ES2712069T3 - Procedimientos y aparatos para la inspección de placas y paredes de tuberías - Google Patents
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Abstract
Aparato para inspeccionar placas o paredes de tubería (8) de material magnetizable en el que el aparato está comprendido de: (i) una unidad de magnetización (6) adecuada para la creación de un circuito magnético a través de la unidad de magnetización (6) y al menos un espacio de aire entre la unidad de magnetización (6) y la placa o pared de tubería (8); (ii) medios de medición (28) para medir la reluctancia magnética en al menos un espacio de aire; (iii) medios de procesamiento de datos; (iv) medios de almacenamiento y/o de visualización de datos; en el que la unidad de magnetización (6) está comprendida de un yugo (12) de material magnetizable y dos o más polos (14, 18 y 16, 20) que están unidos al yugo (12), comprendiendo al menos un polo (14, 18, o 16, 20) o el yugo (12) al menos un imán (14 o 16), y teniendo ambos polos (14, 18 y 16, 20) una cara polar (22, 24) en el extremo opuesto del polo (14, 18 y 16, 20) a la interfaz entre el polo (14, 18 y 16, 20) y el yugo (12), y en el que el aparato está construido de manera que el yugo (12) se soporta en un bastidor (4) para que, cuando el bastidor (4) se coloque sobre la superficie de una placa o pared de tubería (8) que se vaya a inspeccionar, cada cara polar (22, 24) esté adyacente a la superficie de la placa o pared de tubería (8) que se vaya a inspeccionar y separada de la misma por un espacio de aire, y al menos una de las caras polares (22, 24) define al menos parcialmente un rebaje (26) adecuadamente dimensionado para permitir que uno o más medios de medición de reluctancia magnética (28) estén fijos dentro del rebaje (26), y caracterizado por que los medios para medir la reluctancia magnética (28) están en el espacio de aire y están orientados en un ángulo con respecto al eje z para medir sólo una porción o un vector de la densidad de flujo magnético, el eje z es paralelo a la orientación esperada de las líneas de flujo magnético que pasan por el espacio de aire suponiendo que no hay discontinuidad en la placa o en la pared de tubería, el eje x es perpendicular al eje z y paralelo a la orientación esperada de las líneas de flujo magnético que pasan a través de la placa o pared de 30 tubería entre los polos de la unidad de magnetización, y el eje y es perpendicular a los ejes x y z.
Description
DESCRIPCION
Procedimientos y aparatos para la inspeccion de placas y paredes de tuberfas
Esta invencion se refiere a procedimientos y aparatos para inspeccionar placas o paredes de tuberfas de material magnetizable, y en particular a procedimientos y aparatos para usar la reluctancia magnetica para obtener datos sobre la placa o pared de tuberfas que se este inspeccionando. Las placas que se vayan a inspeccionar pueden formar parte de una pared o suelo de un deposito de almacenamiento o usarse para otros fines.
Se sabe que, si los polos de un medio de magnetizacion tal como un iman de herradura o su equivalente, siendo opuestas sus polaridades (por ejemplo, teniendo uno de los imanes su polo norte en contacto con el yugo y el otro su polo sur en contacto con el yugo) se colocan en contacto con o muy cerca de una pieza de material magnetizable, por ejemplo, una placa de acero, o pared de tuberfa, o una placa o pared de tuberfa de material ferroso, diamagnetico o paramagnetico, un campo magnetico fluira a traves del iman de herradura, de la placa y de vuelta al iman de herradura, un llamado circuito magnetico. Un equivalente a un iman de herradura puede estar comprendido de, por ejemplo, un yugo de material magnetizable al que esten unidos uno o mas imanes y, opcionalmente, una o mas piezas polares de material magnetizable. Mas tfpicamente, el iman o los imanes estan en contacto con el yugo y las piezas polares, cuando esten presentes, en contacto con la cara del iman alejado del yugo.
El circuito magnetico puede generarse de forma alternativa mediante el uso de uno o mas imanes permanentes o uno o mas electroimanes. La resistencia de los materiales en ese circuito al flujo del campo magnetico se conoce como reluctancia magnetica. La reluctancia magnetica de un circuito magnetico puede medirse con un sensor de flujo magnetico, un transductor o medios de medicion conocidos similares.
La reluctancia magnetica en un circuito magnetico esta influenciada por la geometrfa de los diversos elementos de los materiales a traves de los que el circuito pasa y la permeabilidad magnetica de esos materiales.
Cuando se habla de imanes de herradura y de imanes equivalentes, en general lo mas conveniente es describirlos en dos dimensiones. Se apreciara que en realidad los objetos son tridimensionales, pero que, para dichos imanes, la situacion bidimensional en la mayorfa de las posiciones a lo largo de la tercera dimension es constante a menos que se describa lo contrario.
Una aplicacion del uso de reluctancia magnetica en la inspeccion de placas o tuberfas se describe en el documento US5293117A (HWANG) en el que se describe un aparato y un procedimiento para la inspeccion de las paredes de una tuberfa que comprende las etapas de (a) crear un circuito magnetico a traves de una unidad de magnetizacion, la pared de tuberfa y dos espacios de aire entre la placa y la pared de tuberfa; (b) medir la reluctancia magnetica en al menos un espacio de aire; (c) incorporar la reluctancia magnetica medida en un algoritmo; y (d) registrar o visualizar cada reluctancia magnetica medida en asociacion con la posicion en la que se midio.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un aparato para inspeccionar placas o paredes de tuberfa de material magnetizable como se divulga en la reivindicacion independiente 1.
Se sabe que, en su forma mas simple, un circuito magnetico que incorpore un iman de herradura o su equivalente, una placa o pared de tuberfa de material magnetizable y un espacio de aire entre los polos del iman y la placa o pared de tuberfa pueden considerarse como un yugo, polo 1 y polo 2, la muestra que se vaya a inspeccionar, y un espacio de aire 1 entre el polo 1 y la muestra y un espacio de aire 2 entre el polo 2 y la muestra. La reluctancia magnetica del circuito se puede describir mediante el siguiente algoritmo, donde hay dos espacios de aire Rcircuito _ Ryugo Rpolo1 Rpolo2 ' R 'espacio de aire 1+ R,espacio de aire 2+ Rm
Donde
R = reluctancia magnetica
Rcircuito = la reluctancia total del circuito magnetico
La reluctancia magnetica para todo el espacio de aire se puede aproximar tomando una o mas mediciones de reluctancia en el espacio de aire y extrapolando a partir de esas medidas. Un factor importante en esas extrapolaciones sera el area sobre la que el sensor o cada sensor mida la reluctancia magnetica.
La reluctancia magnetica del yugo, el polo 1 y el polo 2 pueden medirse o calcularse mediante tecnicas conocidas antes, durante o despues de la fabricacion de un artfculo del aparato de prueba. Si se sabe que grosor tendran los espacios de aire 1 y 2, la reluctancia magnetica de esos espacios de aire se puede calcular de manera similar mediante tecnicas conocidas. De forma alternativa, la reluctancia magnetica del Respacio de aire 1 y del Respacio de aire 2 se puede medir aplicando el circuito magnetico a una muestra calibrada. Una vez que el Respacio de aire 1 y el Respacio de aire 2 se conocen en condiciones controladas, se puede usar un aparato de inspeccion usado para realizar el procedimiento en las placas o paredes de tuberfas que se vayan a inspeccionar.
Preferentemente, las mediciones repetidas de la reluctancia magnetica (Rcircuito R) del circuito magnetico se toman a medida que el aparato de inspeccion se mueve a traves de la superficie de una placa o pared de tuberfa que se vaya a inspeccionar, los valores medidos para el Rcircuito promediados y el valor para Rmuestra calculado. Una vez conocido el Rmuestra, uso del algoritmo
Donde
Rmuestra = reluctancia magnetica calculada
l = la longitud del circuito en la muestra;
p0 = la permeabilidad magnetica del espacio libre;
pr = la permeabilidad magnetica relativa del material;
A = el area en seccion transversal del circuito permite calcular el area en seccion transversal promedio y, por lo tanto, el grosor promedio de la muestra si se conoce la distancia entre los polos de la unidad de magnetizacion y las suposiciones sobre el ancho del circuito magnetico dentro del circuito hecho.
El conocimiento del grosor de la placa o pared de tuberfa que se este inspeccionando puede ser util en si mismo. En un procedimiento particularmente preferido, esto se combina con un procedimiento de inspeccion de la dispersion del flujo magnetico (MFL) (tambien conocida como exclusion del flujo magnetico (MFE), pero a continuacion se denomina simplemente dispersion de flujo magnetico) para inspeccionar una placa o pared de tuberfa de material magnetizable. En dicho modo de realizacion, el grosor calculado de una placa o pared de tuberfa se puede usar para calibrar el aparato usado para la inspeccion de dispersion de flujo magnetico o, mas preferentemente, los datos generados por la inspeccion de dispersion de flujo magnetico. La calibracion puede estar en lfnea, es decir, a medida que avanza la inspeccion, o fuera de lfnea, que se aplica a los datos de dispersion de flujo magnetico antes, despues o antes y despues de que se haya recopilado. La medicion de la reluctancia magnetica puede producirse simultaneamente con la inspeccion de dispersion de flujo magnetico utilizando el mismo circuito magnetico. Se apreciara que el promedio de varias mediciones de reluctancia magnetica servira para cancelar, o minimizar, en un grado aceptable, cualquier efecto que pueda causar la presencia de discontinuidades en la placa o pared de la tuberfa que se este inspeccionando.
Se conocen tecnicas de inspeccion de dispersion de flujo magnetico que usan una unidad de magnetizacion, uno o mas sensores para detectar la dispersion de flujo magnetico causada por discontinuidades en la placa o pared de la tuberfa de material magnetizable que se este inspeccionando y medios de analisis de datos para analizar los datos de los sensores y no se analizaran en cualquier detalle en el presente documento. Sin embargo, el procedimiento puede realizarse usando esencialmente el mismo aparato que el usado para la dispersion de flujo magnetico conocida. Esto es ventajoso porque el aparato conocido de inspeccion de dispersion de flujo magnetico puede adaptarse facilmente para su uso en el procedimiento.
Preferentemente, la reluctancia magnetica del Rcircuito se mide repetidamente y cada medicion se compara con las mediciones anteriores y posteriores. Debido a que la relativa permeabilidad magnetica del aire en los espacios de aire es muy pequena en relacion con los otros materiales a traves de los que pasa el circuito magnetico, cualquier cambio en el grosor del espacio de aire tiene un efecto significativo y medible sobre la resistencia magnetica del circuito Rcircuito. Esto tiene el efecto de que un aumento de la reluctancia magnetica del circuito Rcircuito de circuito con respecto a una medicion anterior puede correlacionarse con uno o ambos de los espacios de aire que aumenten de grosor. Es muy probable que dicho aumento de grosor se deba a la presencia de un pozo o discontinuidad en la superficie de la placa o pared de tuberfa que se este inspeccionando y que este adyacente al aparato de inspeccion. Un pozo o discontinuidad en la superficie de la placa o pared de tuberfa que se este inspeccionando y que este adyacente al aparato de inspeccion se conoce como discontinuidad de superficie superior. La ubicacion de dichas discontinuidades de superficie superior se registra junto con la informacion de posicion.
Se prefiere particularmente que los resultados de este procedimiento preferido se combinen con los resultados de una inspeccion de dispersion de flujo magnetico para que las discontinuidades identificadas en la inspeccion de dispersion de flujo magnetico puedan identificarse como discontinuidades de superficie superior o inferior. Esto es posible porque se sabe que los procedimientos de inspeccion de dispersion de flujo magnetico pueden identificar tanto discontinuidades de superficie superior como discontinuidades en la superficie de la placa o pared de tuberfa alejadas del aparato de prueba, conocidas como discontinuidades de superficie inferior. Sin embargo, los
procedimientos de inspeccion de dispersion de flujo magnetico no son buenos para distinguir las discontinuidades de superficie superior e inferior entre sf Hasta la fecha, para lograr esto, se requieren inspecciones manuales u otras tecnologfas independientes, tales como pruebas de ultrasonidos (UT) o sondas de corrientes de Foucault (EC). Tambien necesitan componentes electronicos y componentes de sistema adicionales ademas de los usados en los aparatos de inspeccion de dispersion de flujo magnetico y, por lo tanto, el aparato combinado tiene mayor complejidad y coste. De acuerdo con la presente invencion, el aparato esta comprendido de:
(i) una unidad de magnetizacion adecuada para la creacion de un circuito magnetico a traves de la unidad de magnetizacion y de la placa o pared de tubena;
(ii) medios de medicion para medir la reluctancia magnetica en el circuito magnetico;
(iii) medios de procesamiento de datos; y
(iv) medios de almacenamiento de datos y/o de visualizacion, se caracteriza por la caractenstica establecida en la reivindicacion principal.
El aparato puede comprender un bastidor que soporte los medios de magnetizacion, estando configurado el bastidor para que los medios de magnetizacion se mantengan a una distancia predeterminada de la superficie de la placa o pared de tubena que se vaya a inspeccionar. Mas preferentemente, el bastidor esta provisto de uno o mas rodillos de ruedas o medios similares para permitir que el bastidor se mueva suavemente a traves de la superficie de la placa o pared de tubena que se vaya a inspeccionar.
Es preferente que los medios de magnetizacion esten comprendidos por un yugo de material magnetizable y dos polos que esten unidos al yugo, comprendiendo cada polo al menos un iman, que sea un iman permanente, preferentemente un iman de tierras raras, o un electroiman, y que tenga una cara polar en el extremo opuesto del polo a la interfaz entre el polo y el yugo. El aparato esta construido preferentemente para que, cuando el bastidor se coloque sobre la superficie de una placa o pared de tubena que se vaya a inspeccionar, cada cara polar este adyacente a la superficie de placa o pared de tubena que se vaya a inspeccionar y separada de la misma por un espacio de aire.
Los medios de medicion para medir la reluctancia magnetica del circuito magnetico se encuentran dentro de al menos uno de los espacios de aire. Es particularmente preferente que la o cada cara polar defina un rebaje dentro del que se pueda ubicar al menos un medio de medicion de reluctancia magnetica. Los medios de medicion de reluctancia magnetica pueden ser cualquier medio adecuado que incluya medios de medicion indirectos, tales como los medios de medicion mas preferentes que sean sensores de densidad de flujo que den resultados que puedan usarse para calcular la reluctancia magnetica. El beneficio particular de ubicar los medios de medicion de reluctancia magnetica dentro del rebaje es que la cara polar protegera a cada uno de los medios de medicion de reluctancia magnetica del dano debido al contacto involuntario con la superficie de la placa o pared de tubena que se vaya a inspeccionar o al material ubicado en la superficie de la placa o pared de tubena. El tamano y la forma del rebaje se eligen mas preferentemente como uno que tendra un efecto mmimo en el flujo magnetico que pasa entre el polo y la placa o pared de tubena. Lo mas preferente es que el rebaje sea una reduccion de esquina, un chaflan o una forma similar.
Como alternativa, la unidad de magnetizacion incluye al menos un polo que esta comprendido al menos de una pieza polar y la cara polar de ese polo esta comprendida de al menos dos porciones de cara polar, estando una porcion de cara polar mas alejada de la interfaz entre el polo y el yugo que las otras porciones de cara polar. Cuando el polo esta comprendido de un iman y una pieza polar, el iman esta entre el yugo y la pieza polar.
Preferentemente, la pieza polar es un elemento unico, hay dos porciones de la cara polar unidas por una cara lateral, y, en la union de la cara lateral y la porcion de la cara polar mas cercana a la interfaz entre el polo y el yugo, hay una ranura que se extiende hacia la interfaz entre el polo y el yugo. En esta construccion, las dos porciones de cara polar son preferentemente sustancialmente planas y sustancialmente paralelas entre sf, la pared lateral que une las porciones de cara polar es sustancialmente perpendicular a las dos porciones de cara polar, y los medios para medir la reluctancia magnetica estan fijos a la porcion de cara polar mas cercana a la interfaz entre el polo y el yugo.
Cuando la pieza polar esta comprendida de unos primer y segundo elementos polares, los primer y segundo elementos polares estan separados por un espacio que se extiende desde la interfaz entre el polo y el yugo o la interfaz entre la pieza polar y el iman a las caras polares, los extremos de los primer y segundo elementos polares forman las porciones de cara polar y los medios para medir la reluctancia magnetica estan fijos a la porcion de cara polar mas cercana a la interfaz entre el polo y el yugo.
Los medios de medicion para medir la reluctancia magnetica del circuito magnetico estan ubicados dentro de al menos uno de los espacios de aire, y el o cada polo que esta asociado con un medio de medicion esta configurado para que cause que el flujo del flujo magnetico entre el polo y la placa o pared de tubena pase a traves de al menos
dos campos magneticos discretos. Los medios de medicion se ubican a fin de medir la reluctancia magnetica en uno de esos campos. Mas preferentemente, la configuracion del polo es de modo que la fuerza de al menos uno de los campos magneticos discretos es significativamente menor que los otros campos magneticos discretos, y los medios de medicion miden la reluctancia magnetica en el o uno de los campos magneticos de fuerza menor.
Para lograr los campos magneticos discretos, se prefiere que el o cada polo que este asociado con un medio de medicion defina una reduccion de esquina que incluya una muesca o ranura entre las dos caras que definan la reduccion. La ranura tiene el efecto ffsico de que el polo tiene dos caras polares que se enfrentan a la placa o pared de tuberfa, una de las cuales esta mas alejada de la placa o pared de tuberfa que la otra. La ranura puede tener forma de "U" o "V" y tiene una dimension (medida en la direccion de la lfnea mas corta que va entre el yugo y la placa o pared de tuberfa y pasa a traves de la ranura, la "direccion de la placa de yugo") mayor que cero, y preferentemente igual o mayor que 2 mm. El ancho de la ranura en una direccion perpendicular a la direccion de la placa del yugo y el eje longitudinal de la ranura esta preferentemente entre 1 y 10 mm y lo mas preferentemente entre 4 y 6 mm.
De forma alternativa, los campos magneticos discretos se pueden lograr formando el polo a partir de un par de elementos del polo que estan separados entre si por un espacio de aire. Preferentemente, el espacio de aire esta entre 1 y 10 mm de ancho, y lo mas preferentemente entre 4 y 6 mm de ancho. Las piezas polares pueden ser de diferentes dimensiones, afectando esas dimensiones como de grande es el espacio de aire que hay entre las caras polares y la placa o la pared de tuberfa, y/o el area de la cara polar que tiene cada elemento polar. Se pueden adoptar otros procedimientos para canalizar el campo magnetico dentro del polo y entre las caras polares y la placa o pared de tuberfa para lograr el mismo efecto. Dichos medios pueden incluir el uso de polos comprendidos de mas de un material, teniendo cada material diferentes propiedades magneticas.
Una ventaja de los modos de realizacion de la presente invencion que incluyen la creacion de campos magneticos discretos, cada uno con su propia fuerza, es que uno de los campos magneticos discretos puede disenarse a fin de ser de una fuerza adecuada para ser optimo para el funcionamiento de los medios de medicion.
En al menos los modos de realizacion de la presente invencion que incluyan la creacion de campos magneticos discretos, cada uno con su propia fuerza, se prefiere que los medios de medicion para medir la reluctancia magnetica del circuito magnetico esten ubicados tan cerca de la superficie de la placa o pared de tuberfa como sea posible. Lo mas preferente es que, cuando el aparato de la presente invencion se coloque para su uso en relacion con una placa o pared de tuberfa, la parte del medio de medicion mas cercano a la superficie de la placa o pared de tuberfa este sustancialmente a la misma distancia de la placa o pared de tuberfa como la parte del polo que este mas cerca de la placa o pared de tuberfa.
Diferentes distancias de los medios de medicion desde la placa o pared de tuberfa son posibles en otros modos de realizacion, calculandose la distancia a fin de alcanzar el rango mas alto de las senales que se generan por el rango de medicion (el rango de pico a pico). Ademas, se prefiere que los medios de medicion se coloquen en el centro de la cara polar con la que este o esten asociado(s). Esto minimiza la interferencia en las lecturas por los medios de medicion por cualquier efecto de borde del campo magnetico dentro del cual estan situados los medios de medicion y forman el campo magnetico adyacente desde la otra cara polar. En algunos modos de realizacion de la presente invencion, se prefiere tener el campo nulo del componente X del campo magnetico en el que los medios de medicion se ponen a cero (es decir, las lfneas de flujo magnetico se desplazan perpendicularmente entre la superficie de la pieza polar y la superficie de la placa o pared de tuberfa que se este inspeccionando cuando no haya defectos en la superficie superior), por lo que hay un desplazamiento mfnimo de los sensores cuando se encuentran en un angulo de 90 grados, esto hace que la resistencia del campo sea menos importante.
De acuerdo con la presente invencion, el o cada medio de medicion de reluctancia del iman o cada uno de ellos esta orientado a fin de que mida solo una porcion o vector del flujo magnetico en los espacios de aire. Este enfoque tiene ventajas particulares en que es posible usar medios de medicion disponibles comercialmente en campos de flujo magnetico que, si los medios de medicion estuvieran orientados para medir la totalidad del flujo magnetico directamente, saturarfan los medios de medicion a fin de hacerlos inoperantes. Tambien es ventajoso porque, si solo se mide una porcion o un vector del flujo magnetico, cualquier cambio en el flujo magnetico causado por los medios de medicion que pasan sobre una discontinuidad en la placa o pared de tuberfa es una proporcion mayor del flujo magnetico medido que si se estaba midiendo la totalidad del flujo magnetico.
Preferentemente, el o cada uno de los medios de medicion de reluctancia magnetica esta orientado a fin de medir un vector de flujo magnetico en un angulo con respecto al eje z en el rango de 45 ° a 90 ° y lo mas preferentemente de 80 ° a 85 ° con respecto al eje z. La orientacion de cada uno de los medios de medicion de reluctancia magnetica a los ejes x e y puede elegirse para proporcionar las mediciones optimas.
El aparato de la presente invencion comprendera mas preferentemente ademas medios de medicion de dispersion de flujo magnetico. Esos medios de medicion de dispersion de flujo magnetico se ubican preferentemente en una posicion donde se pueden obtener las mediciones optimas de dispersion de flujo magnetico. Mas preferentemente,
los medios de medicion de dispersion de flujo magnetico estan ubicados entre dos de los polos de una manera conocida.
En el aparato de acuerdo con la presente invencion, los medios de medicion de reluctancia magnetica pueden establecerse en una matriz lineal orientada en una direccion perpendicular a la direccion de desplazamiento esperada del aparato a traves de la superficie de la placa o pared de tuberfa que se vaya a inspeccionar, y en cualquier posicion dada a lo largo de la longitud del bastidor, perpendicular a la lfnea normal a la superficie de la placa o pared de tuberfa que se vaya a inspeccionar en esa posicion.
El aparato de inspeccion de acuerdo con la presente invencion se describira y explicara ademas a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra una vista superior esquematica de un ejemplo de un primer aparato de inspeccion de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 2 muestra una vista ampliada de la unidad de magnetizacion de la Figura 1;
la Figura 3 muestra una vista ampliada de un ejemplo de una segunda unidad de magnetizacion de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 4 muestra un detalle de la unidad de magnetizacion de la Figura 3; y
la Figura 5 muestra una vista ampliada de un ejemplo de una tercera unidad de magnetizacion de acuerdo con la presente invencion.
Con referencia a la Figura 1, un aparato de inspeccion (2) para inspeccionar placas o paredes de tuberfa de material magnetizable esta comprendido por un bastidor (4) con un mango (5) en el que se monta una unidad de magnetizacion (6). El bastidor (4) se soporta en la superficie de una placa (8) que se vaya a inspeccionar a traves de las ruedas (10).
Con referencia a la Figura 2, la unidad de magnetizacion (6) esta comprendida por un yugo (12), dos imanes permanentes (14, 16) y dos piezas de polo (18, 20) que estan asociadas con los imanes permanentes (14, 16). Los imanes permanentes son imanes de tierras raras y el yugo (12) y los polos (18, 20) estan hechos de acero. Los polos (18, 20) estan presentes para proteger los imanes (14, 16) de impactar con o raspar en la superficie de la placa (8). La unidad de magnetizacion (6) se mantiene en el bastidor (4) (por medios no mostrados) en una posicion de manera que las caras polares (22, 24) de los polos (18, 20) estan separadas de la superficie de la placa (8) por un pequeno espacio de aire. Tfpicamente, este espacio de aire sera de alrededor de 4 mm de grosor.
El polo (18) incluye una reduccion de esquina (26) que tiene dimensiones adecuadas para permitir que uno o mas medios de medicion de reluctancia magnetica (28) se monten en la reduccion. El montaje de los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) en la reduccion (26) es deseable porque el cuerpo del polo (18) protege los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) de impactar con o raspar en la superficie de la placa (8). En otros modos de realizacion de la presente invencion, la reduccion (26) se puede ubicar en otra parte en la cara polar (22) y adicionalmente, o de forma alternativa, puede haber una reduccion de la cara polar (24) en la que se monten medios de medicion de reluctancia magnetica (28) adicionales o alternativos.
Montados entre los polos (18, 20) (por medios no mostrados) hay uno o mas sensores de densidad de flujo magnetico tales como los sensores de efecto Hall (30) configurados a fin de poder detectar cualquier dispersion de flujo magnetico desde la porcion del circuito magnetico que pasa a traves de la placa (8) adyacente a los sensores de densidad de flujo magnetico (30). En modos de realizacion alternativos de la presente invencion, otras formas de medios de medicion, tales como los aparatos de prueba ultrasonica, o una o mas sondas de corrientes de Foucault pueden ubicarse entre los polos (18, 20).
En uso, el aparato de inspeccion (2) se mueve preferentemente a traves de la superficie de la placa (8) causando que el circuito magnetico creado por la unidad de magnetizacion y que pasa a traves de la porcion de placa (8) debajo y entre los polos (18, 20) se mueva a traves de la placa (8) al mismo tiempo, y las mediciones de reluctancia magnetica del circuito magnetico se toman repetidamente por los medios de medicion de reluctancia magnetica (28). Al mismo tiempo, se mide la salida de los sensores de densidad de flujo magnetico (30).
Cuando la cara polar (22) pasa sobre una discontinuidad representativa (32) en la superficie de la placa (8) adyacente al aparato de inspeccion (2), el grosor del espacio de aire entre la cara polar (22) y la superficie de la placa (8) aumenta y la reluctancia magnetica del circuito magnetico aumenta. Esto lleva a un aumento del valor medido por los medios de medicion de reluctancia magnetica (28). Cuando los sensores de densidad de flujo magnetico (30) pasan sobre la discontinuidad (32), los sensores de densidad de flujo magnetico (30) detectan una dispersion de flujo magnetico desde la placa (8). En contraste, cuando la cara polar (22) pasa sobre una discontinuidad representativa (34) en la superficie de la placa (8) distante del aparato de inspeccion (2), el grosor del
espacio de aire entre la cara polar (22) y de la superficie de la placa (8) no cambia y la reluctancia magnetica del circuito magnetico no cambia sustancialmente. Esto lleva a un aumento pequeno o nulo en el valor medido por los medios de medicion de reluctancia magnetica (28). Cuando los sensores de densidad de flujo magnetico (30) pasan sobre la discontinuidad (34), los sensores de densidad de flujo magnetico (30) detectan una fuga o perdida de flujo magnetico de la placa (8). Debido a esta diferencia, la comparacion de las salidas obtenidas de los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) y los sensores de densidad de flujo magnetico (30) para una posicion particular permite determinar la superficie sobre la que se encuentre una discontinuidad.
Con referencia a la Figura 3, y usando los mismos numeros de referencia cuando sea apropiado, un segundo ejemplo de una unidad de magnetizacion (6) esta comprendido de un yugo (12), dos imanes permanentes (14, 16) y dos piezas polares (18, 20) que estan asociadas con los imanes permanentes (14, 16). Los imanes permanentes son imanes de tierras raras y el yugo (12) y las piezas polares (18, 20) estan hechos de acero. Las piezas polares (18, 20) estan presentes para proteger los imanes (14, 16) de impactar con o raspar en la superficie de la placa (8). La unidad de magnetizacion (6) se mantiene en el bastidor (4) (por medios no mostrados) en una posicion de manera que las caras polares (22, 24) de las piezas polares (18, 20) estan separadas de la superficie de la placa (8) por un pequeno espacio de aire. Tfpicamente, este espacio de aire sera de alrededor de 4 mm de grosor.
La pieza polar (18) incluye una reduccion de esquina (26) que tiene dimensiones adecuadas para permitir que uno o mas medios de medicion de reluctancia magnetica (28) se monten en la reduccion. Entre las caras que definen la reduccion (40, 42) hay una ranura (44). La ranura (44) tiene el efecto de dividir el flujo magnetico que fluye a traves de la pieza polar (18) para que una porcion fluya a traves de la cara (40) en la reduccion y de una porcion a traves de la cara (22). En la Figura 4, los campos magneticos que son el resultado del flujo del flujo magnetico entre la pieza polar (18) y la placa o pared de tuberfa (8) estan representados por las lfneas de campo (46) y (48) respectivamente. El aire en el espacio de aire entre las caras (40) y (22) tiene una reluctancia magnetica significativamente mas alta que el material del que esta hecha la pieza polar (18) y, en consecuencia, la mayorfa del flujo magnetico fluira a traves del campo magnetico polar (48). Una pequena cantidad de flujo fluira a traves del campo magnetico (46) haciendo que el tamano o la fuerza del campo magnetico (46) sea mas adecuado para la medicion por los medios de medicion de reluctancia magnetica (28).
El montaje de los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) en la reduccion (26) es deseable porque el cuerpo del polo (18) protege los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) de impactar con o raspar en la superficie de la placa (8).
Con referencia a la Figura 5, y usando los mismos numeros de referencia cuando sea apropiado, un tercer ejemplo de una unidad de magnetizacion (6) esta comprendido de un yugo (12), dos imanes permanentes (14, 16) y tres piezas polares (18a, 18b, 20) que estan asociadas con los imanes permanentes (14, 16). Los imanes permanentes son imanes de tierras raras y el yugo (12) y las piezas polares (18a, 18b, 20) estan hechos de acero. Las piezas polares (18a, 18b, 20) estan presentes para proteger los imanes (14, 16) de impactar con o raspar en la superficie de la placa (8). La unidad de magnetizacion (6) se mantiene en el bastidor (4) (por medios no mostrados) en una posicion de manera que las caras polares (22, 24) de las piezas polares (18a, 20) estan separadas de la superficie de la placa (8) por un pequeno espacio de aire. Tfpicamente, este espacio de aire sera de alrededor de 4 mm de grosor.
Las piezas polares (18a, 18b) se extienden a diferentes distancias desde el iman (14) hacia la placa (8) con la pieza polar (18b) que se extiende menos distancia que la pieza polar (18a). Las piezas polares (18a) y (18b) estan separadas por un espacio lleno de aire (50). En modos de realizacion alternativos de la presente invencion, el espacio (50) puede llenarse por un material alternativo con una alta resistencia magnetica.
Las diferentes dimensiones de las piezas polares (18a) y (18b) causan la creacion de una reduccion efectiva (26) en la que se montan uno o mas medios de medicion de reluctancia magnetica (28). La disposicion de las piezas polares (18a) y (18b) y del espacio de aire (50) entre ellas tiene el efecto de dividir el flujo magnetico que fluye alrededor del circuito magnetico (que pasa a traves del iman (16), del yugo (12), del iman (14), de las piezas polares (18a) y (18b), de la placa (8) y del polo (20)), para que una porcion fluya a traves de la pieza polar (18a) y de una porcion a traves de la pieza polar (18b). Esto tiene el mismo efecto que se ilustra en la Figura 4 analizada anteriormente.
El montaje de los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) en la pieza polar (18b) tambien es deseable porque el cuerpo de la pieza polar (18a) protege los medios de medicion de reluctancia magnetica (28) de impactar con o raspar en la superficie de la placa (8).
Claims (4)
1. Aparato para inspeccionar placas o paredes de tuberfa (8) de material magnetizable en el que el aparato esta comprendido de:
(i) una unidad de magnetizacion (6) adecuada para la creacion de un circuito magnetico a traves de la unidad de magnetizacion (6) y al menos un espacio de aire entre la unidad de magnetizacion (6) y la placa o pared de tuberfa (8);
(ii) medios de medicion (28) para medir la reluctancia magnetica en al menos un espacio de aire;
(iii) medios de procesamiento de datos;
(iv) medios de almacenamiento y/o de visualizacion de datos;
en el que la unidad de magnetizacion (6) esta comprendida de un yugo (12) de material magnetizable y dos o mas polos (14, 18 y 16, 20) que estan unidos al yugo (12), comprendiendo al menos un polo (14, 18, o 16, 20) o el yugo (12) al menos un iman (14 o 16), y teniendo ambos polos (14, 18 y 16, 20) una cara polar (22, 24) en el eXtremo opuesto del polo (14, 18 y 16, 20) a la interfaz entre el polo (14, 18 y 16, 20) y el yugo (12), y en el que el aparato esta construido de manera que el yugo (12) se soporta en un bastidor (4) para que, cuando el bastidor (4) se coloque sobre la superficie de una placa o pared de tuberfa (8) que se vaya a inspeccionar, cada cara polar (22, 24) este adyacente a la superficie de la placa o pared de tuberfa (8) que se vaya a inspeccionar y separada de la misma por un espacio de aire, y al menos una de las caras polares (22, 24) define al menos parcialmente un rebaje (26) adecuadamente dimensionado para permitir que uno o mas medios de medicion de reluctancia magnetica (28) esten fijos dentro del rebaje (26), y caracterizado por que los medios para medir la reluctancia magnetica (28) estan en el espacio de aire y estan orientados en un angulo con respecto al eje z para medir solo una porcion o un vector de la densidad de flujo magnetico, el eje z es paralelo a la orientacion esperada de las lfneas de flujo magnetico que pasan por el espacio de aire suponiendo que no hay discontinuidad en la placa o en la pared de tuberfa, el eje x es perpendicular al eje z y paralelo a la orientacion esperada de las lfneas de flujo magnetico que pasan a traves de la placa o pared de tuberfa entre los polos de la unidad de magnetizacion, y el eje y es perpendicular a los ejes x y z.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el angulo con respecto al eje z esta en el intervalo de 45 ° a 90 °.
3. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el angulo con respecto al eje z esta en el intervalo de 80 ° a 85 °.
4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aparato comprende ademas un medio de medicion de dispersion de flujo magnetico (30), un aparato de prueba ultrasonica o una o mas sondas de corrientes de Foucault.
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