joints on inner side of main pipelines by pulling method
RU2842627C1 (en) Self-propelled device for ultrasonic treatment of welded joints on inner side of main pipelines
CN119710214A (en) Ultrasonic detection and high-energy sound beam regulation and control device and method for welding residual stress of thick-wall pipe
CN107127133B (en) Detection spiral guided wave transducer in transverse wave mode electromagnetic ultrasonic pipeline
CN214197766U (en) An airborne Rayleigh wave and Lamb wave robot for the detection and monitoring of complex system conditions inside the pipeline
CN112798120A (en) A temperature measuring point casing device for high temperature and high pressure steam pipelines in thermal power plants
CN208554908U (en) A kind of closed ultrasound wave vibrating bar
CN110455230A (en) A high-temperature pipeline perimeter online monitoring system and method
CN213985416U (en) A temperature measuring point casing mechanism for high temperature and high pressure steam pipelines in thermal power plants
JPS61137059A (en) Apparatus for inspecting surface flaw
CN117469518A (en) A low-energy-consumption pipeline robot with defect pre-inspection function
Mullakaev et al. Development and study of operating efficiency of technological ultrasonic installations
KR20180060543A (en) Apparatus for Friction weldment Inspection of Engine valves for Automobile Using Electromagnetic Ultrasound
CN112254999A (en) Pipeline robot comprehensive testing device
RU73637U1 (en) ULTRASONIC WRENCH
KR102876280B1 (en) An apparatus and a method for improving the internal stress of the small diameter pipe socket welding part of SMR using the AC peening method
CN215985857U (en) Split probe of special magnetic detector for header pipe seat
WO2012064310A1 (en) Ultrasonic instrument for the impact treatment of hard to reach component and welded joint sites