BR112016026957B1 - métodos de detecção de defeitos em materiais ferromagnéticos - Google Patents

Abstract

SISTEMA E MÉTODO DE MEDIÇÃO DE DEFEITOS EM MATERIAIS FERROMAGNÉTICOS. A presente invenção refere-se a defeitos em materiais ferromagnéticos que são detectados e caracterizados pela análise dos campos magnéticos de itens para se descobrirem porções dos campos magnéticos que diferem nas formas características de campos magnéticos residuais gerados por porções não defeituosas dos itens. As porções dos campos magnéticos que diferem nas formas características correspondem a localizações dos defeitos. Os campos magnéticos residuais correspondem a porções dos itens distantes dos defeitos. A caracterização de defeito pode incluir um volume de material perdido devido a cada defeito e/ou largura e/ou profundidade de cada defeito.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória U.S. N° 61/994.961, depositado em 18 de maio de 2014, intitulado "System and Method of Measuring Defects in Ferromagnetic Materials", cujo conteúdo inteiro é desse modo incorporado como referência aqui, para todas as finalidades.

CAMPO TÉCNICO

[002] A presente invenção refere-se a uma detecção de defeito em materiais ferromagnéticos e, mais particularmente, a uma detecção de defeito em materiais ferromagnéticos usando-se um magnetômetro.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[003] Os materiais ferromagnéticos, tais como ferro, níquel, aço e outros materiais, são usados para a feitura de muitos itens, tais como tubos, perfis e cascos de embarcação oceânica. Conforme é usado aqui, um "material ferromagnético" inclui um material ferromagnético e ferrimagnético. Em muitos casos, estes materiais estão sujeitos à corrosão e/ou erosão. Conforme é usado aqui, uma corrosão significa uma perda de material como resultado de uma reação química, mais comumente oxidação. Conforme é usado aqui, uma erosão significa uma perda de material como resultado de um processo mecânico, tal como abrasão. Por exemplo, a areia produzida em um poço de óleo ou gás pode causar abrasão no interior de uma tubulação portando óleo ou gás a partir do poço. Uma perda de material devido à corrosão e/ou erosão é coletivamente referida aqui como um "defeito". Conforme é usado aqui, o termo defeito também inclui uma fissura ou um vazio ou uma inclusão de matéria estranha, tal como poderia ocorrer durante a fabricação ou mais tarde. Se deixada ocorrer além de um ponto crítico, uma corrosão ou erosão pode comprometer a integridade estrutural de um item, possivelmente resultando em uma falha catastrófica, tal como um derramamento de óleo, um colapso de edificação ou um afundamento de navio.

[004] Vários aparelhos e métodos têm sido usados na técnica anterior em tentativas para a detecção de defeitos em materiais ferromagnéticos e itens feitos de materiais ferromagnéticos. Alguns destes aparelhos e métodos requerem a remoção de isolamento e a decapagem de tratamentos superficiais de inibição de corrosão para se obter um acesso direto a uma superfície do material ferromagnético. Em alguns casos, a superfície deve ser polida para a criação de uma interface pristina para um sensor ou uma propagação de onda a partir do sensor. Estas etapas são dispendiosas, consomem tempo e, frequentemente, comprometem o isolamento térmico e/ou os tratamentos superficiais.

[005] Todos os aparelhos e métodos da técnica anterior para a detecção de defeitos em materiais ferromagnéticos conhecidos pelos inventores envolvem a introdução de energia no material. Por exemplo, os sensores acústicos enviam uma onda de som para o material e medem o sinal que retorna. Os sensores de onda guiada e topográficos de modo similar enviam ondas eletromagnéticas para o material e detectam reflexões ou tempos de transporte da onda. Em uma visão diferente de impressão de energia para o item sendo medido, a Rohrback Cosasco Systems, Inc. produz uma linha de sondas de detecção de erosão por areia sob o nome comercial "Quicksand". Estas sondas não medem diretamente a erosão de tubos, etc. Ao invés disso, estas sondas são de sacrifício, pelo fato de detectarem a erosão de porções das sondas em si. Os sistemas baseados nessas sondas assumem que tubos e outros itens erodam aproximadamente à mesma taxa que as porções de sacrifício das sondas. Mais ainda, as sondas se baseiam no fluxo de fluido através do tubo, portanto, requerendo que energia seja introduzida no tubo na forma de um fluxo de fluido. Estes sistemas podem detectar erosão apenas dentro de um tubo. Estes sistemas não podem detectar defeitos em outros lugares, tal como dentro do da parede de tubo ou em uma superfície externa de um tubo, nem podem inferir a condição de um tubo devido à erosão, antes de o sensor estar no lugar.

[006] Alguns aparelhos e métodos da técnica anterior envolvem magnetometria em tentativas de detectar defeitos em materiais ferromagnéticos. Por exemplo, as Patentes U.S. N° 8.542.127 e 8.447.532, ambas de Valerian Goroshevskiy, et al., expõem o uso de um efeito de Villari magneto-restritivo inverso. Este efeito de Villari magneto-restritivo inverso envolve mudanças na susceptibilidade magnética do material sob uma tensão mecânica aplicada. Se um tubo sofrer um defeito, a susceptibilidade magnética do tubo, quando o material do tubo for mecanicamente tensionado, por exemplo, quando o tubo for pressurizado, será diferente de quando o tubo não for mecanicamente tensionado. As patentes de Goroshevskiy se baseiam na detecção desta mudança na susceptibilidade magnética, conforme uma pressão no tubo mudar. Assim, energia deve ser introduzida no tubo na forma de pressurização do inferior do tubo. Alguns itens, tais como tubos, permanecem não usados, e, portanto, não pressurizados, por períodos de tempo durante os quais os defeitos podem se desenvolver. Outras estruturas, tais como cascos de navio ou elementos estruturais, não se prestam a um ciclo de pressurização conhecido. Contudo, sem uma pressurização, os aparelhos e métodos de Goroshevskiy não podem detectar estes defeitos. Mais ainda, Goroshevskiy pode determinar uma localização de defeito apenas ao longo do comprimento de um tubo; Goroshevskiy não pode determinar a localização do defeito circunferencialmente em torno do tubo.

SUMÁRIO DE MODALIDADES

[007] Uma modalidade da presente invenção provê um sistema para a detecção de defeitos em um material ferromagnético. O sistema inclui uma pluralidade de magnetômetros. A pluralidade de magnetômetros é disposta em torno de uma superfície do material ferromagnético. A pluralidade de magnetômetros detecta um campo magnético gerado pelo material ferromagnético. A pluralidade de magnetômetros gera dados de campo magnético, com base no campo magnético detectado. Cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros é fixado em posição em relação ao material ferromagnético. O sistema também inclui um mapeador de campo magnético. O mapeador de campo magnético gera pontos de dados de um mapa bidimensional a partir dos dados de campo magnético. Cada ponto de dados corresponde a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético. Cada ponto de dados representa uma intensidade do campo magnético detectado próximo da localização. "Próximo" neste contexto significa perto o bastante de modo que uma localização de um defeito possa ser determinada em ambas as direções x e y, isto é, longitudinalmente ao longo do material ferromagnético e lateralmente através do material. Em algumas modalidades, próximo significa em 5 a 10 polegadas (12,7 a 25,4 cm). O sistema também inclui um combinador de padrão. O combinador de padrão identifica, no mapa, uma pluralidade de pontos de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético. O combinador de padrão extrai uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados. A localização extraída é uma localização de um defeito.

[008] O sistema também pode incluir um estimador de tamanho de defeito. O estimador de tamanho de defeito estima um volume de material faltando a partir do material ferromagnético na localização próxima da superfície do material ferromagnético. A estimativa de volume faltando é com base na amplitude de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

[009] O estimador de tamanho de defeito pode estimar uma área do material faltando, com base no comprimento de duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

[0010] O estimador de tamanho de defeito pode estimar uma profundidade do material faltando, com base no volume estimado de material faltando e no comprimento em duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

[0011] O sistema também pode incluir um calculador de intensidade de campo magnético residual. O calculador de intensidade de campo magnético residual determina a amplitude do campo magnético gerado pelo material ferromagnético em uma localização distante da localização próxima da superfície do material ferromagnético. A amplitude do campo magnético é baseada em pelo menos um dos pontos de dados do mapa. O sistema também pode incluir um estimador de tamanho de defeito. O estimador de tamanho de defeito estima um volume de material faltando do material ferromagnético na localização próxima da superfície do material ferromagnético. A estimativa de volume é feita de acordo com a amplitude de dados na pluralidade de pontos de dados e a amplitude do campo magnético gerado pelo material ferromagnético na localização distante da localização próxima da superfície do material ferromagnético.

[0012] O estimador de tamanho de defeito pode estimar uma área do material faltando, com base no comprimento em duas direções espaciais de um traço representado pelos dados na pluralidade de pontos de dados.

[0013] O estimador de tamanho de defeito pode estimar uma profundidade do material faltando, com base no volume estimado de material faltando e no comprimento em duas direções espaciais de um traço representado pelos dados na pluralidade de pontos de dados.

[0014] Cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros pode incluir três magnetômetros orientados ortogonalmente. Cada ponto de dados do mapa pode representar a intensidade do campo magnético detectado mecanismo cada uma das três direções ortogonais. O combinador de padrão pode identificar, para cada uma das três direções ortogonais, uma pluralidade de pontos de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético e uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados. O combinador de padrão desse modo pode identificar três localizações próximas da superfície do material ferromagnético. O sistema também pode incluir um combinador. O combinador pode calcular uma localização refinada próxima da superfície do material ferromagnético a partir das três localizações identificadas e extrai a localização refinada.

[0015] O combinador de padrão pode calcular uma pluralidade de valores de derivada espacial a partir dos pontos de dados do mapa. O combinador de padrão pode identificar a pluralidade de pontos de dados que se conformam ao padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético a partir da pluralidade de valores de derivada espacial.

[0016] A pluralidade de pontos de dados que se conformam ao padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético pode corresponder a uma perda de uma porção do material ferromagnético devido à corrosão ou erosão.

[0017] A pluralidade de pontos de dados que se conformam ao padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético corresponde a uma fissura no material ferromagnético.

[0018] Uma outra modalidade da presente invenção provê um método para detecção de defeitos em um material ferromagnético. O método inclui a detecção de um campo magnético gerado pelo material ferromagnético. Os pontos de dados de um mapa bidimensional são gerados pelo material ferromagnético. Os pontos de dados de um mapa bidimensional são gerados a partir do campo magnético detectado. Cada ponto de dados corresponde a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético. Cada ponto de dados representa a intensidade do campo magnético detectado próximo da localização. No mapa bidimensional, uma pluralidade de pontos de dados é identificada. A pluralidade de pontos de dados se conforma a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético. Uma localização próxima da superfície do material ferromagnético é extraída. A localização corresponde à pluralidade de pontos de dados. A localização corresponde a um defeito.

[0019] A detecção do campo magnético pode incluir a disposição de uma pluralidade de magnetômetros em torno de uma superfície do material ferromagnético. Cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros é fixado em posição em relação ao material ferromagnético.

[0020] A detecção do campo magnético pode incluir a varredura fisicamente do material ferromagnético com pelo menos um magnetômetro pelo movimento de pelo menos um magnetômetro em relação ao material ferromagnético.

[0021] O movimento de pelo menos um material ferromagnético em relação ao material ferromagnético pode incluir a disposição de um arranjo unidimensional de pelo menos dois magnetômetros ao longo de um formato orientado substancialmente perpendicular a um eixo geométrico do material ferromagnético. O arranjo unidimensional de pelo menos dois magnetômetros pode ser movido ao longo do eixo geométrico do material ferromagnético.

[0022] Opcionalmente, um volume de material faltando do material ferromagnético na localização próxima da superfície do material ferromagnético pode ser estimado. A estimativa pode ser com base na amplitude de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

[0023] Opcionalmente, a amplitude do campo magnético gerado pelo material ferromagnético em uma localização distante da localização próxima da superfície do material ferromagnético pode ser determinada, com base em pelo menos um dos pontos de dados do mapa. Um volume de material faltando do material ferromagnético na localização próxima da superfície do material ferromagnético pode ser estimado, de acordo com a amplitude de dados na pluralidade de pontos de dados e a amplitude do campo magnético gerado pelo material ferromagnético em uma localização distante da localização próxima da superfície do material ferromagnético.

[0024] Opcionalmente, uma área do material faltando pode ser estimada. A estimativa pode ser com base no comprimento em duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

[0025] Uma profundidade de circunferência do material faltando pode ser estimada. A estimativa pode ser com base no volume estimado de material faltando e comprimento em duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

[0026] A detecção do campo magnético pode incluir a detecção do campo magnético com uma pluralidade de magnetômetros. Cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros pode incluir três magnetômetros orientados ortogonalmente. A geração dos pontos de dados pode incluir a geração dos pontos de dados de modo que cada ponto de dados do mapa represente a intensidade do campo magnético detectado em cada uma de três direções ortogonais. A identificação da pluralidade de pontos de dados que se conformam ao padrão espacial pré-definido pode incluir, para cada uma das três direções ortogonais, a identificação de uma pluralidade de pontos de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético e uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados, desse modo se identificando três localizações próximas da superfície do material ferromagnético. Além disso, uma localização refinada próxima da superfície do material ferromagnético pode ser calculada a partir das três localizações identificadas. A extração da localização pode incluir a localização refinada.

[0027] Uma pluralidade de valores de derivada espacial pode ser calculada a partir dos pontos de dados do mapa. A identificação da pluralidade de pontos de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido pode incluir a identificação de uma pluralidade de pontos de dados que se conformam ao padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético a partir da pluralidade de valores de derivada espacial.

[0028] A identificação da pluralidade de pontos de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido pode incluir a identificação de uma pluralidade de pontos de dados que corresponde a uma perda de uma porção do material ferromagnético devido à corrosão ou erosão.

[0029] A identificação da pluralidade de pontos de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido pode incluir a identificação de uma pluralidade de pontos de dados que corresponde a uma fissura no material ferromagnético.

[0030] Ainda uma outra modalidade da presente invenção provê um produto de programa de computador para a detecção de defeitos em um material ferromagnético. O produto de programa de computador inclui um meio que pode ser lido em computador não transitório. Um código de programa que pode ser lido em computador é armazenado no meio. O código de programa que pode ser lido em computador inclui um módulo de detecção, um módulo de gerador de ponto de dados, um módulo de identificador de defeito e um módulo de extração de localização de defeito.

[0031] O módulo de detecção recebe dados de campo magnético a partir de uma pluralidade de magnetômetros dispostos em torno de uma superfície do material ferromagnético. A pluralidade de magnetômetros detecta um campo magnético gerado pelo material ferromagnético. A pluralidade de magnetômetros também gera os dados de campo magnético. Os dados de campo magnético são com base no campo magnético detectado. Cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros é fixado em posição em relação ao material ferromagnético.

[0032] O módulo de gerador de ponto de dados gera pontos de dados de um mapa bidimensional a partir do campo magnético detectado. Cada ponto de dados corresponde a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético. Cada ponto de dados representa uma intensidade do campo magnético detectado próximo da localização.

[0033] O módulo de identificador de defeito identifica, no mapa bidimensional, uma pluralidade de ponto de dados que se conformam a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético. O módulo de extração de localização de defeito extrai uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0034] A invenção será mais plenamente entendida com referência à Descrição Detalhada de Modalidades Específicas em conjunto com os Desenhos, dos quais:

[0035] a figura 1 é uma vista em perspectiva de um tubo hipotético e uma vista em seção transversal de uma porção do tubo, conforme conhecido na técnica anterior.

[0036] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um tubo curvado hipotético, conforme conhecido na técnica anterior.

[0037] A figura 3 ilustra esquematicamente um campo magnético produzido por um dipolo magnético hipotético, conforme conhecido na técnica anterior.

[0038] A figura 4 contém gráficos de intensidades de exemplo hipotéticas Bx, By e Bz detectadas por um magnetômetro ao longo dos três eixos ao longo de uma linha na figura 3.

[0039] A figura 5 ilustra esquematicamente uma placa hipotética de material ferromagnético, conforme conhecido na técnica anterior.

[0040] A figura 6 ilustra esquematicamente a placa da figura 5 como muitos pequenos dipolos magnéticos alinhados, conforme interpretado de acordo com as modalidades da presente invenção.

[0041] A figura 7 ilustra esquematicamente a placa da figura 5 com um defeito em sua superfície.

[0042] A figura 8 ilustra esquematicamente um tubo hipotético, mostrando um artefato de espessura helicoidal a partir de sua fabricação, conforme conhecido na técnica anterior.

[0043] A figura 9 ilustra esquematicamente o tubo da figura 8 após ser conceitualmente cortado e desenrolado, conforme conhecido na técnica anterior.

[0044] A figura 10 contém um gráfico de uma componente de um campo magnético em torno de um tubo real tendo um defeito em sua superfície externa, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0045] A figura 11 é uma vista lateral de uma unidade de sensor magnetométrico, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0046] A figura 12 ilustra esquematicamente um conjunto de unidades de sensor magnetométrico afixadas a um tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0047] A figura 13 ilustra esquematicamente um conjunto de unidades de sensor magnetométrico afixadas a um tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0048] A figura 14 é uma vista esquemática em perspectiva de um arranjo de sensores magnetométricos dispostos circunferencialmente em torno de um tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0049] A figura 15 é uma vista esquemática em perspectiva de um par de placas de circuito, portando magnetômetros, tal como em cada elemento do arranjo de sensores magnetométricos da figura 14, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0050] A figura 16 é uma vista esquemática em perspectiva de anéis de sensores magnetométricos dispostos em torno de um tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0051] As figuras 17 e 18 incluem gráficos de dados magnetométricos ao longo de duas respectivas dimensões de um tubo real, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0052] As figuras 19 e 20 contêm gráficos de derivadas calculadas a partir dos gráficos das figuras 17 e 18, respectivamente, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0053] A figura 21 é um gráfico de intensidade de campo magnético para três defeitos simulados, todos do mesmo diâmetro, mas de profundidades diferentes, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0054] A figura 22 é um gráfico de intensidade de campo magnético para três defeitos simulados, todos tendo a mesma profundidade, mas de diâmetros diferentes, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0055] A figura 23 é um gráfico de intensidade de campo magnético ao longo de um eixo x próximo de um defeito em um tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0056] A figura 24 é um gráfico de intensidade de campo magnético ao longo de um eixo z próximo de um defeito em um tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0057] A figura 25 é um gráfico da intensidade de campo magnético da figura 23, após uma normalização, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0058] A figura 26 é uma ilustração esquemática em perspectiva de um tubo e uma distância (standoff) entre um detector e um defeito no tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0059] A figura 27 é um gráfico que ilustra diferenças na intensidade de sinal a partir de um defeito no interior de um tubo e uma intensidade de sinal a partir de um defeito em um exterior do tubo, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0060] A figura 28 é um gráfico de superfície de um resultado de uma subtração, mostrando um eixo do campo magnético, de acordo com uma análise temporal, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0061] As figuras 29 e 30 são vistas esquemáticas em perspectiva de aparelhos para a implementação de varreduras físicas de itens, de acordo com respectivas modalidades da presente invenção.

[0062] A figura 31 é um diagrama de blocos esquemático de um sensor magnetométrico remoto em uma comunicação sem fio com uma estação base, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ESPECÍFICAS

[0063] As modalidades da presente invenção permitem a detecção de defeitos em itens contendo materiais ferromagnéticos sem requererem que energia seja introduzida nos materiais e sem necessariamente se removerem isolamento térmico, tratamentos superficiais e similares dos materiais ou itens. Os materiais ferromagnéticos nos itens geram campos magnéticos. As modalidades da presente invenção detectam e caracterizam defeitos nos itens pela análise dos campos magnéticos dos itens para se encontrarem porções dos campos magnéticos que diferem nas formas características a partir de campos magnéticos residuais gerados por porções não defeituosas dos itens. As porções dos campos magnéticos que diferem nas formas características correspondem a localizações dos defeitos. Os campos magnéticos residuais correspondem a porções dos itens distantes dos defeitos. A caracterização de defeito pode incluir um volume de material perdido devido a cada defeito e/ou largura e/ou profundidade de cada defeito. Um desafio para qualquer abordagem magnetométrica é que o campo magnético residual intrínseco do item é tipicamente não homogêneo, refletivo de material e variações de fabricação através do item. Um desafio chave destes métodos é separar a "assinatura" magnética do defeito do "ruído" intrínseco no campo residual de item.

Visão Geral

[0064] Em algumas modalidades, um arranjo bidimensional de sensores magnetométricos é disposto paralelo a uma superfície externa de um item a ser analisado. O arranjo de sensores magnetométricos coleta dados permitindo a criação de um mapa bidimensional de dados magnetométricos (mapa de campo magnético). Neste contexto, um "tapete" de sensores magnetométricos envoltos em torno de um tubo de seção transversal circular ou outro item não plano é considerado como sendo bidimensional.

[0065] Em algumas modalidades, um item é fisicamente escaneado ao longo de uma dimensão por um arranjo unidimensional de sensores magnetométricos, desse modo se cirando um mapa bidimensional de dados magnetométricos. Em algumas modalidades, um item é explorado, rodado em espiral ou de outra forma escaneado ao longo de mais de uma dimensão por um único sensor magnetométrico ou um pequeno grupo de sensores magnetométricos para a criação de um mapa bidimensional de dados magnetométricos.

[0066] O material ferromagnético no item gera um campo magnético. Os campos magnéticos são quantidades vetoriais caracterizadas por intensidade e direção. O mapa de dados magnetométricos (mapa de campo magnético) representa a intensidade do campo magnético em cada um de muitos pontos acima da superfície do item. Um mapa de campo magnético pode identificar uma, duas ou três componentes do vetor de intensidade de campo magnético tridimensional.

[0067] Em algumas modalidades, os dados magnetométricos são essencialmente pesquisados quanto a qualquer um de vários padrões pré-definidos (formatos). Uma região na qual a intensidade do campo magnético ou qualquer uma das componentes do campo magnético tridimensional varia espacialmente de acordo com um dos padrões pré-definidos corresponde a uma localização de um defeito. De acordo com um destes padrões pré-definidos, ao longo de uma linha reta, o campo magnético começa no nível residual e, então, aumenta de intensidade até um pico, em relação ao nível residual, então, diminui de intensidade para um vale abaixo do nível residual, e, então, retorna para o nível residual, de forma um pouco similar ao formato de um ciclo de uma onda seno.

[0068] De acordo com um outro destes padrões pré-definidos, ao longo da linha reta, o campo magnético começa no nível residual e, então, aumenta de intensidade para um pico, em relação ao nível residual, então, diminui de intensidade para um vale abaixo do nível residual, e, então, aumenta de intensidade para um segundo pico, em relação ao nível residual e, então, retorna para o nível residual, de uma forma um pouco similar ao formato de um ciclo e meio de uma onda cosseno.

[0069] Conforme citado, o campo magnético residual corresponde a porções de um item distante de qualquer defeito. Contudo, o campo residual tem muitos traços, devido ao item não ser perfeitamente homogêneo, o que pode mascarar a presença de uma assinatura de defeito. Ao buscar medidas de campo magnético quanto a assinaturas de defeito, podemos identificar a localização dos defeitos, se comparado com os traços não de defeito no nível residual. Nos referimos a este tipo de análise, em que campos magnéticos do(s) defeito(s) é (são) distinguido(s) do nível residual, como o meio para detecção de defeitos, como uma "análise espacial".

[0070] Em algumas modalidades, os dados magnetométricos para o item são capturados quando o item é novo ou em algum outro ponto de referência no tempo. Os dados magnetométricos são armazenados e, então, mais tarde, os dados magnetométricos são capturados de novo para a mesma porção do item, e os dois conjuntos de dados são comparados. Diferenças entre os dois conjuntos de dados representam defeitos candidatos. Fazemos referência a este tipo de análise, na qual os conjuntos de dados capturados em tempos diferentes para a determinação de diferenças entre os conjuntos de dados como uma "análise temporal". Os defeitos candidatos então podem ser analisados quanto a assinaturas de defeito, como na análise espacial.

[0071] Em algumas modalidades, múltiplos arranjos de sensores magnetométricos são afixados a um item a ser analisado e permanecem afixados ao item essencialmente pela vida do item ou por um outro período de tempo estendido. Cada arranjo como esse é afixado em uma localização discreta no item. Cada arranjo pode incluir um coletor de energia para a provisão de potência elétrica para operação do arranjo. Os arranjos podem ser interconectados por uma rede com fio ou sem fio. A rede pode empregar um protocolo de envio de mensagem, um algoritmo de roteamento, um gerenciamento de relógio e outros aspectos que permitem que uma rede linear, que inclui centenas de nós com mais de dez saltos opere, enquanto se consome muito pouca potência, isto é, é capaz de ser acionada por coletores de energia.

[0072] Os arranjos de sensores magnetométricos enviam dados, através da rede, para uma estação base, que analisa os dados para a detecção de defeitos. A estação base pode ser acoplada a um sistema de controle distribuído, a um sistema de gerenciamento de planta ou a um outro sistema externo. O sistema externo pode consultar a estação base sobre defeitos ou comandar a estação base para iniciar uma detecção de defeito. Opcionalmente ou de forma alternativa, a estação base pode notificar o sistema externo de defeitos sem uma consulta a partir do sistema externo. De modo similar, a estação base pode tocar um alarme, tal como acender uma luz, soar uma buzina, enviar uma mensagem de e-mail ou iniciar uma chamada telefônica e tocar uma mensagem pré-gravada ou de voz sintetizada, se detectar um defeito.

[0073] Conforme citado, um arranjo de dados magnetométricos pode ser fixado a um item para a coleta de dados magnetométricos, ou os itens podem ser fisicamente escaneado pelo movimento dos sensores magnetométricos em relação aos itens para a coleta dos dados magnetométricos. Em qualquer caso, os dados magnetométricos podem ser analisados de forma temporal ou espacial para a detecção de defeitos.

Defeitos

[0074] Conforme citado, os defeitos podem ser perdas de material devido à corrosão e/ou erosão. Os exemplos e as modalidades são descritos aqui no contexto de tubos. Contudo, estas modalidades e os exemplos se aplicam a outros tipos de itens, tais como chapas planas, cascos de navio, tanques / vasos de armazenamento, perfis, colunas, etc.

[0075] A figura 1 é uma ilustração esquemática de um tubo hipotético 100 e uma seção transversal (Seção A-A) do tubo 100. Quase qualquer tubo está sujeito ao desenvolvimento de defeitos como resultado de corrosão ou erosão na superfície externa do tubo, conforme exemplificado em 102, por exemplo, como resultado de chuva ácida, derramamento de produto químico ou danos físicos acidentais ou maliciosos. A maioria dos tubos também está sujeita ao desenvolvimento de defeitos nas superfícies internas dos tubos, conforme exemplificado em 104, 106 e 108. Por exemplo, a areia produzida em um poço de óleo ou gás tipicamente é transportada ao longo do fundo de um tubo e, portanto, pode causar abrasão no fundo do tubo, conforme exemplificado em 104. As áreas da parede interna de um tubo, em que a superfície de topo de líquido dentro do tubo encontra a parede interna do tubo, exemplificadas em 106 e 108, são localizações comuns para corrosão. Um tubo também pode desenvolver defeitos dentro da espessura da parede de tubo, conforme exemplificado em 110.

[0076] A erosão frequentemente ocorre no interior e ligeiramente a jusante de uma curva em um tubo 200, em uma localização indicada pela linha tracejada 202 na figura 2. Uma turbulência devido à mudança de direção de fluxo cria locais candidatos para corrosão. As setas indicam uma direção de fluxo dentro do tubo 200. Aumentos ou restrições em tubulações (não mostrados) não apenas criam locais potenciais para erosão, eles também tendem a criar turbulência a jusante e, portanto, tendem a causar defeitos adjacentes às regiões turbulentas.

Magnetômetros e Detecção de Defeito

[0077] A figura 3 ilustra esquematicamente um campo magnético produzido por um dipolo magnético hipotético 300. As linhas de campo magnético, exemplificadas pela linha 302, representam o campo magnético. O dipolo magnético 300 fica em um plano 304 e, por simplicidade, apenas as linhas de campo magnético 300 no plano 304 são mostradas.

[0078] Os magnetômetros de vetor medem as componentes vetoriais de um campo magnético. Isto é, um magnetômetro de vetor mede a intensidade de um campo magnético que é dirigido ao longo de um eixo do magnetômetro. Um magnetômetro de três eixos 306 mede uma intensidade de campo magnético ao longo de três eixos X, Y e Z. Se o magnetômetro 306 transladar ao longo de uma linha 308 paralela ao dipolo magnético 302, o magnetômetro 306 detectará um campo magnético variando ao longo da linha 308. Por exemplo, o sensor de eixo X mede várias intensidades de campo, as quais representam as componentes X dos vetores magnéticos representados pelas setas em A, B, C, D, E, F, G e H. A figura 4 contém gráficos de intensidades de campo de exemplo hipotéticas Bx, By e Bz detectadas pelo magnetômetro 306 ao longo dos três eixos ao longo da linha 308. Note que o gráfico Bx se assemelha a uma curva cosseno e o gráfico Bz se assemelha a uma curva seno. Estes formatos são característicos de um campo magnético na vizinhança de um dipolo magnético discreto.

[0079] A figura 5 ilustra esquematicamente uma placa hipotética de material ferromagnético 500. A placa 500 pode ser considerada como sendo composta por muitos dipolos magnéticos alinhados pequenos, exemplificados pelos dipolos magnéticos 602 e 604, conforme ilustrado esquematicamente na figura 6. As linhas de campo magnético se estendem a partir de cada pequeno dipolo magnético até suas vizinhas dianteiras e traseiras, largamente em linhas retas, e as linhas de campo magnético saem da placa 500 em suas extremidades 502 e 504, essencialmente conforme ilustrado na figura 3. Poucas ou nenhuma das linhas de campo magnético saem da placa 500 através de seu topo, fundo ou de seus lados.

[0080] Contudo, se a placa tiver um defeito, algum material será perdido, conforme exemplificado na figura 7 por um defeito 700 na superfície de um bloco 702. Consequentemente, um ou mais dos dipolos magnéticos pequenos, tais como os dipolos magnéticos 602 ou 604, são perdidos, e o arranjo assimétrico resultante dos dipolos magnéticos remanescentes resulta em algumas linhas de campo magnético saindo do bloco através do topo, do fundo e/ou dos lados do bloco 702. Assim sendo, uma assinatura de um defeito, isto é, um volume faltando de material ferromagnético, pode ser pensado como sendo aproximado por um volume igual de dipolos magnéticos orientados de forma oposta. Mesmo se apenas dipolos magnéticos internos, isto é, não de superfície forem perdidos, o arranjo assimétrico resultante dos dipolos magnéticos remanescentes resultará em algumas linhas de campo magnético saindo do bloco através do topo, do fundo e/ou dos lados do bloco 702.

[0081] O campo magnético local na vizinhança dos dipolos magnéticos perdidos é similar ao campo magnético descrito acima, com respeito às figuras 3 e 4. Consequentemente, a localização do defeito pode ser encontrada pela localização de uma porção do campo magnético produzida pela placa 702 que tem um formato similar ao formato do gráfico Bx ou By na figura 4. Assim, os formatos gerais dos gráficos Bx e By podem ser usados como assinaturas magnéticas de defeito.

Detecção de Defeito de Tubo

[0082] Um tubo é fabricado de várias formas. Cada método deixa para trás traços não homogêneos, na composição, na espessura, no histórico de temperatura ou algum outro artefato. Todos estes têm o potencial de fazer com que o campo magnético residual, intrínseco, não seja suave, mas tenha traços de tamanho e complexidade de modo que se descubra que a assinatura de defeito não é direta. Um artefato de fabricação comum em tubos é um padrão em espiral (helicoidal) de espessura pelo comprimento do tubo. A figura 8 ilustra esquematicamente um tubo 800, que mostra um artefato de espessura helicoidal como esse 802 a partir de sua fabricação. Conceitualmente, o tubo 800 pode ser cortado ao longo de uma linha 804 paralela a seu eixo geométrico longitudinal e, então, desenrolado em uma placa plana 900, conforme ilustrado esquematicamente na figura 9. Esta placa 900 pode ser analisada, conforme descrito acima, com respeito às figuras 3 a 7.

[0083] A figura 10 contém um gráfico da componente x do campo magnético em torno de um tubo de 4,5 polegadas (114,3 mm) de diâmetro tendo um defeito de 1 polegada x 1 polegada x 0,06 polegadas (25,4 mm x 25,4 mm x 1,5 mm) em sua superfície externa. O gráfico é apresentado como uma superfície distorcida 1000. Uma distância radial da superfície 1000 a partir de um eixo geométrico longitudinal 1002 do tubo indica uma intensidade da componente x do campo magnético.

[0084] Os processos de fabricação do tubo deixam para trás artefatos no campo magnético. O padrão helicoidal frequentemente observado no campo, devido aos processos de fabricação, o traço 802 (figuras 8 e 9) é evidente na figura 10, em que uma crista de intensidade de campo magnético espacialmente corresponde ao traço de fabricação helicoidal, conforme indicado pela linha helicoidal tracejada 1004.

[0085] Também é evidente na figura 10 um pico 1006 em intensidade de campo magnético. Mais ainda, conforme indicado pela linha pontilhada 1008, o formato da superfície próximo do pico 1006 é similar ao formato da curva By na figura 4 e, portanto, é característica de um defeito.

[0086] Análises similares podem ser realizadas usando-se a componente y do campo magnético em torno do tubo e a componente z do campo magnético. Uma correlação de localizações de defeitos encontrados pelas três análises provê a localização dos defeitos de forma mais acurada do que a análise de apenas uma componente do campo magnético.

Arranjo de Sensor

[0087] A figura 11 ilustra esquematicamente uma modalidade da presente invenção. Nesta modalidade, uma unidade de sensor magnetométrico 1100 é presa em torno de um tubo 1102. A unidade de sensor magnetométrico 1100 inclui duas porções semicirculares (meias cascas) que são articuladas em conjunto. A articulação está localizada no lado traseiro da unidade de sensor magnetométrico 1100 e, assim, não é visível na figura 11. Um engate liberável 1104 prende mecanicamente a duas meias cascas a cada outra, desse modo se grampeando a unidade de sensor magnetométrico 1100 em torno do tubo 1102. O engate 1104 prende a unidade de sensor magnetométrico 1100 ao tubo 1102 de forma suficientemente firme para evitar uma rotação da unidade de sensor magnetométrico 1100 em torno de tubo 1102 ou uma translação da unidade de sensor magnetométrico 1100 ao longo do tubo 1102, em resposta a forças esperadas para serem encontradas em um uso normal, tal como em uma instalação industrial. O engate 1104 pode ser chavetado, para se evitar uma remoção não autorizada ou uma violação da unidade de sensor magnetométrico 1100. A unidade de sensor magnetométrico 1100 pode ser construída de modo a se adequar aos padrões diretivos ATEX/UL com referência à proteção contra uma explosão, bem como é à prova do clima.

[0088] Vantajosamente, uma vez que a unidade de sensor magnetométrico 1100 não precisa estar em contato com o item sendo medido, ela pode ser afixada ao tubo 1102 sobre qualquer cobertura de tubo existente, tal como um isolamento térmico ou um tratamento superficial de tubo, sem a remoção da cobertura de tubo. Um isolamento térmico adicional ou outra cobertura pode ser aplicado sobre uma unidade de sensor magnetométrico instalada 1100, se desejado.

[0089] Uma porção 1105 do alojamento externo da unidade de sensor magnetométrico 1100 é mostrada removida na figura 11 para revelar um arranjo 1106 de sensores magnetométricos. Cada sensor magnetométrico no arranjo 1106 pode ser um magnetométrico de três eixos. Conforme pode ser visto através da abertura 1105 no alojamento externo, os sensores magnetométricos 1106 são dispostos em torno do tubo 1102 em anéis. Cada anel inclui um número de sensores magnetométricos espaçados regularmente em torno do anel. Estes anéis internos são espaçados longitudinalmente ao longo do tubo 1102 em intervalos regulares, essencialmente se criando um arranjo bidimensional regular de sensores magnetométricos dispostos paralelos à superfície externa do tubo 1102 e espaçados por uma distância fixa, possivelmente zero, do tubo 1102. Uma placa de circuito de núcleo 1108 inclui uma antena 1110 e circuitos que controlam os sensores magnetométricos 1106, coletam dados a partir dos sensores magnetométricos 1106 e se comunicam com outras unidades de sensor magnetométrico e/ou uma estação base (não mostrada) através de uma rede de comunicação sem fio.

[0090] Um conjunto de coletores de energia 1112 gera eletricidade a partir de uma diferença de temperatura entre o tubo 1102 e o meio ambiente. De forma opcional ou alternativa, os coletores de energia 1112 podem incluir células fotovoltaicas e/ou qualquer outra tecnologia de coleta de energia adequada. De forma opcional ou alternativa, uma bateria primária, com ou sem um coletor de energia, pode ser usada, se as necessidades de potência e tempo de vida forem tais que esta seja uma alternativa viável. As baterias recarregáveis 1114 podem ser incluídas para o armazenamento de energia coletada, até ser necessária pela placa de circuito de núcleo 1108. Os coletores de energia 1112 podem ser dispostos em um anel, conforme mostrado.

[0091] Um espaçamento dos magnetômetros 1106 pode ser selecionado para a obtenção de uma densidade de magnetômetro desejada, tal como um espaçamento entre magnetômetros de em torno de 0,3 polegadas (7,6 mm), isto é, o espaçamento entre sensores magnetométricos de três eixos adjacentes. O espaçamento entre magnetômetros pode ser selecionado com base no defeito de tamanho mínimo a ser detectado. O espaçamento entre magnetômetros deve ser selecionado de modo que o menor defeito a ser detectado seja coberto por um número suficiente de sensores magnetométricos de três eixos, de modo a se ser capaz de detectar o formato da assinatura de defeito no mapa de campo magnético.

[0092] A figura 12 ilustra esquematicamente um conjunto de unidades de sensor magnetométrico 1200 afixado a um tubo 1102. Conforme mostrado na figura 12, várias unidades de sensor magnetométrico 1200 podem ser firmemente acondicionadas ao longo de todo ou de uma porção do comprimento do tubo 1202. Nesta modalidade, cada anel coletor de energia, exemplificada pelos anéis coletores de energia 1204, 1206 e 1206, dá potência a duas unidades de sensor magnetométrico, uma em cada lado do anel coletor de energia. Conforme mostrado esquematicamente na figura 13, um conjunto de unidades de sensor magnetométrico 1300 pode ser afixado a um tubo 1302 e espaçadas de cada outra ao longo do tubo 1302.

[0093] A figura 14 é uma vista detalhada de um arranjo de sensor magnetométrico 1400, de acordo com uma outra modalidade. Nesta modalidade, o arranjo de sensores magnetométricos 1400 é disposto circunferencialmente ou de forma parcialmente em torno de um tubo 1402, como nas figuras 11 a 13. O arranjo 1400 inclui vários módulos de arranjo, exemplificados pelos módulos de arranjo 1404, 1406 e 1408. Contudo por clareza, apenas oito módulos de arranjo são mostrados na figura 14. Cada módulo de arranjo 1404 a 1408 pode ser afixado de forma destacável a um par de anéis de montagem circunferenciais 1410 e 1412. De forma opcional ou alternativa, o arranjo de módulos 1404 a 1408 pode ser acondicionado dentro de um alojamento de proteção, conforme discutido com respeito às figuras 11 a 13. Em algumas modalidades, os módulos de arranjo adicionais são afixados aos anéis de montagem 1410 e 1412, de modo que o tubo 1402 seja envolvido por módulos de arranjo. Contudo, em outras modalidades, os módulos de arranjo 1404 a 1408 podem cobrir apenas uma porção da circunferência do tubo 1402. Em algumas modalidades, os módulos de arranjo 1404 a 1408 podem ser afixados através de plugues elétricos destacáveis que facilitam uma substituição no campo dos módulos de arranjo 1404 a 1408. Em algumas modalidades, os módulos de arranjo 1404 a 1408 são trocáveis ligados.

[0094] O arranjo 1400 pode ser acionado por um coletor de energia 1414 e pode incluir uma placa de circuito de núcleo 1416. O arranjo 1400 inclui um transceptor sem fio e uma antena (não mostrados).

[0095] Em algumas modalidades, cada módulo de arranjo 1404 a 1408 inclui um par de placas de circuito 1500 e 1502, conforme mostrado na figura 15. Cada placa de circuito do par de placas de circuito 1500 a 1502 inclui uma fileira de magnetômetros de três eixos, exemplificados pelos magnetômetros 1504, 1506 e 1508. Em algumas modalidades, cada placa de circuito inclui 16 magnetômetros de três eixos 1504 a 1508.

[0096] Cada sensor magnetométrico 1504 a 1508 dentro do módulo de arranjo 1500 a 1502 a 1408 inclui três magnetômetros (de forma equivalente, um sensor magnetométrico de três eixos). Os três magnetômetros podem ser mutuamente orientados de forma ortogonal, ou eles podem ser orientados de acordo com algum outro arranjo conhecido. Uma orientação de magnetômetro aqui se refere ao eixo geométrico de sensibilidade primária do magnetômetro. Em alguns arranjos, cada módulo de arranjo 1404 a 1408 (figura 14) inclui um arranjo, tal como um arranjo de 16 x 1 (como na figura 15) ou um arranjo de 16 x 16 de sensores magnetométricos de três eixos.

Combinação de Padrão para Localização de Assinaturas de Defeitos

[0097] Conforme citado, em algumas modalidades, os dados magnetométricos são buscados quanto a quaisquer padrões espaciais pré-definidos (assinaturas) que indicam um defeito. Os padrões podem ser senoidais, e o comprimento (comprimento de onda) da senoide pode ser proporcional ao tamanho do defeito. Neste sentido, os comprimentos de onda das senoides são geralmente desconhecidos a priori. Conforme descrito acima, os anéis 1600 de sensores magnetométricos são dispostos em torno da circunferência de um tubo 1602, para a criação de um arranjo bidimensional regular de sensores magnetométricos dispostos paralelos à superfície externa do tubo 1602, conforme ilustrado esquematicamente na figura 16. Este arranjo de sensores magnetométricos produz dados magnetométricos. A figura 17 inclui um gráfico desses dados magnetométricos a partir de um tubo real. Os dados na figura 17 são postos em gráficos de intensidades de campo magnético de componente detectadas por magnetômetros orientados em x, isto é, ao longo do comprimento do tubo. A figura 18 plota em gráfico as intensidades de campo magnético de componente detectadas por magnetômetros orientados em z, isto é, normais (ou quase normais) à superfície do tubo. Um gráfico (não mostrado) plota as intensidades de campo magnético de componente detectadas por magnetômetros orientados em y, isto é, perpendiculares aos magnetômetros orientados em x e orientados em y.

[0098] Cada sensor magnetométrico (em uma unidade de sensor 1100) (figura 11) é disposto em uma dada posição angular ("posição de relógio"), exemplificada em 1604 (figura 16), em torno do anel 1600. Na modalidade que gerou os dados para as figuras 17 e 18, cada anel inclui 18 sensores magnetométricos. Contudo, outros números de sensores podem ser usados. Cada linha horizontal geralmente, exemplificada pelas linhas 1700, 1702 e 1704, representa dados a partir do magnetômetro de detecção de componente x em uma posição angular discreta em torno do tubo. Assim, o eixo vertical representa a posição angular em torno do tubo. O eixo horizontal representa a distância ao longo do comprimento do tubo. Assim, pontos ao longo de cada linha 1700 a 1704 representam intensidades de campo magnético ao longo do comprimento do tubo. De modo similar, a figura 18 mostra a componente z do campo magnético em posições colocalizadas com os dados na figura 17. As variações helicoidais no campo magnético devido a processos de fabricação de tubo são evidentes, conforme indicado em 1710, 1712, 1800 e 1802. As assinaturas de um defeito estão presentes em 1714, 1716, 1804 e 1806. Como este defeito é detectado é descrito abaixo.

[0099] Os dados coletados a partir dos magnetômetros precisam ser processados, de modo que sejam continuamente diferenciáveis nas dimensões espaciais ao longo do tubo e em torno do tubo. As aproximações padrões são usadas para o preenchimento de espaços nos dados de sensor e a atenuação e a interpolação dos dados, de modo que derivadas parciais espaciais podem ser calculadas.

[00100] Ao longo de cada linha 1700 a 1704 no gráfico da figura 17, e de modo similar ao longo de cada linha nas outras duas direções de componente (tal como na figura 18, o que mostra uma ou mais das componentes vetoriais do campo magnético), derivadas espaciais (inclinações ou taxas de mudança) são calculadas. As figuras 19 e 20 são gráficos das derivadas calculadas a partir das figuras 17 e 18, respectivamente. A motivação para o cálculo de derivadas é que, enquanto a assinatura magnética do defeito e o campo magnético residual são similares na magnitude, os defeitos tendem a ser de extensão menor e ter subidas e quedas mais agudas. Daí, uma derivada tende a amplificar este comportamento de frequência mais alta, e o defeito se destaca na amplitude e no comprimento de onda, se comparado com os traços da derivada do campo residual. Conforme pode ser visto na figura 20, por exemplo, a maioria dos traços tem uma amplitude moderada (daí, inclinações moderadas no sinal de campo magnético). Estes são os traços que não estão nas áreas de defeito. Os traços cinzas claros 2000 no centro da figura 20 são os dois traços que cruzam o defeito. É visto que, neste gráfico de derivada, estes traços se destacam na magnitude das áreas não de defeito (residuais), provendo uma informação adicional para um algoritmo de detecção operar.

[00101] Um combinador de padrão automático busca as derivadas resultantes quanto a porções que combinem com um ou mais dos vários modelos de seno ou cosseno. Cada modelo corresponde a um comprimento de onda espacial diferente. Muitos modelos são usados, porque, conforme citado, a extensão espacial do defeito, daí, o comprimento de onda espacial do seno e cosseno do defeito, não são conhecidos a priori. O modelo com o comprimento de onda que tem a correlação mais forte com os dados de campo magnético é usado para detecção e caracterização do defeito.

[00102] As localizações de defeitos avaliadas nas três análises em separado, isto é, para as componentes x, y e z do campo magnético, são fundidas para a produção de uma localização de defeito final e um nível de confiança.

Caracterização de Defeito

[00103] Uma vez que a localização de um defeito tenha sido encontrada, o defeito pode ser caracterizado em termos de volume (quantidade de material perdido) e extensão superficial (na superfície do tubo ou paralela à superfície do tubo, se o defeito for interno ao tubo). Em alguns casos, hipóteses são feitas sobre o formato geral de um defeito. Por exemplo, o defeito pode ser assumido como sendo geralmente circular ou elíptico em uma superfície de um tubo ou ter um perfil vertical de algum tipo. Com estes tipos de hipóteses, a área e a profundidade do defeito podem ser aproximadas.

[00104] A componente z do campo magnético medido é normal à superfície do material ferromagnético sendo medido, conforme mostrado na figura 21 para um tubo. A amplitude da componente z do campo magnético é proporcional à quantidade de material ferromagnético perdida devido ao defeito. Assim, para defeitos tendo diâmetros idênticos, a componente z do campo magnético também é proporcional à profundidade do defeito. O gráfico na figura 21 representa três defeitos simulados, todos do mesmo diâmetro na superfície do tubo (quatro vezes a espessura de parede de um tubo). A curva 2100 representa um defeito cuja profundidade é de 30% da espessura de parede do tubo. A curva 2102 representa um defeito, cuja profundidade é de 15% da espessura de parede do tubo. A curva 2104 representa um defeito, cuja profundidade é de 7% da espessura de parede do tubo. Conforme pode ser visto a partir do gráfico, a amplitude da componente z do campo magnético está relacionada à profundidade do defeito. A amplitude da componente z é mais proporcional ao volume do material perdido, e, para um conjunto de hipóteses em formatos típicos de crescimento de defeito, a profundidade do defeito pode ser inferida. Este resultado pode ser visto em todos os três eixos de campo magnético. Assim, dada uma amplitude de componente de campo magnético, o volume do defeito pode ser determinado, presumindo que a magnetização do material seja conhecida, conforme adicionalmente descrito abaixo. Esta informação, combinada com uma área de defeito e um perfil de profundidade, permite a determinação de uma profundidade de defeito aproximada.

[00105] Contudo, para uma dada profundidade de defeito, a amplitude de qualquer um dos componentes do campo magnético aumenta com um aumento na área superficial do defeito. Isto é para ser esperado, pelo fato de a amplitude do sinal ser proporcional ao volume do defeito, e, conforme a área superficial aumenta para uma profundidade especificada, o volume do defeito também aumenta. Na figura 22, o gráfico representa a componente z do campo magnético para três defeitos simulados, tudo tendo a mesma profundidade (15% da espessura de parede do tubo). A curva 2200 representa um defeito cujo diâmetro é de 2 polegadas (50,8 mm). A curva 2202 representa um defeito cujo diâmetro é de 1 polegada (25,4 mm). A curva 2204 representa um defeito cujo diâmetro é de 0,5 polegadas (12,7 mm). Conforme pode ser visto, com uma profundidade de defeito constante, a amplitude da componente z do campo magnético aumenta com a área superficial de um defeito, devido ao volume de defeito crescente. Contudo, o aumento segue uma curva previsível (uma vez que representa volume), mostrada em 2206. Consequentemente, este aumento pode ser contabilizado em um modelo matemático. A distância do vale no gráfico até o pico no gráfico, indicada como "extensão" 2208, é proporcional à extensão do defeito ao longo da direção dos magnetômetros que criaram o gráfico.

[00106] As intensidades dos sinais de defeito são proporcionais a ambas a quantidade de material faltando e o nível de magnetização do material. Assim, a determinação de uma magnetização de tubo é útil para a determinação do volume de material faltando e, assim, é útil para as caracterizações da área e da profundidade do defeito. A determinação do campo magnético não deve ser feita no local do defeito, mas deve ser feita em um local não de defeito próximo. Esta medida de magnetização de tubo "residual" local permite a normalização de sinais de defeito, desse modo efetivamente se calibrando o volume de defeito e os cálculos de profundidade. Tendo localizado os defeitos, conforme descrito acima, um sistema de detecção de defeito mede o nível de magnetização residual de tubo, isto é, um nível de magnetização em uma área que não inclui um defeito.

[00107] A figura 23 é um gráfico de intensidade de campo magnético ao longo do eixo x (longitudinal pelo tubo) próximo de um defeito em um tubo. Todos os três gráficos representam o mesmo defeito de tubo, e todos os três gráficos mostram a assinatura de um defeito. Contudo, antes de dados para cada gráfico terem sido coletados, o tubo foi magnetizado para um grau diferente. Para o gráfico 2300, o tubo foi magnetizado com uma bobina operada em uma intensidade de 690 A/m (amperes / metro). Para o gráfico 2302, o tubo foi magnetizado a 460 A/m. Para o gráfico 2304, o tubo foi magnetizado a 230 A/m. Conforme pode ser visto a partir dos gráficos, os sinais de defeito aumentam em uma proporção direta com uma magnetização de tubo.

[00108] Uma modalidade para medição da intensidade do campo residual local no tubo é mostrada graficamente na figura 24. Para os tubos que têm percursos de vazamento (frequentemente devido a eles serem não homogêneos devido a processos de fabricação), o campo magnético z (radial com respeito ao eixo geométrico central do tubo) tem uma inclinação pelo comprimento do tubo. Esta inclinação é proporcional à intensidade de campo magnético. Os traços de inclinação na figura 24 correspondem aos casos de magnetização mostrados na figura 23, com a inclinação menor correspondente ao caso de 230 A/m e a inclinação maior correspondente ao caso de 690 A/m. Sob estas condições, a componente z do campo magnético provê uma medida independente de intensidade de campo magnético residual no tubo.

[00109] Os gráficos da figura 23 foram normalizados, de acordo com o nível de magnetização residual, produzindo gráficos na figura 25, os quais são numerados para corresponderem aos gráficos na figura 23. Conforme pode ser visto pela comparação das figuras 23 e 25, uma amplitude de sinal pode ser tornada largamente independente de um nível de magnetização de tubo por normalização de acordo com o nível de magnetização residual do tubo. Desta forma, as amplitudes de medição magnética podem ser convertidas em volume e área, com um cálculo de profundidade se seguindo.

[00110] Outros métodos de determinação do nível de magnetização residual de um tubo são divisados. Por exemplo, um tubo pode ser magnetizado para um nível conhecido, quando o tubo for instalado, ou o tubo pode ser magnetizado para um nível arbitrário e o nível de magnetização pode ser medido. Em qualquer caso, este nível de magnetização pode ser armazenado em uma memória acessível por uma estação base, e usado mais tarde, quando defeitos tivessem sido detectados e a informação de volume e profundidade fosse desejada. De forma opcional ou alternativa, mesmo se uma informação sobre um nível de magnetização prévio de tubo não fosse armazenada, uma vez que os defeitos tivessem sido detectados, os sensores magnetométricos poderiam ser usados para a medição de uma magnetização residual de tubo em uma ou mais áreas longe de todos os defeitos detectados usando-se o método de inclinação, acima ou outras abordagens de medição independentes.

[00111] Conforme usado aqui, uma "distância (standoff)" significa uma distância entre um defeito e um magnetômetro, conforme ilustrado esquematicamente na figura 26. A teoria e os testes mostram que uma intensidade de sinal cai de acordo com uma lei de inverso ao quadrado, quando perto de um dipolo magnético. Se o sensor tiver uma distância (standoff) similar à distância até o comprimento característica do dipolo, o dipolo aparecerá como dois polos independentes, e a intensidade de sinal cairá como um inverso ao quadrado. Conforme a distância (standoff) aumenta, a extensão do dipolo aparece diminuindo e se torna uma fonte pontual. Sob estas condições, teoria e testes mostram que a intensidade de sinal cai de acordo com uma lei de inverso ao cubo. Assim, pequenos defeitos têm mais perda de sinal conforme a distância (standoff) se move além do tamanho do defeito, enquanto um defeito grande continua a "desfrutar de" uma degradação de inverso ao quadrado de seu sinal para distâncias (standoffs) maiores. Por exemplo, para um defeito quadrado de 1 polegada (25,4 mm), uma perda de sinal é maior do que quase uma ordem de magnitude, quando a distância (standoff) é aumentada de 0,25 polegadas (6,4 mm) para 2,25 polegadas (51,2 mm). Os traços de magnetização de tubo residual caem de intensidade mais lentamente devido a sua maior extensão espacial. Não obstante, os aparelhos e os métodos descritos aqui detectam de forma confiável defeitos esperados para serem encontrado sem um tubo convencional, tais como aqueles em tubulações de óleo e gás, refinarias, etc.

[00112] Os defeitos em uma espessura de parede de tubo ou em uma parede interna estão necessariamente mais distantes de magnetômetros do que os defeitos em uma parede externa do tubo. Contudo, simulações e testes indicam apenas uma perda menor de sinal de um defeito interno, versus um defeito externo, conforme indicado nos gráficos na figura 27. Muito da redução de amplitude de sinal é devido à maior distância (standoff) implícita em um defeito interno, em oposição a um defeito externo. O gráfico 2700 é para um defeito externo e o gráfico 2702 é para um defeito interno.

[00113] Conforme foi mostrado na discussão precedente, muitos dos parâmetros nos sinais detectados têm múltiplas fontes dependentes. Estas dependências devem ser entendidas e gerenciadas quando da execução de uma detecção e uma caracterização de um defeito. Uma relação é aquela de um espaçamento de sensor. Conforme implicado nas figuras 14 e 15, um espaçamento próximo dos sensores magnetométricos (magnetômetro) é de interesse. O espaçamento dos magnetômetros se refere a quão pequeno um defeito (tal como medido ao longo da superfície) pode ser detectado e caracterizado. Uma vez que o método de detecção se baseia em encontrar correlações com ondas seno e cosseno, é necessário que haja um número suficiente de magnetômetros ao longo da onda seno para a determinação que é verdadeiramente uma onda seno. Na prática, os sensores espaçados a de 0,3 polegadas a 0,4 polegadas (de 7,6 a 10,2 mm) podem ser usados para a detecção de defeitos de em torno de 1 polegada (25,4 mm) em uma distância (standoff) próxima (1 polegada (25,4 mm ou menos). Conforme a distância (standoff) aumenta ou as dimensões de superfície diminuem, a capacidade de detectar de forma confiável um defeito diminui, com uma probabilidade crescente de detecções perdidas ou falsos alarmes.

Detecção de Defeito Temporal

[00114] Conforme citado, em algumas modalidades da presente invenção, ao invés de se buscarem dados magnetométricos quanto a assinaturas de defeito, dois conjuntos de dados coletados em tempos diferentes são comparados para a detecção de defeitos. Por exemplo, um conjunto de dados pode ser coletado quando um item for novo ou em algum outro ponto no tempo. O segundo conjunto de ados é coletado mais tarde. Os dois conjuntos são espacialmente correlacionados, e, então, as intensidades de campo magnético no segundo conjunto de dados são subtraídas de intensidades de campo magnético correspondentes espacialmente no primeiro conjunto de dados. Estas subtrações são realizadas por eixo. A figura 28 é um gráfico de superfície do resultado dessa subtração, mostrando o eixo x do campo magnético. Uma assinatura de defeito é claramente visível, conforme enfatizado pela linha tracejada 2800. O formato da linha 2800 é similar ao formato da curva By na figura 4, e, portanto, é característica de um defeito. Na prática, o defeito é encontrado seguindo-se a esta subtração temporal pelo método básico da análise espacial (ajuste de uma dentre ondas seno e cosseno para confirmação que o sinal remanescente é uma assinatura de um defeito. Conforme descrito acima, com respeito a uma detecção de defeito espacial, uma informação espacial sobre defeitos detectados em cada um dos três eixos pode ser combinada para a produção de uma informação de detecção de defeito mais acurada. As abordagens acima para a caracterização do defeito (volume, área e profundidade) podem ser aplicadas após este método temporal.

Varredura Física de um Item Quanto a Defeitos

[00115] Conforme citado, os dados magnetométricos sobre um item podem ser obtidos por um conjunto fixo de sensores magnetométricos dispostos em torno de um item. De forma opcional ou alternativa, o item pode ser escaneado fisicamente por um conjunto menor de sensores magnetométricos do que de outra forma seria necessário para a obtenção dos dados magnetométricos sem uma varredura. O item pode ser escaneado ao longo de seu eixo geométrico longitudinal ou ao longo de qualquer outra direção adequada. A figura 29 é uma ilustração em perspectiva de um scanner físico 2900. Um item 2902, tal como um tubo, pode ser escaneado pelo scanner 2900. Um único sensor magnetométrico, um pequeno grupo de sensores magnetométricos ou um arranjo unidimensional de sensores magnetométricos 2904 é suportado por um braço de scanner com um, dois ou três graus de liberdade 2906. Um primeiro motor linear 2908 posiciona o arranjo de sensores magnetométricos 2904 verticalmente a uma distância adequada do item 2903. Um segundo motor linear 2910 posiciona o arranjo de sensores magnetométricos 2904 ao longo de um eixo geométrico perpendicular ao eixo geométrico de varredura. Um terceiro motor linear 2912 translada o arranjo de sensores magnetométricos 2904 ao longo do eixo geométrico de varredura. Uma vez que uma varredura tenha sido completada, o item pode ser rodado em torno do eixo geométrico de varredura, e uma outra varredura pode ser realizada. Este processo pode ser repetido, até que todas as porções desejadas do item tenham sido escaneadas.

[00116] Em uma outra modalidade, ilustrada em perspectiva na figura 30, um anel de sensores magnetométricos é transladado pelo scanner físico 3002. Em outras modalidades, a varredura pode ser bidimensional. Por exemplo, com um scanner físico adequado, o item pode ser escaneado em espiral, escaneado com varredura exploratória ou escaneado de acordo com um outro percurso.

[00117] As funções de controle de coleta de dados a partir dos magnetômetros, do mapeador de campo magnético, do combinador de padrão e da estação base e outras funções descritas aqui podem ser realizadas por um processador executando instruções armazenadas em uma memória, conforme ilustrado esquematicamente na figura 31.

[00118] Embora a invenção seja descrita através de modalidades de exemplo descritas acima, modificações e variações das modalidades ilustradas podem ser feitas, sem se desviar dos conceitos inventivos expostos aqui. Mais ainda, os aspectos expostos, ou porções dos mesmos, podem ser combinados de formas não listadas acima e/ou não explicitamente reivindicados. Assim sendo, a invenção não deve ser vista como sendo limitada às modalidades expostas.

[00119] Embora aspectos de modalidades possam ser descritos acima com referência a fluxogramas e/ou diagramas de blocos, funções, operações, decisões, etc. de todo ou de uma porção de cada bloco, ou uma combinação de blocos, podem ser combinadas, separadas em operações separadas ou executadas em outras ordens. Todo ou uma porção de cada bloco ou uma combinação de blocos pode ser implementado como instruções de programa de computador (tal como um software), um hardware (tais como uma lógica combinatória, circuitos integrados específicos de aplicativo (ASICs), arranjos de porta programáveis no campo (FPGAs) ou outro hardware), firmware ou combinações dos mesmos. As modalidades podem ser implementadas por um processador executado ou controlado por instruções armazenadas em uma memória. A memória pode ser uma memória de acesso randômico (RAM), uma memória apenas de leitura (ROM), uma memória flash ou qualquer outra memória, ou uma combinação dos mesmos, adequada para o armazenamento de um software de controle ou outras instruções e dados. As instruções definindo as funções da presente invenção podem ser entregues para um processador de muitas formas, incluindo, mas não limitando, uma informação permanentemente armazenada em meios de armazenamento não graváveis tangíveis (por exemplo, dispositivos de memória apenas de leitura em um computador, tal como uma ROM, ou dispositivos que podem ser lidos por um acessório de I/O de computador, tais como discos de CD-ROM ou DVD), uma informação armazenada de forma alterável em meios de armazenamento graváveis tangíveis (por exemplo, discos flexíveis, uma memória flash removível e drives rígidos) ou uma informação transportada para um computador através de um meio de comunicação, incluindo redes de computador com fio ou sem fio. Mais ainda, embora modalidades possam ser descritas em relação com várias estruturas de dados ilustrativas, os sistemas podem ser concretizados usando-se uma variedade de estruturas de dados.

Claims (19)

1. Método para detectar defeitos em um material ferromagnético, o método caracterizado pelo fato de que compreende: dispor uma pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) sobre uma superfície do material ferromagnético, em que cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) é fixado em posição, em relação ao material ferromagnético; usar a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) para detectar um campo magnético gerado pelo material ferromagnético em um primeiro ponto no tempo; gerar pontos de dados de um primeiro mapa bidimensional do campo magnético detectado, cada ponto de dados correspondendo a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético e representando intensidade do campo magnético detectado próximo da localização no primeiro ponto no tempo; usar a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) para detectar o campo magnético gerado pelo material ferromagnético em um segundo ponto no tempo, mais tarde do que o primeiro ponto no tempo, gerar pontos de dados de um segundo mapa bidimensional do campo magnético detectado, cada ponto de dados correspondendo a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético e representando intensidade do campo magnético detectado próximo da localização no segundo ponto no tempo; subtrair os pontos de dados do segundo mapa bidimensional dos dados de pontos correspondentes espacialmente do primeiro mapa bidimensional, deste modo produzindo um mapa bidimensional de diferença; identificar, no mapa bidimensional de diferença, uma pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético; e extrair uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a subtração é realizada por eixo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende estimar um volume de material faltante do material ferromagnético na localização próxima da superfície do material ferromagnético, com base em amplitude de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende estimar uma profundidade do material faltante, com base no volume estimado de material faltante e no comprimento em duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar amplitude do campo magnético gerado pelo material ferromagnético em uma localização distante da localização próxima da superfície do material ferromagnético, com base pelo menos em um dos pontos de dados do mapa; e estimar um volume de material faltante do material ferromagnético na localização próxima da superfície do material ferromagnético, de acordo com amplitude de dados na pluralidade de pontos de dados e a amplitude do campo magnético gerado pelo material ferromagnético em uma localização distante da localização próxima da superfície do material ferromagnético.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende estimar uma área do material faltante, com base em comprimento em duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende estimar uma profundidade do material faltante, com base no volume estimado de material faltante e no comprimento em duas direções espaciais de um traço representado por dados na pluralidade de pontos de dados.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que identificar a pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial predefinido compreende adequar pelo menos uma de uma curva de seno e uma curva de cosseno à pluralidade de pontos de dados.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: calcular uma pluralidade de valores de derivada espacial a partir dos pontos de dados do mapa bidimensional de diferença; e em que: identificar a pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido compreende identificar uma pluralidade de pontos de dados que se conforma ao padrão espacial predefinido de intensidade de campo magnético a partir da pluralidade de valores de derivada espacial.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que identificar a pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido compreende identificar uma pluralidade de pontos de dados que corresponde a uma perda de uma porção do material ferromagnético devido à corrosão ou erosão.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que identificar a pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido compreende identificar uma pluralidade de pontos de dados que corresponde a uma fissura no material ferromagnético.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) em uma superfície cilíndrica que circunda uma superfície externa do material ferromagnético.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) em uma superfície cilíndrica, de modo que a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) defina um lúmen cilíndrico dimensionado para receber o material ferromagnético.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende organizar a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) como uma matriz bidimensional de magnetômetros envolvida ao redor do material ferromagnético.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende organizar a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) como uma pluralidade de anéis de magnetômetros, incluindo espaçar a pluralidade de anéis de magnetômetros longitudinalmente ao longo do material ferromagnético, de modo que cada anel da pluralidade de anéis de magnetômetros circunde o material ferromagnético.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende três magnetômetros orientados ortogonalmente; gerar os pontos de dados compreende gerar os pontos de dados de modo que cada ponto de dados dos respectivos primeiro e segundo mapas bidimensionais represente intensidade do campo magnético detectado em cada uma de três direções ortogonais; e identificar a pluralidade de pontos de dados que se conforma ao padrão espacial pré-definido compreende, para cada uma das três direções ortogonais, identificar uma pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético e uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados, desse modo identificando três localizações próximas da superfície do material ferromagnético; o método ainda compreendendo: calcular uma localização refinada próxima da superfície do material ferromagnético a partir das três localizações identificadas; e em que: extrair a localização compreende extrair a localização refinada.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) em uma superfície que se estende menos do que de forma circunferencial ao redor de uma superfície externa do material ferromagnético.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dispor a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreende organizar a pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) como uma matriz bidimensional de magnetômetros.

19. Método para detectar defeitos em um material ferromagnético, o método caracterizado pelo fato de que compreende: detectar um campo magnético gerado pelo material ferromagnético em um primeiro ponto no tempo; gerar pontos de dados de um primeiro mapa bidimensional do campo magnético detectado, cada ponto de dados correspondendo a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético e representando intensidade do campo magnético detectado próximo da localização no primeiro ponto no tempo; detectar o campo magnético gerado pelo material ferromagnético em um segundo ponto no tempo, mais tarde do que o primeiro ponto no tempo, gerar pontos de dados de um segundo mapa bidimensional do campo magnético detectado, cada ponto de dados correspondendo a uma respectiva localização na superfície do material ferromagnético e representando intensidade do campo magnético detectado próximo da localização no segundo ponto no tempo; subtrair os pontos de dados do segundo mapa bidimensional dos pontos de dados correspondentes espacialmente do primeiro mapa bidimensional, deste modo produzindo um mapa bidimensional de diferença; identificar, no mapa bidimensional de diferença, uma pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético; e extrair uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados; em que detectar o campo magnético compreende detectar o campo magnético com um uma pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508), cada magnetômetro da pluralidade de magnetômetros (1504, 1506, 1508) compreendendo três magnetômetros orientados ortogonalmente; gerar os pontos de dados compreende gerar os pontos de dados de modo que cada ponto de dados dos respectivos primeiro e segundo mapas bidimensionais represente intensidade do campo magnético detectado em cada uma de três direções ortogonais; e identificar a pluralidade de pontos de dados que se conforma ao padrão espacial pré-definido compreende, para cada uma das três direções ortogonais, identificar uma pluralidade de pontos de dados que se conforma a um padrão espacial pré-definido de intensidade de campo magnético e uma localização próxima da superfície do material ferromagnético que corresponde à pluralidade de pontos de dados, desse modo identificando três localizações próximas da superfície do material ferromagnético; o método ainda compreendendo: calcular uma localização refinada próxima da superfície do material ferromagnético a partir das três localizações identificadas; e em que: extrair a localização compreende extrair a localização refinada.

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