NO324612B1 - Fremgangsmate og anordning for magnetisk testing av gjenstander med en vegg som omfatter minst ett lag av magnetisk materiale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører på en generell måte magnetisk inspeksjon av objek-ter eller gjenstander som danner eller omfatter en vegg som består av minst ett lag av magnetisk materiale, spesielt stål, i den hensikt å detektere feil, slik som sprekker, i slike gjenstander.

Denne type inspeksjon faller inn under kategorien av ikke-destruktiv inspeksjon, der det allerede finnes kjente inspeksjonsteknikker som omfatter måling av lekkasjefluksen eller dispersjonsfluksen, og såkalte virvelstrøminspeksjonsteknikker, som spesielt brukes for å detektere feil i ferrogjenstander.

Den foreliggende oppfinnelse er spesielt tilsiktet inspeksjonen av lange, forlengede gjenstander, der laget som skal inspiseres ikke er direkte tilgjengelig for inspeksjonsutstyret, eller at feilene som skal detekteres ligger i veggen av gjenstanden, ved en rela-tiv stor avstand fra overflaten av denne vegg som er tilgjengelig for inspeksjonsutstyret. Slike gjenstander kan ha et massivt tverrsnitt, slik som kabler, spesielt de som er trukket med én eller flere beskyttende eller forsterkende kapper, inspeksjonen av hvilke utføres fra utsiden, eller de kan ha et hult tverrsnitt, slik som slanger, rør, fleksible rør etc, idet inspeksjonen av disse kan utføres fra utsiden eller fra innsiden. Det påpekes at begrepet "lange gjenstander" er ment å bety enhver forlenget gjenstand hvis lengde er slik at den er praktisk talt er umulig å få atkomst til fra begge ender på samme tid for å fullstendig magnetisere gjenstanden uten å bevege magnetiseringsorganet, eller at kraften nødven-dig for å utføre en slik fullstendig magnetisering ville være for stor til å kunne utføres i industriell målestokk.

Den foreliggende oppfinnelse er spesielt tiltenkt inspeksjon av stive eller ikke-stive rør-formede gjenstander der inspeksjonen må utføres fra innsiden av gjenstanden. En slik inspeksjon viser seg å være nødvendig spesielt for stort sett stive eller fleksible ledninger, så som rørene eller rørledningene brukt i offshore oljeproduksjonsindustrien. Dette er fordi in s7fø-inspeksjonen av slike ledninger fra utsiden ofte er umulig på grunn av miljøet. For eksempel, de halvstive eller fleksible rør brukt for å transportere olje fra en brønn på havbunnen opp til boreplattformen på havoverflaten er vanligvis utstyrt med forbindelsesorganer ved endene og med mellomliggende støtteorganer, så som flottører, som hindrer tilgjengelighet fra utsiden. Det er akkurat disse forbindelses- eller støtteområder som er gjenstand for de største påkjenninger og som derfor er mest utsatt for sprekker, riss eller brudd. Det er dessuten i disse høypåkjenningsområder at andre feil så som punktfeil eller korrosjon kan danne de største risikoer for oppsprekking og for reduksjon av den mekaniske styrke av rørene. Disse rør omfatter vanligvis minst ett indre tetningslag eller en indre beskyttende kappe som betyr at det magnetiske lag som skal inspiseres ikke er direkte tilgjengelig.

Selv om oppfinnelsen er av generell anvendelse på enhver gjenstand som har minst ett lag av ferromagnetisk materiale, er den av spesiell fordel for gjenstander hvis konstruksjon forhindrer eller kompliserer utførelsen av konvensjonelle inspeksjonsmetoder. Målet er spesielt å tillate inspeksjon av de stive, halvstive eller fleksible rør som brukes i oljeindustrien, som heretter betraktes som et typisk eksempel på anvendelse av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen.

De stive eller halvstive rør brukt for å transportere olje omfatter generelt et stålrør som har en relativt stor veggtykkelse og ofte er dekket på innsiden med et lag av et polymert syntetisk materiale, for eksempel polyetylen, flere millimeter i tykkelse. Videre er det en tendens å bruke stålrør av økende tykkelse, muligens så mye som eller mer enn 30 mm og til og med 40 mm, noe som derved øker vanskene ved disses inspeksjon.

De fleksible rør har en mer kompleks konstruksjon, idet veggene er dannet av flere overliggende lag ment å tilveiebringe, på den ene side, tetning og, på den andre side, mekanisk styrke, både i den aksiale retning av det fleksible rør og i den radiale eller rundtgående retning. Disse fleksible rør, så som det vist som et eksempel på fig. 1 av de vedføyde tegninger, omfatter spesielt et trykkopptagende lag 11 som for eksempel omfatter minst én metalltråd, tilvirket av ferromagnetisk karbonstål, som er viklet med en kort stigning, idet funksjonen av det trykkopptagende lag er å oppta periferikomponen-ten av de indre trykkrefter utøvet av oljen, og en plastkappe 12, tilvirket av et ikke-magnetisk og ikke-ledende polymermateriale, plassert på innsiden av det trykkopptagende lag og hvilende mot dette, for å sikre at det fleksible rør er fluidtett. Tykkelsen av kappen er generelt omtrent fra 5 til 10 mm, men den kan være så mye som 20 mm.

Det trykkopptagende lag kan dannes av en enkelt viklet tråd som har en spesiell profil, for eksempel så som den som er kjent ved navnet zeta-profil og beskrevet, i FR-A-2.182. 372, utformet for å tillate selvsammengripning av de suksessive viklinger, noe som tillater litt bevegelse mellom to suksessive viklinger for å sikre fleksibilitet i røret. Det trykkopptagende lag kan også dannes av to trådslag, der en trådsvikling av ett lag griper inn med to hosliggende viklinger av det andre lag. De to lag kan dermed utformes med en "U"-profil, idet trådene er reversert fra det ene lag til det andre, som beskrevet i US-A 4.549.581, eller, på en tilsvarende måte, av tråder som har et "T "-formet tverrsnitt og det andre utformet av tråder som har et "U"-formet tverrsnitt som også beskrevet i EP-A-431.142.

Tykkelsen av dette trykkopptagende lag varierer avhengig spesielt av diameteren av det fleksible rør og av profilen av trådene benyttet, fra et par millimeter til mer enn 15 mm.

En indre stamme 13, dannet av et profilert bånd som er sammenhektet og viklet med en kort stigning, ligger vanligvis på innsiden av plastkappen for å motstå eventuelle sam-mentrykkende krefter på det fleksible rør og for å støtte plastkappen for å unngå at denne kollapser innover dersom det skulle bli et fall i trykket på innsiden av det fleksible rør. Denne stamme som har en tykkelse som kan variere fra et par millimeter til 15 mm eller mer, er vanligvis dannet av et bånd tilvirket av austenittisk rustfritt stål slik som gradene 316/316L eller 304/304L, som er ikke-magnetisk eller svakt magnetisk.

De armerende lag 14, omfattende ståltråder som er spiral-viklet med en lang stigning, ligger rundt det trykkopptagende lag og er ment å hovedsaklig tåle de aksiale strekkref-ter som genereres av det indre trykk, dødvekten av det fleksible rør og oljen som det inneholder, osv. Disse armerte tråder kan også ha forskjellige tverrsnittsformer, for eksempel generelt runde eller firkantede tverrsnitt, i hvilket tilfelle trådene simpelthen er plassert ved siden av hverandre i laget, eller tverrsnitt av inngripende type slik som de "U"-formede eller "T"-formede zeta-type tverrsnitt, så som de trykkopptagende tråder beskrevet ovenfor og kjent spesielt fra EP-A-489.896. En ytre kappe 15 tilvirket av en termoplast beskytter det trykkopptagende lag og de armerte lag mot korrosjon.

Disse fleksible rør kan også ha en noe enklere konstruksjon, der armeringslaget eller - lagene også tilveiebringer motstand mot periferikreftene av det indre trykk og derfor tar plassen til det trykkopptagende lag, eller på den annen side en mer kompleks konstruksjon, for eksempel med et lag av kortstigningsviklete og sammengripende tråd, på en tilsvarende måte som det trykkopptagende lag beskrevet ovenfor, plassert rundt armeringslaget eller -lagene, som beskrevet i EP-A-147.288 og US-A-4.867.205.

Som det vil forstås er konstruksjonen av disse fleksible rør kompleks og tilstedeværelsen av flere lag av forskjellige materialer og utformninger gjør dem spesielt vanskelige å inspisere.

Tilsvarende problemer oppstår ved inspeksjon av andre gjenstander av kompleks konstruksjon, slik som kabler og spesielt kablene eller stagene brukt for vertikal forankring av positiv-oppdrifts oljeplattformer, som omfatter spesielt en ytre kappe tilvirket av et polymermateriale, og/eller ett eller flere lag, som omgir den egentlige kabel, tilvirket av et metallisk materiale som er ikke-magnetisk, svakt magnetisk eller til og med ganske magnetisk.

Blant de forskjellige typer av kjente magnetiske inspeksjonsteknikker, består de som bruker virvelstrømmer, som kan anvendes for elektrisk ledende materialer, i å generere virvelstrømmer i den inspiserte gjenstand som deretter genererer et variabelt, reaktivt magnetisk felt som har en innvirkning på impedansen av en mottagende spole plassert nær overflaten av gjenstanden. Ved tilstedeværelse av feil i gjenstanden som inspiseres vil forløpet av virvelstrømmene forstyrres av feilen, noe som derved forårsaker variasjoner i det reaktive felt og derfor impedansen av den mottagende spole. Tilstedeværelsen sen av feil i gjenstanden kan derfor detekteres ved å måle impedansen.

Denne teknikk er imidlertid ikke tilfredsstillende i tilfelle av de ovennevnte rør. Dette er fordi, i tilfelle av internt dekkede stive eller halvstive rør, tykkelsen av det eller de indre dekkende lag betyr at føleren som har overførings- og mottagningsspolene er ved en viss avstand fra metallveggen som skal inspiseres. Selv om det interne dekke er ikke-ledende, fører denne avstand til en reduksjon av følsomheten som til og med er mer problematisk når det er ønskelig å detektere feil som ikke kommer frem direkte på den interne overflate av metallveggen (for eksempel innleiringer).

I tillegg til disse ulemper kommer, i tilfelle av fleksible rør, for eksempel i tilfelle av inspeksjonen av det trykkopplagende lag, problemene på grunn av dette lags egenskaper og tilstedeværelsen av den indre stamme. Det at laget som skal inspiseres er dannet av én eller flere viklede tråder er et alvorlig problem for inspeksjon som bruker virvel-strømsteknikken som, som det er kjent, forstyrres av ujevne overflater i gjenstanden som skal inspiseres. Tilstedeværelsen av den indre stamme øker videre avstanden mellom føleren og laget som skal inspiseres.

I tillegg, selv om materialet som stammen består av er ikke-magnetisk eller bare noe magnetisk, er den elektrisk ledende. Dersom tykkelsen av dette ledende lag blir større enn et par millimeter, vil detekteringsfølsomheten av feil som ligger i det magnetiske lag som skal inspiseres raskt avta, nesten eksponentielt som en funksjon av tykkelsen av det mellomliggende ledende lag på grunn av skinneffekten.

For å begrense skinneffekten av virvelstrømmene og for å sikre tilstrekkelig penetrering av disse strømmer inn i trykklaget gjennom stammen, ville det være nødvendig å arbeide ved lave frekvenser, for eksempel under 1000 Hz, eller i en pulsert eksitasjons-modus med brede pulser av høy intensitet. For å kompensere for fallet i fallet i følsom-het på grunn av bruken av en lav frekvens, ville det være nødvendig å bruke detekte-ringsspoler som har et stort antall viklinger og som derfor er større, og dette ville resul-tere i en minskning av romresolusjonen som vil være til skade for deteksjonen av små feil og adskilningen mellom to hosliggende feil. Pulsert eksitasjon av høy intensitet krever dessuten at man gjør eksitasjonsspolene større.

En ytterligere ulempe ved bruk av virvelstrømsinspeksjonsteknikken oppstår ved den spesielle struktur av laget som danner stammen, som kan sees på fig. 2. Dette er fordi forstyrrende signaler uunngåelig genereres av virvelstrømmene som dannes i den ledende stamme på grunn av skinneeffekten. Selv om disses amplitude kan forminskes i større eller mindre grad sammenlignet med feilsignalene som kommer fra laget som skal inspiseres ved å arbeide ved lave frekvenser, omfatter disse signaler en stor del av det totale signal som tas opp av føleren, noe som forsterkes dersom det mellomliggende lag som dannes av stammen, som ligger mellom føleren og laget som skal inspiseres, har en kompleks geometri, noe som er en kilde til slike forstyrrende signaler. Det følger at disse forstyrrende signaler som kommer fra stammen kan forstyrre eller maskere feilsignalene fra trykklaget, noe som forhindrer enhver gyldig inspeksjon av sistnevnte. Multifrekvens virvelstrømsbehandling tillater a priori det forstyrrende signal som kommer fra en indre stamme å bli filtrert ut, men slik behandling fungerer ikke i tilfelle av tilfeldige uregelmessigheter av sprekktypen i stammen. Passende filtrering av signalet mottatt av føleren basert på periodisiteten av geometrien av stammen kan a priori gjøre det mulig fra det totale signal å skille ut dets komponent som er representativ for feilene i det trykkopptagende lag, men på grunn av deformasjonene i det fleksible rør er denne periodisitet ikke ensartet, og i tillegg tillater ikke slik signalbehandling elimine-ring av signalene som kommer fra spesielle feil eller uregelmessigheter på båndet.

De ovennevnte ulemper tydeliggjøres ytterligere som det lett vil forstås, på grunn av tilstedeværelsen av stammen og dennes elektriske trådsevne, dersom materialet den er laget av er ikke-magnetisk eller dersom det faktisk er magnetisk eller har uregelmessigheter i sine magnetiske egenskaper.

En annen generelt kjent teknikk ved magnetisk inspeksjon er inspeksjon som benytter målinger av lekkasjefluksen eller av dispersjonsfluksen. Denne teknikk består i å generere et magnetisk felt i gjenstanden og i å måle direkte intensiteten av feltet nær overflaten av gjenstanden. Vanligvis benyttes denne type inspeksjon ved ferromagnetiske materialer. Feltlinjene settes opp i den magnetiserte gjenstanden langs en retning som er generelt parallell med dets overflate. Ved tilstedeværelsen av en feil vil disse feltlinjer avbøyes og ha en tendens til å forlate gjenstanden og kan dermed detekteres ved å måle det lokale felt på linje med feilen.

En anvendelse av denne rørlednings-inspeksjonsfremgangsmåte og en anordning for dennes implementasjon er beskrevet spesielt i dokument FRA-A-2.229.970. Magnetiserings- og detekteringsmodulene beskrevet i dette dokument består av flere magnetiske oppstillinger periferielt distribuert for å dekke hele den indre overflate av rørledningen ved å bevege nevnte modul langs sistnevnte. Hver av disse oppstillinger omfatter en magnet, hvis nord- og sydpol holdes tett inntil veggen, og en detektor som omfatter magnetoresistive dioder er også plassert nær veggen mellom magnetens to poler.

Ifølge den kjente fremgangsmåte for måle lekkasjefluksen er det vanlig å arbeide tett, opptil magnetisk metning, det vil si at feltet som genereres i gjenstanden er nær det maksimalt mulige slik at man forsøker å øke forstyrrelsene dannet ved tilstedeværelsen av feilene så mye som mulig for å gjøre dem lettere detekterbare.

Sammenlignet med virvelstrømsinspeksjonsmetoden har lekkasjefluksmålingen den fordel at den er mindre følsom for tilstedeværelsen av et ledende, men ikke-magnetisk, mellomliggende lag mellom føleren og veggen som skal inspiseres så lenge som dette mellomliggende lag ikke medfører en for stor avstand av føleren fra nevnte vegg. Dette er fordi slike ikke-magnetiske elektrisk ledende lag teoretisk sett, i tilfelle av et konstant magnetisk felt, danner et enkelt luftgap, gjennom hvilket flukslinjene passerer uten å forstyrres selv om disse lag har uregelmessigheter eller en kompleks geometri.

Dersom den sammenlagte tykkelse av de mellomliggende lag overskrider en verdi av omtrent 10 mm, viser denne metode seg å være nesten ubrukelig, på den ene side på grunn av at det vil være nødvendig å bruke et meget intenst genereringsfelt for å lykkes i å mette laget som skal inspiseres, noe som fører til et første problem med hensyn til organene nødvendig for å generere dette intense felt. Da den brukte detektor i tillegg nødvendigvis også er ved en viss avstand fra overflaten av veggen som skal inspiseres, blir de relative feltvariasjoner som forårsakes av feilene veldig små da defleksjonene av flukslinjene forårsaket av lekkasjefluksen i større grad blir spredd ut når man fjerner seg fra feilen som forårsaker denne. Detektoren må derfor måle veldig små variasjoner i et intenst felt, noe som de hittil kjente følere ikke er i stand til å gjøre. Dette problem øker videre på grunn av at, da polene av generatormagneten i seg selv ligger i en viss avstand fra flatene av laget av magnetisk materiale som skal inspiseres, det er en direkte løkke i noen av feltlinjene mellom de to poler av magneten i rommet mellom polene og overflaten av veggen som skal inspiseres og derfor akkurat i det punkt hvor detektoren er plassert. Disse feltlinjer er ikke i prinsipp forstyrret av mediet som de passerer gjennom da dette medium er ikke-magnetisk. Da disse linjer ikke er kanalisert av et magnetisk materiale, reflekterer de enhver av mulige originale variasjoner i feltet som derfor detekteres av detektoren. Det skal bemerkes at disse variasjoner i det originale felt har en større sjanse til å oppstå når kilden er en elektromagnet, en situasjon som er nesten uunngåelig for å danne høyintensitetsfeltene som kreves.

Problemene nevnt ovenfor i tilknytning til inspeksjonen av et fleksibelt rør fra innsiden oppstår også i tilfelle av inspeksjonen fra innsiden av andre gjenstanden som har en vegg av kompleks konstruksjon, eller i tilfelle av inspeksjonen fra utsiden av slike rør-formede gjenstander eller av gjenstanden som har en massiv del slik som kablene eller lignende gjenstander nevnt tidligere, eller i flate gjenstander så som plater eller gjenstander med vegger av enhver form slik som tanker eller beholdere.

En prosedyre er også kjent fra dokumentet US-A-5.336.998 for å detektere feil i rør tilvirket ved å anvende den velkjente fremgangsmåte sentrifugalstøping der et magnetisk felt dannes i røret ved å sende en sterk DC-strøm gjennom en leder plassert aksielt langs røret. Etter å ha fjernet lederen plasseres en rekke detektorer langs røret og sistnevnte roteres slik at detektorene i løpet av rotasjonen detekterer enhver flukslekkasje forårsaket av feil og bevirket av remanentmagnetiseringen som er igjen i røret. Denne prosedyre kan imidlertid bare benyttes for rør av begrenset lengde da magnetiseringstrinnet krever at man er i stand til å få adgang til begge ender av røret og målingstrinnet krever at man roterer røret om sin egen akse, i tillegg til at den krever en meget sterk kraftkilde for å fullstendig magnetisere røret. Denne prosedyre er derfor ikke egnet for inspeksjon av de lange gjenstander tiltenkt for oppfinnelsen.

Formålet med oppfinnelsen er å løse de ovennevnte problemer og er spesielt tenkt å forbedre sikkerheten ved detektering av feil i lange gjenstander der laget som skal inspiseres ikke er direkte tilgjengelig for inspeksjonsorganene, ved å tillate deteksjon av feil som ligger dypt i gjenstanden som skal inspiseres, om disse feil i seg selv er langt fra flaten av laget av magnetisk materiale som skal inspiseres eller om de bare er langt bort fra målingsverktøyet på grunn av mellomliggende lag mellom sistnevnte og laget som skal inspiseres, og er også tiltenkt å tilveiebringe den maksimale mengde informasjon som er karakteristisk for feilene detektert i en enkel inspeksjonsoperasjon.

I henhold til disse formål omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte ved magnetisk inspeksjon av lange fleksible rør, hvis vegg omfatter minst ett indre lag dannet av en spiralviklet tråd tilvirket av ferromagnetisk materiale, der nevnte lag magnetiseres av et felt som er orientert parallelt med overflaten av nevnte vegg, idet magnetiseringstrinnet utføres ved å bevege langs nevnte fleksible rør et magnetiseringsorgan som danner et lokalt magnetisk felt for å generere en remanent magnetisering i nevnte lag, og målingen utføres fortløpende, etter nevnte magnetiseringstrinn, bare ved tilstedeværelsen av nevnte remanente magnetisering, ved å bevege en magnet-feltdetektor (2) langs veggen, og det magnetiske felt nær overflaten av det fleksible rør måles, idet variasjoner i det målte felt langs veggen indikerer feil (22) som påvirker nevnte lag (11).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å betraktelig forbedre deteksjonen av feil som påvirker forlengede gjenstander spesielt når veggene deres er tykke og/eller omfatter flere overliggende lag og når feilene som skal detekteres ligger innenfor et lag som ikke er i direkte kontakt med den tilgjengelige overflate av gjenstanden.

Dette er fordi målingen utført bare under tilstedeværelsen av en remanent magnetisering i det ferromagnetiske lag som skal inspiseres gjør det mulig å detektere selv veldig små variasjoner i feltet, spesielt i det indre rom av gjenstanden nær dets tilgjengelige overflate, da disse små variasjoner som forårsakes av feil er de eneste feltmanifestasjoner som er målbare på utsiden av veggen, idet alle feltlinjer ellers befinner seg i det ferromagnetiske materiale av laget som skal inspiseres, da bare det remanente magnetiske felt finnes igjen ved målingen.

Spesielt gjør fremgangsmåten det mulig å unngå alle forstyrrelser som kan forårsakes av magnetiseringstrinnet fordi det sistnevnte skjer før målingen, enten ved først å bevege magnetiseringsorganet for å magnetisere hele gjenstanden løpende og så bevege målingsorganent uavhengig av nevnte magnetiseringsorgan for å utføre målingen her også løpende, eller, spesielt når gjenstandene er veldig lange, ved samtidig å bevege magnetiseringsorganet og målingsorganet, når sistnevnte er tilstrekkelig langt bak magnetiseringsorganet slik at målings- og magnetiseringsorganet ikke influerer på hverandre direkte.

En annen fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at den forbedrer detekter-barheten av utmattelsessprekker. Dette fordi det remanente felt er veldig følsomt for lokale variasjoner av visse metallurgiske egenskaper, slik som hardheten, som er assosi-ert med avvik av visse magnetiske egenskaper av materialet slik som koersitivfeltet, den remanente induksjon og den magnetiske anisotropi. En utmattelsessprekk er spesielt karakterisert ved stor hardhet av de to lepper av sprekken. Ved et slikt tilfelle forstørres feilsignalet, som dannes på grunn av de geometriske avvik som sprekken danner, av det signal som skyldes de lokale variasjoner i magnetiske egenskaper, som således øker detektabiliteten av slike utmattelsessprekker.

Det vil også forstås at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å unngå problemene indikert tidligere med hensyn til virvelstrømsinspeksjonen da det tilstede-værende felt er fast og konstant ved målingen og derfor ikke er tilbøyelig til å generere slike strømmer som deretter genererer variasjoner i feltet over tid.

Veggen demagnetiseres fortrinnsvis for magnetiseringen av nevnte lag. Før magnetiseringstrinnet etableres derfor den mest homogene magnetiske tilstand som er mulig da denne stort sett er fri for enhver magnetisme gjennom hele tykkelsen av veggen ikke bare i laget som skal inspiseres, men også i ethvert annet lag som er i stand til å bli magnetisert, om det er homogent eller ikke. Som et resultat er magnetiseringstilstanden som oppnås etter magnetiseringstrinnet også den mest homogene da den resulterer av dette enkle tilsiktede magnetiseringstrinn og er uavhengig av den magnetiske historie av gjenstanden før dets inspeksjon. Denne forhåndsdemagnetisering gjør det mulig å utføre magnetiseringstrinnet uten å nå full magnetiseringsmetning av laget som skal inspiseres, noe som ellers ville vært ønskelig for å oppnå tilstrekkelig homogenitet av den

magnetiske tilstand av gjenstanden.

Det understrekes i denne forbindelse at demagnetiseringstrinnet dermed gjør det mulig å bruke mindre kraftige magnetiseringsorganer og ha færre konsumenter av energi når disse organer er elektromagneter.

Ifølge en annen, foretrukket utførelse benyttes fremgangsmåten for detekteringen av feil i en gjenstand hvis vegg omfatter, mellom laget som skal inspiseres og dens tilgjengelige overflate, et mellomliggende lag som ikke bare er fullstendig ikke-magnetisk, idet nevnte mellomliggende lag blir selektivt demagnetisert etter nevnte magnetiseringstrinn.

Denne selektive demagnetisering, utført ved en definert frekvens som avhenger av tykkelsen og egenskapene av det mellomliggende lag, idet man tar i betraktning skinneffekten, for å påvirke så lite som mulig den magnetiske tilstand, tilveiebrakt av det foregående magnetiseringstrinn av laget som skal inspiseres, gjør det mulig å eliminere enhver feltvariasjon som ville være forårsaket av tilstedeværelsen av et remanent felt i et mellomliggende lag som ikke er fullstendig ikke-magnetisk eller som har uregelmessigheter i de magnetiske egenskaper av dette lag.

Generelt består fremgangsmåten, hvis formål er å detektere feil via variasjoner i det remanente felt som forårsakes av disse feil, av de trinn: - å danne et remanent felt i gjenstanden på en slik måte at området av det mulige remanente felt i det mellomliggende område er mindre enn det remanente felt i området som skal inspiseres ved punktet der feilen som skal detekteres ligger, og - å plassere minst én føler ved en posisjon utenfor området av det remanente felt i det mellomliggende område, mens den fremdeles er følsom for det remanente felt som er karakteristisk for feilen som skal detekteres.

Området av det remanente felt i det mellomliggende område kan påvirkes av mulige uregelmessigheter i den selektive demagnetisering eller av uregelmessigheter i det remanente felt i det mellomliggende område dersom dets gjennomsnittlige styrke er lav, og i dette tilfelle utføres inspeksjon uten selektiv demagnetisering.

En spesiell fremgangsmåte for utførelsen av oppfinnelsen består dermed i å plassere en føler i en avstand fra den tilgjengelige overflate slik at føleren forblir innenfor området av feltet som karakteriserer feilen som skal inspiseres og utsiden av området av det remanente felt i det mellomliggende område. Da den optimale avstand fra den tilgjengelige overflate kan variere avhengig av regionen som inspiseres (for eksempel avhengig av posisjonen langs lengden av røret) og avhengig av feilen og små variasjoner i egenskapene av veggen, er det mulig å utføre fremgangsmåten på to forskjellige måter: - ved å plassere minst to følere ved forskjellige avstander fra den tilgjengelige overflate slik at minst én føler er ved den riktige avstand, eller - ved å bevege føleren for å bringe den til den ønskede posisjon, idet dette er mulig dersom inspeksjonsoperasjonen ikke utføres kontinuerlig mens måle-anordningen beveges, men med sistnevnte anordning stasjonær, idet anordningen føres fremover i en rekke stasjonære inspeksjonstrinn og av elementære faser i løpet av hvilke anordningen beveges mellom to suksessive inspeksjonstrinn.

Formålet med oppfinnelsen er også en anordning for magnetisk inspeksjon av lange fleksible rør, hvis vegg omfatter minst ett indre lag dannet av en spiralviklet tråd av ferromagnetisk materiale, som omfatter magnetiseringsorgan som er anordnet for å generere et lokalt magnetiseringsfelt og er egnet til å generere, i veggen av det fleksible rør, et magnetisk felt som er orientert parallelt med dets tilgjengelige overflate, og organ for måling av feltet nær nevnte overflate, idet magnetiserings- og målingsorganene er egnet til å kunne beveges langs lengderetningen av det fleksible rør parallelt med nevnte overflate, og magnetiserings- og målingsorganene er, mens de brukes, atskilt fra hverandre med en avstand slik at magnetiseringsfeltet som genereres av magnetiseringsorganene ikke direkte kan måles av nevnte måleorgan, slik at bare det remanente magnetiske felt indusert av magnetiseringsorganene måles.

Magnetiseringsorganet og måleorganet kan beveges langs overflaten av gjenstanden suksessivt og uavhengig av hverandre, eller samtidig så lenge de er tilstrekkelig langt fra hverandre til at måleorganet ikke influeres av feltet som avgis av magnetiseringsorganet.

Måleorganet omfatter fortrinnsvis følere som er plassert for å måle det magnetiske felt i flere retninger ved hvert målepunkt, noe som gjør det mulig å tilveiebringe verdien av de forskjellige romkomponenter av feltet ved hvert punkt og deres variasjoner avhengig av hverandre og avhengig av disse retninger. Det er dermed mulig ikke bare å lokalisere feilene, men også å karakterisere dem, og ved å bruke passende behandling av måle-signalene, å eliminere enhver informasjon med hensyn til uønskede feil som for eksempel bare resulterer fra geometrien av laget som skal inspiseres.

Andre egenskaper og fordeler vil komme frem i beskrivelsen som bare gis som et eksempel, av en anordning ifølge oppfinnelsen for inspeksjon av oljetransportrør.

Henvisning gis til de vedføyde tegninger der:

fig. 1 er et perspektivriss av et parti av et fleksibelt rør brukt ved oljeoverføring,

fig. 2 er et riss, delvis i snitt, av veggen av dette rør,

fig. 3 og 4 representerer i et diagram de to suksessive trinn, magnetiseringstrinnet og måletrinnet, som utføres ved inspeksjon av en ende av et vertikalt rør, så som enden forbundet med en boreplattform av et oljeutvinningsrør,

fig. 5 representerer en første utførelse av magnetiseringsorganet,

fig. 6 representerer en andre utførelse av magnetiseringsorganet,

fig. 7 viser måleorganet skjematisk,

fig. 8 illustrerer distribusjonen av feltlinjene i det lag som skal inspiseres i et rørlag, slik som det som er vist på fig. 1, i den aksiale retning av det fleksible rør,

fig. 9 viser i tverrsnitt en aksialt orientert sprekk, så som en tverrgående sprekk eller brudd i en spiralviklet trykkopptagende tråd med kort stigning,

fig. 10 viser avbøyningen av feltlinjene i periferiell retning av det fleksible rør, ved tilstedeværelsen av en periferielt orientert sprekk, så som en langsgående sprekk i en slik trykkopptagende tråd,

fig. 11 viser i et diagram, som et eksempel, fordelingen av feltlinjene i tilfelle av en inspeksjon av et på innsiden dekket stivt rør som bruker lekkasjefluksmetoden ifølge tidligere kjent teknikk,

fig. 12 viser målingen av de to komponenter av det remanente felt ved tilstedeværelsen av en feil i laget som skal inspiseres og de tilsvarende signaler,

fig. 13 viser en anordning av følerne som utfører differensielle målinger,

fig, 14 viser en annen anordning av følerne som gjør det mulig å redusere påvirkningen av variasjonene i separasjonen mellom dem og laget som skal inspiseres,

fig. 15 viser i et diagram en alternativ måte å implementere oppfinnelsen på ved hjelp av en autonom inspeksjonsanordning for inspeksjon av lange rør,

fig. 16 viser prinsippet av en første utførelse av demagnetiseringsorganet, og fig. 17 viser en andre utførelse av disse demagnetiseringsorganer.

Tegningene på fig. 1 og 2 viser et typisk eksempel av et fleksibelt rør som har en vegg 1 med kompleks konstruksjon, som allerede er beskrevet i begynnelsen av denne beskri-velse. Inspeksjonen av et slikt fleksibelt rør krever spesielt detekteringen av feil i det trykkopptagende lag 11, som spesielt er i kjernen av veggen mellom tetningskappen 12 og den indre stamme 13 på den ene side, og armeringslagene 14 på den annen side. Det kommer tydelig frem på fig. 2, som viser et langsgående snitt av veggen 1, at inspeksjonen av det fleksible rør fra innsiden betyr at inspeksjonsorganet, og spesielt måleføleren eller -følerne 2, er relativt langt borte fra det opptagende lag 11 som skal inspiseres, ved en avstand som minst er lik den kumulative tykkelse av kappen 12 og av stammen 13,

som kan være så mye som 20 mm eller mer.

Tegningene på fig. 3 og 4 viser skjematisk anordningen brukt for å inspisere det opptagende lag 11 nær forbindelsen av det fleksible rør med en oljeplattform. Anordningen omfatter drivende organer så som en vinsj 32 for å bevege, vekselvis og suksessivt, et magnetiserende hode 30 eller et målende hode 45, idet disse er båret av en kabel 31 av vinsjen 32. Magnetiseringshodet vist skjematisk på fig. 5, har et magnetisk åk 36, som for eksempel er tilvirket av et laminert legert jernsilisiumstål, utformet ved en sentral kjerne 37 som strekker seg aksielt og av to plateformede endedeler som danner polene 38 av den magnetiske sløyfe. For å lede flukslinjene 40 så godt som mulig mot laget som skal magnetiseres, er omkretsen av polene 38 utstyrt med fleksible elementer som leder de magnetiske flukslinjer, slik som metallbørster 39, som dermed kan holdes i kontakt med den indre overflate av det fleksible rør selv i tilfelle av små variasjoner av dets indre tverrsnitt. En solenoid 41 er viklet rundt kjernen 37 og forbundet med en generator 33 via en elektrisk kraftledning 34. Magnetiseringshodet er dessuten sentrert i det fleksible rør ved hjelp av ruller 42. Et slikt magnetiseringshode brukes til å generere en aksial magnetisering i det fleksible rør som bidrar til detekteringen av sprekker som er orientert vinkelrett på aksen. Andre magnetiseringsorganer kan også benyttes, for eksempel for å danne en periferiell magnetisering på tvers av akseretningen eller en flererettet magnetisering, så som de som for eksempel er beskrevet i dokumentet EP-

A-0.639.839, eller i prinsipp tilsvarende organer.

I en alternativ form av utførelsen av magnetiseringshodet vist på fig. 6, kan elektr-omagneten som er dannet av solenoiden 41 og kjernen 37 byttes ut med en permanent magnet 43. En slik alternativ utførelse gjør det mulig å eliminere bruken av generatoren 33.

I en første fase av inspeksjonen senkes magnetiseringshodet ned i det fleksible rør 1 så langt som til den nedre ende av det område som skal inspiseres og generatoren 33 blir så skrudd på, idet denne generator mater magnetiseringshodet, som så heves ved en konstant hastighet ved hjelp av en vinsj 32 opp til den øvre ende av det fleksible rør. I løpet av denne heving magnetiseres det eller de ferromagnetiske lag i veggen av det fleksible rør og beholder en remanent magnetisering etter at magnetiseringshodet har passert langs røret.

Så snart magnetiseringshodet er fjernet fra det fleksible rør, byttes det ut med målehodet 45, som beveges i det fleksible rør på en tilsvarende måte som magnetiseringshodet. Dette hode, vist skjematisk på fig. 7, omfatter organene for måling av det magnetiske felt og ledes i det fleksible rør ved hjelp av ruller 46. Det omfatter ett eller flere sett av følere 47 anbrakt mot den indre overflate av veggen 1 ved hjelp av en glideramme 48 og en trykkfjær 49. Den er forbundet med en elektronisk boks 50 for behandling av signalet levert av følerne.

Så snart målehodet er senket ned til bunnen av området som skal inspiseres, kan det heves med en konstant hastighet, idet målingene gjøres fortløpende under hevingen, ved hjelp av følere i en gitteroppstilling som er fordelt i tilstrekkelig antall rundt periferien for å inspisere hele tverrsnittet av det fleksible rør. Følerne vil imidlertid fortrinnsvis være montert slik at de er i stand til å bevege seg i aksial translasjon og i rotasjon om aksen av målehodet, og et egnet motordrevet organ vil tilveiebringe presis bevegelse av følerne. I dette tilfelle vil målehodet være sterkere magnetiske felt eller magnetiske felt med lavere frekvens for å nå lagene i veggen som er lengst borte fra demagnetise-ringshodet.

I inspeksjonsmetoden som akkurat er blitt beskrevet ovenfor utføres de forskjellige magnetiserings- og måletrinn, og eventuelt demagnetiseringstrinnene, suksessivt i rek-kefølgen antydet, men uavhengig av hverandre. En slik fremgangsmåte er i praksis bare utførbar når rørene som skal inspiseres er lett tilgjengelige over hele lengden som skal inspiseres, og derfor for korte rør eller for endeområdene av lange rør spesielt på grunn av de mekaniske og elektriske forbindelser med utstyret utenfor røret som er nødvendig.

For å inspisere et langt rør eller områder av slike rør som er langt fra endene, for eksempel fleksible undervannsrør som kan være så lange som, eller til og med lengre enn 1 000 m, vil en autonom inspeksjonsanordning bli brukt som kan beveges langs røret av seg selv. Fig. 15 viser en slik anordning, omfattende flere moduler 61-66 som er forbundet med hverandre ved hjelp av artikulerte bindeelementer 67, for å tillate anordningen å bevege seg rundt krumninger i det fleksible rør.

Den første modul 61 i bevegelsesretningen vist ved hjelp av pilen F er en drivmodul som for eksempel kan omfatte mekaniske drivorganer, som virker ved kontakt med den indre overflate av det fleksible rør, eller tetningselementer som tillater fremdrift ved hjelp av væsken som beveger seg i røret slik at alle moduler på innsiden av røret beveges samtidig.

Den andre modul 62 er en magnetiseringsmodul som har et magnetiseringshode av typen beskrevet ovenfor, fortrinnsvis utstyrt med demagnetiseringsmagneter. Prinsippet for slike demagnetiseringsorganer eller for andre organer som er ekvivalente, er beskrevet spesielt i dokumentet EP-A-0.639.839.

I en annen alternativ måte for å utføre fremgangsmåten, utføres et foregående trinn av demagnetisering av det fleksible rør for magnetiseringstrinnet, idet hensikten av det foregående trinn er en førhomogenisering av den magnetiske tilstand av hele veggen. Denne fullstendige demagnetisering kan utføres ved hjelp av organer tilsvarende de brukt for delvis demagnetisering, men med sterkere magnetiske felt eller magnetiske felt med lavere frekvens for å nå lagene i veggen som er lengst borte fra demagnetise-ringshodet.

I inspeksjonsmetoden som akkurat er blitt beskrevet ovenfor utføres de forskjellige magnetiserings- og måletrinn, og eventuelt demagnetiseringstrinnene, suksessivt i rek-kefølgen antydet, men uavhengig av hverandre. En slik fremgangsmåte er i praksis bare utførbar når rørene som skal inspiseres er lett tilgjengelige over hele lengden som skal inspiseres, og derfor for forholdsvis korte rør eller for endeområdene av lange rør spesielt på grunn av de mekaniske og elektriske forbindelser med utstyret eksternt for røret som er nødvendig.

For å inspisere et langt rør eller områder av slike rør som langt fra endene, for eksempel fleksible undervannsrør som kan være så lange som eller til og med lengre enn 1000 rn, vil en autonom inspeksjonsanordning bli brukt som kan beveges langs røret av seg selv. Fig. 15 viser en slik anordning, omfattende flere moduler 61-66 som er forbundet med hverandre ved hjelp av artikulerte bindeelementer 67 for å tillate anordningen å bevege seg rundt krumninger i det fleksible rør.

Den første modul 61 i bevegelsesretningen vist ved hjelp av pilen F er en drivmodul som for eksempel kan omfatte mekaniske drivorganer, som virker ved kontakt med den indre overflate av det fleksible rør, eller tetningselementer som tillater fremdrift ved hjelp av væsken som beveger seg i røret slik at alle moduler på innsiden av røret beveges på samme tid.

Den andre modul 62 er en magnetiseringsmodul som har et magnetiseringshode av typen beskrevet tidligere, fortrinnsvis utstyrt med permanente magneter for å unngå å måtte ha en energikilde i tillegg.

Den tredje modul 63 er en selektiv demagnetiseringsmodul, også fortrinnsvis utstyrt med permanente magneter.

Den fjerde modul 64 er en målemodul som bærer følerne for måling av det remanente felt, der disse fortrinnsvis er oppstilt i en ringformet gitteroppstilling som dekker hele omkretsen og i to rekker slik at måleområdene av to hosliggende følere overlapper.

Den femte modul 65 er en modul for behandling og lagring av signalene tilført av fø-lerne og for måling av posisjonen av anordningen i røret.

Den sjette modul 66 er en kraftmodul omfattende batterier for tilførsel av elektrisk kraft

til de andre moduler.

Dersom fullstendig demagnetisering er nødvendig på forhånd, er en ytterligere demagnetiseringsmodul (ikke vist) plassert før magnetiseringsmodulen, det vil si på den andre side av denne modul med hensyn til målemodulen.

Avstanden mellom de forskjellige moduler, spesielt mellom målemodulen 64 og modu-lene før denne, er tilstrekkelig stor slik at følerne i nevnte målemodul ikke influeres av de magnetiske felt av magnetiseringsmodulen 62 og den selektive demagnetiseringsmodul 63. Denne avstand er definert slik at magnetfeltet målt av følerne forblir identisk med den som ville vært målt dersom avstanden som separerer målemodulen 64 fra de feltdannende moduler 62, 63 ble økt betraktelig (for eksempel med omtrent 100 m), mens målemodulen blir holdt i ro og nevnte feltdannende moduler beveges.

Oppstillinger ment å beveges langs rørene på en autonom måte er allerede kjent og henvisning kan gjøres spesielt som et eksempel, til beskrivelsen i det allerede nevnte dokument FR-A-2.229.970 som allerede er nevnt. Elementene av generell konstruksjon av de nevnte moduler og deres forbindelsesorganer kan lett tilpasses på en passende måte av fagmannen på grunnlag av allerede kjente tilsvarende anordninger.

For å gjøre fordelene ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen lettere å forstå vil nå ytterligere forklaringer gis om de spesifikke aspekter av oppfinnelsen, med eksempel i inspeksjon av fleksible rør av den type som er vist på fig. 1 og 2.

Det bør understrekes at feilene som det er ønskelig å detektere i disse fleksible rør i dette tilfelle essensielt er feil i det trykkopptagende lag 11 som i angjeldende eksempel dannes av en zeta-type tråd 20 som er spiralviklet med kort stigning og selvsammengripende, som vist på fig. 2 og 8. Feilene som påvirker dette lag kan være av 3 forskjellige typer: - tverrgående brudd 21 i tråden, disse derfor orientert omtrent parallelt med aksen av det fleksible rør, som vist på fig, 9, - langsgående sprekker 22 i tråden, disse derfor orientert på tvers med hensyn til aksen

av det fleksible rør, som vist på fig. 8,

- de hosliggende selvsammengripende viklinger slipper hverandre, osv.

Det vil forstås at bruddene 21 av tråden generelt oppstår etter utviklingen av langsgående sprekker 22 som i seg selv oppstår essensielt i det selvsammengripende område 23, som er av mindre tykkelse, av den zeta-profilerte strimmel. Da tverrgående brudd av tråden er en alvorlig feil, gis derfor prioritet til deteksjon av langsgående sprekker i tråden da disse viser seg før de tverrgående brudd, og dermed som det vil forstås tydeli-gere nedenfor, foretrekkes aksial-type magnetisering av det fleksible rør, illustrert på fig. 8, da dette er mer passende for å detektere slike sprekker som strekker seg tverrgående i forhold til aksen av det fleksible rør.

Den foregående demagnetisering utført for laget som skal inspiseres er magnetisert gjør det mulig som allerede vist, å homogenisere den magnetiske tilstand av alle lag i veggen, Det magnetiske felt generert av denne grunn må derfor være av høy styrke og lav frekvens, for eksempel omtrent 50 Hz, for å nå lagene som er lengst borte fra innsiden av det fleksible rør, for å unngå enhver restmagnetisering som kan være igjen i visse lag før magnetiseringstrinnet danner variasjoner i det remanente felt etter magnetiseringstrinnet.

På grunn av det store energiforbruk som kan være nødvendig for denne fullstendige demagnetisering, kan imidlertid sistnevnte kuttes ut spesielt i tilfelle av et veldig langt rør som skal inspiseres av en autonom anordning som beskrevet ovenfor for ikke å be-laste anordningen med en sterk energikilde og å begrense dens driftsområde-

Magnetiseringstrinnet må tillate dannelse av et remanent felt som er stort nok til å tillate suksessiv deteksjon av små feil og feil som ligger dypt i laget som skal inspiseres.

Magnetiseringsstyrken er justert for å sikre at det er et optimalt kompromiss mellom de to følgende fenomener: - for å maksimere nivået av remanent magnetisering er det nødvendig å nå minst starten av krumningen i magnetiseringsmetningen av materialet som

inspeksjonslaget består av,

- for å minimalisere normalkomponentene av det remanente felt som kommer av at flukslinjene 40 av magnetiseringsfeltet står omtrent vinkelrett på den inspiserte overflate ved enden av magnetiseringshodet (se fig. 5 og 6), er det imidlertid foretrukket ikke å øke magnetiseringen for mye.

Som et eksempel vil magnetiseringsstyrken være omtrent 4000 til 8000 A/m. I dette tilfelle er styrken av det remanente felt H ved overflaten av laget som skal inspiseres typisk mellom 500 og 2000 A/m og variasjonen i styrken av dette felt ved en feil er typisk i området 50 til 200 A/m.

Selektiv demagnetisering gjør det mulig å homogenisere det remanente felt som ble dannet i løpet av magnetiseringstrinnet i et indre lag som ikke er fullstendig ikke-magnetisk, slik som den indre stamme 13 i angjeldende eksempel, ved å redusere dette felt til sin minimale verdi. Dette er fordi, selv om den vanligvis er tilvirket av austenittisk rustfritt stål, denne stamme kan, avhengig av gradene av stål som benyttes, være noe magnetisk, og dessuten kan formingen av båndet som stammen består av føre til hetero-genitet i de magnetiske egenskaper av tverrsnittet av dette bånd. Som et resultat kan magnetiseringen av det fleksible rør føre til dannelsen av et remanent felt i stammen, hvilket felt er mer mottakelig for variasjoner i lengden av det fleksible rør på grunn av den komplekse geometri av nevnte bånd, på grunn av mulige uregelmessigheter i vik-lingsstigningen av båndet og på grunn av nevnte magnetiske heterogeniteter.

Ved å fjerne ethvert remanent felt fra denne stamme 13, unngår den selektive demagnetisering alle disse uregelmessigheter fra å bli detektert som feil i løpet av målingen, eller at de genererer signaler som maskerer de virkelige signaler fra feilene i det trykkopptagende lag.

Det understrekes at denne selektive demagnetisering på samme måte gjør det mulig å demagnetisere ethvert mellomliggende lag mellom et lag som skal inspiseres av et rør og dets indre rom. Det gjør det dermed mulig å inspisere, i et rør som har flere lag av magnetisk materiale, et lag som er langt fra og separert fra innsiden av et annet lag av magnetisk materiale, eller i tilfelle av et tykkvegget stivt eller halvstivt rør, å detektere feil som ligger dypt i denne vegg eller mot utsiden av denne, ved å unngå enhver geo-metrisk eller magnetisk uregelmessighet i det indre overflatelag av denne vegg.

Som indikert tidligere må denne selektive demagnetisering derfor utføres med hensyn til den geometriske konstruksjon av det fleksible rør, til materialene som utgjør dets vegg og til de karakteristiske egenskaper av laget som man ønsker å inspisere, og til feilene som det er ønskelig å detektere for dermed å optimalisere tilsynekomsten av lekkasjefluksen forårsaket spesielt av disse feilene.

Så snart disse magnetiserings- og selektive demagnetiseringsoperasjoner har blitt utført kan lekkasjefluksen detekteres og måles. Det vil forstås at styrken av feltet som kan måles av føleren er relativt lav på grunn av den store avstand mellom det opptagende lag 11 og føleren 2.

Det er derfor at det i de kjente fremgangsmåter for inspeksjon som bruker måling av lekkasjefluksen er ønskelig å øke styrken av feltet generert i laget som skal inspiseres for å tilsvarende øke intensiteten av lekkasjefluksen forårsaket av feilene. Dette er derfor grunnen til, i disse kjente fremgangsmåter, at føleren 70 plasseres i området der feltet som genereres i gjenstanden er sterkest, det vil si mellom polene 71, 72 av feltkilden, som vist på fig. 11 og beskrevet i dokumentet FR-A-2.229.970. Dette har imidlertid den ulempe, spesielt når luftrommet 73 mellom nevnte poler og overflaten av det magnetiske lag 74 som skal analyseres er stort, som i dette tilfelle, for eksempel ved fleksible rør eller ved stive rør dekket innvendig med et lag 75 av polymermateriale, at flukslinjene 76 strekker seg direkte mellom nevnte poler. Føleren 70, som ligger mellom disse poler, er direkte eksponert for denne magnetiseringsfluks, som kan være veldig intens sammenlignet med lekkasjefluksen dannet av feilen og som dessuten har en tendens til å jevne ut tilsynekomstpunktene av lekkasjefluksen. Selv om intensiteten av denne lekkasjefluks øker med intensiteten av genereringsfeltet, er derfor de målbare variasjoner i denne lekkasjefluks til sist små, det vil si omtrent 10 til 15 ørsted (800 til 1200 A/m) sammenlignet med det totale felt som finnes ved føleren, idet feltet også selv kan forstyrres av variasjonene, uavhengig av gjenstanden som skal inspiseres, idet disse oppstår i feltgeneratoren.

Oppfinnerne har faktisk mot all forventning oppdaget at, selv om intensiteten av lekkasjefluksen forårsaket av en feil er fra 10 til 20 ganger lavere ved tilstedeværelsen av et remanent felt enn ved tilstedeværelsen av et felt generert ved måletidspunktet, deteksjonen av feilene betraktelig forbedres dersom målingen utføres ved tilstedeværelsen av bare det remanente felt. Det vil forstås at den typiske amplitude av en feillekkasjefluks, i et slikt tilfelle målt med et lite luftmellomrom på omkring 3 mm, omtrent er 1 ørsted ( 80 A/m) og kan bli mindre enn 0,1 ørsted for større luftmellomrom av for eksempel omtrent 15 til 20 mm. En forklaring på dette, selv om det målte feilsignal er lite, er at støyen i signalet også er veldig liten på grunn av mangelen av et eksiterende felt. I tillegg er den relative variasjon AH/H i feltet som skal måles ganske stor da feltet H ved hvert punkt bare skyldes de remanente feltlinjer, noe som utelukker det magnetiske felt.

Selv om forskjellige typer følere kan brukes, for eksempel Hall-effekt følere, vil det være foretrukket å bruke høyfølsomme høyresolusjonsfølere for å kompensere for den lave intensitet av lekkasjefluksen, så som magnetoresistive anordninger eller magneto-dioder som igjen fortrinnsvis anordnes som en Wheatstone-bro, eller kompakte magnetometere, prinsippet av hvilke er basert på de ikke-lineære effekter av ferritter. Slike følere kan brukes for å måle feltvariasjoner mindre enn 0,1 eller til og med 0,01 ørsted og har en romresolusjon på et par tiendedeler av en millimeter, med en frekvens-båndvidde fra 0 til et par tusen hertz, noe som tillater deteksjonen av små feil selv når føleren beveges hurtig langs røret, idet bevegelseshastigheten muligens varierer for eksempel fra 0 til noen få meter pr. sekund.

Som vist forsettlig overdrevet på fig. 8, blir avvikene 24 av flukslinjene 25, forårsaket av sprekken 22, mer spredt ut jo lenger bort fra nevnte feil man kommer. En stor romresolusjon gjør det lettere å detektere feil langt fra føleren ved å unngå å måtte jevne ut responsen av føleren av en slik lekkasjefluks.

En spesielt passende føler, tilvirket av magnetoresisitive anordninger forbundet som en bro, er beskrevet i den franske patentsøknad nr. 93/15783, som det henvises til og hvis innhold, når det gjelder følere, innlemmes i foreliggende søknad for referanse.

For å forbedre detekteringen og identifikasjonen av feilene, kan flere følere kombine-res, idet disse er oppstilt slik at hver av dem måler én romkomponent av feltet ved må-lepunktet, det vil si én føler er oppstilt for å måle komponenten HN av feltet vinkelrett på den inspiserte overflate og én eller to andre følere er oppstilt for å måle den tangenti-ale komponent eller komponenter HTi og HT2, i hhv hovedretningen av det remanente felt og i den vinkelrette retning.

Et eksempel av bruken av to følere kombinert på denne måte er illustrert på fig. 12. Fø-leren 28 er orientert slik at den måler den normale komponent Hn og føleren 29 er

orientert slik at den måler komponenten HTi i bevegelsesretningen av følerne. De tilsvarende signaler levert av følerne ved tilstedeværelsen av en sprekk 22 er vist ved kurvene Sl og S2 på fig. 12 som også viser, som et eksempel på informasjonen som derved kan tilveiebringes av feilen 22, en grafisk representasjon av variasjonene Hn som en funksjon av HT, noe som gjør det mulig å bestemme orienteringen a (x) av lekkasjefluksen med hensyn til bevegelsesretningen x og derfor å karakterisere typen av feil detektert.

Samtidige målinger av to eller tre komponenter av feltvariasjoner gjør det mulig, spesielt ved en egnet behandling av signalene levert av hver av følerne kombinert på denne måte, å tydeliggjøre enhver forstyrrelse som oppstår av bevegelseshastigheten av fø-lerne med hensyn til røret. I tilfellet vist på fig, 12 kan, funksjonen Hn (Hn), som er uavhengig av bevegelseshastigheten av følerne, utnyttes direkte uten at det er nødvendig å bruke selektive filtre, noe som vil være tilfellet for signaler levert som en funksjon av tid.

To identiske følere kan også monteres ved siden av hverandre langs magnetiseringsretningen x-x', som vist på fig. 13, for å lage differensielle målinger. En slik oppstilling hvis prinsipp er velkjent, tillater videre forbedring av følsomheten og resolusjonen ved å differensiere det målte felt langs magnetiseringsretningen x-x'. Andre følere kan også monteres i differensialmodus på en tilsvarende måte, idet disse er orientert i retningene av andre komponenter av feltet. Avstanden mellom de to følere av det samme par vil optimaliseres avhengig av geometrien av feilene som skal detekteres og enhver perio-disk forstyrrelse som skal dempes.

Det vil dessuten være mulig å bruke, for hver komponent av feltet, et sett av to følere som er forbundet sammen og ligger over hverandre langs den radiale retning av røret, som vist på fig. 14. En slik oppstilling gjør det mulig å redusere påvirkningen av enhver variasjon i luftrommet mellom føleren og laget som skal inspiseres. Dette er fordi føle-ren 2' nærmest veggen er følsom både for feilene og variasjonene i dette luftrom, mens føleren 2" lengst borte fra veggen praktisk talt bare er følsom for disse luftromsvariasjoner. Det vil lett forstås at forskjellen mellom de to tilveiebrakte signaler gjør det mulig å eliminere forstyrrelsene på grunn av disse luftromsvariasjoner.

Optimal deteksjon av feilene er igjen utsatt for et annet problem som resulterer fra de geometriske karakteristikker av laget som skal inspiseres. Dette er fordi, i tilfelle av det angjeldende fleksible rør, separeringsområdene eller mellomrommet 26 mellom to suksessive viklinger 20 forårsaker en forstyrrelse 27 av flukslinjene 25, vist på fig. 8 og derfor en lekkasjefluks som føleren kan være følsom overfor, i større grad så som indikert tidligere, at feilene som man fortrinnsvis ønsker å detektere er de langsgående sprekker i, og mulig åpning av, zeta-tråden 20, og at den foretrukne magnetisering for dette formål er orientert langs aksen av det fleksible rør og derfor også på tvers av retningen av nevnte ledd. For å eliminere eller i hvert fall å begrense effekten av disse forstyrrelser 27 av flukslinjene på grunn av leddene 26 utføres en høypassifltrering av signalet.

Som det vil forstås i lys av fig. 8 er signalene tilsvarende disse ledd mere spredd ut enn signalene fra sprekkene på grunn av at bredden av disse ledd vanligvis er større (omtrent 1 mm) enn bredden av sprekkene (et par tidels millimeter i største fall) som derfor forårsaker et høyere frekvenssignal.

Det er blitt observert til tross for det relativt store gap mellom disse ledd, at amplituden av de tilsvarende signaler forblir begrenset, noe som har vært forklart ved det faktum at den avrundede fals av tverrsnittet av den utformede tråd, for eksempel den zeta-profilerte strimel, og kontakten mellom to hosliggende viklinger, idet denne kontakt befinner seg i midten av tykkelsen av det opptagende lag, forbedrer ledningen av feltlinjene mot innsiden av dette lag og derfor minker amplituden av lekkasjefluksen forårsaket av disse ledd sammenlignet med det som ville kunne tilveiebringes med vinkelformede falser, som derfor er fordelaktige for deteksjon av sprekkene.

Det understrekes igjen at aksial magnetisering, som illustrert på fig. 8, speseielt er for-delaktig for detektering av langsgående sprekker i den profilerte tråd som danner det opptagende lag 11, om denne tråd er en profilert strimmel av zet-type eller enhver annen type vanligvis brukt for fleksible rør, å bestemme lengden av slike sprekker. Det har også vært observert at denne magnetisering også gjør det mulig å detektere tverrgående brudd i tråden.

Som en variant er det mulig å indusere en periferielt orientert magnetisering som gjør det lettere å identifisere tverrgående sprekker i en spiralviklet tråd med kort stigning, så som sprekken 21 i tråden 20 vist på fig. 9. Med hensyn til langsgående sprekker, som det har vært understreket at det er viktig å være i stand til å lokalisere, er det mulig å identifisere dem ved hjelp av en slik periferiell magnetisering, i tilfelle av en spiralviklet tråd med liten stigning, ved hjelp av signalene som karakteriserer de to ender av sprekken 22 som illustrert på fig. 10.

Filtrering tilpasset signalene levert av følerne gjør det også mulig å forbedre feildetekte-ringen. Lavpassfiltrering gjør det derved mulig å eliminere den uønskede effekt av mulige feil i et mellomliggende lag slik som stammen 13, som ikke er fullstendig ikke-magnetisk eller demagnetisert. Dette er fordi slike feil, som er nærmere følerne, genererer høyere frekvenssignaler i følerne enn feil lenger borte på grunn av utflatningen av avvikene av lekkasjeflukslinjene som øker når man beveger seg bort fra feilen.

På grunnlag av den sistnevnte observasjon og for videre å begrense mulige forstyrrelser som kunne oppstå, på tross av den selektive demagnetisering beskrevet ovenfor av et slikt noe magnetisert mellomliggende lag, eller for å forbedre effektiviteten av inspeksjonen i det tilfelle hvor den remanente magnetisering av det mellomliggende område er ganske liten for ikke å utføre selektiv demagnetisering, men der det er tilstrekkelig å påvirke inspeksjonen i større eller mindre grad vil følerne beveges noe bort fra overflaten av dette lag for eksempel fra 0, 5 mm til noen få millimeter.

Ifølge en foretrukket fremgangsmåte for å måle og behandle de tilveiebrakte signaler, er minst to komponenter av feltet målt enten ved hjelp av en absolutt måling eller ved hjelp av en differensiell måling. Det tilveiebrakte signal, som er representativ for hver komponent av feltet som er målt, behandles ved hjelp av differensiering med hensyn til 6n eller flere romretninger og avbildninger som er representativ for rørseksjonene, er dannet og gjør det mulig, for eksempel ved å bruke kjente avbildningsbehandlings-metoder, å fjerne de uekte feilsignaler så som de som oppstår fra separasjonene mellom trådene av det opptagende lag eller for å bestemme forskjellige karakteristikker av feilene ved å tillate dem å bli differensiert og sortert avhengig av deres orientering, av deres bredde eller lengde, osv.

Selv om de ovennevnte forklaringer har vært gitt stort sett i sammenheng med anvendelse av oppfinnelsen for å inspisere fra innsiden de fleksible rør vist på fig. 1, er oppfinnelsen ikke begrenset til en slik anvendelse. Inspeksjonsprosedyren og inspeksjonsanordningen som definert i kravene gjelder også for inspisering av det trykkopptagende lag av fleksible rør som har en annen konstruksjon, for eksempel en der det opptagende rom er formet av tråder som har ethvert eventuelt tverrsnitt, enten det er selvinngripende eller ikke, eller for inspeksjon av armeringslagene dannet av tråder av ferromagnetisk materiale, av ethvert (flatt, "T"- formet, osv.) eventuelt tverrsnitt som er viklet med en relativt lang stigning, for eksempel tråder som stiger 45°, spesielt i tilfelle av fleksible rør som har armeringslag som også holder på de indre trykk-krefter, en indre trykkkappe tilvirket av polymermateriale og en indre stamme lik den benyttet i de fleksible rør med et trykkopptagende lag.

Oppfinnelsen gjelder uansett hvilken type fleksible rør man betrakter, også når ett eller er flere mellomliggende lag så som stammen av de fleksible rør beskrevet ovenfor, er laget av et ikke-magnetisk eller noe magnetisk materiale så som austenittisk rustfritt stål eller aluminium, eller laget av et magnetisk materiale slik som ferrittisk rustfritt stål.

Oppfinnelsen gjelder også inspeksjonen fra utsiden av gjenstanden som har mer eller mindre massive tverrsnitt så som ankerkablene nevnt i begynnelsen av denne beskri-velse, eller av de rørformede gjenstander nevnt ovenfor, for eksempel for inspeksjonen av de ferromagnetiske armeringslag gjennom en ytre kappe tilvirket av polymermateriale og valgfritt ett eller flere elektrisk isolerende lag, så som en heftende tape, varme-isolerende skum, osv, eller inspeksjonen fra utsiden av det ferromagnetiske trykkopptagende lag av fleksible rør hvis armeringslag er ikke-magnetiske for eksempel laget av et komposittmateriale basert på glassfiber.

I tilfelle inspeksjonen utføres fra utsiden av gjenstander, som kan være meget lange, vil det være mulig å bruke en anordning basert på samme prinsipp som det beskrevet ovenfor for inspeksjon fra innsiden ved å tilvirke de forskjellige hoder eller moduler på en ringromformet måte egnet for omhylling av gjenstanden, idet hvert hode eller modul fortrinnsvis er utformet av to skall som kan beveges fra hverandre for å gjøre det lettere å tilpasse dem rundt gjenstanden, tverrgående i forhold til aksen. Disse hoder kan konstrueres i form av individuelle moduler introdusert separat i en serie av suksessive operasjoner (ved omstilling av fremgangsmåten ifølge fig. 3 og 4) eller i form av en enkelt autonom inspeksjonsanordning som kan beveges langs lengden av røret og bestå av flere ringromformede moduler forbundet med hverandre med forbindelseselementer

(omstilling av anordningen ifølge fig. 15)

Oppfinnelsen gjelder derfor alle langstrakte gjenstander, selv meget lange, enten de er fleksible eller stive, der inspeksjonsanordningen ikke kan beveges i direkte nærhet av laget som skal inspiseres og/eller der feilene som skal detekteres er langt fra flaten langs hvilken nevnte inspeksjonsanordning kan beveges.

I sitt fundamentale prinsipp gjelder oppfinnelsen generelt enhver gjenstand som har minst ett lag av ferromagnetisk materiale som omfatter et område som skal inspiseres og som har en tilgjengelig overflate, der laget av ferromagnetisk materiale befinner seg mellom to overflater som er omtrent parallelle med den nevnte tilgjengelige overflate og der området som skal inspiseres er ved samme avstand fra den tilgjengelige overflate og dessuten tilstrekkelig langt borte fra enhver kant som laget av magnetisk materiale måtte ha for å unngå kanteffekter. Oppfinnelsen gjelder derfor ikke bare typisk langstrakte gjenstander, men også flate gjenstander slik som for eksempel store plater, tanker eller beholdere, osv.

Det understrekes at utstrekningen av arealet av nevnte område som skal inspiseres enten kan være lik det totale areal av det ferromagnetiske lag (forskjellen i areal tilsvarer til en viss grad endeområdene som ikke er inspiserbare på grunn av de ovennevnte kanteffekter) eller mindre enn området av det ferromagnetiske lag, for eksempel dersom det er et område mellom to separate områder som skal inspiseres som er ekskludert fra inspeksjon på grunn av at den har for stor lokal krumning.

Hvert område som skal inspiseres kan dessuten anses for a være begrenset av to flater som er omtrent parallelle med en mellomliggende forhåndsbestemt flate som kan være en plan overflate, en sylindrisk omdreiningsoverflate eller en del av en omdreinings-sylinder, eller en sylinder eller del av en krumningssylinder som varierer på en progres-siv og relativt begrenset måte.

Som det forstås er oppfinnelsen ment for inspeksjon av nevnte område som skal inspiseres, som ligger i en viss avstand fra nevnte tilgjengelige overflate, mellom hvilket område og hvilken overflate veggen derfor har et mellomliggende område hvis tilstedeværelse er grunnen til, på grunn av dennes tykkelse og egenskapene av materialene den er dannet av, noen av problemene som magnetisk inspeksjon av nevnte område som skal inspiseres medfører og som oppfinnelsen gjør det mulig å lose. Nevnte mellomliggende område kan omfatte: - et ikke-magnetisk lag av enhver form som kan være ganske tykt, men som befinner seg mellom to overflater som er parallelle med den tilgjengelige overflate og som derfor er parallell med overflatene som begrenser laget og som er tilvirket av et magnetisk materiale, og/eller, - et lag av et noe magnetisk eller ferromagnetisk materiale, dvs. i stand til å holde på en remanent magnetisering etter magnetiseringstrinnet, idet dette lag er separat fra det ferromagnetiske lag som skal inspiseres, og/eller, - et område, som kan være ganske tykt, som ligger i det ferromagnetiske lag som inneholder området som skal inspiseres, idet nevnte område som skal inspiseres danner den del av det ferromagnetiske lag lengst borte fra den tilgjengelige overflate (som kan være tilfellet for eksempel med inspeksjonen av tykke stålrør der det er ønskelig å detektere feil som ligger dypt i dem).

Claims (13)

1. Fremgangsmåte ved magnetisk inspeksjon av lange fleksible rør, hvis vegg omfatter minst ett indre lag (11) dannet av en spiralviklet tråd tilvirket av ferromagnetisk materiale, der nevnte lag magnetiseres av et felt som er orientert parallelt med overflaten av nevnte vegg, idet magnetiseringstrinnet utføres ved å bevege langs nevnte fleksible rør et magnetiseringsorgan som danner et lokalt magnetisk felt for å generere en remanent magnetisering (H) i nevnte lag, og målingen utføres fortløpende, etter nevnte magnetiseringstrinn, bare ved tilstedeværelsen av nevnte remanente magnetisering, ved å bevege en magnet-feltdetektor (2) langs veggen, og det magnetiske felt nær overflaten av det fleksible rør måles, idet variasjoner i det målte felt langs veggen indikerer feil (22) som påvirker nevnte lag (11).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at veggen demagnetiseres før nevnte lag magnetiseres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2 for detekteringen av feil i et fleksibelt rør hvis vegg mellom laget som skal inspiseres og dettes tilgjengelige overflate omfatter et mellomliggende lag (13) som ikke er fullstendig ikke-magnetisk, karakterisert ved at nevnte mellomliggende lag selektivt demagnetiseres etter nevnte magnetiseringstrinn.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravenel- 3, karakterisert ved at flere komponenter (HN, HTi, HT2) av feltet som er orientert i forskjellige retninger måles.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at signalet representativt for hver komponent av det målte felt behandles ved hjelp av differensiering som en funksjon av én eller flere romretninger og en avbildning av de detekterte feil, som er representative for de geometriske egenskaper av feilene, beregnes fra disse.

6. Anordning for magnetisk inspeksjon av lange fleksible rør, hvis vegg (1) omfatter minst ett indre lag (11) dannet av en spiralviklet tråd av ferromagnetisk materiale, som omfatter magnetiseringsorgan (30) som er anordnet for å generere et lokalt magnetiseringsfelt og er egnet til å generere, i veggen (1) av det fleksible rør, et magnetisk felt (H) som er orientert parallelt med dets tilgjengelige overflate, og organ (45) for måling av feltet nær nevnte overflate, idet magnetiserings- og målingsorganene er egnet til å kunne beveges langs lengderetningen av det fleksible rør parallelt med nevnte overflate, og magnetiserings- og målingsorganene er, mens de brukes, atskilt fra hverandre med en avstand slik at magnetiseringsfeltet som genereres av magnetiseringsorganene ikke direkte kan måles av nevnte måleorgan, slik at bare det remanente magnetiske felt indusert av magnetiseringsorganene måles

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter drivende organ (32) for vekselvis og suksessivt å bevege magnetiserings- og måleorganene ved overflaten av det fleksible rør.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at magnetiserings- (62) og måleorganene (64) er forbundet sammen og at den omfatter drivende organ (6:1) for å bevege dem samtidig mot det fleksible rørs overflate.

9. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at magnetiseringsorganet (30, 62) omfatter en magnetise-ringskilde (36, 43) som har en nordpol og en sydpol og fleksible elementer (39) for å lede linjene av den magnetiske fluks, idet disse fleksible elementer er tilpasset nevnte poler for å være i kontakt med overflaten av det fleksible rør.

10. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at måleorganene omfatter følere (28, 29) anordnet for å måle det magnetiske felt i flere retninger ved hvert målepunkt.

11. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at måleorganet omfatter for hvert målepunkt et sett av to følere (2', 2") som ligger over hverandre i retningen vinkelrett på overflaten av veggen.

12. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter demagnetiseringsorgan som ligger før magnetiseringsorganene (62) på den andre side av sistnevnte med hensyn til måleorganene (64).

13. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den, omfatter demagnetiseringsorgan (63) som ligger mellom magnetiserings- (62) og måleorganene ( 64 ).