RU2293981C1 - Electromagnetic probe for in-tube flaw detection of tube wall material - Google Patents
Electromagnetic probe for in-tube flaw detection of tube wall material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293981C1 RU2293981C1 RU2005130695/28A RU2005130695A RU2293981C1 RU 2293981 C1 RU2293981 C1 RU 2293981C1 RU 2005130695/28 A RU2005130695/28 A RU 2005130695/28A RU 2005130695 A RU2005130695 A RU 2005130695A RU 2293981 C1 RU2293981 C1 RU 2293981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- probe
- detector
- coils
- fringe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к внутритрубной дефектоскопии материала стенки бурильных и обсадных труб забоев скважин, и может быть использовано при производстве таких труб.The invention relates to a control and measuring technique, namely, in-line inspection of the material of the wall of the drill and casing pipes of the bottom holes, and can be used in the production of such pipes.
Известны самоходные установки типа "Кроулер", содержащие панорамный радиационный излучатель, аккумуляторную батарею, генератор, блок детекторов, электрический привод и др. [Проспект фирмы JME (Англия) Кроулеры, Представительство фирмы в России ООО "Русско-Британское Предприятие "Спектрум НТД", проспект прилагается].Known self-propelled installations of the type "Crowler" containing a panoramic radiation emitter, battery, generator, detector block, electric drive, etc. [Prospectus of the company JME (England) Crowlers, Representative office of the company in Russia LLC "Russian-British Enterprise" Spectrum NTD ", prospectus attached].
Недостатками известных установок являются высокая экологическая опасность для обслуживающего персонала и окружающей среды, так как используемые изотопы излучают радиоактивное поле, трудоемкость и не безопасность обслуживания, возможно контролировать только сварные швы труб большого диаметра.The disadvantages of the known installations are the high environmental hazard for staff and the environment, since the used isotopes emit a radioactive field, the complexity and not the safety of the service, it is possible to control only welds of large diameter pipes.
Известны электромагнитные зонды, содержащие матричные индуктивно-вихретоковые преобразователи, катушки индуктивности которых выполнены в виде групп, ориентированных друг к другу перпендикулярно [см. А.с. СССР № 1350594, 1987, БИ № 41] или ориентированных плоскопараллельно к исследуемому объекту [Патент № 2172268, 2001, БИ № 23].Known electromagnetic probes containing matrix inductance-eddy current converters, the inductors of which are made in the form of groups oriented to each other perpendicularly [see A.S. USSR No. 1350594, 1987, BI No. 41] or oriented plane-parallel to the object under study [Patent No. 2172268, 2001, BI No. 23].
Функциональные возможности этих зондов ограничены тем, что они контролируют плоскую поверхность протяженных размеров и неприменимы для использования при дефектоскопии труб среднего диаметра, таких как бурильных и обсадных труб. Необходимость контроля качества материала таких труб при их изготовлении обусловлена тем, что скважины могут быть как вертикальными, так и наклонными, поэтому при эксплуатации сборок труб возникают большие изгибные нагрузки, которые могут привести к разрыву трубы в месте ее дефекта, необнаруженного из-за отсутствия операции контроля.The functionality of these probes is limited in that they control a flat surface of extended dimensions and are not suitable for use in flaw detection of medium-diameter pipes, such as drill and casing pipes. The need for quality control of the material of such pipes in their manufacture is due to the fact that the wells can be both vertical and inclined, therefore, during the operation of pipe assemblies, large bending loads arise, which can lead to pipe rupture at the site of its defect, undetected due to the lack of operation control.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому представляется панорамный магнитный "Кроулер", содержащий генератор, блок детекторов и средства управления "Кроулером" и обработки информации [В.Ф.Мужицкий, В.П.Курозаев, А.С.Бакунов и др. Новые магнитные и вихретоковые средства неразрушающего контроля и технической диагностики // Контроль. Диагностика. - 1999. № 5. - С.5-9].The closest technical solution to the proposed one is panoramic magnetic “Crawler”, containing a generator, a block of detectors, and controls for “Crowler” and information processing [V.F. Muzhitsky, V.P. Kurozaev, A.S. Bakunov, etc. New magnetic and eddy current means of non-destructive testing and technical diagnostics // Control. Diagnostics. - 1999. No. 5. - C.5-9].
Недостатком этого "Кроулера" являются ограниченные функциональные возможности контролем швов сварных соединений на трубах большого диаметра из ферромагнитного материала.The disadvantage of this "Crowler" is the limited functionality of the control welds on pipes of large diameter of a ferromagnetic material.
Сущность изобретения заключается в том, что в электромагнитный зонд для внутритрубной дефектоскопии материала стенки трубы, содержащий бортовой источник питания, последовательно соединенные генератор фиксированной частоты, коммутатор, матричный панорамный индуктивно-вихретоковый преобразователь, состоящий из n накладных катушек индуктивности, и детектор, а также трос с кабелем связи, введена лента из эластичного материала, снабженная с одной из сторон бахромой, а n накладных катушек индуктивности матричного преобразователя размещены в поперечном сечении полого цилиндрического каркаса с равным шагом по окружности его внешней образующей поверхности, каркас изготовлен из диэлектрического материала, при этом внешние рабочие поверхности накладных катушек выполнены заподлицо с образующей внешней цилиндрической поверхностью каркаса и на их поверхности закреплена лента бахромой наружу, предающая зонду вид бытового "ерша", бахрома выполнена одинаковой высоты, элементы блоков генератора, коммутатора и детектора изготовлены на печатной плате, размещенной в полости цилиндрического каркаса, которая заполнена герметизирующим компаундом, для батареи питания предусмотрен отдельный отсек в полости каркаса, трос жестко прикреплен к торцу каркаса зонда, а кабель связи подключен к выходу детектора.The essence of the invention lies in the fact that in an electromagnetic probe for in-line inspection of material of a pipe wall material containing an on-board power supply, a fixed frequency generator, a commutator, a panoramic panoramic inductor-eddy current converter consisting of n overhead inductance coils, and a detector, as well as a cable with a communication cable, a ribbon of elastic material is introduced, provided with a fringe on one of the sides, and n overhead inductors of the matrix transducer are placed in a cross section of a hollow cylindrical frame with equal pitch around the circumference of its outer forming surface, the frame is made of dielectric material, while the outer working surfaces of the overlay coils are flush with the forming outer cylindrical surface of the frame and a fringed ribbon is fixed on their surface, giving the probe the appearance of a household "ruff", the fringe is made of the same height, the elements of the blocks of the generator, switch and detector are made on a printed circuit board located in the cavity of qilin Drum frame, which is filled with a sealing compound, a separate compartment is provided for the battery in the cavity of the frame, the cable is rigidly attached to the end of the frame of the probe, and the communication cable is connected to the output of the detector.
Техническим преимуществом предложенного зонда являются его малые габариты за счет вывода из его конструкции вторичных средств преобразования сигнала, но получения устойчивого сигнала на выходе зонда, а также сплошная (по всему телу) внутритрубная дефектоскопия стенки трубы как ферромагнитного, так и неферромагнитного материала при движении зонда внутри трубы.The technical advantage of the proposed probe is its small size due to the derivation of secondary signal conversion means from its design, but obtaining a stable signal at the probe output, as well as continuous (throughout the body) in-line flaw detection of the pipe wall of both ferromagnetic and non-ferromagnetic material when the probe moves inside pipes.
На фиг.1 показано размещение зонда в трубе в разрезе; на фиг.2 - поперечное сечение по А-А фиг.1.Figure 1 shows the placement of the probe in the pipe in the context; figure 2 is a cross section along aa of figure 1.
Зонд содержит источник питания 1, генератор 2 переменной частоты, коммутатор 3, матричный панорамный индуктивно-вихретоковый преобразователь с n катушками 4 индуктивности, размещенными в поперечном сечении полого цилиндрического каркаса 5 на внешней его поверхности, детектор 6. Технологически в теле поперечного сечения каркаса 5 с равным шагом по окружности сечения выполнены отверстия, в которые вложены катушки 4 индуктивности, так чтобы их рабочая поверхность была заподлицо с внешней поверхностью каркаса 5. Катушки 4 в отверстиях каркаса 5 крепятся, например, клеем. Каркас изготовлен из жесткого диэлектрического материала. Катушки 4 индуктивности включены в колебательные контуры и настроены в резонанс для увеличения метрологических характеристик матричного преобразователя. Под словом панорамный следует понимать охват контролем полное поперечное сечение трубы.The probe contains a power source 1, a
На внешние поверхности катушек 4 и каркаса 5 прикрепляется пленка 7 с бахромой 8, например, клеем, обращенной во внешнюю сторону и имеющей одинаковую высоту. Пленка 7 с бахромой 8 выполнены из диэлектрического, эластичного и износоустойчивого материала типа лавсана и придает зонду вид бытового (хозяйственного) "ерша". Такая пленка может выполняться, например, в виде чулка. Внутри полости каркаса предусмотрен отсек для размещения источника питания 1, в качестве которого может быть аккумуляторная батарея, в оставшейся полости размещена печатная плата 9, на которой установлены элементы генератора 2, коммутатора 3 и детектора 6.On the outer surfaces of the
Толщина, как и химический состав испытуемой трубы подразумеваются квазиодинаковыми соответственно. Вход генератора 2 соединен с выходом источника питания 1, а выход - с входом коммутатора 3. N выходов коммутатора 3 связаны с n входами матричного преобразователя, выход которого подключен к входу детектора 6.Thickness, as well as the chemical composition of the tested pipe, are assumed to be quasi-identical, respectively. The input of the
Генератор 2 предназначен для генерирования напряжения фиксированной переменной частоты, величина которой назначается исходя из толщины стенки трубы, которую необходимо полностью просвечивать, и химического состава ее материала. Для приближенной оценки глубины проникновения электромагнитного поля накладного индуктивно-вихретокового преобразователя в объект контроля можно воспользоваться формулой проникновения δ (м) плоской волны:
где ω - круговая частота тока возбуждения преобразователя; μ - абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м; σ - удельная электрическая проводимость материала объекта контроля, См/м.where ω is the circular frequency of the drive excitation current; μ - absolute magnetic permeability, GN / m; σ is the specific electrical conductivity of the material of the test object, S / m
Коммутатор 3 выполняет функции переключения входов преобразователя с частотой на порядок и более меньшей, чем частота генератора 2 с тем, чтобы исключить взаимовлияние n катушек 4 индуктивности. Детектор 6 предназначен для выпрямления аналогового переменного информационного сигнала в постоянный сигнал для увеличения его помехоустойчивости при передаче и возможности передачи его на большое расстояние.The switch 3 performs the function of switching the inputs of the converter with a frequency an order of magnitude and lower than the frequency of the
Трос 10 закреплен на одном из торцов каркаса 5 зонда и предназначен для протягивания его внутри трубы посредством электрического привода, установленного снаружи трубы (не показан). Скорость протягивания не превышает 20...30 м в минуту. Так как зонд покрыт бахромой одинаковой высоты, то при протягивании его в полости трубы зазор между внутренней поверхностью трубы и внешней поверхностью каркаса с катушками 4 всегда постоянен. Поскольку отдельные трубы не бывают более длины транспортировочного железнодорожного вагона (12 м), то и длину троса можно выбрать в пределах 13 м. Электрический кабель 11 присоединен к выходу детектора 6 для передачи информационного сигнала при необходимости на вторичный преобразователь (также не показан) для дальнейшего его анализа.The cable 10 is mounted on one of the ends of the
Работа зонда. Испытуемая труба устанавливается на стапель и закрепляется. На одном из торцов трубы размещают зонд, при этом трос и кабель связи зонда протягивают через полость трубы на противоположный ее торец. После прогрева элементов зонда источником питания включают генератор 2, который возбуждает через коммутатор 3 поочередно с частотой коммутации колебательные контуры n катушек 4 индуктивности матричного преобразователя.The work of the probe. The test pipe is mounted on a slipway and secured. A probe is placed at one of the ends of the pipe, while the cable and the connection cable of the probe are pulled through the cavity of the pipe to its opposite end. After warming up the probe elements, the power source includes a
В соответствии с этим каждая катушка 4 индуктивности создает в локальной зоне так называемое первичное электромагнитное поле, которое, проникая в материал стенки ферромагнитной или неферромагнитной трубы, наводит в нем вихревые токи. Эти токи возбуждают вторичное электромагнитное поле, которое взаимодействует с первичным полем. По степени взаимодействия первичного и вторичного электромагнитных полей электрический сигнал на выходе данного колебательного контура меняется. Этот сигнал выпрямляется в детекторе 6 и поступает в кабель 11 связи. По изменению выпрямленного сигнала судят о структуре материала (пустоты, инородные включения и др.). При необходимости сигнал подают на периферийные блоки для запоминания, регистрации и выполнения других функций.In accordance with this, each
Техническим преимуществом предложенного зонда являются его малые габариты за счет вывода из его конструкции вторичных средств преобразования сигнала, но получения устойчивого сигнала на выходе зонда, а также сплошная (по всему телу) внутритрубная дефектоскопия стенки трубы как ферромагнитного, так и неферромагнитного материала при движении зонда.The technical advantage of the proposed probe is its small size due to the derivation of secondary signal conversion means from its design, but the receipt of a stable signal at the probe output, as well as continuous (throughout the body) in-tube inspection of the pipe wall of both ferromagnetic and non-ferromagnetic material when the probe moves.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005130695/28A RU2293981C1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Electromagnetic probe for in-tube flaw detection of tube wall material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005130695/28A RU2293981C1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Electromagnetic probe for in-tube flaw detection of tube wall material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2293981C1 true RU2293981C1 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37863520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005130695/28A RU2293981C1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Electromagnetic probe for in-tube flaw detection of tube wall material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2293981C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468197C1 (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (ОАО НПП "ВНИИГИС") | Method of electromagnetic flaw detection - thickness gauging of multistring wells, and device for its implementation |
RU2686520C1 (en) * | 2018-07-26 | 2019-04-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for eddy-current inspection of inner diameter of metal pipes |
-
2005
- 2005-10-05 RU RU2005130695/28A patent/RU2293981C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.Ф.Мужицкий, В.П.Курозаев, А.С.Бакунов и др., Новые магнитные и вихретоковые средства неразрушающего контроля и технической диагностики. Контроль. Диагностика, 1999, №5, с.5-9. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468197C1 (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (ОАО НПП "ВНИИГИС") | Method of electromagnetic flaw detection - thickness gauging of multistring wells, and device for its implementation |
RU2686520C1 (en) * | 2018-07-26 | 2019-04-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for eddy-current inspection of inner diameter of metal pipes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0019091B1 (en) | Method and apparatus for pipe inspection | |
EP0434439A2 (en) | Method and apparatus for making induction measurements through casing | |
US20120215448A1 (en) | Method for detecting formation resistivity outside of metal casing using time-domain electromagnetic pulse in well | |
WO2012109844A1 (en) | Downhole time-domain pulsed electromagnetic method for detecting resistivity of stratum outside metal cased pipe | |
RU2293981C1 (en) | Electromagnetic probe for in-tube flaw detection of tube wall material | |
CN104165923A (en) | Nondestructive flaw detection device for metal wire/pipe | |
RU2610931C1 (en) | Method of eddy current testing of electrically conductive objects and device for its implementation | |
CN105806944A (en) | Method and device for detecting fatigue damage of cable | |
GB2061509A (en) | Electromagnetic transducer for ultrasonic tube inspection | |
US10012615B1 (en) | Impedance probe for detecting breaks in prestressed concrete pipe | |
RU2382357C1 (en) | Well magnetic introscope | |
CN100392391C (en) | Inside-through type low frequency electromagnetic detection sensor | |
JP2020169965A (en) | Acoustic diagnostic device of multiple-train pulse electromagnetic force | |
CN210834768U (en) | Eddy current flaw detection device based on orthogonal detection | |
US3395339A (en) | Toroidal eddy current nondestructive testing probe | |
CN210834767U (en) | Bridge cable on-site fracture nondestructive flaw detector | |
RU142323U1 (en) | SCANNING DEFECTOSCOPE | |
CN106093184A (en) | Bridge cable electromagnetic flaw detection device and application thereof | |
CN111060228A (en) | Method for detecting prestress of in-service anchor cable | |
RU2634544C2 (en) | Device for eddy current defectoscopy of ferromagnetic pipes on side of their inner surface | |
RU2224247C1 (en) | Ultrasonic flaw detector ( variants ) | |
CN219245435U (en) | Pipeline vortex inner detector based on cross excitation | |
Hu et al. | Optimization Design of Remote-field Eddy Current Sensor Based on Finite Element Simulation | |
CN211085097U (en) | Sensor device for detecting metal wall thickness by pulse eddy current | |
JPS62191758A (en) | Flaw detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071006 |