ES2917189T3 - Sistema y procedimiento de detección de corrosión - Google Patents

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    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals

Abstract

Un sistema (1) para detectar y localizar la corrosión en la superficie externa de un cuerpo de metal (2). El sistema incluye una guía de onda electromagnética extendida (6) dispuesta adyacente a la superficie externa del cuerpo de metal. La guía de onda electromagnética incluye un componente de sacrificio que experimenta sustancialmente el mismo entorno que la superficie externa del cuerpo metálico. El sistema también incluye un generador de forma de onda (10) dispuesto para conectarse a la guía de onda e inyectar una forma de onda electromagnética en la guía de onda. El sistema también incluye un analizador de forma de onda (12) conectado a la guía de onda. El analizador de la forma de onda está dispuesto para recibir una porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada de la guía de onda. El analizador de la forma de onda reflejó la parte reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para determinar la ubicación de la corrosión del componente de sacrificio de la guía de onda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento de detección de corrosión
La presente invención se refiere a un sistema y un procedimiento para detectar y localizar la corrosión, en particular un sistema para detectar y localizar la corrosión de tuberías y otros cuerpos bajo aislamiento.
Hay muchas instalaciones, por ejemplo, en las industrias de petróleo y gas, petroquímica y farmacéutica, que contienen cientos, si no miles, de kilómetros de tuberías metálicas. Estas tuberías de metal típicamente se envuelven en una camisa aislante para aislar la tubería. Las tuberías metálicas en estas instalaciones son particularmente susceptibles a la corrosión en su superficie externa debido a la exposición al agua y los cloruros, particularmente para instalaciones costeras y en alta mar, y la corrosión a menudo se ve acelerada por las temperaturas de funcionamiento elevadas y los ciclos de temperatura debido al fluido que fluye a través de las tuberías, por ejemplo.
Aunque una camisa aislante ayuda a proteger una tubería de la entrada de agua y cloruros, es difícil mantener la tubería en un entorno completamente sellado y, por lo tanto, es inevitable que se produzca corrosión. Sin embargo, la naturaleza y ubicación de esta corrosión es errática y, por tanto, difícil de proteger. Además, debido a que la tubería está cubierta por la camisa aislante, la corrosión es difícil de detectar. Por ejemplo, las inspecciones visuales requieren que se retire la camisa aislante, lo que, para una instalación que tiene muchos kilómetros de tubería, es una tarea costosa, logísticamente difícil y que requiere mucho tiempo. Una vez que ha comenzado cualquier corrosión, se propaga rápidamente de modo que, una vez que se ha encontrado, por ejemplo, durante una inspección visual regular, a menudo es demasiado tarde para instigar cualquier acción correctiva sin tener que ir al extremo de reemplazar secciones enteras de la tubería, lo que nuevamente es una tarea difícil y costosa, que interrumpe el funcionamiento de la instalación.
Se apreciará que las consecuencias de una fuga en dichas instalaciones de petróleo y gas tienen el potencial de ser desastrosas, tanto desde el punto de vista medioambiental como económico y para la reputación de las partes asociadas con la instalación. Por lo tanto, es esencial una inspección proactiva de las tuberías para detectar las primeras fases de la corrosión, pero las inspecciones visuales pueden tener un coste prohibitivo (por ejemplo, millones de dólares al año por refinería de petróleo y gas) debido a la gran escala de las tuberías, gran parte de las cuales a menudo son inaccesibles y, por lo tanto, pueden requerir andamios complejos a gran escala para alcanzarlas e inspeccionarlas.
Por lo tanto, se desea tener una técnica de detección y localización de la corrosión que sea capaz de detectar y localizar la corrosión de una tubería sin tener que realizar una inspección visual (y obviando así los desafíos logísticos y financieros perfilados anteriormente). Se puede implementar el escaneo de secciones de tubería usando, por ejemplo, rayos X, dispersión de neutrones o ultrasonido, pero estas técnicas son difíciles de implementar, complejas para interpretar los resultados y no son fácilmente escalables, por ejemplo, solo pueden investigar una longitud limitada de la tubería.
El documento Jones et al., "Use of Microwaves for the Detection of Water as a Cause of Corrosion Under Insulation", Journal of Nondestructive Evaluation, vol. 31, núm. 1, 29 de noviembre de 2011, páginas 65-76, divulga un sistema de antenas de microondas que se insertan a través del aislamiento exterior de una tubería para realizar reflectometría en el dominio del tiempo usando el espacio anular entre la tubería y el revestimiento exterior del aislamiento como guía de ondas, para identificar regiones donde ha entrado agua.
El documento US 2009/0287426 A1 divulga un conductor aislado con capas conductora y sacrificial externas. Las señales de control se transmiten y reflejan en la capa conductora externa para detectar fallos en la capa conductora externa.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema mejorado de detección y localización de la corrosión.
Vista desde un primer aspecto, la invención proporciona un sistema configurado para detectar y localizar la corrosión en la superficie exterior de un cuerpo metálico, como se reivindica en la reivindicación 1.
Vista desde un segundo aspecto, la invención proporciona un procedimiento para detectar y localizar la corrosión en la superficie exterior de un cuerpo metálico, como se reivindica en la reivindicación 15.
Por lo tanto, la presente invención proporciona un sistema de detección y localización de la corrosión y un procedimiento para realizar la detección y localización de la corrosión, que es capaz de detectar la presencia y localizar la corrosión en la superficie exterior de un cuerpo metálico. El sistema incluye una guía de ondas electromagnéticas extendida que está dispuesta para descansar adyacente a la superficie exterior del cuerpo metálico de modo que experimente sustancialmente el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico. El sistema también incluye un generador de formas de onda que está conectado a la guía de ondas. El generador de formas de onda está dispuesto para generar e inyectar una forma de onda electromagnética en la guía de ondas, estando dispuesta la guía de ondas extendida para transportar la forma de onda inyectada (y la porción o porciones reflejadas de la misma).
El sistema incluye además un analizador de formas de onda que está conectado a la guía de ondas. El analizador de formas de onda está dispuesto para recibir una porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada desde la guía de ondas, por ejemplo, debido a la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas que cambia la impedancia de la guía de ondas en la ubicación de la corrosión. A continuación, el analizador de formas de onda se configura para usar la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para detectar la presencia y determinar la ubicación de cualquier corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas, usando la porción de la forma de onda electromagnética inyectada que ha sido reflejada desde uno o más puntos en la guía de ondas y recibida por el analizador de formas de onda.
Por tanto, se apreciará que el sistema de detección de corrosión de la presente invención, al proporcionar una guía de ondas extendida adyacente a la superficie exterior de un cuerpo metálico, permite realizar una medición in situ de la corrosión que se puede monitorizar y, por ejemplo, controlar, de forma remota. El componente sacrificial de la guía de ondas, al estar situado adyacente a y sustancialmente en el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico, experimenta las mismas condiciones ambientales, por ejemplo, exposición a agua y cloruros. Por tanto, la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas debe correlacionarse con la corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico.
El sistema y el procedimiento de la presente invención usan formas de onda electromagnéticas que son enviadas por la guía de ondas (generadas e introducidas por el generador de formas de onda) para detectar cambios en la impedancia en la guía de ondas (al detectar y analizar la forma de onda reflejada, produciéndose reflexiones cuando hay un cambio en la impedancia de la guía de ondas). La corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas se dispone así para alterar la impedancia de la guía de ondas en la ubicación de la corrosión para inducir así una reflexión de la forma de onda de entrada. El uso del analizador de formas de onda para usar la o las porciones de reflexión de la forma de onda electromagnética inyectada permite así determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas, por ejemplo, usando el tiempo de retardo entre las formas de onda de entrada y reflejada junto con la velocidad de la onda calculada usando la constante dieléctrica de la guía de ondas (es decir, distancia = tiempo/velocidad, donde velocidad = c/V(constante dieléctrica) y c es la velocidad universal de la luz en el vacío).
Como es probable que la corrosión del componente sacrificial se correlacione con la corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico, la ubicación de la corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas proporciona una indicación de que puede haber corrosión en la superficie exterior del cuerpo metálico en esta ubicación. Esto permite, a continuación, que se lleve a cabo una mayor investigación, por ejemplo, una inspección visual, en esta ubicación específica y que se lleve a cabo cualquier trabajo de reparación.
Por tanto, se verá que con un sistema de detección de corrosión de este tipo instalado en, por ejemplo, una instalación de tuberías, el sistema de detección de corrosión puede realizar un seguimiento de la posible corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico, lo que evita la necesidad de que se realicen inspecciones visuales especulativas. El sistema de detección de corrosión de la presente invención tiene así el potencial de mejorar drásticamente la detección de la corrosión de la superficie exterior de los cuerpos metálicos, así como de simplificar y reducir el coste de dicho trabajo.
El cuerpo metálico, cuya superficie exterior está siendo monitorizada por la guía de ondas adyacente para detectar corrosión, puede comprender cualquier cuerpo metálico adecuado y deseado, es decir, que tenga una superficie exterior metálica. El cuerpo metálico puede comprender un recipiente, por ejemplo un tanque, o al menos una pared del mismo. En un modo de realización preferente, el cuerpo metálico comprende una tubería metálica. Preferentemente, la tubería metálica está dispuesta en una instalación de petróleo y/o gas y, por tanto, preferentemente está dispuesta para transportar petróleo y/o gas.
La superficie exterior del cuerpo metálico, por ejemplo, una tubería metálica, está cubierta (por ejemplo, envuelta) con una capa de aislamiento, por ejemplo, una camisa aislante. Dichas camisas aislantes protegen la superficie exterior (metálica) del cuerpo metálico de su entorno externo y, por tanto, de la corrosión (aunque, como se perfiló anteriormente, dicho aislamiento a menudo no es perfecto).
La guía de ondas está dispuesta entre la superficie exterior del cuerpo metálico y la capa de aislamiento o dispuesta para ser incrustada dentro de la capa de aislamiento, de modo que el componente sacrificial de la guía de ondas experimente sustancialmente el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico.
Aunque la guía de ondas extendida, que está dispuesta adyacente (por ejemplo, en las proximidades) de la superficie exterior del cuerpo metálico, puede entrar en contacto con la superficie exterior del cuerpo metálico, preferentemente la guía de ondas extendida está dispuesta de modo que el componente sacrificial de la guía de ondas no entre en contacto con la superficie exterior del cuerpo metálico, ya que esto puede inducir corrosión entre el componente sacrificial de la guía de ondas y la superficie exterior del cuerpo metálico, por ejemplo, debido a la acumulación de agua en este punto o a través de corrosión galvánica. Por tanto, preferentemente, el componente sacrificial de la guía de ondas está separado de la superficie exterior del cuerpo metálico (mientras permanece adyacente al mismo de modo que experimente sustancialmente el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico).
Preferentemente, el componente sacrificial de la guía de ondas está separado de la superficie exterior del cuerpo metálico por menos de 5 cm, por ejemplo, menos de 2 cm, por ejemplo, menos de 1 cm.
En un modo de realización, el sistema comprende una capa perforada, por ejemplo, una vaina o manguito, que se proporciona entre la guía de ondas extendida (y, por ejemplo, particularmente el componente sacrificial de la misma) y la capa exterior del cuerpo metálico, por ejemplo, rodeando la guía de ondas extendida. Preferentemente, la capa perforada comprende un material (aislante) dieléctrico. Proporcionar una capa perforada entre el (componente sacrificial de la) guía de ondas extendida y la superficie exterior del ayuda a evitar que el componente sacrificial de la guía de ondas extendida entre en contacto directo con la superficie exterior del cuerpo metálico y, por tanto, induzca la corrosión entre el componente sacrificial y la superficie exterior del cuerpo metálico. Debido a las perforaciones en la capa perforada, el componente sacrificial de la guía de ondas extendida aún puede experimentar sustancialmente el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico. En un modo de realización, la capa perforada comprende una red de plástico.
La guía de ondas extendida puede comprender cualquier guía de ondas adecuada y deseada, por ejemplo, sobre la cual se puede inyectar y reflejar una forma de onda electromagnética. En un modo de realización preferente, la guía de ondas extendida comprende un par de conductores extendidos, en los que uno del par de conductores extendidos comprende el componente sacrificial y el otro del par de conductores extendidos comprende un componente no sacrificial. Preferentemente, el componente no sacrificial está dispuesto para estar protegido del entorno al que está dispuesto para estar expuesto el componente sacrificial.
Dicha guía de ondas de doble conductor puede ayudar a permitir que el sistema detecte y localice múltiples puntos de corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas. Esto se debe a que el componente no sacrificial está, preferentemente, dispuesto para transportar una porción transmitida de la forma de onda electromagnética en la guía de ondas electromagnéticas más allá de cualquier punto de corrosión en el componente sacrificial. Por tanto, el componente no sacrificial de la guía de ondas extendida puede ayudar a permitir que una porción transmitida de la forma de onda electromagnética se desplace más allá de un punto inicial de corrosión en el componente sacrificial, de modo que el sistema pueda detectar y localizar un punto adicional de corrosión en el componente sacrificial.
En un modo de realización preferente, la guía de ondas extendida, por ejemplo, un par de conductores extendidos, comprende una línea de transmisión. La guía de ondas, por ejemplo, la línea de transmisión, puede comprender un par trenzado o un par paralelo, por ejemplo, coplanar, de hilos (tal como un par formado en una placa de circuito impreso, por ejemplo, flexible), con el componente sacrificial que comprende uno de los hilos en el par. Tal par de hilos también puede permitir que se detecte la presencia de agua, por ejemplo, si se forma entre el par de hilos. En un modo de realización preferente, la guía de ondas extendida comprende una guía de ondas coaxial, por ejemplo, un cable, comprendiendo el componente sacrificial el blindaje conductor externo de la guía de ondas coaxial y, por ejemplo, comprendiendo el núcleo de la guía de ondas coaxial el componente no sacrificial.
Preferentemente, la guía de ondas está separada del cuerpo metálico, es decir, el cuerpo metálico no forma parte de la guía de ondas. Por tanto, como se indicó anteriormente, la corrosión en la superficie exterior del cuerpo metálico no se detecta directamente, sino que se deduce a partir de la corrosión que se detecta en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida.
Preferentemente, la guía de ondas extendida es flexible. Esto permite que la guía de ondas siga los contornos de la superficie exterior del cuerpo metálico, por ejemplo, la trayectoria de una tubería (por ejemplo, no lineal).
El componente sacrificial de la guía de ondas extendida puede formarse en cualquier forma adecuada y deseada, de modo que esté expuesto sustancialmente a las mismas condiciones ambientales que la superficie exterior del cuerpo metálico. Preferentemente, el componente sacrificial se extiende sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la guía de ondas extendida. Preferentemente, el componente sacrificial forma uno de los componentes conductores de la guía de ondas extendida, por ejemplo, uno de los hilos en un par o el blindaje conductor exterior de una guía de ondas coaxial. Por tanto, preferentemente, la guía de ondas extendida se dispone de modo que la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida cambia la impedancia de la guía de ondas extendida (es decir, en la ubicación de la corrosión).
La guía de ondas (o al menos el componente sacrificial de la misma) puede comprender cualquier material adecuado y deseado, por ejemplo, de modo que se corroa. Por ejemplo, la guía de ondas (o al menos el componente sacrificial de la misma) puede comprender aluminio, acero al carbono y/o acero inoxidable (siendo estos dos últimos materiales comúnmente usados para formar tuberías metálicas y otros cuerpos). Por tanto, la guía de ondas (o al menos el componente sacrificial de la misma) puede comprender el mismo material que la superficie exterior del cuerpo metálico, es decir, de modo que se corroa a una velocidad similar (en el mismo entorno). Por tanto, esto puede permitir dar una buena indicación cuando se detecta corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas de que se ha producido corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico.
Sin embargo, en un modo de realización preferente, la guía de ondas (o al menos el componente sacrificial de la misma) comprende un material que se corroe a una velocidad más rápida que (bajo exposición a las mismas condiciones ambientales que) el material que forma la superficie exterior del cuerpo metálico, es decir, preferentemente la guía de ondas (o al menos el componente sacrificial de la misma) es menos resistente a la corrosión que la superficie exterior del cuerpo metálico. Proporcionar una guía de ondas extendida que sea menos resistente a la corrosión que la superficie exterior del cuerpo metálico permite proporcionar una detección de corrosión que es más sensible a la corrosión y, por tanto, puede proporcionar una advertencia temprana sobre el potencial de corrosión del cuerpo metálico. Esto puede permitir que se lleve a cabo un trabajo preventivo o correctivo en el cuerpo metálico mientras la tubería está intacta, minimizando así el coste de dichas reparaciones.
En un modo de realización preferente, el componente sacrificial de la guía de ondas extendida comprende cobre. Esto es particularmente conveniente cuando la guía de ondas extendida comprende una guía de ondas coaxial y el componente sacrificial comprende el blindaje conductor exterior de la guía de ondas coaxial. Cuando la guía de ondas extendida comprende una guía de ondas coaxial, preferentemente el conductor interno y el blindaje conductor externo comprenden cobre, con un dieléctrico (aislante) estando provisto entre ellos.
En un modo de realización preferente, se conoce la correlación entre la velocidad de corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida y de la superficie exterior del cuerpo metálico, de modo que esta correlación puede ser usada, por ejemplo, por el analizador de formas de onda o un procesador posterior, para determinar la cantidad de corrosión en la superficie exterior del cuerpo metálico a partir de la cantidad de corrosión determinada para el componente sacrificial de la guía de ondas extendida. Preferentemente, la relación (matemática), es decir, la correlación, entre la velocidad de corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida y la velocidad de corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico se determina (por ejemplo, antes del uso del sistema) a partir de pruebas de laboratorio de los materiales usados en el sistema, por ejemplo, el componente sacrificial y el cuerpo metálico. Por ejemplo, la relación matemática entre la velocidad de corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida y la velocidad de corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico puede tener una forma lineal, por ejemplo, R1 = KR2 donde R1 y R2 son las velocidades de corrosión del cuerpo metálico y del componente sacrificial, respectivamente
La correlación, por ejemplo, precalculada, puede implementarse usando una tabla de consulta. Preferentemente, la correlación, por ejemplo precalculada, entre la velocidad de corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida y de la superficie exterior del cuerpo metálico se usa para determinar la cantidad de corrosión en la superficie exterior del cuerpo metálico. Por tanto, una vez que se ha determinado la cantidad de corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida, la cantidad de corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico se puede determinar fácilmente a partir de esta.
En un modo de realización preferente, el sistema de detección de corrosión está dispuesto para detectar cuando el componente sacrificial de la guía de ondas extendida comprende una porción que tiene un grosor que se ha corroído por completo. En algunos modos de realización, puede ocurrir un cambio detectable en la impedancia de la guía de ondas cuando el componente sacrificial está completamente corroído en una ubicación particular. Por tanto, preferentemente además de elegir el material del componente sacrificial de la guía de onda extendida (porque la velocidad de corrosión del componente sacrificial depende de su material), se elige el grosor del componente sacrificial de la guía de onda extendida para determinar la velocidad a la que el componente sacrificial de la guía de ondas extendida se corroe completamente, por ejemplo, elegido dependiendo del material de la superficie exterior del cuerpo metálico, de modo que la sensibilidad del sistema de detección de corrosión se puede establecer, por ejemplo, para un cuerpo metálico hecho de un material particular. En un modo de realización preferente, el componente sacrificial de la guía de ondas extendida tiene un grosor de entre 5 pm y 2 mm, por ejemplo, entre 50 pm y 1 mm, por ejemplo, 0,2 mm. Preferentemente, el grosor del componente sacrificial de la guía de ondas extendida se elige de modo que la guía de ondas extendida sea flexible.
La guía de ondas extendida (y preferentemente también el componente sacrificial de la misma) puede tener cualquier longitud adecuada y deseada. En un modo de realización preferente, la guía de ondas extendida (y preferentemente también el componente sacrificial de la misma) tiene más de 10 m de longitud, por ejemplo, más de 20 m de longitud, por ejemplo, más de 50 m de longitud, por ejemplo, aproximadamente 100 m de longitud, aunque también se prevén longitudes incluso mayores, por ejemplo, de hasta 1 o 2 km.
Además, el sistema puede comprender una pluralidad de guías de ondas extendidas, comprendiendo cada una un componente sacrificial y cada una conectada a un generador de formas de onda y a un analizador de formas de onda. Esto permite monitorizar una longitud mucho mayor de la superficie exterior del cuerpo metálico, por ejemplo, una mayor longitud de tubería, en busca de corrosión.
La guía de ondas extendida (o la pluralidad de guías de ondas extendidas) puede disponerse con respecto a la superficie exterior del cuerpo metálico de cualquier manera adecuada y deseada. Cuando el cuerpo metálico comprende una tubería, la guía de ondas extendida puede disponerse para discurrir sustancialmente paralela a la tubería, por ejemplo, en una posición fija con respecto a la tubería. Para una tubería horizontal (y preferentemente también otras tuberías no verticales), la guía de ondas extendida se dispone preferentemente debajo de la tubería. Esta es una posición conveniente para monitorizar la corrosión de la tubería porque es donde se puede acumular agua, por ejemplo, dentro de la camisa aislante.
En un modo de realización, que es particularmente adecuada para monitorizar tuberías (es decir, cuando el cuerpo metálico comprende una tubería metálica), la pluralidad de guías de ondas extendidas, cada una de las cuales comprende un componente sacrificial y cada una está conectada a un generador de formas de onda y un analizador de formas de onda, están dispuestas en serie, por ejemplo, para discurrir a lo largo de la longitud de una o más tuberías.
Sin embargo, en otro modo de realización, la pluralidad de guías de ondas extendidas, que comprenden, cada una, un componente sacrificial y cada una conectada a un generador de formas de onda y a un analizador de formas de onda, están dispuestas en paralelo. Esta disposición es adecuada para monitorizar la corrosión en una pluralidad de puntos diferentes alrededor de la circunferencia de una tubería (o, por ejemplo, a través de la superficie de un tanque). Una disposición alternativa, que es particularmente adecuada para cuando el cuerpo metálico comprende una tubería metálica, es que la guía de ondas extendida se enrolle en forma de hélice alrededor de la circunferencia de la tubería.
También se consideran otras combinaciones de las disposiciones topográficas anteriores, por ejemplo, tener la pluralidad de guías de ondas extendidas dispuestas en serie y en paralelo. Esto puede tener la forma de un enrejado, que puede, por ejemplo, ser adecuado para monitorizar la corrosión sobre un área de superficie grande, por ejemplo, la pared de un tanque. De forma alternativa, puede tener la forma de una pluralidad de guías de ondas extendidas paralelas que están conectadas en serie (por ejemplo, múltiples veces) con una pluralidad adicional de guías de ondas extendidas paralelas, lo que permite, por ejemplo, que diferentes puntos alrededor de la circunferencia de una tubería sean monitorizados para corrosión a lo largo de una gran longitud de tubería.
El generador de formas de onda puede estar dispuesto para generar, e inyectar en la guía de ondas extendida, cualquier forma de onda electromagnética adecuada y deseada. La forma de onda electromagnética usada puede depender de la técnica usada por el analizador de formas de onda para determinar la ubicación de la corrosión, por ejemplo, debido al modelo o las ecuaciones matemáticas usadas para determinar la ubicación de la corrosión. Esto se debe a que, mirándolo al revés, el analizador de formas de onda puede determinar la presencia y la ubicación de la corrosión dependiendo del tipo de forma de onda electromagnética inyectada en la guía de ondas extendida.
En un modo de realización, la forma de onda electromagnética comprende una o más (preferentemente una pluralidad de) formas de onda periódicas, por ejemplo, pulsos o formas de onda sinusoidales.
Preferentemente, la pluralidad de formas de onda periódicas se inyectan en la guía de ondas una tras otra, por ejemplo, como un tren de formas de onda periódicas. La una o más formas de onda periódicas pueden tener, cada una, cualquier característica adecuada y deseada, por ejemplo, una o más de una amplitud, un ancho, una fase y una frecuencia (cuando sea apropiado). Por ejemplo, cuando la forma de onda periódica comprende un pulso, cada pulso se define preferentemente por una (o preferentemente ambas) de su amplitud y su anchura. Cuando la forma de onda periódica comprende una forma de onda sinusoidal, cada forma de onda sinusoidal se define preferentemente por una 0 más (y preferentemente todas) de su frecuencia, su amplitud y su fase.
La amplitud, anchura, fase y/o frecuencia (cuando la forma de onda periódica está definida por una o más de estas variables) puede asumir cualquier valor adecuado y deseado. En algunos modos de realización, cuando la forma de onda electromagnética comprende una pluralidad de formas de onda periódicas, todas las formas de onda periódicas pueden ser idénticas, es decir, las variables por las que se definen tienen todas el mismo valor. En otros modos de realización, la pluralidad de formas de onda periódicas puede comprender diferentes formas de onda periódicas, es decir, las variables por las que se definen tienen valores diferentes.
Cuando la forma de onda periódica comprende una anchura, por ejemplo, para un pulso, preferentemente la anchura de cada uno o más pulsos está entre 1 ps y 1000 ps, por ejemplo, entre 10 ps y 100 ps.
Cuando la forma de onda electromagnética comprende una pluralidad de formas de onda periódicas, por ejemplo, una pluralidad de formas de onda sinusoidales, preferentemente la pluralidad de formas de onda periódicas tienen, cada una, frecuencias diferentes. Por tanto, preferentemente, el generador de formas de onda está dispuesto para generar e inyectar una pluralidad de formas de onda periódicas que tienen una pluralidad de frecuencias diferentes en la guía de ondas. La inyección de una pluralidad de formas de onda periódicas de diferentes frecuencias en la guía de ondas permite usar la porción reflejada de cada una de las formas de onda periódicas (cuando están disponibles) para determinar la ubicación de la corrosión. Esto puede permitir determinar con mayor precisión la ubicación de la corrosión, como se describe a continuación.
La frecuencia de la forma de onda electromagnética, por ejemplo, de la una o más formas de onda periódicas (particularmente cuando la forma de onda periódica comprende una forma de onda sinusoidal), puede ser cualquier frecuencia o frecuencias adecuadas y deseadas. Preferentemente, la frecuencia de la forma de onda periódica o las frecuencias que comprenden la o las formas de onda periódicas está entre 1 MHz y 20 GHz, por ejemplo, superior a 1 GHz, por ejemplo, superior a 5 GHz, por ejemplo, aproximadamente de 10 GHz. (Preferentemente, se evitan las frecuencias de comunicación restringidas, por ejemplo, a 900 MHz, 1,8 GHz y 2,4 GHz). Una frecuencia o frecuencias más altas para la forma de onda periódica ayuda a reducir (es decir, mejorar) la resolución con la que el sistema es capaz de localizar la corrosión de la porción sacrificial de la guía de ondas extendida. Por ejemplo, una frecuencia de 1 GHz en una guía de ondas coaxial proporciona una resolución de aproximadamente 10 cm, mientras que una frecuencia de 10 GHz da una resolución de 1 cm aproximadamente.
En otro modo de realización, la una o más formas de onda periódicas están codificadas, por ejemplo, conformadas. Esto permite, por ejemplo, que el analizador de formas de onda correlacione la forma de la forma de onda reflejada con la forma de la forma de onda inyectada, lo que puede mejorar, por tanto, la sensibilidad de las mediciones obtenidas. En un modo de realización preferente, el generador de formas de onda está dispuesto para generar (e inyectar en la guía de ondas extendida) un tren de formas de onda periódicas, por ejemplo, con formas de onda individuales que tienen diferentes frecuencias, fases, anchuras y/o amplitudes (se pueden usar códigos de Barker, por ejemplo).
El sistema de detección de corrosión puede disponerse para monitorizar la corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico de cualquier manera adecuada y deseada. El analizador de formas de onda puede monitorizar la corrosión de forma continua o en momentos discretos, por ejemplo, separados por un intervalo. Por lo tanto, preferentemente, el generador de formas de onda está dispuesto para generar (e inyectar en la guía de ondas extendida) una serie de formas de onda electromagnéticas, por ejemplo, formas de onda periódicas, ya sea de forma continua o en momentos discretos, y el analizador de formas de onda también está preferentemente dispuesto para recibir y usar las porciones reflejadas de la serie de formas de onda electromagnéticas inyectadas.
El analizador de formas de onda puede comprender cualquier tipo adecuado y deseado de analizador de formas de onda que esté dispuesto para recibir una porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada desde la guía de ondas y para usar la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para detectar la presencia y determinar la ubicación de corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas. El analizador de formas de onda puede comprender un dispositivo dedicado, por ejemplo, un analizador de impedancia, o el analizador de formas de onda puede comprender simplemente un dispositivo de adquisición de datos (DAQ) y un procesador (por ejemplo, un ordenador), lo que evita la necesidad de un instrumento especializado. En un modo de realización preferente, el analizador de formas de onda comprende un analizador de redes, por ejemplo, un analizador vectorial de redes.
Aunque el generador de formas de onda y el analizador de formas de onda pueden comprender componentes separados que están ambos conectados a la guía de ondas (y preferentemente, en este modo de realización, el generador de formas de onda y el analizador de formas de onda están dispuestos para conectarse a la guía de ondas sustancialmente en el mismo punto de la guía de ondas, por ejemplo, en un extremo (por ejemplo, de una sección) de la guía de ondas), en un modo de realización el sistema comprende un generador y analizador de formas de onda integrado que está dispuesto para realizar las funciones tanto del generador como del analizador. En un modo de realización preferente, el generador y analizador de formas de onda integrados comparten una conexión con la guía de ondas, por ejemplo, están conectados a la guía de ondas mediante un solo puerto o cable de conexión. Esto permite que este componente integrado (único) comparta esta conexión única con la guía de ondas a través de la cual se envía la forma de onda electromagnética inyectada y se recibe la porción reflejada.
Preferentemente, el analizador de formas de onda está dispuesto para detectar múltiples puntos de corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida, por ejemplo, al recibir y usar la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada que se refleja desde una pluralidad de puntos de corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida. Esto puede ser posible porque no toda la forma de onda electromagnética inyectada puede ser reflejada por el primer punto de corrosión que encuentra en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida, es decir, una porción de la forma de onda electromagnética inyectada puede transmitirse, de modo que la porción transmitida pueda ser reflejada por uno o más puntos adicionales de corrosión que encuentra en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida. Además, como se describió anteriormente, a esto se puede ayudar en el modo de realización en el que la guía de ondas extendida comprende un componente no sacrificial (además del componente sacrificial).
En esta realización, el analizador de formas de onda recibe una pluralidad de porciones reflejadas de la forma de onda electromagnética, correspondientes a la pluralidad de puntos de corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida. La ubicación de cada uno de la pluralidad de puntos de corrosión en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida se puede determinar a partir del retardo de tiempo de cada una de la pluralidad de porciones reflejadas de la forma de onda electromagnética (por ejemplo, con respecto a la forma de onda electromagnética inyectada), usando la constante dieléctrica de la guía de ondas.
El analizador de formas de onda está dispuesto para usar la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para detectar la presencia y determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas de cualquier manera adecuada y deseada. Cuando la forma de onda electromagnética comprende una forma de onda periódica, preferentemente se usan una o más (y preferentemente todas las que están disponibles) de la amplitud, la anchura, la fase y la frecuencia de la forma de onda periódica reflejada (por ejemplo, comparándolas con el valor o valores correspondientes de la forma de onda periódica inyectada) para determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas.
Cuando se inyecta una pluralidad de formas de onda periódicas, por ejemplo de diferente frecuencia, en la guía de ondas, preferentemente el analizador de formas de onda está dispuesto para usar la porción reflejada de cada una de la pluralidad de formas de onda periódicas inyectadas para determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas.
El analizador de formas de onda puede usar una tabla de consulta para determinar la ubicación de la corrosión, por ejemplo, para relacionar un retardo de tiempo determinado de una porción reflejada con una distancia de la causa de la reflexión (por ejemplo, corrosión en la guía de ondas) a lo largo de la guía de ondas. Cuando la forma de onda electromagnética inyectada comprende una pluralidad de formas de onda periódicas, preferentemente se usa el retardo de grupo (la derivada de la fase de las porciones reflejadas con respecto a la frecuencia) para determinar la ubicación de la corrosión, por ejemplo, usando una tabla de consulta de retardo de grupo frente a distancia a lo largo de la guía de ondas (por ejemplo, desde la ubicación en la que se inyectó la forma de onda electromagnética).
En un modo de realización preferente, el analizador de formas de onda está dispuesto para usar un modelo matemático, por ejemplo, realizar reflectometría en el dominio del tiempo o (preferentemente) de la frecuencia usando la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas. Esta técnica de reflectometría es una forma particularmente conveniente de usar formas de onda electromagnéticas inyectadas y reflejadas para detectar cambios en la impedancia en una guía de ondas.
En otro modo de realización preferente en la que el analizador de formas de onda está dispuesto para usar un modelo matemático, el analizador de formas de onda está dispuesto para realizar una transformada de Fourier inversa en una o más porciones reflejadas de la forma de onda electromagnética para determinar la ubicación de la corrosión, por ejemplo, como parte de la reflectometría en el dominio de la frecuencia o del tiempo. Esto permite que la señal reflejada se convierta en un retardo de tiempo y, a continuación, en una distancia usando la velocidad de la forma de onda electromagnética en la guía de ondas como se describió anteriormente. Esto es particularmente conveniente cuando la forma de onda electromagnética comprende una pluralidad de, por ejemplo, formas de onda periódicas de diferente frecuencia, amplitud y/o fase, ya que la transformada de Fourier inversa puede ser capaz de procesar juntas las porciones reflejadas de las formas de onda periódicas. Por ejemplo, para una forma de onda periódica que tiene una frecuencia particular, por ejemplo, en una pluralidad de formas de onda periódicas que tienen una pluralidad de frecuencias diferentes, la amplitud y la fase de la forma de onda reflejada pueden usarse para determinar la ubicación de la corrosión. Cuando la forma de onda periódica comprende un pulso, preferentemente se usa la amplitud y la anchura de la forma de onda reflejada para determinar la ubicación de la corrosión.
En un modo de realización preferente, el analizador de formas de onda está dispuesto para realizar el procesamiento de señales en la o las porciones reflejadas de la forma de onda electromagnética, por ejemplo, para detectar y discriminar entre cambios en la impedancia de la guía de ondas que se deben a la corrosión y cambios en la impedancia que se deben a otras razones, por ejemplo, conexiones sueltas (por ejemplo, entre la guía de onda y el generador y/o analizador de formas de onda).
El analizador de formas de onda puede disponerse para realizar todo el procesamiento necesario y deseado usando la porción reflejada de la forma de onda electromagnética para permitir conocer la ubicación y la naturaleza de la corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico. Por ejemplo, el analizador de formas de onda puede, por ejemplo, realizar reflectometría en el dominio del tiempo o de la frecuencia, para determinar un lapso de tiempo entre las porciones inyectada y reflejada de la forma de onda electromagnética, a continuación usar el lapso de tiempo para determinar la ubicación de la corrosión, correlacionar la magnitud de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas electromagnética con la magnitud estimada de la corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico, y realizar el procesamiento de señales usando la porción reflejada de la forma de onda electromagnética para discriminar entre la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas electromagnética y otras razones de los cambios en la impedancia, es decir, para permitir identificar correctamente la ubicación de la corrosión.
Sin embargo, en un modo de realización, una o más de estas etapas pueden ser realizadas por un componente diferente al analizador de formas de onda. Por lo tanto, preferentemente el sistema comprende un transmisor dispuesto para transmitir datos, por ejemplo, la salida de los datos adquiridos o analizados, por ejemplo, de la reflectometría en el dominio del tiempo o de la frecuencia, desde el analizador de formas de onda para permitir que se realicen una o más de estas etapas. Esto permite realizar un procesamiento más complejo de forma remota, lo que permite que el analizador de formas de onda simplemente reciba la porción reflejada de la forma de onda electromagnética y realice la reflectometría en el dominio del tiempo o de la frecuencia, lo que ayuda a garantizar que solo se necesita proporcionar (e instalar) in situ el número mínimo de componentes. Por ejemplo, la determinación inicial de la ubicación de la corrosión se puede realizar in situ, mientras que un procesamiento más profundo, por ejemplo, para determinar el tipo de fallo en la (por ejemplo, componente sacrificial de la) guía de ondas (por ejemplo, corrosión, humedad, una conexión suelta, etc.) se pueden realizar en el sitio, fuera de línea o de forma remota.
Los datos transmitidos desde el analizador de formas de onda pueden transmitirse a cualquier otro componente adecuado o deseado, por ejemplo, un ordenador, usando cualquier conexión adecuada o deseada para transmitir los datos, por ejemplo, una conexión por cable o inalámbrica. Esto permite monitorizar de forma remota el estado de la superficie exterior del cuerpo metálico (y, de hecho, de toda una colección de cuerpos metálicos, por ejemplo, en una instalación). El generador de formas de onda también puede estar dispuesto para ser controlado de forma remota, por ejemplo, en lugar de estar dispuesto para generar formas de onda electromagnéticas que van a ser inyectadas de forma continua o a intervalos regulares. Esto puede permitir que el sistema, por ejemplo, operado por un controlador, monitorice la corrosión de la superficie exterior del cuerpo metálico bajo demanda.
Si bien la invención puede extenderse únicamente al sistema de detección de corrosión per se, el solicitante también prevé que la invención se extienda a un cuerpo metálico que incorpora un sistema de detección de corrosión. Por tanto, vista desde otro aspecto, la invención proporciona un sistema de localización y detección de corrosión como se reivindica en la reivindicación 14.
Cualquiera o cada una de las características opcionales y preferentes descritas anteriormente también se considera aplicable a este aspecto de la invención. En particular, preferentemente el cuerpo metálico comprende una tubería metálica.
Un modo de realización de la invención se describirá a continuación, solo a modo de ejemplo, en referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 muestra un sistema de detección de corrosión de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;
la figura 2 muestra un cable coaxial para su uso en el sistema mostrado en la figura 1 ;
las figuras 3a y 3b muestran una vista adicional del sistema de detección de corrosión mostrado en la figura 1, con una forma de onda electromagnética inyectada; y
la figura 4 muestra un gráfico de formas de onda electromagnéticas inyectada y reflejada.
Una refinería típica de petróleo y gas puede contener miles de kilómetros de tuberías metálicas. Allí, las tuberías metálicas generalmente se envuelven en una camisa aislante para aislar la tubería así como para proteger la superficie exterior de las tuberías de la corrosión. Aunque una camisa aislante protege bien la tubería de la entrada de agua y cloruros, es difícil mantener la tubería en un entorno completamente sellado y, por lo tanto, es inevitable que se produzca corrosión.
Debido al impacto potencialmente desastroso de una fuga desde una tubería corroída en una refinería de petróleo y gas, es importante monitorizar las tuberías para detectar signos de corrosión, de modo que se puedan tomar medidas correctivas antes de que la corrosión avance a una fase más grave. El sistema de detección de corrosión de la presente invención permite realizar dicha monitorización de las tuberías metálicas en una refinería de petróleo y gas (u otra instalación similar).
La figura 1 muestra un sistema de detección de corrosión 1 de acuerdo con un modo de realización de la presente invención. El sistema 1 incluye una tubería metálica 2 que tiene una superficie exterior metálica que está cubierta con una camisa aislante 4. Dentro de la camisa aislante 4, y dispuesto muy cerca de la superficie exterior de la tubería metálica 2, pero sin tocarla, hay un cable coaxial 6. El cable coaxial 6 está dispuesto para discurrir a lo largo de la longitud de la tubería metálica 2 y, por tanto, puede monitorizar la corrosión a lo largo de esta longitud de la tubería metálica 2.
El cable coaxial 6 tiene un núcleo de cobre y un blindaje exterior de cobre, estando separados el núcleo y el blindaje por un dieléctrico. La figura 2 muestra un cable coaxial 6 para su uso en el sistema mostrado en la figura 1. Aunque no se muestra en la figura 1, como se puede ver en la figura 2 , el cable coaxial 6 está rodeado por un manguito de plástico perforado 14. El manguito perforado 14 ayuda a evitar que el blindaje exterior del cable coaxial 6 entre en contacto con la superficie exterior de la tubería metálica 2 y, por tanto, induzca corrosión entre ellos.
En el sistema de detección de corrosión 1 mostrado en la figura 1, un extremo del cable coaxial 6 está unido a un generador y analizador de formas de onda integral 8. Esta unidad integral 8 incluye un generador de formas de onda 10 que está dispuesto para generar e inyectar formas de onda electromagnéticas en el cable coaxial 6, y un analizador de formas de onda 12 que está dispuesto para recibir y analizar porciones reflejadas de las formas de onda electromagnéticas inyectadas desde el cable coaxial 6.
Otras vistas del sistema de detección de corrosión 1 se muestran en las figuras 3a y 3b. Las figuras 3a y 3b muestran un sistema 1 en el que la tubería metálica 2 y, por tanto, el cable coaxial 6, tiene un área de corrosión 16 en una ubicación particular a lo largo de la tubería metálica 2.
La figura 3a muestra el sistema 1 cuando se ha inyectado una forma de onda electromagnética 18 en el cable coaxial 6, de modo que se desplace (de izquierda a derecha) a lo largo del cable coaxial 6 hacia la corrosión 16. La figura 3b muestra el sistema 1 en un momento posterior cuando la forma de onda electromagnética inyectada 18 se ha hecho incidir sobre la corrosión 16 y una porción 20 de la forma de onda electromagnética se ha reflejado desde la ubicación de la corrosión 16 y la porción restante 22 de la forma de onda electromagnética se ha transmitido y continúa a lo largo del cable coaxial 6.
La figura 4 muestra un gráfico de la forma de onda electromagnética inyectada 18 ("señal de entrada") y la porción reflejada 20 de la forma de onda electromagnética ("señal reflejada desde el defecto"), determinada a partir de una simulación de la disposición mostrada en las figuras 3a y 3b.
El funcionamiento del sistema 1 se describirá ahora con referencia a las figuras 1 a 4.
En funcionamiento, el cable coaxial 6 (rodeado por un manguito de plástico perforado 14, como se muestra en la figura 2) se dispone con respecto a la tubería metálica 2 , como se muestra en la figura 1, y se conecta al generador y analizador de formas de onda integral 8. Con el tiempo, la entrada de agua y cloruros dentro de la camisa aislante 4 de la tubería metálica 2 corroe la superficie exterior de la tubería metálica 2. Como el blindaje exterior del cable coaxial 6 está expuesto al mismo entorno que la superficie exterior de la tubería metálica 2 , es decir, dentro de la camisa aislante 4, el blindaje exterior del cable coaxial 6 también se corroe.
Periódicamente, el generador de formas de onda 10 genera e inyecta una forma de onda electromagnética, en forma de una serie de formas de onda sinusoidales de frecuencia predeterminada (típicamente en el intervalo de frecuencia de 1 MHz a 1 GHz), en el cable coaxial, teniendo cada onda sinusoidal en la serie una frecuencia diferente. En la figura 4 se muestra una forma de onda electromagnética inyectada típica 18.
Si las formas de onda sinusoidales experimentan cualesquiera cambios en la impedancia del cable coaxial 6, por ejemplo, debido a la corrosión 16 del blindaje exterior sacrificial del cable coaxial 6 (como se muestra en las figuras 3a y 3b), esto provoca un cambio en la amplitud y fase de una porción de la serie de formas de onda sinusoidales que se van a reflejar desde el punto del cambio en la impedancia en el cable coaxial 6, mientras que la porción restante 22 de la serie de formas de onda sinusoidales se transporta a lo largo del cable coaxial 6 (es decir, donde pueden encontrarse cambios adicionales en la impedancia y, por tanto, generarse reflexiones adicionales). En la figura 4 se muestra una porción reflejada típica 20 de la forma de onda electromagnética inyectada.
El analizador de formas de onda 12 recibe estas formas de onda sinusoidales reflejadas 20 y realiza reflectometría en el dominio de la frecuencia sobre ellas, tomando específicamente la transformada de Fourier inversa de las formas de onda sinusoidales reflejadas, de acuerdo con la siguiente transformada de Fourier discreta inversa.
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donde j es el número imaginario (V-1) y n es el número de puntos de frecuencia, es decir, el número de formas de onda sinusoidales de diferente frecuencia en la forma de onda electromagnética inyectada 18, h es el número complejo transformado en el dominio del tiempo y x es el número complejo en el dominio de la frecuencia (x = Aej<t>, donde A es la amplitud del componente de frecuencia y $ es la fase).
Esto permite determinar una diferencia de tiempo entre las formas de onda sinusoidales inyectada y reflejada 18, 20 (como se muestra en la figura 4, se puede ver que es de aproximadamente 5 ns) que a continuación se usa, con la constante dieléctrica del cable coaxial 6, para calcular la ubicación de la corrosión potencial 16. Con frecuencias de alrededor de 1 GHz para la serie inyectada de formas de onda sinusoidales, se puede obtener una resolución de posición de aproximadamente 1 cm.
El procesamiento de señales de las formas de onda sinusoidales reflejadas 20 permite que las causadas por la corrosión se separen de otras fuentes de cambios en la impedancia que también crean reflexiones en el cable coaxial 6, por ejemplo, conexiones sueltas entre el cable coaxial 6. Además, la corrosión 16 del blindaje exterior del cable coaxial 6 puede correlacionarse con la corrosión de la superficie exterior de la tubería metálica 2 , por ejemplo, dependiendo de los materiales respectivos de los que están hechos.
Con el conocimiento de la ubicación de la corrosión 16 del blindaje exterior del cable coaxial 6, la camisa aislante 4 que rodea la tubería metálica 2 puede abrirse en esta ubicación. Esto permite, a continuación, realizar una inspección visual de la superficie exterior de la tubería metálica 2 y realizar cualquier acción correctiva, por ejemplo, un tratamiento anticorrosión.
A partir de lo anterior se puede ver que el sistema de detección de corrosión 1 de la presente invención, instalado, por ejemplo, en una refinería, puede realizar una monitorización de la posible corrosión de la superficie exterior de la tubería metálica 2, lo que evita la necesidad de que se realicen inspecciones visuales especulativas. Además, debido al uso de, por ejemplo, reflectometría en el dominio de la frecuencia que usa formas de onda sinusoidales con frecuencias preseleccionadas, se puede realizar una determinación precisa de la ubicación de la corrosión en toda la longitud del cable coaxial 6. El sistema de detección de corrosión 1 de la presente invención tiene, por tanto, el potencial de mejorar drásticamente la detección de la corrosión de la superficie exterior de los cuerpos metálicos, así como de simplificar y reducir el coste de dicho trabajo.
Cabe señalar que, aunque el modo de realización particular descrito para el sistema de detección de corrosión se usa para monitorizar la corrosión de tuberías metálicas, la superficie exterior de cualquier cuerpo metálico adecuado y deseado, por ejemplo, la superficie exterior de un tanque de metal, puede monitorizarse usando un sistema de ese tipo.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (1) configurado para detectar y localizar la corrosión (16) en la superficie exterior de un cuerpo metálico (2), en el que la superficie exterior del cuerpo metálico está cubierta por una capa de aislamiento (4), comprendiendo el sistema:
una guía de ondas electromagnéticas extendida (6) dispuesta entre la superficie exterior del cuerpo metálico y la capa de aislamiento o dispuesta para ser incrustada dentro de la capa de aislamiento, comprendiendo la guía de ondas electromagnéticas un componente sacrificial que experimenta sustancialmente el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico;
un generador de formas de onda (10) dispuesto para conectarse a la guía de ondas y para inyectar una forma de onda electromagnética (18) en la guía de ondas; y
un analizador de formas de onda (12 ) conectado a la guía de onda y dispuesto para recibir una porción reflejada (20) de la forma de onda electromagnética inyectada desde la guía de ondas y para usar la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas.
2. Un sistema como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el cuerpo metálico comprende una tubería metálica (2 ), en el que, opcionalmente, la guía de ondas extendida está dispuesta debajo de la tubería.
3. Un sistema como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que la guía de ondas extendida (6) está dispuesta de modo que el componente sacrificial de la guía de ondas no contacta con la superficie exterior del cuerpo metálico (2 ).
4. Un sistema como se reivindica en un cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema comprende una capa perforada (14) que se proporciona entre la guía de ondas extendida (6) y la capa exterior del cuerpo metálico (2 ).
5. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la guía de ondas extendida comprende una guía de ondas coaxial (6), comprendiendo el componente sacrificial el blindaje conductor exterior de la guía de ondas coaxial.
6. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la guía de ondas extendida (6) está dispuesta de modo que la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas extendida cambia la impedancia de la guía de ondas extendida.
7. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la guía de ondas (6) comprende un material que se corroe a una velocidad más rápida que el material que forma la superficie exterior del cuerpo metálico (2 ).
8. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el analizador de formas de onda (12 ) está dispuesto para determinar la cantidad de corrosión (16) en la superficie exterior del cuerpo metálico (2 ) a partir de la cantidad de corrosión determinada para el componente sacrificial de la guía de ondas extendida (6).
9. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la guía de ondas extendida (6) tiene una longitud superior a 10 m, por ejemplo, una longitud superior a 20 m, por ejemplo, una longitud superior a 50 m, por ejemplo, una longitud de aproximadamente 100 m.
10. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la forma de onda electromagnética (18) comprende una pluralidad de formas de onda periódicas, teniendo cada forma de onda periódica una frecuencia diferente, en el que opcionalmente la anchura de cada una de la pluralidad de formas de onda periódicas está entre 1 y 1000 ps y en el que opcionalmente cada una de la pluralidad de formas de onda periódicas está codificada.
11. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la forma de onda electromagnética (18) comprende una frecuencia entre 1 MHz y 20 GHz, por ejemplo, superior a 1 GHz, por ejemplo, superior a 5 GHz, por ejemplo, de aproximadamente 10 GHz.
12. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el analizador de formas de onda (12 ) está dispuesto para detectar múltiples puntos de corrosión (16) en el componente sacrificial de la guía de ondas extendida (6).
13. Un sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el analizador de formas de onda (12 ) está dispuesto para realizar reflectometría en el dominio del tiempo o de la frecuencia usando la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada (18) para determinar la ubicación de la corrosión (16) del componente sacrificial de la guía de ondas (6) y/o en el que el analizador de formas de onda está dispuesto para realizar una transformada de Fourier inversa en la porción reflejada (20) de la forma de onda electromagnética.
14. Un sistema de detección y localización de corrosión (1) que comprende:
un cuerpo metálico (2 ) que tiene una superficie exterior en la que se va a detectar la corrosión (16); y
el sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
15. Un procedimiento para detectar y localizar la corrosión (16) en la superficie exterior de un cuerpo metálico (2), en el que la superficie exterior del cuerpo metálico está cubierta por una capa de aislamiento (4), comprendiendo el procedimiento:
inyectar una forma de onda electromagnética (18) en una guía de ondas electromagnéticas (6) que está dispuesta entre la superficie exterior del cuerpo metálico y la capa de aislamiento o dispuesta para ser incrustada dentro de la capa de aislamiento, comprendiendo la guía de ondas electromagnéticas un componente sacrificial que experimenta sustancialmente el mismo entorno que la superficie exterior del cuerpo metálico;
recibir una porción reflejada (20) de la forma de onda electromagnética inyectada desde la guía de ondas; y usar la porción reflejada de la forma de onda electromagnética inyectada para determinar la ubicación de la corrosión del componente sacrificial de la guía de ondas.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2019011878A (es) * 2017-04-07 2019-11-25 Texas A & M Univ Sys Dispositivos y métodos de reflectometría para detectar defectos de tubería.
FR3074905B1 (fr) * 2017-12-07 2020-01-10 Agence Nationale Pour La Gestion Des Dechets Radioactifs Sonde de suivi de la corrosion, systeme de suivi de la corrosion et procede de suivi de la corrosion
FR3080682B1 (fr) 2018-04-27 2023-11-10 Airbus Helicopters Dispositif de detection pour surveiller la corrosion d'une structure, vehicule et procede
DE102018212993A1 (de) * 2018-08-03 2020-02-06 Kaefer Isoliertechnik Gmbh & Co. Kg Anlage umfassend eine betriebstechnische Anlage wie eine Rohrleitung sowie einen diese umgebende Isolierung
WO2020139080A1 (en) 2018-12-28 2020-07-02 Cardilli Emanuele Corrosion monitoring system and method
DE102019135288A1 (de) 2019-12-19 2021-06-24 Endress+Hauser Group Services Ag System und verfahren zum überwachen eines zustands von mindestens einem objekt, das in einem rohrleitungssystem umfasst ist
CN111998234A (zh) * 2020-07-28 2020-11-27 宁波天木工程设计有限公司 陆上油气管道内防腐自动控制系统
CN113358699B (zh) * 2021-05-20 2022-06-24 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种基于信号群延迟测量的锅炉管老化程度快速评估方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8203620A (nl) * 1982-09-20 1984-04-16 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van ringkernen voor afbuigeenheden alsmede keramische houder voor toepassing bij die werkwijze.
DE3240478A1 (de) * 1982-11-02 1984-05-03 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Sensor zum erfassen von magnetfeldverzerrungen bzw. aus diesen ableitbaren messgroessen
DE3904894C1 (es) 1989-02-17 1990-05-23 Dipl. Ing. Wrede U. Niedecken Verwaltung Gmbh, 5047 Wesseling, De
EP0495133A1 (de) * 1991-01-12 1992-07-22 Pfaudler Werke GmbH Korrosionsgeschützter Rührer mit einer abnehmbaren Rührflügeleinheit
JP2957298B2 (ja) * 1991-03-15 1999-10-04 株式会社リコー 画像形成装置
AU7601898A (en) * 1997-05-29 1998-12-30 Profile Technologies, Inc. Pipe testing apparatus and method
US6114857A (en) 1999-03-08 2000-09-05 Baker Hughes Incorporated System and method for monitoring corrosion in oilfield wells and pipelines utilizing time-domain-reflectometry
NL1015354C2 (nl) * 1999-06-03 2001-01-08 Carlos Alberto Pampillo Een pijp bevattende een draadloze inrichting voor het detecteren van corrosie, een werkwijze om de corrosie in een pijp op een draadloze manier te detecteren en werkwijze voor het vervaardigen van de pijp.
US6505650B2 (en) 2001-01-03 2003-01-14 Phillips Petroleum Company Method for inhibiting corrosion under insulation on the exterior of a structure
CN1285105C (zh) * 2004-07-01 2006-11-15 武汉电信器件有限公司 40Gb/s波导型PIN光探测器管芯台面的化学腐蚀方法
GB2442981B (en) 2006-01-26 2009-01-21 Schlumberger Holdings System and method for detecting moisture
US8085165B2 (en) 2007-02-09 2011-12-27 Luna Innovations Incorporated Wireless corrosion sensor
US20090314510A1 (en) * 2008-01-11 2009-12-24 Kukowski Thomas R Elastomeric Conductors and Shields
CN201173985Y (zh) * 2008-01-17 2008-12-31 上海快鹿电线电缆有限公司 用于探测温度的高敏感光纤波导传感缆
US7586435B1 (en) * 2008-05-16 2009-09-08 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system using a waveguiding structure with periodically arranged reference impedance transitions
US20110205532A1 (en) 2008-10-30 2011-08-25 Sumitomo Chemical Company, Limited Inspection method for inspecting corrosion under insulation
US8596861B2 (en) 2008-11-06 2013-12-03 Honeywell International Inc Method and system for detecting corrosion under insulation
CN102132142A (zh) * 2008-12-02 2011-07-20 三菱重工业株式会社 户外构造物及户外构造物构成部件的劣化推定方法
EP2396641A4 (en) 2009-01-06 2016-10-26 Wavetrue Inc SYSTEMS AND METHOD FOR DETECTING ANOMALIES IN EXTENDED ELEMENTS BY ELECTROMAGNETIC RETRACTION
US20100224913A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-09 Southwest Research Institute One-dimensional FET-based corrosion sensor and method of making same
JP2011080937A (ja) 2009-10-09 2011-04-21 Sumitomo Chemical Co Ltd 保温材下腐食の検査方法
CN101943644B (zh) 2010-06-25 2011-12-21 钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所 一种检测金属耐腐蚀性能用弯曲施力支架及方法
JP5577194B2 (ja) 2010-09-01 2014-08-20 住友化学株式会社 保温材下腐食検出装置および保温材下腐食検査方法
US8810264B2 (en) 2010-09-03 2014-08-19 Bp Corporation North America Inc. Methods and devices for sensing corrosion under insulation (CUI)
GB2499138B (en) 2010-11-09 2015-05-13 Shell Int Research Method and system for detecting corrosion of an insulated corrosion prone object
JP2012208088A (ja) 2011-03-30 2012-10-25 Tokyo Electric Power Co Inc:The 腐食モニタリングセンサ
US8466696B2 (en) 2011-03-30 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC System and method for detecting a likelihood of corrosion
JP5768502B2 (ja) 2011-05-26 2015-08-26 トヨタ自動車株式会社 流体流通部材の腐食検知システム
CN102507429B (zh) 2011-10-21 2014-05-21 天津大学 一种基于电化学原理的腐蚀探测传感器
US20130304438A1 (en) 2012-05-09 2013-11-14 Bp Exploration Operating Company Limited Use of survival modeling methods with pipeline inspection data for determining causal factors for corrosion under insulation
CN103487363B (zh) 2012-06-12 2016-01-13 中国石油化工股份有限公司 一种腐蚀反应测试器和腐蚀评价装置与腐蚀评价方法
US9683296B2 (en) 2013-03-07 2017-06-20 Mui Co. Method and apparatus for controlling steel corrosion under thermal insulation (CUI)
CN203572757U (zh) 2013-11-18 2014-04-30 国家电网公司 一种测试绝缘子金属附件电解腐蚀的试验装置
KR101674373B1 (ko) * 2014-09-29 2016-11-10 한국전력공사 부식 모니터링용 센서 및 이의 제조방법

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