NL1015354C2 - Composite gas or oil pipeline with embedded microchip and electrodes to detect corrosion and send data by radio signal to remote processor - Google Patents
Composite gas or oil pipeline with embedded microchip and electrodes to detect corrosion and send data by radio signal to remote processor Download PDFInfo
- Publication number
- NL1015354C2 NL1015354C2 NL1015354A NL1015354A NL1015354C2 NL 1015354 C2 NL1015354 C2 NL 1015354C2 NL 1015354 A NL1015354 A NL 1015354A NL 1015354 A NL1015354 A NL 1015354A NL 1015354 C2 NL1015354 C2 NL 1015354C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- pipe
- microchip
- steel
- connector
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
- G01M3/18—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
- F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing
Abstract
Description
-1-.-1-.
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 5 werkwijze voor het vervaardigen van de pijnA pipe containing a wireless device for detecting corrosion, a method for detecting corrosion in a pipe wirelessly and a method for producing the pain
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een pijp van het type vervaardigd van één of meerdere lagen staal ingebed in een isolerend versterkt materiaal dat een draadloze inrichting voor het detecteren van corrosie 10 bevat. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het detecteren van corrosie op staal als gevolg van contact tussen het staal en een vreemd elektrolytisch medium.The present invention relates to a pipe of the type made of one or more layers of steel embedded in an insulating reinforced material containing a wireless corrosion detection device. The invention also relates to a method for detecting corrosion on steel as a result of contact between the steel and a foreign electrolytic medium.
De pijpen worden in het algemeen gebruikt voor 15 transport van gas of olie, in het algemeen opnemende hoge inwendige of uitwendige drukken. De inwendige drukken zijn die met betrekking tot het transport van fluïda, terwijl de uitwendige drukken het gevolg zijn van gewicht van grond op de pijpen wanneer begraven of hydrostatische drukken 20 wanneer ondergedompeld in water.The pipes are generally used for gas or oil transportation, generally receiving high internal or external pressures. The internal pressures are those related to the transport of fluids, while the external pressures are due to weight of soil on the pipes when buried or hydrostatic pressures when immersed in water.
In het algemeen zijn pijpen vervaardigd op een conventionele manier in staat tot het werken onder de bovengenoemde drukken. Echter is staal in hoge mate vatbaar voor corrosie. De fluïda die getransporteerd worden door de 2 5 pijpen en het uitwendige medium, in het bijzonder grond waar de pijpen begraven zijn, zeewater wanneer ondergedompeld, vormen corrosie-elektrolieten die het staal in een pijp aanzienlijk kunnen beschadigen en zijn structurele integriteit kunnen verminderen en lekken of olieverspilling 30 kunnen veroorzaken, en er kunnen zeer gevaarlijke uitbarstingen in het bijzonder bij gassen onder druk optreden.In general, pipes made in a conventional manner are capable of operating under the above pressures. However, steel is highly susceptible to corrosion. The fluids transported through the pipes and the external medium, especially soil where the pipes are buried, sea water when submerged, form corrosion electrolytes that can significantly damage the steel in a pipe and reduce its structural integrity and leak or cause oil spills 30, and very dangerous bursts may occur especially with pressurized gases.
Om dit te voorkomen worden stalen pijpen bekleed met een isolerend polymeermateriaal en/of tevens met glas versterkte polymeerharsen zoals epoxyhars. Het Amerikaanse 1015354 - 2 - octrooischrift 4.351.364 beschrijft pijpen waar de wand gevormd wordt door één of meerdere gesuperponeerde lagen staal individueel bekleed met epoxyhars en uitwendig en inwendig bekleed met glas versterkt epoxyhars. Volgens dit 5 octrooischrift wordt de constructie vervaardigd door gebruik te maken van een doorn waarop aanvankelijk glas versterkte epoxyhars gelegd wordt tot een bepaalde dikte, gevolgd door het leggen van één of meerdere staalstrips schroefvormig gewikkeld over het reeds geplaatste glas ver-10 sterkte hars. Tot slot voorkomt een glas versterkte epoxy-laag gelijk aan de eerste laag, vervaardigd van een bepaalde dikte, contact met het uitwendige medium.To prevent this, steel pipes are coated with an insulating polymer material and / or also glass-reinforced polymer resins such as epoxy resin. US 1015354-2 Patent 4,351,364 describes pipes where the wall is formed by one or more superimposed layers of steel individually coated with epoxy resin and externally and internally coated with glass reinforced epoxy resin. According to this patent the construction is manufactured by using a mandrel on which initially glass reinforced epoxy resin is laid to a certain thickness, followed by laying one or more steel strips helically wound over the already placed glass reinforced resin. Finally, a glass-reinforced epoxy layer similar to the first layer, made of a certain thickness, prevents contact with the external medium.
Daar een oliepijp of gaspijp vervaardigd van reeksen van dergelijke pijpen in het algemeen begraven of 15 ondergedompeld in water wordt, wordt het moeilijk om visuele inspectie te verrichten met betrekking tot de toestand van de individuele pijpen. Bovendien kan in het geval van de pijpen volgens het bovengenoemde octrooischrift de beschadiging door corrosie van de staallagen 20 alleen duidelijk worden wanneer deze door de isolerende lagen is gegaan, daardoor vervanging van de pijp noodzakelijk maken, waarschijnlijk een noodgeval veroorzakend.Since an oil pipe or gas pipe made from arrays of such pipes is generally buried or immersed in water, it becomes difficult to perform visual inspection as to the condition of the individual pipes. In addition, in the case of the pipes of the above-mentioned patent, the corrosion damage of the steel layers 20 can only become apparent when it has passed through the insulating layers, thereby necessitating replacement of the pipe, probably causing an emergency.
Verscheidene corrosiedetectiesystemen zijn voorgesteld om corrosie te detecteren op de lagen staal van 25 pijpen vervaardigd zoals beschreven in het bovengenoemde octrooischrift. Het octrooischrift 5529668 beschrijft een werkwijze en inrichting voor het detecteren van een situatie waar één van de lagen staal in contact komt met de reeds genoemde corrosieve media. Hier wordt beschreven dat 30 de installering van uitwendige voltmeters met klemmen welke verbonden zijn aan verschillende connectoren die uitsteken uit de uitwendige pijpbekleding. Een eerste connector maakt contact met het staal in de pijp en een andere wordt verbonden met een elektrode in contact met het fluïdum 35 getransporteerd in de pijpen. Tevens kan de tweede klem van een voltmeter verbonden zijn aan een elektrode in contact met het medium waar de pijp begraven of ondergedompeld is.Several corrosion detection systems have been proposed to detect corrosion on the steel layers of pipes made as described in the aforementioned patent. Patent 5529668 describes a method and apparatus for detecting a situation where one of the layers of steel comes into contact with the aforementioned corrosive media. Here it is described that the installation of external voltmeters with clamps connected to various connectors protruding from the external pipe casing. A first connector contacts the steel in the pipe and another is connected to an electrode in contact with the fluid transported in the pipes. Also, the second clamp of a voltmeter may be connected to an electrode in contact with the medium where the pipe is buried or immersed.
1 n 1 ς a κ a - 3 -1 n 1 ς a κ a - 3 -
Gevolgtrekkingen met betrekkingen tot de toestand van de lagen staal in de pijpen kunnen genomen worden uit het potentiaal gemeten door de voltmeters.Conclusions regarding the condition of the layers of steel in the pipes can be taken from the potential measured by the voltmeters.
Dit operatieve systeem heeft het nadeel dat de 5 installatie van dergelijke meetinstrumenten in blootgestelde stations vereist, vereisende lange bedrading, tevens blootgesteld, die uit elke pijp komt, gebruikelijk 10 of 12 meter lang, die zich uitstrekken tot een meetstation, betekenende dat voor een pijplijn die zich over verscheide-10 ne kilometers uitstrekt, duizenden meters connectordraden vereist zijn die naar elk van deze stations convergeren.This operative system has the drawback that the installation of such measuring instruments in exposed stations requires, also requiring long wiring, coming out of each pipe, usually 10 or 12 meters long, extending to a measuring station, meaning that for a pipeline stretching for several miles, thousands of feet of connector wires are required to converge to each of these stations.
De onderhavige uitvinding neigt tot het optimaliseren van de bewaking van de integriteit van de isolatie van de lagen staal van de corrosieve media, zonder de 15 bovengenoemde nadelen met een meetinrichting die in staat is om bedreven te worden op afstand en geen dure of omslachtige bedrading vereist.The present invention tends to optimize monitoring of the integrity of the insulation of the layers of steel from the corrosive media, without the above drawbacks, with a measuring device capable of remote operation and no expensive or cumbersome wiring required .
Het is dientengevolge het doel van de onderhavige uitvinding om een stalen pijp te verschaffen bedekt met een 20 isolatiebekleding die in een dergelijke isolatiebekleding een draadloze corrosiedetector bevat in staat tot het op draadloze manier verzenden van de vereiste informatie over een afstand.Accordingly, it is the object of the present invention to provide a steel pipe covered with an insulating sheath containing in such an insulating sheath a wireless corrosion detector capable of transmitting the required distance information wirelessly.
De onderhavige uitvinding omvat een pijp vervaar-25 digd van één of meer lagen staal ingebed in een isolerend materiaal dat een elektronische inrichting omvat gevormd door een microchip ingebed in de isolerende lagen, gevoed door een energiebron en verbonden door één van zijn connec-toren aan ten minste één laag staal, en een tweede connec-30 tor met een referentie-elektrode of andere geleidende structuur in contact met een geleidend vreemd medium, waarbij het vreemde medium geselecteerd is uit het fluïdum circulerende in de pijpen of een extern medium omgevende de pijpen. De microchip is in staat tot het meten van elektri-35 sche potentiaalverschillen tussen ten minste één laag staal en het geleidende medium niet behorende tot de pijp. De microchip is in staat tot het ontvangen van het active- 1 01 5354 - 4 - rings commando en het daarop retourneren van de informatie over een afstand, op een draadloze manier, naar een adequaat instrument zoals een gegevensopslag.The present invention includes a pipe made of one or more layers of steel embedded in an insulating material comprising an electronic device formed by a microchip embedded in the insulating layers, fed by an energy source and connected by one of its connectors to at least one layer of steel, and a second connector with a reference electrode or other conductive structure in contact with a conductive foreign medium, the foreign medium being selected from the fluid circulating in the pipes or an external medium surrounding the pipes . The microchip is capable of measuring electrical potential differences between at least one layer of steel and the conductive medium not belonging to the pipe. The microchip is capable of receiving the activation command and returning the information over a distance, wirelessly, to an appropriate instrument such as a data store.
Daar deze pijpen in het algemeen opgebouwd zijn 5 uit verscheidene lagen staal, is volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding een eerste klem van de microchip verbonden met de binnenste laag staal, een tweede klem verbonden met de buitenste laag staal en een derde verbonden met een elektrische inrichting geplaatst in contact met 10 het externe medium zoals water, of een structuur die een voldoende aarding zal verschaffen of tevens verbonden aan een referentie-elektrode die de meting van de isolatie van de laag staal ten opzichte van het omgevende medium toestaat. Een vierde connector is verbonden met een elektrode 15 verbonden aan het fluïdum circulerende in de pijp zodat de isolatietoestand van de laag staal van het fluïdum gemeten kan worden. Bij voorkeur dient de elektrode in contact met het fluïdum circulerende in de pijp gelijk te zijn met het inwendige oppervlak van de pijp teneinde ongewenste turbu-20 lentie te voorkomen.Since these pipes are generally constructed of several layers of steel, according to a preferred embodiment of the invention a first clamp of the microchip is connected to the inner layer of steel, a second clamp is connected to the outer layer of steel and a third is connected to an electrical device placed in contact with the external medium such as water, or a structure that will provide sufficient grounding or also connected to a reference electrode which allows the measurement of the insulation of the layer of steel relative to the surrounding medium. A fourth connector is connected to an electrode 15 connected to the fluid circulating in the pipe so that the insulation state of the layer of steel of the fluid can be measured. Preferably, the electrode in contact with the fluid circulating in the pipe should be flush with the internal surface of the pipe to avoid unwanted turbulence.
Wanneer het op een afstand vereist is zal de microchip in een pijp de elektrische potentiaal meten tussen het geleidende medium omgevende de pijp en ten minste één van de lagen staal in de pijp, waarbij de 25 microchip werkt als een hoge impedantie voltmeter (groter dan 10 Megaohm) , zodat een polarisatie van het staal niet zal optreden en de meting nadelig zal beïnvloeden.When required at a distance, the microchip in a pipe will measure the electrical potential between the conductive medium surrounding the pipe and at least one of the layers of steel in the pipe, the microchip acting as a high impedance voltmeter (greater than 10 Megaohm), so that a polarization of the steel will not occur and will adversely affect the measurement.
Het wordt verwacht dat het gevaar van een contact of verbinding leidende tot corrosie van de buitenste laag 30 staal zal komen van het externe medium omgevende de pijpen en dat het equivalente gevaar voor de binnenste laag staal zal komen van het medium circulerende in de pijpen, waardoor metingen gedaan kunnen worden met betrekking tot slechts de buitenste en binnenste laag staal in de pijp met 35 betrekking tot het medium omgevende de pijpen respectievelijk het medium circulerende in de pijpen.It is expected that the danger of a contact or connection leading to corrosion of the outer layer of steel will come from the external medium surrounding the pipes and that the equivalent danger for the inner layer of steel will come from the medium circulating in the pipes, causing measurements can be made with respect to only the outer and inner layer of steel in the pipe with respect to the medium surrounding the pipes and the medium circulating in the pipes, respectively.
ti 01 5 3 5 4 - 5 -ti 01 5 3 5 4 - 5 -
Hoewel composietpijpen van staal zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.351.364 als referentie genomen zijn, dient begrepen te worden dat elk ander type stalen pijpen met hars versterkte bekleding gebruikt kan 5 worden voor de installering van de detector volgens deze uitvinding. Analoog kan de detector in de onderhavige uitvinding toegepast worden op elke pijp vervaardigd uit geleidende materialen ingebed in niet geleidende materialen .Although composite steel pipes as described in US Patent 4,351,364 are taken as reference, it is to be understood that any other type of steel pipes with resin reinforced coating can be used for the installation of the detector of this invention. Similarly, the detector in the present invention can be applied to any pipe made of conductive materials embedded in non-conductive materials.
10 Begrepen dient te worden dat de algemene termen "geleidende materialen" en "geleidend medium" in deze beschrijving gebruikt worden voor materialen of media met een bepaalde maat aan elektrische geleidbaarheid. Zelfs een medium zoals olie of petroleum kan voldoende geleidend en 15 corrosief zijn, in het bijzonder daar dit elektrolytisch materiaal zoals pekel kan bevatten.It is to be understood that the general terms "conductive materials" and "conductive medium" are used herein to refer to materials or media with a certain measure of electrical conductivity. Even a medium such as oil or petroleum can be sufficiently conductive and corrosive, especially since it can contain electrolytic material such as brine.
Afhankelijk van het type pijpen in de pijplijn, kan de pijplijn werken als een golfgeleider voor het commando-en retoursignaal van de informatie, of kan de microchip 2 0 verbonden zijn met een antenne die het uitwendige oppervlak bereikt of zelfs voorbij het uitwendige oppervlak steekt in gevallen waar de pijpen ondergronds begraven of in water ondergedompeld zijn. De antenne dient adequaat geïsoleerd te zijn van het medium met een adequaat polymeer- of ander 25 isolerend materiaal.Depending on the type of pipes in the pipeline, the pipeline may act as a waveguide for the command and return signal of the information, or the microchip may be connected to an antenna that reaches the outer surface or even extends beyond the outer surface in cases where the pipes are buried underground or immersed in water. The antenna must be adequately insulated from the medium with an adequate polymer or other insulating material.
Met deze installering van elke pijp in een pijplijn (bijvoorbeeld olie- of gaslijn) wordt een selectief commandosignaal verzonden naar elke microchip, en wordt een retoursignaal van elke microchip ontvangen en verzameld op 30 een afstand in een adequaat instrument zoals een gegevensopslag .With this installation of each pipe in a pipeline (eg oil or gas line), a selective command signal is sent to each microchip, and a return signal from each microchip is received and collected at a distance in an adequate instrument such as a data store.
In dergelijke condities, wanneer één van de staallagen in een pijp contact maakt met het externe medium (of het interne medium) als gevolg van gebrek aan isolatie 35 veroorzaakt door beschadiging of gebrekkig materiaal, zal de microchip in staat zijn om een stabiele potentiaal te meten. Afhankelijk van het elektrolyseproces kan deze .101535 4 - 6 - potentiaal nul zijn of elke andere waarde aannemen, maar in beide gevallen zal deze constant zijn gedurende een bepaalde tijdsperiode, in deze gevallen een fout in de pijp corresponderende met die microchip aanduidend. Meettijdspe-5 riodes van tussen 2 tot 5 seconden zijn voldoende om als kritisch beschouwd te worden.In such conditions, when one of the steel layers in a pipe contacts the external medium (or internal medium) due to lack of insulation caused by damage or defective material, the microchip will be able to measure a stable potential . Depending on the electrolysis process, this .101535 4-6 potential may be zero or assume any other value, but in both cases it will be constant over a period of time, in these cases indicating an error in the pipe corresponding to that microchip. Measurement time periods of between 2 to 5 seconds are sufficient to be considered critical.
Daarentegen, indien de isolatie intact is is er geen verbinding tussen het externe medium (of interne medium) in elke laag staal en blijft het elektrische 10 circuit open en zal de elektrische potentiaal die zou kunnen bestaan en gemeten worden door de microchip fluctueren .On the other hand, if the insulation is intact, there is no connection between the external medium (or internal medium) in each layer of steel and the electrical circuit remains open and the electrical potential that could be measured and measured by the microchip will fluctuate.
Op een analoog geldige manier is het mogelijk om de stabiliteit of fluctuatie van een elektrische weerstand 15 te meten, verkrijgende gelijke detectieparameters rekening houdende met de toestand van de isolatie van de lagen staal en mogelijk corrosiebeschadiging.In an analogous manner, it is possible to measure the stability or fluctuation of an electrical resistance 15, obtaining equal detection parameters taking into account the condition of the steel layer insulation and possible corrosion damage.
Optioneel zou de microchip niet verwerkte informatie kunnen verzenden die later extern verwerkt en geanaly-20 seerd wordt of zou reeds verwerkte informatie met betrekking tot de corrosiepotentiaal kunnen verzenden.Optionally, the microchip could send unprocessed information that is later externally processed and analyzed or could send already processed information regarding the corrosion potential.
Energie vereist om de microchip te voeden zal geleverd worden door een batterij geïnstalleerd naast de microchip op een permanente manier zoals in het geval van 25 batterijen van het lithium-thoniltype, met een levensduur nabij die van de levensduur van de pijplijn of batterijen zouden geïnstalleerd kunnen worden in een speciale houder, in de pijp, met toegang tot de batterij zodat deze vervangen kan worden, wanneer de batterij een beperkte levensduur 30 heeft. De houder dient niet te interfereren met de isolatie van de lagen staal.Energy required to power the microchip will be provided by a battery installed next to the microchip in a permanent manner as in the case of 25 lithium thonil type batteries, with a service life close to that of the pipeline or batteries installed in a special holder, in the pipe, with access to the battery so that it can be replaced when the battery has a limited life. The container should not interfere with the insulation of the layers of steel.
Een andere manier om de microchip in de pijpen te voeden is door middel van een activeringssignaal dat zich verzamelt in een condensator geplaatst nabij de microchip 35 en daarmee verbonden is. Het commando voor de microchip om de respectieve meting uit te voeren kan later toegevoegd worden of in het activeringssignaal opgenomen zijn.Another way to power the microchip in the pipes is through an activation signal that collects in a capacitor placed near the microchip 35 and connected to it. The command for the microchip to take the respective measurement can be added later or included in the activation signal.
1015354 - 7 -1015354 - 7 -
Een additionele vorm om van buiten energie te leveren is door het gebruiken van de pijplijn als een golfgeleider. In dit geval wordt de energie geleverd door het inwendige van de pijp.An additional form to provide external energy is by using the pipeline as a waveguide. In this case, the energy is supplied from the interior of the pipe.
5 Het opnemen van de microchip en andere componenten op een permanente manier zou optioneel gedaan kunnen worden gedurende de vervaardiging van elke pijp. Deze opname zou gemaakt kunnen worden in een gebied dicht bij één einde van de pijp, zoals een gebied waar er een dikkere versterkte 10 harslaag is. De procedure zou volgens de leer van het reeds boven beschreven Amerikaans octrooischrift 4.351.364 kunnen zijn. De opname zou tevens gemaakt kunnen zijn in het middendeel van de pijp zodat deze op een gelijke afstand van zijn einden ligt. In dit geval zullen de microchip en 15 andere componenten bij voorkeur opgenomen zijn in een dikkere laag epoxymateriaal versterkt met glas opgebouwd op de pijp.The inclusion of the microchip and other components in a permanent manner could optionally be done during the manufacture of each pipe. This recording could be made in an area close to one end of the pipe, such as an area where there is a thicker reinforced resin layer. The procedure could be in accordance with the teachings of U.S. Pat. No. 4,351,364 already described above. The receptacle could also be made in the center part of the pipe so that it is equidistant from its ends. In this case, the microchip and other components will preferably be contained in a thicker layer of epoxy material reinforced with glass built up on the pipe.
Alternatief kan de microchip opgenomen zijn in één van de uiteinden van de reeds vervaardigde pijp. In dit 2 0 geval zou de werking het openen van één of meer holtes kunnen zijn die niet doorgaand zijn, waar de pijp dikker in versterkt hars. Wanneer eenmaal de microchip in de holte opgenomen is, en de elektrode blootgesteld wordt aan het inwendige oppervlak, worden de antenne en energiemiddelen 25 verbonden aan de corresponderende klemmen in de microchip. De holte of holtes worden vervolgens afgedicht met epoxyma-teriaal of ander geschikt isolerend materiaal.Alternatively, the microchip may be included in one of the ends of the pipe already made. In this case, the operation could be opening one or more voids that are not through, where the pipe thickens in reinforced resin. Once the microchip is received in the cavity, and the electrode is exposed on the inner surface, the antenna and power means 25 are connected to the corresponding terminals in the microchip. The cavity or cavities are then sealed with epoxy material or other suitable insulating material.
In het geval dat, hoewel minder frequent, de pijpen slechts één laag staal hebben of pijpstaal van elke 30 soort, met isolerende bekleding, zal de microchip verbonden zijn aan die enkele laag staal of pijp en voor metingen verwijzend naar het externe medium en het medium circulerende door de pijplijn maken de bemetingen op dezelfde manier zoals reeds beschreven.In the event that, although less frequently, the pipes have only one layer of steel or pipe steel of each type, with insulating coating, the microchip will be bonded to that single layer of steel or pipe and refer to the external medium and medium for measurements circulating through the pipeline make the measurements in the same manner as already described.
35 Teneinde de voordelen die reeds besproken zijn te concretiseren en het begrip van de constructieve en functionele kenmerken van de uitvinding beter te begrijpen, wordt *015354 - 8 - een voorkeursuitvoering die schematisch weergegeven is beschreven. De tekeningen zijn niet in schaal.In order to materialize the advantages already discussed and to better understand the constructive and functional features of the invention, a preferred embodiment described schematically is * 015354-8. The drawings are not to scale.
Figuur l is een doorsnede door een diametrisch vlak van een pijpsectie bestaande uit twee stalen pijpen, 5 houdende een permanente energiebron met een microchip verbonden aan een aardlans en een elektrode blootgesteld aan het inwendig circulerend medium.Figure 1 is a cross-sectional view of a pipe section consisting of two steel pipes containing a permanent energy source with a microchip connected to a ground lance and an electrode exposed to the internal circulating medium.
Figuur 2 is een equivalent aanzicht aan dat getoond in figuur 1, met de microchip verbonden aan een 10 antenne.Figure 2 is an equivalent view to that shown in Figure 1, with the microchip attached to an antenna.
Figuur 3 toont verscheidene pijpen behorende tot een pijplijn met een antenne op een toren gerelateerd aan verscheidene microchips behorende tot overeenkomstige pijpen.Figure 3 shows several pipes belonging to a pipeline with an antenna on a tower related to several microchips belonging to corresponding pipes.
15 Zoals getoond in figuur 1 wordt de begraven pijplijn in dit geval gevormd door één externe (1) en één interne (2) stalen pijp. Bij voorkeur vormen drie of meer lagen staal de kern van dit pijptype. Elke laag staal of gewikkelde staal-, kan geïsoleerd zijn met een laag poly-20 meerhars (niet getoond) van het epoxytype. Om het staal te beschermen tegen de corrosiewerking van het externe medium of van een medium circulerende door de pijplijn, wordt de structuur van de stalen pijpen of gewikkelde staalstrips omgeven door een externe isolerende laag (3) en een interne 25 isolerende (4), bij voorkeur vervaardigd van polymeerhars versterkt met fibers, zoals glasfibers.As shown in Figure 1, the buried pipeline in this case is formed by one external (1) and one internal (2) steel pipe. Preferably three or more layers of steel form the core of this pipe type. Each layer of steel, or coiled steel, may be insulated with a layer of poly-20 resin (not shown) of the epoxy type. In order to protect the steel against the corrosion action of the external medium or of a medium circulating through the pipeline, the structure of the steel pipes or wound steel strips is surrounded by an external insulating layer (3) and an internal insulating (4), at preferably made of polymeric resin reinforced with fibers, such as glass fibers.
De stalen pijpen of gewikkelde strips strekken zich niet noodzakelijkerwijs uit tot aan de uiteinden (5) van elke pijp in de pijplijn. Zij kunnen op een korte 30 afstand van elk einde stoppen. Dientengevolge is er in dit geval geen elektrische continuïteit tussen elke pijp in de pijplijn.The steel pipes or wound strips do not necessarily extend to the ends (5) of each pipe in the pipeline. They can stop a short distance from each end. As a result, in this case there is no electrical continuity between each pipe in the pipeline.
Een microchip (6) opgenomen in het isolerende materiaal ontvangt energie van een permanente batterij (7), 35 tevens opgenomen in het isolerende materiaal. In een alternatieve uitvoering kan de energiebron voor de microchip geplaatst zijn in houders met externe toegang voor een 101 Ras 4 - 9 - vervanging vanaf de buitenzijde. Alternatief kan de vereiste energie geleverd worden van buiten en over een afstand, zoals later uitgelegd zal worden of kan geleverd worden door middel van microgolven die zich voortplanten door de 5 binnenzijde van de pijp, waarbij de pijp werkt als een golfgeleider.A microchip (6) contained in the insulating material receives energy from a permanent battery (7), also contained in the insulating material. In an alternative embodiment, the power source for the microchip may be located in external access holders for a 101 Ras 4 - 9 replacement from the outside. Alternatively, the required energy can be supplied from the outside and over a distance, as will be explained later, or can be supplied by microwaves propagating through the inside of the pipe, the pipe acting as a waveguide.
De microchip (6) is verbonden aan de stalen pijpen (1) en (2) en de aardlans (8) werkt als een elektrode van het omgevende medium en met de elektrode (9) blootgesteld 10 op ten minste één van zijn vlakken aan het fluïdum circulerende door de pijplijn.The microchip (6) is connected to the steel pipes (1) and (2) and the ground lance (8) acts as an electrode of the surrounding medium and with the electrode (9) exposed on at least one of its surfaces to the fluid circulating through the pipeline.
Met deze structuur is de microchip (6) in de toestand voor het selectief meten van het potentiaalverschil tussen de stalen pijpen of gewikkelde strips en de 15 aardlans (8) en tussen de stalen pijpen of stalen gewikkelde strips en de elektrode (9).With this structure, the microchip (6) is in the state for selectively measuring the potential difference between the steel pipes or wound strips and the ground lance (8) and between the steel pipes or steel wound strips and the electrode (9).
Hoewel het mogelijk is om gekruiste metingen te maken, dat is tussen externe staalstrip en intern medium en intern staalstrip en extern medium, lijkt dit niet 20 nuttig te zijn en de voorkeursmetingen zijn tussen (1) en (8) en tussen (2) en (9) , daar verwacht wordt dat het gevaar van een contact dat corrosie bevordert van de externe stalen gewikkelde strip of pijp uitsluitend zal komen van het externe medium en dat van de intern gewikkel-25 de stalen strip of pijp zal komen van het medium circulerende door de pijplijn.Although it is possible to make crossed measurements, which is between external steel strip and internal medium and internal steel strip and external medium, this does not seem to be useful and the preferred measurements are between (1) and (8) and between (2) and (9), since it is expected that the danger of a corrosion promoting contact from the external steel wound strip or pipe will come only from the external medium and that from the internally wound steel strip or pipe will come from the medium circulating through the pipeline.
Het is gevonden dat in pijpen zoals die beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.351.364 het hars niet uniform de gewikkelde staalstrips isoleert en dat contacten 30 tussen de staallagen kan bestaan. In dergelijke gevallen wordt de meting voor zowel stalen strippen, inwendig en extern (en/of indien aanwezig tussengelegen strips), gemaakt als ware er één enkele stalen strip zonder de mogelijkheid tot onderling onderscheid.It has been found that in pipes such as those described in U.S. Patent 4,351,364, the resin does not uniformly isolate the wound steel strips and contacts may exist between the steel layers. In such cases, the measurement for both steel strips, internal and external (and / or if present intermediate strips), is made as if there were a single steel strip without the possibility of distinction.
35 Alternatief kan de microchip verbonden worden met een geleidende pijpondergrond die begraven is werkende als een aarde of aan een referentie-elektrode.Alternatively, the microchip can be connected to a conductive pipe base buried acting as a ground or to a reference electrode.
1015354 - 10 -1015354 - 10 -
Volgens een andere uitvoering van de uitvinding, is in geval de pijplijn ondergedompeld is in water de microchip verbonden aan een elektrode ondergedompeld in de watermassa, eventueel vastgehouden door een drijfinrich-5 ting.According to another embodiment of the invention, in the case of the pipeline immersed in water, the microchip is connected to an electrode immersed in the body of water, optionally held by a float.
Figuur 2 toont de microchip (6) verbonden aan een antenne (10) die net onder de aarde (of water) kan zijn of uitsteekt uit de grond (of water) , op deze manier de ontvangst en emissie van signalen tussen de microchip en 10 het instrument dat gebruikt wordt als een extern commando optimaliserend. Deze antenne (10) zal adequaat geïsoleerd dienen te zijn van het externe medium om elke corrosie te voorkomen.Figure 2 shows the microchip (6) attached to an antenna (10) that may be just below the ground (or water) or protrude from the ground (or water), thus receiving and emitting signals between the microchip and 10 optimizing the instrument used as an external command. This antenna (10) should be adequately insulated from the external medium to prevent any corrosion.
Figuur 3 toont verscheidene pijpen in een pijplijn 15 met hun microchips (6) gerangschikt voor het ontvangen van het commando en het uitzenden van de informatie naar een antenne op een toren (11) . De antenne zal het signaal opnieuw rechtstreeks of door satelliet verzenden naar een operatiecentrum.Figure 3 shows several pipes in a pipeline 15 with their microchips (6) arranged to receive the command and transmit the information to an antenna on a tower (11). The antenna will send the signal again directly or by satellite to an operating center.
20 Zoals boven uitgelegd, kan de energie vereist door de microchip geleverd worden door middel van batterijen geïnstalleerd naast de microchip zoals getoond in figuren 1 en 2. Afhankelijk van de energieconsumptie in elke meting en de frequentie van metingen kunnen de batterijen actief 25 zijn gedurende de nuttige levensduur van de pijplijn zoals in het geval van batterijen van het type lithium-tonil. Alternatief kunnen de batterijen geplaatst worden in elke pijp zodanig dat zij wanneer noodzakelijk vervangen kunnen worden.As explained above, the energy required by the microchip can be provided by batteries installed next to the microchip as shown in Figures 1 and 2. Depending on the energy consumption in each measurement and the frequency of measurements, the batteries may be active for the duration of the useful life of the pipeline as in the case of lithium tonil batteries. Alternatively, the batteries can be placed in each pipe so that they can be replaced when necessary.
30 Volgens zelfs een andere uitvoering kan de micro chip (6) geactiveerd worden van buiten en over een afstand. De energie opgeslagen in een activeringssignaal kan verzameld worden in een condensator nabij de microchip.According to even another embodiment, the micro chip (6) can be activated from the outside and over a distance. The energy stored in an activation signal can be collected in a capacitor near the microchip.
Volgens een ander alternatief werkt de pijplijn 35 als een golfgeleider geschikt voor het transporteren van de vereiste energie om elke microchip in de pijplijn te voeden. Dit is mogelijk, in het bijzonder voor pijplijnen 1 01 5354 - 11 - begraven onder de grond of ondergedompeld, vanwege de grote diëlektrische discontinuïteit die bestaat tussen het systeem gas/pijp (voor een gaslijn) en gas/aarde of gas water; deze laatste is een diëlektricum met verliezen. De 5 frequenties gebruikt voor de pijplijnen van ongeveer 0,5 m in diameter zullen enkele honderden Megahertz zijn; bij voorkeur dient een frequentie boven de afsnij frequentie en onder de tweede voortplantingsmodus geselecteerd worden.In another alternative, the pipeline 35 acts as a waveguide capable of transporting the energy required to feed each microchip in the pipeline. This is possible, especially for pipelines 1 01 5354 - 11 - buried underground or submerged, due to the large dielectric discontinuity existing between the gas / pipe (for a gas line) system and gas / earth or gas water; the latter is a dielectric with losses. The 5 frequencies used for the pipelines about 0.5 m in diameter will be several hundred Megahertz; preferably a frequency above the cut-off frequency and below the second propagation mode should be selected.
Een adequate microchip die in de onderhavige 10 uitvinding gebruikt kan worden wordt gevormd door de volgende blokken die adequaat verbonden zijn. Gebaseerd op de stand der techniek in microëlektronica zijn deze blokken en de microchip perfect haalbaar.An adequate microchip that can be used in the present invention is constituted by the following blocks which are adequately connected. Based on the state of the art in microelectronics, these blocks and the microchip are perfectly feasible.
Externe signaalacquisitieblok.External signal acquisition block.
15 Potentiaal meetblok.15 Potential measuring block.
Meetgegevens opslagblok; na metingen verwerkt dit blok de gegevens en verzendt deze naar buiten of kan deze rechtstreeks onverwerkt verzenden afhankelijk van de commando's van het regelblok.Measurement data storage block; after measurements, this block processes the data and sends it out or can send it directly unprocessed depending on the commands of the control block.
20 Verwerkingsblok. Evalueert resultaten van de gemaakte metingen, regelende de meettijd, geeft een alarmsignaal met betrekking tot corrosie gedetecteerd door de meting.20 Processing block. Evaluates results of the measurements made, controlling the measurement time, gives an alarm signal regarding corrosion detected by the measurement.
Externe signaalontvangstblok.External signal receiving block.
25 Meetresultatentransmissieblok. Verzendt de infor matie in de metingen.25 Measurement result transmission block. Sends the information in the measurements.
Regel en vergelijkingsblok; dit interpreteert de ontvangen commando's en voert deze uit.Rule and comparison block; this interprets and executes the received commands.
Het activeringssignaal en commando-opdrachten voor 30 de metingen alsmede het reactiesignaal verzonden door elke microchip kan respectievelijk uitgezonden en ontvangen worden door een operator rijdende dicht bij de pijplijn met een voertuig en de geschikte uitrusting of door middel van antennes van het reeds genoemde type en beschreven in 35 figuur 3.The activation signal and command commands for the measurements as well as the response signal sent by each microchip can be emitted and received respectively by an operator driving close to the pipeline with a vehicle and the appropriate equipment or by means of antennas of the aforementioned type and described in figure 3.
Alternatief en afhankelijk van de karakteristieken van de pijpen, kan de pijplijn werken als een golfgeleider 1015354 - 12 - die elke microchip door middel van een signaal met frequentie afhankelijk van de diameter van de pijpen commandeert. Bijvoorbeeld, voor een pijp met een diameter van 0,5 meter is de frequentie dicht bij enkele honderden Megahertz, dat 5 is tussen de VHF en UHF frequenties. De verbinding met de microchip kan de ontvangende antenne zijn, en deze antenne kan een platte antenne zijn (patch type) gehouden op de binnenwand van de pijp en een diodedetector. De energie gedetecteerd door de antenne en gelijkgericht door de diode 10 kan gebruikt worden om tegelijkertijd, optioneel, de microchip van energie te voorzien en tevens om de microchip "wakker" te maken en deze te ondervragen. De microchip zal dan het antwoordsignaal verzenden, eveneens door de pijplijn, tot aan een ontvanger die deel is van de microgolf-15 transceptor.Alternatively and depending on the characteristics of the pipes, the pipeline can act as a waveguide 1015354-12 - which commands each microchip by means of a signal with frequency depending on the diameter of the pipes. For example, for a 0.5 meter diameter pipe, the frequency is close to several hundred Megahertz, which is 5 between the VHF and UHF frequencies. The connection to the microchip can be the receiving antenna, and this antenna can be a flat antenna (patch type) held on the inner wall of the pipe and a diode detector. The energy detected by the antenna and rectified by the diode 10 can be used to simultaneously power, optionally, the microchip and also "wake up" the microchip and interrogate it. The microchip will then transmit the response signal, also through the pipeline, to a receiver that is part of the microwave-15 transceptor.
Tot slot zal de elektrische potentiaalmeting een indicatie verschaffen of het staal in contact is met het uitwendige of inwendige medium of niet. Een stabiele potentiaal toont dat er een contact is en een gevaar van 20 corrosie. Begrepen dient te worden dat een elektrische potentiaal stabiel is en sporen van corrosie toont wanneer de variatie minder is dan 0,01 mV over een voorafbepaalde tijdslengte. De aanbevolen voorafbepaalde tijdslengte is 10 seconden of zelfs minder waarbij 1 seconde voldoende is en 25 2 tot 5 seconden zijn typische tijdsmetingen.Finally, the electrical potential measurement will provide an indication of whether the steel is in contact with the external or internal medium or not. A stable potential shows that there is a contact and a risk of corrosion. It should be understood that an electrical potential is stable and shows traces of corrosion when the variation is less than 0.01 mV over a predetermined length of time. The recommended predetermined length of time is 10 seconds or even less with 1 second being sufficient and 2 to 5 seconds being typical time measurements.
Daarentegen, als er geen contact tussen het externe medium (of inwendige) en de overeenkomstige staal-strip of pijp is, zal het circuit open zijn en kan de elektrische potentiaal die door de microchip gemeten wordt 30 fluctueren of onstabiel zijn. Een meting die een variatie toont meer dan 0,03 mV en tot aan 100 mV gedurende de aanvankelijke 5 seconden van de meting wordt beschouwd om onstabiel te zijn, aldus aanduidende dat er geen gevaar voor corrosie is.In contrast, if there is no contact between the external medium (or interior) and the corresponding steel strip or pipe, the circuit will be open and the electrical potential measured by the microchip may fluctuate or be unstable. A measurement showing a variation of more than 0.03 mV and up to 100 mV during the initial 5 seconds of the measurement is considered to be unstable, thus indicating that there is no risk of corrosion.
35 Wanneer eenmaal een stabiele potentiaal gedetec teerd wordt door één van de microchips in de pijplijn, en de corresponderende informatie verzonden en ontvangen 1 η λ 4 - 13 - wordt, kan de corresponderende pijp geïnspecteerd worden met een grotere frequentie en uiteindelijk kan de vervanging daarvan geprogrammeerd worden.35 Once a stable potential is detected by one of the microchips in the pipeline, and the corresponding information is sent and received 1 η λ 4 - 13 -, the corresponding pipe can be inspected at a greater frequency and eventually its replacement can be be programmed.
De metingen ontvangen door antennes van het type 5 beschreven in figuur 3 kunnen naar een centraliserend station verzonden worden. De signalen van elke microchip bevatten de identificatie van de corresponderende pijp.The measurements received by type 5 antennas described in Figure 3 can be sent to a centralizing station. The signals from each microchip contain the identification of the corresponding pipe.
Hoewel de meting gedaan door een microchip van een stabiele potentiaal in één van de pijpen gevaar voor corro-10 sie aanduidt, zijn de pijpen beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.451.364 zo ontworpen dat een relatief lang bedrijf nog mogelijk is na begin van corrosie. Deze tijd kan ongeveer 1 jaar zijn voordat er een serieus gevaar is voor lekkage of storing. De metingen gedaan door de inrich-15 ting van de onderhavige uitvinding, op intervallen kleiner dan 1 jaar zullen de programmering van de vervanging van de betrokken pijpen toestaan alvorens storing optreedt.Although the measurement of a stable potential in one of the pipes by a microchip indicates a corrosion hazard, the pipes described in U.S. Pat. No. 4,451,364 are designed to allow relatively long operation after the onset of corrosion. This time can be about 1 year before there is a serious risk of leakage or malfunction. The measurements made by the device of the present invention, at intervals less than 1 year, will allow programming of the replacement of the affected pipes before failure occurs.
10153541015354
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AR9902626 | 1999-06-03 | ||
AR9902626 | 1999-06-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1015354A1 NL1015354A1 (en) | 2000-12-06 |
NL1015354C2 true NL1015354C2 (en) | 2001-01-08 |
Family
ID=3461168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1015354A NL1015354C2 (en) | 1999-06-03 | 2000-05-31 | Composite gas or oil pipeline with embedded microchip and electrodes to detect corrosion and send data by radio signal to remote processor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1015354C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8310251B2 (en) | 2007-01-03 | 2012-11-13 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | System for assessing pipeline condition |
WO2017129983A1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Cranfield University | Corrosion detection system |
-
2000
- 2000-05-31 NL NL1015354A patent/NL1015354C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8310251B2 (en) | 2007-01-03 | 2012-11-13 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | System for assessing pipeline condition |
WO2017129983A1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Cranfield University | Corrosion detection system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL1015354A1 (en) | 2000-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0745841B1 (en) | A method and apparatus for inspecting a pipe using electromagnetic radiation | |
US6112580A (en) | Device for detecting leaks in pipelines | |
US20090273352A1 (en) | Sensor apparatus and system for time domain reflectometry | |
US20080143344A1 (en) | Systems and methods for detecting anomalies on internal surfaces of hollow elongate structures using time domain or frequencey domain reflectometry | |
US5905194A (en) | Pipe line with integral fault detection | |
CN101971051A (en) | Wireless backscatter interrogation of passive, resonant sensor-lc-tags | |
WO2014155326A2 (en) | Integrated electronic device for monitoring pressure within a solid structure | |
EP3924695B1 (en) | Radio frequency wireless sensing device | |
JP2009092460A (en) | Liquid detecting sensor and light distribution box | |
US20190293547A1 (en) | Sensor system for pipeline integrity monitoring | |
NL1015354C2 (en) | Composite gas or oil pipeline with embedded microchip and electrodes to detect corrosion and send data by radio signal to remote processor | |
US11016051B1 (en) | Wireless sensors for use in polymers to measure the structural integrity of the same and methods of manufacture thereof | |
US6222373B1 (en) | Method and apparatus for monitoring the integrity of a geomembrane liner using time domain reflectometry | |
EP3218700B1 (en) | Multi-phase fluid fraction measurement | |
JPH10511766A (en) | Detection of corrosion potential of steel reinforced composite pipes | |
WO2015184514A1 (en) | Device and method for measuring condensation and/or advance of corrosion | |
GB2470225A (en) | Contactless microenvironment sensor | |
Yosef et al. | Low-cost passive sensors for monitoring corrosion in concrete structures | |
JP7463386B2 (en) | Radio Frequency Radio Detection Device | |
WO2011081526A1 (en) | Method and system for detecting faults in laminated structures | |
Deif | Design and Implementation of Chipless RFID-Based Monitoring Sensor System for Coated Metallic Structures' Integrity | |
CN111868483B (en) | Device for determining the filling level of a liquid in a measuring tube and flow meter having such a device | |
Twigg et al. | Test results for a capacitance-based corrosion sensor | |
RU2754599C2 (en) | Sensor for identification of structures located at large depth | |
CN116642443A (en) | Passive wireless strain detection system and method for nonmetallic pipeline |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AD1B | A search report has been drawn up | ||
PD2B | A search report has been drawn up | ||
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20041201 |