DK142381B - Inspektionssonde til inspektion af det indre af en rørledning. - Google Patents

Description

(&)' \p.a/ (11) FREMLÆ6GELSES8KRIFT 1^2381 DANMARK (si) int. ci.3 e o i b 7/34 §(21) Ansøgning nr. 5544/75 (22) Indleveret den 8. d&C. 1975 (24) Løbedsg 8. deC . 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremleeggelsesskriftet offentliggjort den 20 » Okt · 1 980

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

12. nov. 1975, £59295* CA

(71) TRANSCAN ADA PIPELINES LIMITED, P.0. Box 54, Commerce Court West, Toron=

To, Ontario, M5L 1C2, CA.

(72) Opfinder: Patrick Charles Porter, 15 Stewart Avenue, Rexdale, Onta= rio, M9V 2W8, CA. ^ (74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.__ (54> Inspektions sonde til inspektion af det indre af en rørledning.

Opfindelsen angår en sonde til inspektion af det indre af en rørledning, hvorigennem sonden fremdrives, hvilken sonde omfatter i det mindste ét affølingsorgan med tilhørende registreringsudstyr til registrering af uregelmæssigheder i rørvæggen, herunder ændringer i væggens metallurgiske egenskaber og fremstående ujævnheder i væggen, samt et accelerometer til registrering af ændringer i sondens fremføringshastighed gennem rørledningen.

I rørledningsindustrien er det almindeligt at anvende sonder til udøvelse af visse specielle operationer inde i rørledninger. En sådan sonde omfatter i regelen en langstrakt kropdel, der fastholdes centralt i rørledningen ved to eller flere fleksible, radialt udadrettede, i længderetningen fordelt anbragt skrabeskåle, der er pas- 2 142381 set stramt, men på grund af skålenes eftergivelighed, tillige forskydeligt ind i rørledningen.

Sonden føres frem gennem rørledningen ved hjælp af det tryk, som det bag sonden strømmende fluidum udøver på sondens kropdel og de til denne fastgjorte skrabeskåle.

Med henblik på rensning af en rørlednings indervæg kan sonden bære børster, skrabeorganer eller lignende. Til at adskille to forskellige fluider, der successivt føres gennem rørledningen, er det kendt at anvende en sonde, som ikke bærer renseelementer, hvorved den fungerer som en skillesonde. Desuden kendes der sonder, der anvendes til at fjerne i rørledningens lavtliggende områder indespærrede fluider. Endelig kendes der inspektionssonder, som frembærer afprøvningsudstyr og måleinstrumenter gennem rørledningen med henblik på at måle væskekarakteristikker, at kontrollere selve rørledningen eller at udføre en lang række målinger eller sikkerhedsprøver, som er nødvendige for at sikre, at rørledningen vedligeholdes og fungerer forsvarligt. Inspektionssonden ifølge opfindelsen er en sonde af denne art.

De til inspektion af rørledningens tilstand indrettede sonder, er som oftest udstyrede med en række føleorganer. Disse føle-organer kan foretage en magnetisk eller lydmæssig undersøgelse af rørvæggen. I regelen anvendes der flere føleorganer, så at rørledningens samlede omkreds kan inspiceres, når sonden passerer frem gennem rørledningen. Pøleorganernes udgangssignaler kan påtrykkes et inden i sonden anbragt registrerende apparat med flere kanaler.

Ved at undersøge det af apparatet registrerede efter at sonden har foretaget et gennemløb, er det muligt at lokalisere eventuelle fejl, hvis sondens placering på det tidspunkt, hvor fejlen blev affølt, kan bestemmes. Den art fejl, som sonden kan afføle, vil, især når der anvendes magnetisk inspektion, omfatte revner i rørledningens væg, metallurgiske anomalier, f.eks. i form af hårde pletter, riller og ridser på rørledningens ydre, der kan være opstået under arbejdet med at placere rørledningen i dens udgravning, samt korrosionsfejl. Føleorganerne vil tillige afsløre områder, der på grund af vekslende metallurgiske egenskaber i rørvæggen, har en ændret magnetisk kraftliniestrøm. Når føleorganerne passerer hen over svejsesømme i røret, vil der blive registreret et signal fra det eller de føleorganer, der passerer hen over svejsesømme. Hvis der inde i røret findes såkaldte svejsedryp, vil føleorganerne ligeledes registrere en ændring i de magnetiske egenskaber.

3 142381

En fysisk knusning af røret, som kan forekomme f.eks. i forbindelse med efterfyldningsarbejder, når rørledningen er placeret i sin udgravning, vil være en meget alvorlig fejl, idet den vil kunne medføre, at rørledningen brækker over. I de tilfælde, hvor røret udsættes for en kraftig belastning, vil der opstå en bule i røret, som vil betyde, at røret ikke længere er rundt. De således opståede ujævnheder kan omfatte folder, buler, ovaliteter eller lignende defekter. Ujævnhederne kan være opstået, fordi det stål, hvoraf rørledningen er fremstillet, er blevet koldforarbejdet, hvorfor det vil være upålideligt ved det tryk, hvorunder rørledningen skal arbejde.

Som beskrevet i det foregående vil sondens føleorganer, der foretager ; en magnetisk inspektion af rørvæggen, afføle en ujævnhed og frembringe et af det registrerende apparat registreret udgangssignal. Det er imidlertid yderst vanskeligt at tyde føleorganernes udgangssignaler på en sådan måde, at de forskellige fejltyper kan skelnes fra hinanden. Det vil derfor være af stor værdi for arbejdet med at tyde de i en rørledningsinspektionssonde anbragte føleorganers forskellige udgangssig- naler, hvis det var muligt at identificere fejl i form af ujævnheder på det registrerende apparat.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en inspektionssonde, hvormed fejl i form af ujævnheder nemt kan skelnes fra andre fejl, der detekteres af et magnetisk inspektionsapparat, og dette er ifølge opfindelsen opnået ved at registreringsudstyret er indrettet til særskilt at registrere affølingsorganets eller affølingsorganernes udgangssignaler og udgangssignalet fra accelerometeret.

Et accelerometer er et apparat, der frembringer et elektrisk udgangssignal, som er proportionalt med den acceleration, apparatet udsættes for. F.eks. kendes fra US-PS nr. 3.786.684 en inspektionssonde med et accelerometer, men dette anvendes alene til at tilvejebringe et nøjagtigt hastighedstal og dermed en nøjagtig styring af en regi s tre rings films fremføringshastighed, hvorved placeringen af . ; den registrerede fejl kan bestemmes meget nøjagtigt.

Ved anvendelse i forbindelse med en rørledningssonde er accelerometeret monteret i sonden på en sådan måde, at dets signaler kun vil give oplysning om accelerationer og decelerationer i aksial-retningen. Rørledningssonden vil bevæge sig op og ned som følge af rørledningens stigninger og fald, og sonden vil derfor være udsat for mange accelerationer og decelerationer, men det er kun de i retningen langs rørledningens akse rettede accelerationer og decelerationer, der vil være af betydning for den ujævne tilstand.

4 142381 Når den rørledningssonde, der føres frem gennem rørledningen af det tryk, som rørledningsfluidumet udøver på skrabeskålene, støder på et ujævnt område i rørledningen, vil sondens aksiale bevægelse i rørledningen accelereres eller eventuelt decelereres, hvilken hastigheds ændring afføles af det i sonden monterede accelerometer og registreres i registreringsudstyret. Ved passage af vægområder med ændring af materialets metallurgiske egenskaber vil accelerometret derimod ikke afføle nogen ændring, idet sonden føres forbi sådanne områder med konstant hastighed. Ved at sammenholde de af henholdsvis affølingsorganet og accelerometeret afgivne og registrerede signaler vil det således være muligt at konstatere fejlens art.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en instrumentbærende inspektionssonde ifølge opfindelsen, fig. 2 den art signaler, der registreres, når inspektionssonden støder på en ujævn tilstand, og fig. 3 den art signaler, der registreres, når inspektionssonden er ud for fejl, der ikke består i ujævne tilstande.

I fig. 1 er der vist en udførelsesform for en instrumentbærende inspektionssonde. Sonden 10 omfatter en første skrabeskål 11, der e;r anbragt ved sondens ene ende, og en anden skrabeskål 12, der er anbragt ved sondens anden ende. De to skrabeskåle 11 og 12 er monterede på en kropdel 13. Skrabeskålene 11 og 12 bærer kropdelen 13, og leder den gennem rørledningen. Skrabeskålene tjener tillige til at fremdrive sonden 10 gennem rørledningen 15. Skrabeskålenes placering i forhold til sondekroppen og det nødvendige antal skrabeskåle, der vil være afhængigt af sondekroppens størrelse og vægt, vil være nærliggende for en fagmand. I den i fig. 1 viste udførelsesform er der i et ringformet mønster anbragt inspektionssko omkring sondekroppen. Inspektionsskoene 14 er fastgjort til sondekroppen 13 ved hjælp af konsoller 16 og bevægelige arme 17. De bevægelige arme 17 er drejeligt lejrede ved 18, og fjederorganer 19 tvinger skoene 14 i forbindelse med rørledningsvæggens indre omkreds 20. Af hensyn til figurens overskuelighed er der kun vist én sko 14, men af figuren fremgår det dog, at der anvendes flere sko til at inspicere hele rørledningens omkreds. Hver af skoene 14 er forsynet med et inspektionsapparat, der 5 142381 kan omfatte et magnetisk inspektionsapparat, som indeholder magneter og spoler eller lydinspektionsapparater- Andet udstyr til inspektion af rørledningens indre omkreds vil være velkendt for fagfolk.

I rørledningssonden 10's kropdel 13 findes der et kammer, soiti indeholder passende apparater, fortrinsvis elektroniske apparater, til 1 udøvelse af den inspicerende funktion. Inden i sondekroppen 13 er der tillige anbragt et accelerometer samt et registrerende apparat med flere kanaler.

Det anvendte accelerometer er ikke vist. Der findes mange kommercielt tilgængelige, egnede accelerometre, der i det væsentlige består af en balanceret resitiv straingagebro. Et accelerometer som f.eks. et "Statham model nr. AG69TC-10-350" vil være et egnet accelerometer. Det registrerende apparats nødvendige indgangsniveau vil være bestemmende for, hvor meget det vil være passende at forstærke Ί accelerometerets udgangssignal.

Ifølge opfindelsen vil det være hensigtsmæssigt at anvende en række sko til at inspicere rørledningsvæggens samlede omkreds.

Ifølge opfindelsen er det dog også muligt blot at anvende ét ringformet føleorgan. Ifølge opfindelsen anvendes der i begge tilfælde et registrerende apparat til at registrere udgangssignalerne fra M

føleorganet eller føleorganerne. Det vil endvidere være hensigtsmæssigt,* om det registrerende apparat genererer og registrerer et signal, der viser den af sonden gennemløbne distance eller det tidsrum, hvori sonden har fungeret. Ved at sammenholde distancesignalet med fejlsignalerne vil det være muligt at stedfæste fejlene i rørledningen.

Det registrerende apparat skal derfor have mindst to kanaler, og det vil være hensigtsmæssigt, hvis det har adskillige. Det ved anlægget ifølge opfindelsen anvendte registrerende apparat skal have en særskilt kanal, der muliggør en registrering af accelerometerets udgangssignal.

I fig. 2 er afbildet den art signaler, som et registrerende apparat med flere kanaler registrerer, når det anvendes i forbindelse med en sonde, der omfatter fire inspektionssko. I denne afbildning ér udgangssignalerne fra de fire sko i lighed med udgangssignalet fra accelerometeret registreret hver for sig ved hjælp af det registrerende apparat. Den kanal, der registrerer distancesignalet, er ikke vist.

Når sonden støder på en ujævnhed, vil de i fig. 2 viste, forskellige signaler blive produceret. Som følge af den ujævne tilstand vil den eller de sko, der føres hen over bulen, ikke være i tæt kontakt med rørvæggen over skoens fulde længde, og dette vil typisk frembringe et 142381 6

Udgangssignal fra de pågældende sko. I fig. 2 er det antaget, at bulen er stor nok til at frembringe et udgangssignal fra hver af skoene 1 og 2. Bulen er imidlertid ikke så stor, at den frembringer et udgangssignal fra nogle af skoene 3 eller 4. Som det er forklaret i det foregående, vil sonden decelerere og dermed frembringe et negativt signal fra accelerometeret, når der registreres en ujævnhed. Hvis deformationen er ekstrem, vil sonden muligvis blive bragt til standsning. Trykket bag sonden vil i alle tilfælde øges en del, så at sonden stødes forbi forhindringen, hvorpå den vil accelerere, indtil den når op på den hidtidige hastighed. Den kanal, der i fig. 2 registrerer accelerometerets udgangssignal, viser derfor en brat negativ acceleration eller deceleration fulgt af en mindre positiv acceleration. Den deceleration, der opstår, er en funktion af sondens hastighed og deformationens størrelse. Desto hurtigere sonden bevæger sig før den støder på ujævnheden, desto større er dens mulighed for at decelerere, og desto større er den negativt rettede spids eller chokbølge. På denne måde er det muligt at bedømme bulens størrelse ved at undersøge signalet fra accelerometeret.

X fig. 3 er der afbildet typiske, af inspektionsskoene detekterede fejl, der ikke hidrører fra deformationer af røret. Sådanne fejl kan skyldes korrosion, svejsefejl eller en lagdeling i væggen. I dette tilfælde registreres fejlsignalerne på de kanaler, der registrerer føle-skoenes udgangssignaler, men der er intet udgangssignal fra accelerometeret, idet sonden fortsætter med jævn hastighed.

De signaler, der viser de i fig. 2 og 3 affølte fejl, er ikke nødvendigvis typiske for så vidt angår deres form. Signalerne er kun vist skematisk, da det er deres tilstedeværelse eller fravær, der er af betydning.

Ved at anvende et accelerometer i forbindelse med en med føle-organer udstyret rørledningssonde kan en ujævn tilstand derfor bestemmes ved hjælp af det af det registrerende apparat med flere kanaler registrerede. For fagfolk vil det være nærliggende at variere antallet af kanaler, og at benytte en anden art føleorganer eller et andet accelerometer.