NO304454B1 - FramgangsmÕte for deteksjon av korrosjon pÕ ledende beholdere med varierende kappetykkelse - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en ikke-destruktiv framgangsmåte for detektering av korrosjon på elektrisk ledende beholdere slik som rørledninger, lagertanker, trykktanker o.l., i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1, hhv. 3.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Olje- og gass rørledninger lokalisert i Prudhoe Bay i Alaska er omsluttet i en kappe av isolerende materiale for å forhindre hurtig avkjøling, og gir bedre transporterbarhet av olje og gassfluoider. Den ytre overflaten av en kappe med varierende tykkelse er dekket av en metallkappe for å holde ute fuktighet. Metallkappen er typisk bragt til veie i to halvdeler hvor hver del har flenser til hjelp for å holde kappa på rørledningen. De to halvdelene av kappen er føyd sammen ved flensene som danner sømmer. Vann trenger fra tid til annen gjennom sømmene i kappen og vandrer gjennom en kappe med varierende tykkelse til røret hvor det forårsaker korrosjon.

Framgangsmåter fra den kjente teknikk for deteksjon av rørledningskorrosjon har vist seg å være inadekvate. F.eks. kan pigger med korrosjonsdeteksjonsutstyr bare brukes på rør-ledninger som har steder med tilgjenge; mange rørledninger mangler slike steder. Ultrasoniske deteksjonsframgangsmåter krever fjerning av metall-kappen og en kappe med varierende tykkelse, en tidkrevende og kostbar prosess. Radiografiske deteksjonsframgangsmåter er potensielt farlige og utstyret er uveient, og krever upraktisk eller uegnet nær-værende kjøretøystøtte. Videre er det med radiografiske framgangsmåter ofte vanskelig å skille mellom korrosjons groper fylt med korrosjonsprodukter og ikke-korroderte deler av rørveggene. Det det da er behov for er en framgangsmåte for deteksjon av korrosjon gjennom en kappe med varierende tykkelse og den omgivende kappen, og hvis framgangsmåte kan utføres med bærbart utstyr.

Teknikker som gjør bruk av elektromagnetiske prober utgjør en slik framgangsmåte for deteksjon av korrosjon gjennom en kappe med varierende tykkelse. I kjent teknikk brukes teknikker som gjør bruk av elektromagnetiske frekvensprober for å oppdage korrosjon i drivstofftanker for luftfartøy. Teknikker som gjør bruk av elektromagnetiske frekvensprober benytter et lite antall frekvenser og måler amplitude og faseforskj eller mellom de utsendte signalene og de mottatte signalene. Imidlertid, fordi frekvensteknikker, av prak-tiske hensyn, gjør bare bruk av et lite antall frekvenser, er mengden av den oppnådde informasjon nødvendigvis begrenset, for således å gjøre teknikken tilsvarende mindre nøyaktig.

Fra US 3 315 154 er kjent en framgangsmåte for måling av veggtykkelse ved hjelp av magnetisk flukstetthet. En permanent magnet er kilden for et magnetisk felt som blir brukt for avføling. Magnetisk fluks blir indusert i objektet som testes, ved bevegelse av magneten.

I tidsskriftet MESSTECHNIK, Vol. 79, nr. 12, desember 1971, Praha er gjengitt en artikkel av B. Carniol, med tittel "Die Messgrossen-Trennung bei der induktiven Dicken-messung mit Dåmpfungsauswertung von Eigenschwingungen". Her er omtalt teknikker på frekvensområdet og ikke tidsområdet. Det er beskrevet bruken av en LC-målekrets som aktiveres med dempingsfri oscillasjoner. Særlig er omtalt frekvensavhengige variabler så som sjikt-dybde, tidskonstanter, reelle og imaginære komponenter ved det målte signalet og til og med selve LC målekretsen. Da denne teknikken er på frekvensområdet, anvendes bare diskrete frekvenser. Dette innebærer at "blind" tykkelse påtreffes. For å måle disse blinde tykkelsene blir et folielag lagt til for å endre tykkelsen.

Formål

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelsen å frembringe en framgangsmåte for deteksjon av korrosjon på isolerte ledende beholdere, hvor nevnte framgangsmåte har forbedret nøyaktighet ved deteksjon og kan detektere korrosjon.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsens formål oppnås med en framgangsmåte med trekk som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1, hhv. 3. Ytterligere trekk framgår av de tilhørende uselvstendige krav.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser skjematisk en typisk situasjon hvor framgangsmåten for deteksjon av korrosjon i en beholder ifølge en foretrukket utførelsesform for den foreliggende oppfinnelsen kan utføres, sammen med typisk prøveapperatur.

Fig. 2 viser skjematisk et tverrsnitt gjennom rørledningen på fig. 1.

Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt som viser antenneanordningen på fig. 2 i detalj.

Fig. 4 er en kurve som viser tidsdomene responskurvene til forskjellige ledere, oppnådd ved framgangsmåten som gjør bruk av elektromagnetiske transientprober (TEMP) under den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 5 er et diagram som viser responskurven for en grop i en rørvegg, med responskurven oppnådd ved å beregne forholdet mellom "korrosjon" og "ikke korrosjon" responskurvene på fig. 4. Fig. 6 er et diagram som viser en langsgående tverrsnitts TEMP profil av gropen på fig. 5, hvor profilen oppnås ved midling av de sene tidsresponsene på hver posisjon for antenneanordningen. Fig. 7 er et diagram som viser effekten av flensene på kappen og variasjoner i antenneanordningens høyde på tidsdomeneresponsen til rørvegger. Fig. 8a er et kart rundt omkretsen på en del av et rør som viser både lokaliseringen av korrosjon og ultrasoniske veggtykkelsesmålinger. Fig. 8b er et diagram som viser TEMP tverrsnittprofiler av røret på fig. 8a uten kappe, tatt langs linjen A-A. Fig. 8c er et diagram som viser TEMP tverrsnittprofilet av røret på fig. 8a med kappe, tatt langs linjen A-A, hvor TEMP profilene er korrigert for effekten av flensene på kappen. Fig. 8d er et diagram som viser de samme TEMP profilene som på fig. 8c, uten korreksjon for effektene av flensene på kappen. Fig. 9 er et diagram som viser en kurveskare tidsdomene responskurver for forskjellige rør, hvor det vises en kurveskare responskurver for hvert rør tatt på forskjellige steder på hvert rør, hvor responskurvene er korrigert for variasjoner i avstand mellom antenneanordningen og rørveggene. Fig. 10 er et diagram som viser en kurveskare responskurver for et rør tatt på forskjellige steder på røret hvor responskurvene er korrigert for variasjoner i avstand mellom antenneanordningen og rørveggen, hvor det vises et nomogram over de korrigerte responskurvene.

Beskrivelse av foretrukket utførelsesform.

På fig. 1-3 er der skjematisk vist en typisk situasjon i hvilke framgangsmåten for detektering av korrosjon i elektrisk ledende beholdere 11 kan utføres, sammen med typisk detek-teringsapparatur 25. Framgangsmåten under den foreliggende oppfinnelsen benytter elektromagnetiske transientprober (TEMP) for å detektere korrosjon.

Den ledende beholderen vist på fig. 1-3 er en del av en rørledning 11, som selvfølgelig er framstilt av mange individuelle rør 13. Rørene 13 har en diameter og rørveggene 15 har en tykkelse. Rørveggene 15 er framstilt av et elektrisk ledende materiale slik som stål.

I Prudhoe Bay regionen i Alaska brukes rørledninger omslått med isolerende materiale 17 for å transportere olje og gass fluider. Isolasjonen 17 tjener til å forhindre rask avkjøling av olje og gassfluidene i rørledningen og således bedre transporterbarhet for disse fluidene i

rørledningen. I raffinerier er vanligvis rørledninger og beholdere omslått med isolasjon som en sikkerhetforanstaltning for å beskytte personell fra høye temperaturer. Isolasjonen 17 på rørledninger er typisk et termoplastisk skum slik som polystyren, og har en radiell tykkelse. Isolasjonen 17 er omgitt av en metallkappe 19 som er brakt til veie for å holde ute fuktighet. Kappen 19 har en tykkelse som er mye mindre enn tykkelsen på rørveggen. Metallkappen 19 har to halvdeler som strekker seg langs rørledningen. Hver kappehalvdel har sømanord-ninger i form av flensene 21 som strekker seg radielt utover. Når kappehalvdelene er sam-mensatt på rørledningen, ligger de respektive flensene 21 an mot hverandre for å danne sømmer. Halvdelene bibeholdes på plass på en rørledningen ved å feste de respektive flensene sammen med egnede midler.

På fig. 3 er rørveggen 15 vist med en korrosjonsgrop 23 nærliggende isolasjonen. Korrosjonen virker til å redusere tykkelsen på rørveggen, hvormed den danner gropen og fyller gropen med korrosjonsprodukter. Korrosjonen som har forårsaket groptæring på rørveggen er forårsaket av vann som har trengt inn isolasjonen mellom kappeflensene 21.

Deteksjonsapperatur 25 er anordnet nær den del av rørveggen som skal testes for korrosjon og omfatter antenneanordning 27, en transmitter 29, en mottager og forsterker 31, og en digital datamaskin 33.

Antenneanordningen 27 omfatter en transmisjonsantennespole 35, en mottagerantenne-spole 37 og en kjerne 39.1 den foretrukne utførelsesform er transmisjons og mottager-antennespolene 35, 37 viklet på samme kjerne 39, et arangement som heretter blir referert til som sammenfallende (se fig. 3). Kjernen 39, som er utformet som en spole, er framstilt av et ikke-magnetisk og ikke-ledende materiale slik som plast. Antall viklinger på trans-misjonsantennespolen holdes på et minimum for å minimalisere innduktansen i tratismi-sjonsantenna og å sørge for abrukt kobling av transmisjonsantenne viklingen. I dert foretrukne utførelsesformen er transmisjonsantenneviklingen 35 framstilt av 120 viklinger av 20 til 24 gauge wire. Mottagsantenneviklingen 37 er framstilt av 400 viklinger av 34 til 40 gauge wire. Transmisjons og mottagsantenneviklingene 35, 37 er koblet til transmitteren 29 og mottageren 31 av respektive par av wirer 41, 43.

Transmitteren 29 som er konvensjonell, genererer en serie hylser med amplitude på 1 til 5 amper. Som diskutert i større detalj nedenfor transmiteres mange pølser i hver posisjon for antenneanordningen 27 for dataforbedirngsformål. Pulsene har avbrakte fallticler i størrelsesorden 10 til 100 mikrosekunder. Pulsene i transmitterpulskjeden alternerer polari-tet for å eliminere dc dias i instrumenteringen. Varigheten til hver puls er tilstrekkelig lang til å stabilisere pulsamplituden slik at der ikke induseres strømmer i rørveggen før enden av pulsen. Transmitteren 29 gjentar pulsene med en gjentagelseshyppighet som gjør det mulig å oppnå alle de nødvendige data for hver puls. For eks. krever en tykk rørvegg lengre tid for å oppnå data enn en tynnere rørvegg fordi den induserte strømmen bruker lengre tid til å spre seg i den tykke rørveggen. Således er gjentagelses hyppigheten for pulser typisk lang-sommere for tykke rørvegger enn for tynnere rørvegger.

Mottakeren og forsterkeren 31 er et bredbåndsinstrument med en vid (5 eller 6 størrelses-ordener amplitude) dynamisk område. Mottageren 31 som har en stor A/D omformer, tar prøver av signalet med en konstant hastighet og integrerer signalet over et tidsvindu eller kanal. Varigheten på tidsvinduene øker med tiden. Transmitteren 29 og mottakeren og forsterkeren 31 er konvensjonelle. I praksis er det funnet at SIROTEM® transmitteren, mottakeren og forsterker-enheten fungerer godt. Denne batteridrevne enheten er portabel, en karakteristikk som muliggjør enkel bruk når rørledninger overvåkes i felten.

Den digitale datamaskinen 33 er en konvensjonell portabel datamaskin med tilstrekkelig minnekapasitet til å lagre data. Framgangsmåten for detektering av korrosjon på en ledende beholder ifølge den foreliggende oppfinnelsen vil så bli beskrevet. Som tidligere nevnt gjør framgangsmåten under den foreliggende oppfinnelsen bruk av elektromagnetisk transientprober (TEMP). TEMP muliggjør fiernundersøkelse av en leder ved å inndusere en strøm i lederen for så å analysere henfallet av strømmen.

Først plasseres antenneanordningen 27 på kappen 19 for å være i nærheten av den nærliggende overflate 45 av den delen av rørledningen 11 som skal undersøkes. Egnede anordninger (ikke vist) brukes for å sikre antenneanordningen 27 i posisjon for å minimalisere en hver bevegelse av antenneanordningen over rørveggområdet som skal undersøkes. Transmisjonsantenneviklingen 35 energiseres så av transmitteren 29 med en puls. Som beskrevet ovenfor energiseres transmisjonsantenneviklingen 35 i tilstrekkelig lang tid til å stabilisere pulsamplituden, for derved å forsikre seg om at ingen virvelstrømmer induseres i rørled-ningen 11. Så avenergiseres transmisjonsviklingen 35 avbrakt av transmitteren ved å la pulsen falle av raskt til null amplitude. Denne avbrakte avenergiseringen av transmisjonsantenneviklingen 35 induserer virvelstrømmer i lederne nær viklingen; nemlig kappen 19 og rørveggen 15. Virvelstrømmene som avtar og sprer seg bort fra antenneanordningen 27 inne i de respektive lederne, setter opp et magnetisk felt som detekteres som en spenning som varierer med tid i mottagerantenneviklingen 37. Med det samme transmisjonsantenneviklingen er avenergigedisert, slås mottakeren 31 på. Mottakerantenneviklingen 37 detekterer tilstedeværelsen av de induserte virvelstrømmene som dør hen i lederne. Virvelstrøm- mene forsvinner gradvis i lederne ved motstandsvarmetap. Forsvinningshastigheten er avhengig av ledningsevnen og tykkelsen av lederen. Mottakeren 31 tar prøver av signalet når dette detekteres av mottakerantenneviklingen 37, hvoretter det forsterkes til et passende nivå og sendes til den digitale datamskinen 33 for lagring og prosessering. Mottakeren 31 måler signalet fra det tidspunkt virvelstrømmene først induseres inn i lederne og inntil signalet ikke kan skilles fra støy. Støynivået reduseres ved å minimalisere enhver bevegelse av mottakerantenneviklingen 37 i forhold til lederne. Det mottatte signalet er rådata og utgjør en registrering i datamskinen 33 før hensvinningen av de induserte strømmene i lederene. Transmisjons og mottakerprosedyren gjentas mange ganger med antenneanordningen 27 på samme sted for å øke signal/støy forholdet.

Dataene prosesseres så av dataprosesserings-anordninger til et egnet format for fortolk-ning. De første trinn i prosesseringen av dataene omfatter normalisering av mottatte signaler og summering og midling av de mottatte signaler. På grunn av at transmitteren 29 i den foretrukne utførelsesformen er batteridrevet, varierer amplituden til den transmitterte strøm-men. Effekten av variasjon i amplitude i dataene fjernes ved normalisering av den mottatte spenning i forhold til den transmitterte strømmen. Summeringen og midlingen av de mottatte signalene fra en bestemt antenneanordningsplassering tjener til å øke signal/støy forholdet. I særlig støyende omgivelser kan som et alternativ til summering og midling, selek-tiv lagring brukes for å eliminere støyende transienter. Resultatet av denne initielle datapro-sesseringen er en responskurve som varierer med tiden slik som vist på fig. 4. (fig. 4 illustrerer responskurver for forskjellige ledere.)

Responskurvene kan fortolkes ifølge framgangsmåter som nå vil bli beskrevet, med henvisning til fig. 4-8d. For så å henvise spesielt til fig. 4, trekkes det slutninger om tilstedeværelsen eller fraværet av korrosjon på en ledningsvegg ved å granske formen på de forskjellige responskurvene som er tatt over det interessante området. Formen på hver responskurve avhenger delvis av tykkelsen av ledningsveggen. F.eks. avtar amplityden for responskurven for en uendelig tykk ledningsvegg med en noenlunde jevn hastighet (i et log-log diagram), som resulterer i en noenlunde rett responskurve, mens responskurven for en ledning med en begrenset veggtykkelse begynner å bøye av på et punkt i en mer utpreget retning nedover enn før og avtar med en raskere hastighet. Dette avbøyningsfenomenet tilskrives de induserte strømmer som sprer seg til og når den fjerntliggende overflaten 47 av ledningsveggen. Responskurvene for tynne ledningsvegger bryter på et tidligere tidspunkt enn responskurvene for tykkere ledningsvegger.

Fordi korrosjon reduserer tykkelsen på ledningsvegger, kan man ved å sammenligne formen på responskurven for det undersøkte rørveggdelen med formen for responskurven for en ikke korrodert del av samme type rør, kan man slutte seg til om korrosjon har funnet sted eller ikke. F.eks. er de to responskurvene på fig. 4, ved nevnt "korrosjon" og "ingen korrosjon" tatt fra samme rør. "Ingen korrosjon" responskurven er tatt fra en ikke korrodert del av røret og brukes som en referanse, mens "korrosjon" responskurven er tatt fra en annen del av samme røret, hvis annen del har en grop for å simulere korrosjon (med antenneanordningen plassert i samme avstand fra rørveggen, for begge responskurvene). Ved omtrent 17 ms (millisekunder) bøyer "korrosjon" responskurven av i en mer utpreget retning nedover og begynner å avta med en raskere hastighet enn før. "Korrosjon" brytningspunktet opptrer på et tidligere tidspunkt enn brytningspunktet for "ingen korrosjon"

(ved omtrent 25 ms), som indikerer at ledningsveggen representert ved "korrosjon" responskurven er tynnere enn ledningsveggen representert ved "ingen korrosjon" responskurven.

For så å henvise til fig. 5, hvor "korrosjon" og "ingen korrosjon" responskurvene fra fig. 4 sammenlignes ved avsetting av forholdet mellom de to kurvene som en prosent responskurve, ved å bruke "ingen korrosjon" responskurven som en referanse. Prosentresponskurven belyser forskjellen mellom "korrosjon" og "ingen korrosjon" responskurvene. Ved å studere den siste delen av prosentresponskurven (fra omtrent 17-20 ms og videre, som er omtrent når "korrosjon" responskurven på fig. 4 begynner å bryte av skarpt nedover), man kan se at "korrosjon" responskurve avviker 20 til 30 % fra "ikke korrosjon" responskurven. Denne 20 til 30 % forskjell indikerer klart en forskjell i veggtykkelse mellom den korroderte delen av røret og den ikke korroderte delen av røret.

I fig. 4 er responskurven angitt som "bare kappe" tatt fra metallkappen 19 uten røret 13. "Bare kappe" responskurven avtar svært raskt slik at det ved relativt sene tidspunktet på 20 ms, bidrar kappen 19 svært lite til den totale responsen. Dette er fordi veggtykkelsen for kappen er mye mindre enn tykkelsen av rørveggen, slik at strømmene avtar mye raskere i kappen. Således kan effekten av kappen for de deler av "kappe og rør" responskurvene som er av interesse for å lokalisere korrosjon (dvs. i siste delene), ignoreres.

Responser målt nær kappeflensene påvirkes ganske sterkt av kappeflensene til alle tider, som vist på fig. 7. En respons målt nær kappeflensene kan korrigeres for å fjerne effektene av kappeflensene ved normalisering av den påvirkede responskurven i forhold til en referanse responskurve tatt opp bort fra kappeflensene. Som vist på fig. 7 er en effekt av kappeflensene på responskurvene en generell parallell forskyvning i retning nedover i det midlere og sene tidsområdet (sener enn omtrent 4 ms). Dvs. at i det midlere og sene tids området er den påvirkede responskurven generelt parallell med referanseresponslcurvene. Den påvirkede responskurven korrigeres ved å normalisere den påvirkede responskurven i forhold til referanseresponskurven i det midlere tidsområdet.

Fig. 7 tjener også til å illustrere effekten som variasjoner i avstand mellom antenneanordningen og rørveggen på et sted på røret og mellom antenneanordningen og rørveggen på et annet sted på røret kan ha på responser. Slike variasjoner i avstand resulterer fra ikke-enhetlige tykkelser på isolasjonen mellom rørveggen og kappen. En økning av avstanden mellom antenneanordningen og rørveggen forårsaker at amplituden for responsen avtar på midlere og sene tidspunkter, hvis reduskjon i amplitude fremstår som en generell parallell forflytning. Responsene kan korrigeres for å fjerne effektene av variasjoner i distanse ved normalisering av responskurvene i forhold til en referanseresponskurve tatt opp med antenneanordningen i en kjent avstand, i det midlere tidsområdet.

Antenneanordningen 27 gir en avlesning av den gjennomsnitlige ledningsveggtykkelsen over et avsøkningsområde. Størrelsen på avsøkningsområdet avhenger av antennestørrelsen, antenneutformingen og varigheten på mottaker måletiden etter hver transmitterpuls. Avsøkningsområdet for antenneanordningen øker med større antennestørrelse eller med lengre måletider. I den foretrukne utførelsesform har antenne anordningen 27 en diameter på omtrent 76,2 mm. For et rør på 266,7 mm er avsøkningsområdet omtrent 304,8 mm i diameter.

I det vanlig tilfellet er den delen av rørledningen som skal undersøkes for konrosjon mye større enn avsøknings-området for antenneanordningen. Derfor krever en typisk rørled-ningsundersøkelse at antenneanordningen flyttes til nye steder for å fullføre undersøkelsen. På fig. 8a til 8d er der vist et korrosjons kapp av en rørdel og tilsvarende TEMP undersøk-elser eller profiler langs linjen A-A på rørdelen. For å oppnå TEMP profilene på fig. 8b til 8d ble antenneanordningen plassert på forskjellige steder langs linjen A-A. På fig. 8a angir tallene langs linjen 8a ultrasoniske punktmålinger av veggtykkelsen (i mm) og de skraverte områdene angir betydelig korrosjon, hvor tykkelsen på rørveggen er mindre enn i de ikke skraverte områdene. Kappet viser at rørveggen langs linjen A-A er tykkest rundt 180° og blir tynnere når man beveger seg mot 0° og 360°.

Fig. 8b viser TEMP profiler av røret på fig. 8a langs linjen A-A uten metallkappe. På fig. 8b er bare de verdiene for responskurvene på valgte diskrete tidspunkter for hvert plasseringssted for antenneanordningen avsatt. Responskurve-verdiene på ekvivalente tidspunktet knyttes så sammen for å danne en TEMP profil. Således er for hvert plasseringssted for antenne anordningen responskurveverdiene ved tiden er lik 8,5 ms, 32,8 ms, 67ms, 79ms,

92ms, og 105ms avsatt for derved å danne respektive TEMP profiler for rørveggtykkelsene. Hver TEMP profil normaliseres i forhold til TEMP responsen oppnådd over den tykkeste delen av røret. Som det fremgår av fig. 8b viser TEMP profilene at ved å fjerne seg fra 180° i begge retninger (mot 0° og mot 360°) avtar rørveggtykkelsen og er tynnest rundt 0 til 60<0>og 320 til 360°. TEMP profilene for den lengste tiden (67ms og lengre) viser særlig klart den reduserte veggtykkelsen, tilsvarende rørkorrosjonskapper på fig. 8a.

På fig. 8c er der vist TEMP profiler for røret på fig. 8a langs linjen A-A, men med metallkappe. TEMP profilene på fig. 8c ble oppnådd på samme måte som TEMP profilene på fig. 8b. Kappeflensene, som er plassert på omtrent 95° og 270°, har forårsaket reduk-sjoner i amplitudene for TEMP profildelene nær flensene. TEMP profilene på fig. 8c har blitt korrigert for å redusere effektene av kappeflensene ved normalisering av responsene målt nær kappeflensene i forhold til en respons målt borte fra kappeflensene. Responsene normaliseres i det midlere tidsområdet (3-6ms) og de seneste tidene (32ms og lengre) analyseres så. (På fig. 8d vises TEMP profilene fra fig. 8c før profilene har blitt korrigert for effekter fra kappeflensene.) Der er god korrelasjon mellom TEMP profilene på fig. 8c og korrosjonskastet på fig. 8a. TEMP profilene på fig. 8c viser at rørveggen har redusert tykkelse rundt 0 til 60° og 32 til 360°, og leder således til den slutning at der er korrosjon på disse stedene.

Fig. 8a til 8d illustrerer en fordelaktig forskjell mellom TEMP metoden og ultralyd

i metoden. Ultralydmetoden gjør punktmålinger, som krever et stort antall målinger, mens antenneanordningen for TEMP metoden har et større avsøkningsområde og krever færre målinger. Mens ultralydmålingene på fig. 8a i det vesentligste er samlet rundt linjen A-A, omfatter TEMP målingene deler av røret i en utstrekning på noen cm til hver side for linjen A-A. Videre må ultralydmålingene utføres direkte på røret, mens TEMP målingene i kan utføres på kappen.

For TEMP profiler slik som vist på fig. 8b-8d, kan effektene på responsene på grunn av variasjonene i avstand mellom antenneanordningen og rørveggen, hvis variasjoner forårsak-es av å bevege antenneanordningen fra et sted på røret til et annet sted, korrigeres for ved å

etablere referanseresponskurver med antenneanordningen plassert i et antall kjente avstand-) er fra rørveggen. De midlere tidere for responskurvene med avstandsfeil normaliseres så i forhold til de midlere tider for de respektive referanse responskurvene.

På fig. 6 vises en TEMP profil av korrosjonsgropen på fig. 5. TEMP profilen er tatt opp ved å flytte antenneanordningen til flere steder og midling av responsene for 25 til 52 ms tidsvinduet for hver antenneanordnings plassering. Den fysiske utstrekning av korro sjonsgropen er indikert i det nedre venstre hjørnet på diagrammet, som viser at gropen har en radius på omtrent 203 mm. TEMP profilen på fig. 6 viser god korrelasjon med den fysiske profilen. Fra omtrent 432 mm av, viser TEMP profilen en svak reduksjon i amplitude på grunn av at de induserte strømmene inteferer med den nære rørenden.

En annen framgangsmåte for å fortolke responskurvene på fig. 4 omfatter å studere tidspunktet ved hvilke den fjerntliggende overflaten 47 på rørveggen opprinnelig fremtrer på responskurven. Dette tidspunktet refereres til som "kritisk tid", og er det punkt hvor responskurven begynner å bøye av i en mer utpreget retning nedover enn før, slik som diskutert foran (se fig. 4). Veggtykkelsen på røret er proposjonal med kvadratroten av den kritiske tiden. Konstanten eller proposjonalitetsfaktoren avhenger av geometrien og ledningsevnen til røret, og kan bestemmes ved å utføre en bestemmelse av den kritiske tid for en bestemt tykkelse av røret.

Framgangsmåten under den foreliggende oppfinnelsen kan brukes til å gjøre kvantitative målinger av veggtykkelser, når instrumenter og data er kalibrert for rør med kjente tykkelser og ledningsevne. Når de aktuelle veggtykkelser for det undersøkte røret er kjent, leder sammenligning med fabrikasjonsveggtykkelsene til en bestemmelse av tap av veggtykkelse på grunn av korrosjon på det undersøkte røret.

Del B

En annen framgangsmåte for å korrigere feil i responsene som skyldes variasjoner i avstand mellom antenneanordningen og rørveggen fra et sted langs røret til et annet sted langs røret vil heretter bli beskrevet med henvisning til fig. 9 og 10.

På fig. 9 vises en skare TEMP responskurver (avsatt som diskrete verdier istedenfor som kontinuerlige verdier) som har blitt korrigert for effekter som skyldes variasjoner i avstand mellom antenneanordningen og rørveggene. Fig. 9 illustrerer de korrigerte responskurvene for et rør med diameter 1067 mm (med en veggtykkelse på 11,1 mm), et rør med diameter 305 mm (med en veggtykkelse på 10,3 mm) og et rør med diameter 762 mm (med en veggtykkelse på 8,7 mm). For hvert rør ble flere TEMP undersøkelser foretatt på forskjellige steder langs røret. TEMP undersøkelsene ble foretatt gjennom isolasjonen 17 og en metallkappe 19. Isolasjonstykkelsen langs hvert rør varierte så mye som 50%, for således å forårsake at avstanden mellom antenneanordningen og rørveggene å variere i samme utstrekning.

Registreringen av reduksjonen av indusert strøm i en rørvegg (som vist med de respektive benevnte responskurvene på fig. 4) korrigeres for variasjoner i avstand ved å bestemme som funksjon av tid reduksjonshastigheten for den induserte strømmen. Korreksjon for variasjoner i avstand ved bestemmelse av reduksjonshastigheten for indusert strøm, erkjen-ner fenomenet at variasjon i avstand mellom antenneanordningen og rørveggen påvirker størrelsen av responsen, men påvirker ikke reduksjonshastigheten for responsen. De korrigerte responskurvene vist på fig. 9 illustrerer de respektive reduksjonshastigheter for ikke korrigerte TEMP undersøkelsesresponser målt på rørene. Reduksjonshastighetene fremkom ved å ta den logaritmisk deriverte (d(ln V)/d(ln t); hvor V er den mottatte spenningen og t er tiden) av de ikke korrigerte TEMP undersøkelsesresponsene. (Sentraldifferans nummeriske metoder ble brukt for å fremstille kurvene på fig. 9 og 10). Som det fremgår, til tross for variasjonene i isolasjonstykkelse, er den vertikale spredning mellom de korrigerte TEMP undersøkelsene for hvert rør små, og skyldes faktiske variasjoner i rørveggtykkelse. Således, ved bestemmelse av reduksjonshastigheten for responsene, er effektene av variasjon i avstanden mellom antenneanordningen og rørveggen korrigert for. Nærvær eller fravær av korrosjon i rørveggen sluttes ved fortolkmngsmetodene diskutert ovenfor.

Framgangsmåten for korreksjon av reduksjonshastigheten tillater også kvantitativ bestemmelse av veggtykkelsen. Ettersom de induserte strømmer sprer seg ut gjennom led-ningsveggene fra den nærliggende overflate 45 (se fig. 3), reduseres responsene med en konstant logaritmisk hastighet på omtrent -1,5. Deretter, når de induserte strømmene begynner å interferere med den fjerntliggende overflate 47 til ledningsveggen, reduseres

I responsene med økende hastigheter. Tidspunktet responsreduksjonshastigheten fraviker fra den konstante logaritmiske hastighet på omtrent -1,5 er en funksjon av veggtykkelsen og rørdiameter. De korrigerte responsene for tynnere rørvegger bryter av nedover på et tidligere tidspunkt enn de korrigerte responsene for tykkere rørvegger. Økning av rørdiameter forårsaker responsene å bryte av nedover på senere tidspunkter. Etter at den induserte

i strømmen når den fjerntliggende overflate til rørveggen, nærmer reduksjonshastigheten for responsen seg asymptotisk en konstant andre deriverte. Denne asymptotiske delen av reduksjonshastigheten for responsen er uavhengig av tykkelsen på røveggen eller rørdiameteren og er empirisk bestemt til å være

d(lnV)/d(lnt) = A-2.171nt;

) hvor A er en funksjon av rørveggtykkelsen, rørdiameter og rørmetallurgi. Den asymptotiske karakteristikken for reduksjonshastigheten til responsen, kombinert med utgangstiden for en responsreduksjonshastighet som er avhengig av rørveggtykkelsen muliggjør konstruksjonen av nomogrammer som kan plasseres over de korrigerte responskurvene. Nomogrammene

konstrueres fra et stort antall referanseregistreringer som er fremskaffet ved induksjon av

strøm i rørveggen med kjent tykkelse og i det vesentligste liknende diametre. På fig. 10 er det vist et nomogram bestående av rette linjer overlagret korrigerte responskurver (TEMP undersøkelser A, B og C) tatt opp på forskjellige steder langs et korrodert rør med diameter 203 mm. Således fremgår det ved ekstrapolerende sammenlikninger mellom de individuelle TEMP undersøkelsene og nomogrammet at den rørveggdelen som ble undersøkt med TEMP undersøkelse A hadde en tykkelse på omtrent 11,7 mm, den delen som ble undersøkt med TEMP undersøkelse B hadde en tykkelse på omtcent 10,9 mm, og den delen som ble undersøkt med TEMP undersøkelse C hadde en tykkelse på omtrent 10,4 mm. Fra disse kvantitative rørveggtykkelsesmålingene kan nærvær eller fravær av korrosjon på rørveggen sluttes.

Et viktig aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er den økede nøyaktigheten for deteksjon av korrosjon på ledende vegger i forhold til tidligere kjente virvel strømmer eller TEMP framgangsmåter. Den foreliggende oppfinnelsen opererer i tidsområdet heller enn i frekvensområdet. I tidsområdet oppnås all informasjon nødvendig for å undersøke en ledende vegg for nøyaktig deteksjon med en transmitterpuls. hver puls inneholder et uendelig antall av frekvenser. Med frekvensområdet framgangsmåter brukes imidlertid bare få frekvenser for å undersøke en ledningsvegg, som resulterer i begrenset mengde informasjon fra hvilken veggtykkelsen skal bestemmes.

Et annet viktig aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er evnen til å detektere korrosjon gjennom isolasjon med varierende tykkelse. Ved å undersøke reduksjonshastigheten for den induserte strømmen kan effekten av variasjon i avstand mellom antenneanordningen og rørveggen på et sted på røret og mellom antenneanordningen og rørveggen på et annet sted på røret på responsene korrigeres for.

Selv om metoden under den foreliggende oppfinnelsen er beskrevet for bruk for deteksjon av korrosjon på rørledninger, kan metoden også brukes for å detektere korrosjon på de elektrisk ledende veggene i andre typer beholdere slik som lagertanker og trykktanker. I tillegg kan metoden under den foreliggende oppfinnelsen brukes på ikke isolerte såvel som isolerte beholdere.

Antenneanordningen kan ha transmisjonsantennen og mottakerantennen anordnet i arr-angementer andre enn det sammenfallende arrangementet beskrevet heri. Et slikt arrangement har transmisjonsantennen adskilt men i samme plan som mottakerantenna. Et annet arrangement har mange mottaker antenner anordnet inne i en stor transmisjonsantenne sløyfe.

Claims (8)

1. Framgangsmåte for deteksjon av korrosjon på vegger (15) i beholdere (11), hvor nevnte vegger (15) er elektrisk ledende og har nærliggende overflater og fjernliggende overflater, ved plassering av ei senderantenne (35) og ei mottakerantenne (37) i nærheten av den nærliggende overflata av den delen (45) av beholderveggen som skal undersøkes for korrosjon; karakterisert vedå omfatte følgende trinn: a) energisere senderantenna (35) med strøm; b) foreta en brå de-energisering av senderantenna (35) for å indusere strøm i beholderveggdelen (45); c) detektere tilstedeværelsen av og reduksjonen i den induserte strømmen i beholderveggdelen (45) med mottakerantenna (37); d) registrere reduksjonen i den induserte strømmen i beholderveggdelen i en tidsperiode, hvor registreringen omfatter mellomliggende og sene tidsintervall, og hvor registreringen av den induserte strømmen påvirkes av variasjoner i avstanden mellom senderantenna (35) og mottakerantenna (37) og beholderveggen forårsaket av at senderantenna flyttes fra et sted til et annet på beholderveggen;. e) bestemme på grunnlag av registreringen den deriverte av reduksjonen med hensyn på tida for den induserte strømmen, hvor den deriverte omfatter mellomliggende og sene tidsdeler tilsvarende de mellomliggende og sene tidsintervallene i registreringen; og f) undersøke den deriverte av den registrerte reduksjonen, og sammenlikne de mellomliggende og sene tidsdelene av den deriverte med mellomliggende og sene tidsdeler av en referansederivert ved kjent veggtykkelse, idet bestemmelsene av veggtykkelsen ved den undersøkte beholderens veggdel (45) er upåvirket av variasjonen i avstand, og tilstedeværelse eller fravær av korrosjon på den undersøkte beholderveggdel (45) kan bestemmes.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert vedat den deriverte av reduksjonen for den induserte strømmen blir forholdsvis konstant for en del av den deriverte, og at framgangsmåten videre omfatter trinnet å bestemme tykkelsen på den undersøkte beholderveggdelen ved å sammenlikne den forholdsvis konstante delen av den deriverte med en forholdsvis konstant del av den referansederiverte.

3. Framgangsmåte for måling av veggtykkelse for å detektere uregelmessigheter slik som korrosjon på elektrisk ledende vegger i beholdere (11), ved plassering av ei senderantenne (35) med sender koplet til senderantenna, og ei mottakerantenne (37) med mottaker (31) koplet til mottakerantenna i nærheten av den delen (45) av beholderveggen som skal undersøkes for uregelmessigheter; karakterisert vedå omfatte følgende trinn: a) foreta en brå endring i strømmen til senderantenna (35) fra senderen for å indusere strøm i den undersøkte beholderveggdelen (45); b) detektere den induserte strømmen i den undersøkte beholderveggdelen (45) med mottakerantenna (37) og mottakeren for å produsere et første mottakersignal, hvilket reduseres i støy over en tidsperiode, idet det første mottakersignalet har mellomliggende og sene tidsintervall, og det mottatte signalet er påvirket av variasjoner i avstanden mellom senderantenna og mottakerantenna og beholderveggen, hvilke variasjoner skyldes bevegelse av senderantenna og mottakerantenna fra en posisjon til en annen langs beholderveggen; c) bestemme den deriverte med hensyn på tida av det mottatte signalet, idet den deriverte har mellomliggende og sene tidsdeler tilsvarende de mellomliggende og sene tidsin tervaller av det mottatte signalet; og d) sammenlikne de mellomliggende og sene tidsdelene av den deriverte av det mottatte signalet med mellomliggende og sene tidsdeler av den deriverte av et referansesignal for å bestemme tykkelsen på veggen av den undersøkte beholderveggdelen, hvor referansesignalet fås fra en referansebeholder med kjent veggtykkelse, hvorved veggtykkelsen av den undersøkte beholderveggdelen (45) er bestemt uten å være påvirket av variasjoner i avstand mellom senderantenna (35) og mottakerantenna (37) og beholderveggen, og nærvær eller fravær av uregelmessigheter på den undersøkte beholderveggdelen (45) kan bestemmes.

4, Framgangsmåte i samsvar med krav 3, karakterisert vedat den deriverte av det mottatte signalet er en logaritmisk derivert.

5, Framgangsmåte i samsvar med krav 3-4, karakterisert vedat den videre omfatter trinnet med bestemmelse av delen av den deriverte av det mottatte signalet i hvilken den andre deriverte av det mottatte signalet er forholdsvis konstant, hvor den forholdsvis konstante andre deriverte oppstår i det sene tidsintervallet av det mottatte signalet, og sammenlikning av den forholdsvi konstante delen av den andre deriverte av det mottatte signalet med en forholdsvis konstant del av den andre deriverte av referansesignalet for å bestemme veggtykkelsen av den undersøkte beholderveggdelen, hvorved hvis den forholdsvis konstante delen av den andre deriverte av det mottatte signalet oppstår tidligere i tid enn den forholdsvis konstante delen av den andre deriverte av referansesignalet så er veggtykkelsen av den undersøkte beholderveggdelen tynnere enn veggtykkelsen av referansebeholderen.

6. Framgangsmåte i samsvar med krav 3-5, karakterisert vedat senderantenna (35) og mottakerantenna (37) omfatter et sammenfallende antennearrangement.

7. Framgangsmåte i samsvar med krav 3-6, karakterisert vedat beholderveggen er utstyrt med et lag av isolasjon (17), hvor isolasjonen (17) er lokalisert i nærheten av beholderveggen for å bli anbrakt mellom beholderveggdelen (45) og senderantenna (35) og mottakerantenna (37), hvorved senderantenna (35) induserer strøm inn i den undersøkte beholderveggdelen (45) gjennom isolasjonen (17) og mottakerantenna (37) detekterer den induserte strømmen gjennom isolasjonen (17).

8. Framgangsmåte i samsvar med krav 3-6, karakterisert vedat beholderveggen er utstyrt med et lag (17) av isolasjon og ei ledende kappe (19), hvor isolasjonen (17) og kappa (19) er lokalisert i nærheten av beholderveggen (15) slik at isolasjonen (17) er anbrakt mellom beholderveggen (15) og kappa (19), idet kappa (19) er holdt mellom isolasjonen (17) og senderantenna (35) og mottakerantenna (37), hvorved senderantenna (35) induserer strøm i beholderveggdelen (45) gjennom isolasjon (17) og kappa (19) og mottakerantenna (37) detekterer den induserte strømmen gjennom isolasjonen (17) og kappa (19).