DE102010025065A1

DE102010025065A1 - Pipeline-Inspektionsgerät mit einer Schrägmagnetisier-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010025065A1
Application number: DE102010025065A
Authority: DE
Inventors: James Sandy Simek; Tod Clearfield Barker; Mark Sandy Gregoire
Original assignee: TDW Delaware Inc
Current assignee: TDW Delaware Inc
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-02-03
Also published as: GB201010493D0; KR20170019391A; KR20110000526A; KR101718348B1; AT508477A3; BRMU9001058Y1; NL2004963C2; GB2471387A; MY160354A; CN101936950B; US8653811B2; US20100327859A1; BRMU9001058U2; CN101936950A; RU2557336C2; KR101771898B1; AT508477B1; AT508477A2; GB2471387B; RU2010126138A

Abstract

Ein Pipeline-Inspektionsgerät (10) hat eine gerade Anzahl „n” von spiralförmig angeordneten Polmagneten (41, 61), die in gleichen Abständen voneinander beabstandet sind und die Länge des Gerätes überspannen. Jeder Polmagnet (41, 61), der vorzugsweise eine angleichbare Oberfläche (49, 69) hat, ist so verdreht oder spiralförmig um den Gerätekörper (21) angeordnet, dass ein zweites Ende (25) eines jeden Polmagneten (41, 61) um einen vorbestimmten Betrag „α” bezüglich einem ersten Ende (23) desselben Polmagneten (41, 61) versetzt ist. Der Betrag der Drehung α, mit dem jeder der Polmagneten (41, 61) versehen ist, erzeugt ein Magnetfeld (80), das schräg zur Längsmittelachse (27) des Gerätekörpers (21) (und folglich des Rohres R) verläuft und das 360° der inneren Wandfläche des Rohres (R) abdeckt. Ein schraubenförmiges Array (90) von Magnetflusssensoren kann um den Gerätekörper (21) und im Wesentlichen in gleichen Abständen zwischen Paaren von benachbarten Polmagneten (41, 61) angeordnet sein. Das Gerät (10) detektiert axial ausgerichtete, in Umfangsrichtung ausgerichtete, und volumetrische Anomalien und ermöglicht die Inspektion in einem einzigen Arbeitsdurchgang.

Description

Bezugnahme auf anhängige Anmeldungen
Diese Anmeldung nutzt die Vorteile der vorläufigen US-Anmeldung (U. S. Provisional Patent Application) mit der Nummer 61/220,734, die am 26. Juni 2009 eingereicht wurde.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Inspektionsgeräte zum Detektieren von Anomalien in Leitungen, Rohren und Pipelines, und insbesondere auf Inline-Inspektionsgeräte bzw. Molche, bei denen die Verfahren zum Detektieren von Magnetstreuflüssen zur Anwendung kommen.
Hintergrund der Erfindung
Viele verbaute Pipelines können unter Anwendung der Magnetstreufluss-Verfahren (MFL) inspiziert werden, und zwar in erster Linie zum Zwecke der Identifizierung von Materialverlust-Anomalien. Es hat sich gezeigt, dass die Magnetstreufluss-Verfahren in zuverlässiger Weise auf Anomalien in der Wand der Pipeline reagieren, da die Hauptachse der Materialverlust-Anomalie und der Feldwinkel verändert sind. Sowohl durch die Ergebnisse von Experimenten wie auch von Modellen konnte dieser Effekt, der auch in der Fachliteratur hinreichend beschrieben ist, bestätigt werden.
Aufgrund von zum Teil Einschränkungen, die von der Datenerhebung, der Datenspeicherung und dem Aufbau von Magnetkreisen herrühren, wurden bei den meisten Inline-Inspektionsgeräten axial ausgerichtete Magnetisiervorrichtungen eingesetzt (siehe z. B. das US-Patent mit der Nummer 6,820,653 von Schrempf et al.). Jedoch erweist sich bei den gegenwärtigen Axialfeld-Magnetisierkonstruktionen die Identifizierung und die Quantifizierung von extrem schmalen axialen Prüfmerkmalen als schwierig oder in einigen Fällen als unmöglich. Für diese Prüfmerkmalstypen wurde in den vergangenen zehn Jahren von Pipelineinspektionsunternehmen eine Lösung unter Verwendung eines Magnetfeldes in der Umfangs- oder Querrichtung auf den Markt gebracht und in Betrieb genommen. Aufgrund der physikalischen Beschränkungen sind jedoch die Effizienz und die Genauigkeit dieser Quermagnetfluss-Inspektionsgeräte (TFI) allgemein geringer als bei Axialfeldgeräten für die übliche Materialverlustanomalie.
Darüber hinaus erfordern diese TFI-Geräte typischerweise ein Minimum von zwei Magnetisier-Anordnungen, um eine entsprechende Abdeckung zu erreichen, weshalb diese nicht ohne weiteres oder nur unter Schwierigkeiten in einem bestehenden Axial-MFL-Gerät eingebaut werden können.
Für diejenigen Pipelines, die extrem schmale Materialverlust-Prüfmerkmale oder bestimmte Klassen von Schweißnahtanomalien aufweisen können, haben Axialfeldgeräte keine ausreichenden Detektierungs- und Quantifizierungsfähigkeiten. In diesen Fällen werden bei Geräten, die auf MFL basieren, entweder vorausgehende oder ergänzende Untersuchungen unter Verwendung eines TFI-Gerätes durchgeführt. Wenngleich TFI-Geräte extrem schmale Anomalien und bestimmte Schweißnahtanomalien detektieren können, so detektieren sie auch sämtliche verbleibende volumetrische Materialverlust-Prüfmerkmale, die typischerweise bei Pipelines zu finden sind, wodurch das Verfahren zur Identifizierung der ausgewählten Anomalieklassen verkompliziert wird.
Eine der ersten TFI-Anordnungen ist in dem US-Patent mit der Nummer 3,483,466 von Crouch et al. beschrieben. Crouch offenbart ein Paar Elektromagneten, die senkrecht zueinander mit Detektoren, wie z. B. Magnetometern oder Suchspulen, die auf jeder Seite der Magneten positioniert sind, angeordnet sind. Anders als bei der Verwendung von Permanentenmagneten und Sensoren in der Art einer Hall-Vorrichtung, bildet die Anordnung von Crouch nach wie vor die Basis für die meisten zeitgemäßen Anwendungen. Darüber hinaus haben einige Konstruktionen segmentierte oder einzelne diskrete Magneten, die in den meisten Fällen die Quer- und Umfangsrichtung des Feldes beibehalten. Z. B. offenbart das US-Patent mit der Nummer 3,786,684 , das auf Wiers et al. ausgestellt ist, einzelne Magneten, die in zur Leitungsachse schräg verlaufenden Arrays angeordnet sind, wobei das Feld eines jeden Arrays senkrecht zu den anderen Arrays ist. Jedoch ist bei dieser Anordnung das Feld auf Abschnitte und Bereiche zwischen den Polen eines jeden einzelnen Magneten begrenzt. Darüber hinaus nimmt durch den kurzen Polabstand, der bei einer Implementierung des Wiers-Typs erforderlich ist, die Länge des Magnetkreises ab, so dass das Gerät durch Verwirbelungseffekte beeinträchtigt wird und zudem die Datenqualität betreffend Schweißungen, Beulen oder anderen Anomalien verschleiert, verfälscht oder verschlechtert wird.
Andere Konstruktionen verwenden aufwändige komplexe Geometrien, mehrere Magnetisier-Abschnitte, und aufwändige mechanische Anordnungen, wie z. B. Spiralantriebe, Zahnräder und Räder, um eine spiral- oder schraubenartige Bewegung des Magnetisierabschnitts zu erreichen. Z. B. offenbart das US-Patent mit der Nummer 5,565,633 von Wernicke eine mechanisch komplizierte Vorrichtung für die Verwendung mit Magnetisierabschnitten, die zwei oder mehrere Magnetkreise und eine Vielzahl von Sensoreinheiten aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind die Magnetblöcke mit spiralförmigen parallelen Polen angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei den Magnetblöcken um verdrehte Polpaare, die axial verschoben sind. Beide Ausführungsformen erfordern eine mechanisch herbeigeführte Drehung, um eine vollständige Abdeckung der Rohrinnenfläche zu erreichen.
Ähnlich wie bei Wenicke, offenbart das US-Patent mit der Nummer 6,100,684 von Ramuat eine im Wesentlichen quer verlaufende Feldmagnetisierungs-Anordnung, die mehrere Magnetisier-Abschnitte und eine komplexe Anordnung von Rädern verwendet, um eine schraubenartige Bewegung der Abschnitte herbeizuführen und eine Überlappung oder eine vollständige Abdeckung der Rohrwand zu erreichen. Das US-Patent mit der Nummer 7,548,059 von Thompson et al. umfasst zwei Gleitstücke (Pole), die feststehende Magnete enthalten, die in dicht beabstandeten Paaren angeordnet sind, um ein nominal quer verlaufendes Feld zu erzeugen, das spiralartig um das Rohr verläuft. Dieses Gerät – das eine Vielzahl von beweglichen Teile wie z. B. Spannhalterungen, Rollen, und Federn umfasst – erfordert eine zusätzliche Komplexität, um ausreichend flexibel zur Anpassung an die Krümmungen in der Pipeline zu sein. Des Weiteren induzieren die Magneten bei dieser Anordnung ein Feld zwischen zwei parallelen Polen, so dass eine einzige geschlossene Kreisschleife zwischen den Polen der einzelnen diskreten Magnetblöcke gebildet wird.
Ähnlich wie bei Thompson et al. sind die im Stand der Technik verwendeten. Magneten als Blöcke beschrieben, ohne einen Verweis auf eine fügsame oder angleichbare Oberfläche, die bei dem Magnetblock verwendet wird. Durch die Verwendung einer starren Kontaktanordnung für den Magnetkreis wird die Datenqualität durch die Entstehung von Luftspalten oder veränderlicher magnetischer Widerstandszonen in der Magnetfeldbahn an Vertiefungen oder entlang von Schweißungen oder anderen Störungen, die in der Pipeline vorliegen können, verschlechtert. Bei bestimmten Prüfmerkmalstypen werden durch Störungen, die in dem umliegenden Feld erzeugt werden, die vorhandenen Streuflusssignale, die wegen der Prüfmerkmale vorhanden sind, überdeckt oder in anderer Weise verfälscht. Etwaige magnetische Anomalien, die in Vertiefungen und Schweißbereichen existieren, sind aufgrund ihres Vorhandenseins in diesen Zonen von größerer Bedeutung und stellen als solche Bereiche dar, in denen die Datenqualität kritisch ist.
Darüber hinaus ist beim Stand der Technik die Verwendung einer großen Anzahl von Polen oder Flächen, die in engem Kontakt mit der Rohrwandfläche angeordnet sind, erforderlich. Diese Anordnung kann extrem hohe Reibungskräfte oder Widerstände gegen die Bewegung, die von der Magnetisier-Anordnung vollzogen wird, zur Folge haben, so dass deren Verwendung bei Anwendungen, die eine geringe Reibung erfordern, nicht möglich ist oder verhindert wird.
Es besteht ein Bedarf nach einem MFL-Gerät, das eine vollständige Abdeckung der inneren Rohrwandfläche ermöglicht, ohne mechanisch komplizierte Konstruktionen zu benötigen, das ein Feld erzeugt, das axial ausgerichtete, in Umfangsrichtung ausgerichtete, und volumetrische Prüfmerkmale detektiert, das in derselben Weise auf Prüfmerkmale reagiert, und zwar unabhängig davon, ob die Prüfmerkmale in Axialrichtung oder in Umfangsrichtung verlaufen, das die Auswirkungen von Verwirbelungen sowie die Verdeckungen, Verfälschungen und Verschlechterungen der Signale an Schweißungen, Beulen und anderen Störungen eliminiert oder verringert, das Hindernisse, Krümmungen und Verengungen der Pipeline bewältigen kann, und das eine Pipelineuntersuchung in einem einzigen Arbeitsdurchgang ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Pipeline-Inspektionsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Magnetisier-Anordnung mit einem zylindrischen Gerätekörper, wenigstens zwei radialen Scheiben, und eine gerade Anzahl „n” von Polmagneten, die um eine Außenfläche des zylindrischen Körpers angeordnet sind. Jeder Polmagnet – der vorzugsweise eine angleichbare Oberfläche, wie z. B. eine bürstenartige Fläche, zwischen dem Magneten und der Innenwandfläche hat – erstreckt sich über die Länge des zylindrischen Körpers, der sich zwischen den zwei radialen Scheiben befindet. Der Abstand zwischen benachbarten Polmagneten beträgt in etwa 360°/n, wobei „n” die Anzahl der verwendeten Polmagneten ist. Die Magnetflusslinien treten aus den Magnetpolen aus, divergieren in entgegengesetzten Richtungen und kehren in derselben Weise an einem gegenüberliegenden Pol zurück.
Die Polmagneten werden verdreht oder spiralartig um den zylindrischen Gerätekörper angeordnet, so dass ein zweites Ende eines jeden Polmagneten um einen vorbestimmten Betrag „a” bezüglich einem ersten Ende desselben Polmagneten versetzt ist. Der Betrag a der Drehung, mit dem jeder Polmagnet beaufschlagt wird, erzeugt ein Magnetfeld, das schräg zur Längsmittelachse des Gerätekörpers (und folglich des Rohres) verläuft. Der Betrag der Drehung a, der in einem Bereich von 30° bis 150° liegen kann, ist vorzugsweise ausreichend, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das 360° der Innenwandfläche eines Rohres, das dem Gerätekörper gegenüberliegt, abdeckt.
Ein schraubenförmiges Array aus Magnetflusssensoren kann um den zylindrischen Gerätekörper und im Wesentlichen gleich beabstandet zwischen benachbarten Paaren von Polmagneten angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein Grad der Überlappung in dem Sensorarray vorgesehen, wobei sich ein erstes Ende des Arrays aus Magnetflusssensoren über einen Abstand „Δ” über eine Linie hinaus erstreckt, die ein zweites Ende des Arrays enthält.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetstreufluss(MFL)-Gerät zu schaffen, das auf ein breites Spektrum von Anomalien, die Magnetstreuflusssignale erzeugen können, anspricht. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein MFL-Gerät zu schaffen, das 360° der inneren Rohrwand unter Verwendung einer einzigen Magnetisier-Vorrichtung abdecken kann, ohne mehrere Magnetisierabschnitte, Magnetisier-Vorrichtungen, oder eine Relativbewegung zwischen den Sensoren oder Abschnitten zu benötigen, um nominal axial verlaufende Prüfmerkmale detektieren zu können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein MFL-Gerät zu schaffen, das Materialverlust-Prüfmerkmale vom volumetrischen Typ zusammen mit Ultraschall-Prüfköpfen, elektromagnetischen akustischen Sensoren, oder magnetostriktiven Detektierverfahren detektieren kann. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein MFL-Gerät zu schaffen, das ein Magnetfeld erzeugt, welches eine im Wesentlichen gleiche Reaktion auf in Axialrichtung orientierte oder in Querrichtung orientierte Prüfmerkmale erzeugt, sowie detektierbare Reaktionen bei Materialverlust-Prüfmerkmalen vom volumetrischen Typ erzeugt. Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein MFL-Gerät zu schaffen, das die mechanischen Auswirkungen der Bewegung infolge von Streuflusssignalen an Schweißungen, Beulen und anderen Störungen eliminiert oder verringert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines MFL-Geräts, das die extrem schmalen axialen Anomalietypen quantifiziert, wobei der zusätzliche Vorteil darin besteht, dass zusammen mit einer bereits bestehenden Axialfeld-Magnetisiervorrichtung eine höhere Gesamtgenauigkeit bei der Quantifizierung der Materialverlust-Anomalie erreichbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzahl der beweglichen Teile und Anordnungen, die in dem MFL-Gerät eingebaut sind, zu verringern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mittel zum Komprimieren des MFL-Gerätes zu schaffen, um Hindernisse, Krümmungen und Verengungen in einem Rohr zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einzelnes Gerät zu schaffen, mit dem die Pipelineuntersuchung in einem einzigen Arbeitsdurchgang durchgeführt werden kann, so dass der Arbeitsaufwand, der für den Betreiber der Pipeline sowie für das Inspektionspersonal vor Ort anfällt, die Datenverwaltung, die Datenanalyse und die Erstellung eines Abschlussberichts verringert sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine isometrische Ansicht einer in Querrichtung ausgerichteten Magnetisier-Konstruktion. Die Richtung des Magnetfelds ist in Umfangsrichtung oder Querrichtung zu Längsachse des Rohres.
2 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Schrägmagnetisieranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen spiralförmigen Magnetpolaufbau verwendet. Die Polmagneten sind verdreht oder um 30° spiralförmig angeordnet und umfassen eine flexible oder angleichbare Oberfläche.
3 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Schrägmagnetisieranordnung, bei der die Polmagneten um 60° verdreht sind.
4 ist eine Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform der Schrägmagnetisieranordnung, bei der die Polmagneten um 90° verdreht sind.
5 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Schrägmagnetisieranordnung, bei der die Polmagneten um 120° verdreht sind.
6 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Schrägmagnetisieranordnung, bei der die Polmagneten um 150° verdreht sind.
7 ist eine Endansicht einer weiteren Ausführungsform der Schrägmagnetisieranordnung, in der die Beziehung zwischen den beiden Enden der spiralförmig angeordneten oder verdrehten Polmagneten gezeigt ist. Bei diesem Beispiel sind die Polmagneten um 135° verdreht. Die angleichbare Oberfläche eines jeden Polmagneten umfasst eine borsten- oder bürstenartige Oberfläche.
8 zeigt das resultierende Magnetfeld der Schrägmagnetisieranordnung. Die Feldrichtung ist diagonal, oder schräg, zur Längsachse des Rohres.
9 ist eine Ansicht einer Ausführungsform der Schrägmagnetisieranordnung, die ein schraubenförmiges Sensorarray umfasst, das von einem Ende der Magnetisiervorrichtung zu dem anderen angebracht ist, um eine vollständige Abdeckung der inneren Rohrwandfläche zu erreichen und einen Grad der Überlappung zu erreichen, so dass sie sich an mögliche Gerätedrehungen anpassen kann.
10 ist eine Ansicht der Schrägmagnetisieranordnung in 8, die sich in einem Rohrabschnitt befindet.
11 ist eine Ansicht eines Inline-Inspektionsgeräts, das die Schrägmagnetisieranordnung, eine Axial-Magnetisiervorrichtung und einen Verformungssensorabschnitt umfasst.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen eines Magnetstreufluss-Geräts (MFL-Geräts), das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, sind im Folgenden anhand der Zeichnungen und der darin gezeigten Bauteile näher beschrieben.
In 1 sind ein Nordpolmagnet 41 und ein Südpolmagnet 61 in etwa 180° einander gegenüberliegend an einem zylindrischen Gerätekörper 21 so angeordnet, dass die jeweilige Längsmittellinie 47, 67 eines jeden Polmagneten 41, 61 parallel zur Längsmittellinie 27 des zylindrischen Gerätekörpers 21 (und folglich parallel zu einer Längsmittelachse des untersuchten Rohres) ist.
Wenngleich sich die Polmagneten 41, 61 von den Lösungen aus dem Stand der Technik darin unterscheiden, dass sich z. B. jeder Magnet 41, 61 entlang der gesamten Länge des zylindrischen Körpers 21 erstreckt, ist deren axiale Ausrichtung – wie hierin dargestellt – dennoch typisch für die Lösungen aus dem Stand der Technik. Die in dieser Art und Weise angeordneten Polmagneten 41, 61 erzeugen ein bezüglich der Rohrwand in Umfangsrichtung oder in Querrichtung verlaufendes Magnetfeld – wie durch die Magnetflusslinien 81 dargestellt – wobei mehrere Magnetisierabschnitte erforderlich sind, um eine vollständige Abdeckung der Innenwandfläche des Rohres zu erreichen.
Bezug nehmend auf die 2 bis 6 umfasst eine Schrägmagnetisier-Anordnung 20 gemäß der Erfindung einen Magnetkreis 40, der zwei spiralförmige Polmagneten 41, 61 hat, die in etwa 180° einander gegenüberliegend an einem zylindrischen Gerätekörper 21 angeordnet sind. Jeder Polmagnet 41, 61 erstreckt sich zwischen einem ersten Ende 23 und einem zweiten Ende 25 des zylindrischen Gerätekörpers 21. Es können auch zusätzliche Paare spiralförmiger Polmagneten 41, 61 verwendet werden, wobei sich jeder spiralförmige Polmagnet 41 oder 61 zwischen den Enden 23, 25 des zylindrischen Gerätekörpers 21 erstreckt und um 360°/n von seinem benachbarten und gegenüberliegenden Polmagneten 41, 61 beabstandet ist (wobei „n” gleich der Anzahl der verwendeten Polmagneten 41, 61 ist). Die Polmagneten 41, 61 haben vorzugsweise eine flexible oder angleichbare Oberfläche 49 bzw. 69, die zur Verringerung von Reibungskräften beiträgt und die Auswirkungen von Verwirbelungen minimiert, wenn die Schrägmagnetisier-Anordnung 20 durch das Innere eines Rohres bewegt wird. Durch die angleichbare Oberfläche 49, 69 kann die Magnetisier-Anordnung 20 ausreichend komprimiert werden, um innere Hindernisse, Krümmungen und Verengungen in dem Rohr zu überwinden, die ansonsten eine Beschädigung der Magnetisier-Anordnung 20 zur Folge hätten oder deren Hindurchbewegen verlangsamen oder verhindern würden.
Der Betrag der Drehung der Polmagneten 41, 61 ist abhängig von dem Betrag der Drehung, die erforderlich ist, um eine vollständige Abdeckung der inneren Rohrwandfläche zu erreichen. Nacheinander Bezug nehmend auf die 2 bis 6 werden die Polmagneten 41, 61 jeweils schrittweise weiter verdreht oder spiralförmig angeordnet, und zwar um eine nominale Verdrehung von in etwa 150 Grad (wie in 6 gezeigt). Beim Verdrehen wird das zweite Ende 45, 65 des Polmagneten 41, 61 um einen vorbestimmten Winkel oder Betrag α relativ zu seinem ersten Ende 43, 63 versetzt (siehe 7). Aufgrund dieses Betrages α der Verdrehung ist die jeweilige Längsmittellinie 47, 67 eines jeden spiralförmigen Polmagneten 41, 61 nicht parallel zur Längsmittelachse 27 des zylindrischen Gerätekörpers 21. Durch die Verdrehung der Polmagneten 41, 61 wird auch das Herbeiführen eines ausreichenden Betrags der Verdrehung der Magnetisier-Anordnung 20 begünstigt, wenn diese durch das Innere des Rohres bewegt wird.
8 zeigt das Magnetfeld 80, das von einem Prototyp der Schrägmagnetisier-Anordnung 20 erzeugt wird, der ähnlich wie die Magnetisier-Anordnung 20, die in den aufeinander folgenden Verdreh-Darstellungen der 2 bis 6 gezeigt ist, aufgebaut ist. Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Inspektionsgeräten verläuft die Richtung des Magnetfeldes 80 diagonal oder schräg zur Rohrachse anstatt in Umfangs- oder Querrichtung, wobei die Magnetflusslinien 81 von den Polen 41, 61 austreten und in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, um zu einem entsprechenden Pol 61, 41 zu gelangen. Die Magnetflusslinien 81, die von jedem Polmagneten 41, 61 erzeugt werden, werden entlang der Bahn des geringsten Widerstands geführt: in die Rohrwand und in Richtung auf den benachbarten Rohrmagneten 61, 41. Der Winkel des Magnetfeldes 80 ist im Allgemeinen senkrecht zu den Flusslinien 81, die von den Magnetpolen 41, 61 erzeugt werden, und im Allgemeinen parallel zu einer Linie, welche die kürzeste Distanz zwischen den Magnetpolen 41, 61 darstellt. Die Richtung des Magnetfeldes 80 innerhalb der Erstreckung der Pole 41, 61 kann in einem Bereich von 30 bis 60 Grad bezüglich der Rohrachse liegen.
In den 9 und 10 kann eine Schrägmagnetisier-Anordnung 20 ein spiralförmiges Sensorarray 90 umfassen, das sich im Wesentlichen im gleichen Abstand zwischen den verdrehten Polmagneten 41, 61 befindet und so angeordnet ist, dass sie die Innenwandfläche W des Rohres P vollständig abdeckt und sich jeder Drehung der Magnetisier-Anordnung 20, die erfolgen kann, anpassen kann. Bei den einzelnen Sensoren in dem Sensorarray 90 kann es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren zum Detektieren von Magnetstreuflusssignalen handeln. Das Sensorarray 90 erstreckt sich vorzugsweise zwischen dem ersten Ende 23 und dem zweiten Ende 25 des zylindrischen Körpers 21 (und folglich zwischen den Enden 43, 45 und 63, 65 der Polmagneten 41, 61) und weist einen Überlappungsgrad Δ zwischen einem ersten Ende 91 und einem zweiten Ende 93 des Sensorarrays 90 auf. Die angleichbaren oberen Flächen 49, 69 der Polmagneten 41, 61 (siehe z. B. 6) können in Form von Bürsten 51, 71 vorgesehen sein. Radiale Scheiben 31A & B helfen, die Magnetisier-Anordnung 20 vorzuschieben und zu zentrieren, wenn sie sich in dem Rohr P unter Differentialdruck vorwärts bewegt.
Der endgültige Aufbau der Schrägmagnetisier-Anordnung 20 kann jede derzeitige Kombination von Datensätzen umfassen, einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, Verformungsdaten, Axial-MFL-Daten mit hoher Magnetisierung, Intern/Extern-Unterscheidung, Trägheitsdaten für die Vermessung, und MFL-Daten bei Niedrig- oder Restmagnetisierung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Inline-Inspektionsgeräts 10, das eine Schrägmagnetisier-Anordnung 20 enthält, umfasst das Gerät 10 eine axiale Magnetisiervorrichtung 100 und einen Verformungssensorabschnitt 110 (siehe 11).
Obwohl ein MFL-Gerät, das eine Schrägmagnetisiervorrichtung und ein spiralförmiges Sensorarray umfasst, genauer beschrieben wurde, können eine Vielzahl von Änderungen in den Konstruktionsdetails und der Anordnung der Komponenten erfolgen, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Ein MFL-Gerät gemäß der vorliegenden Offenbarung ist daher lediglich durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche festlegt, einschließlich sämtlicher Äquivalente, die zu jedem Bauteil möglich sind.
Bezugszeichenliste

10: Inline-Inspektionsgerät
20: MFL-Gerät/Schrägmagnetisier-Vorrichtung
21: zylindrischer Gerätekörper
23: erstes Ende von 21
25: zweites Ende von 21
27: Längsachse von 21
31: Radiale Scheibe
40: Magnetkreis
41: Polmagnet
43: erstes Ende von 41
45: zweites Ende von 41
47: Längsmittelachse von 41
49: angleichbare Oberfläche
51: Bürsten
61: Polmagnet
63: erstes Ende von 61
65: zweites Ende von 61
67: Längsmittelachse von 61
69: angleichbare Oberfläche
71: Bürsten
80: Magnetfeld
81: Magnetfeldbahn von Feld 80
90: Sensorarray
91: erstes Ende von 90
93: zweites Ende von 90
100: Axialmagnetisier-Vorrichtung
110: Verformungssensorabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6820653 [0004]
- US 3483466 [0007]
- US 3786684 [0007]
- US 5565633 [0008]
- US 6100684 [0009]
- US 7548059 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Thompson et al. [0010]

Claims

Pipeline-Inspektionsgerät (10) aufweisend: – eine Magnetisier-Anordnung (20) mit einem zylindrischen Gerätekörper (21), wenigstens zwei radialen Scheiben (31A, 31B), und eine gerade Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61), die um eine Außenfläche des zylindrischen Körpers (21) angeordnet sind, wobei – sich jeder Polmagnet (41, 61) der geraden Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61) zwischen den wenigstens zwei radialen Scheiben (31A, 31B) erstreckt und um einen Abstand von in etwa 360°/n von jedem benachbarten Polmagneten (41, 61) der geraden Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61) beabstandet ist, und – jeder der Polmagneten (41, 61) der geraden Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61) so verdreht ist, dass ein zweites Ende (25) des Polmagneten (41, 61) einen vorbestimmten Betrag „α” relativ zu einem ersten Ende (23) des Polmagneten (41, 61) versetzt ist.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem der vorbestimmte Betrag der Drehung α ein Betrag der Drehung ist, der ausreicht, um ein Magnetfeld (80) zu erzeugen, das eine zylindrische Innenwandfläche (W) eines Rohres (R), das dem zylindrischen Gerätekörper (21) gegenüberliegt, abdeckt.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem der vorbestimmte Betrag der Drehung ausreicht, um ein Magnetfeld (80) zu erzeugen, das schräg zur Längsmittelachse (27) des zylindrischen Gerätekörpers (21) verläuft.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 3, bei dem das Magnetfeld (80) aus jedem der Polmagneten (41, 61) austritt und in einer entgegengesetzten Richtung verläuft, um zu einem benachbarten Polmagneten (61, 41) zu gelangen.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem der vorbestimmte Betrag der Drehung α in einem Bereich von 30° bis 150° liegt.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem jeder Polmagnet (41, 61) der geraden Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61) den gleichen vorbestimmten Betrag der Drehung α hat.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem wenigstens ein Polmagnet (41, 61) der geraden Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61) eine angleichbare Oberfläche (49, 69) hat.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 7, beidem die angleichbare Oberfläche (49, 69) eine bürstenartige Fläche umfasst.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Array (90) aus Magnetflusssensoren, die um den zylindrischen Gerätekörper (21) und zwischen einem Paar benachbarter Polmagneten (41, 61) der geraden Anzahl „n” von Polmagneten (41, 61) angeordnet ist.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 9, bei dem das Array (90) aus Magnetflusssensoren in einer spiralförmigen Anordnung vorgesehen ist.
Pipeline-Inspektionsgerät (10) nach Anspruch 10, bei dem sich ein erstes Ende (91) des Arrays (90) aus Magnetflusssensoren über eine Distanz „Δ” über eine Linie hinaus erstreckt, die ein zweites Ende (93) dieses Arrays enthält.