RU2393466C2 - Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method - Google Patents

Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2393466C2
RU2393466C2 RU2007102092/28A RU2007102092A RU2393466C2 RU 2393466 C2 RU2393466 C2 RU 2393466C2 RU 2007102092/28 A RU2007102092/28 A RU 2007102092/28A RU 2007102092 A RU2007102092 A RU 2007102092A RU 2393466 C2 RU2393466 C2 RU 2393466C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
yoke
measuring
belts
magnetic
pipe
Prior art date
Application number
RU2007102092/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007102092A (en
Inventor
Виктор Архипович Канайкин (RU)
Виктор Архипович Канайкин
Юрий Леонидович Гобов (RU)
Юрий Леонидович Гобов
Владимир Евгеньевич Лоскутов (RU)
Владимир Евгеньевич Лоскутов
Сергей Эдуардович Попов (RU)
Сергей Эдуардович Попов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Спектр"
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Спецнефтегаз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Спектр", Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Спецнефтегаз" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Спектр"
Priority to RU2007102092/28A priority Critical patent/RU2393466C2/en
Publication of RU2007102092A publication Critical patent/RU2007102092A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393466C2 publication Critical patent/RU2393466C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: region with stable magnetic potential difference is created between the yoke of a pig and the wall of a pipeline using two magnetising belts. The surface of the joke and the surface of the surface of the pipe walls over the yoke become equipotential surfaces. Magnetic field sensors arranged in form of a measuring belt record the topography of the magnetic field. The number of measuring belts is defined by the required resolution along the pipe and on its perimetre. Profile parametres of the pipe, inner surface defects and size of non-magnetic obstacles are determined from the magnetic field measurement results. The device is made in form of a pig and has a housing-yoke on the faces of which there are support-motor elements. The magnetising system is made in form of two magnetising belts made from permanent radially magnetised magnets mounted on the housing, on the poles of which there are magnetic brushes made from magnetically soft material. The measuring system is placed between the magnetising belts and can have two or more measuring belts in one section, which form a measuring section. At least one of the measuring belts is rigidly mounted at given distance from the housing-yoke.
EFFECT: higher accuracy.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к способам наблюдения за состоянием трубопроводов большой протяженности, а именно для определения профиля внутренней поверхности нефтегазопродуктопроводов путем пропуска внутри обследуемого трубопровода диагностического снаряда, записи в бортовом компьютере данных магнитного поля, создаваемого снарядом, и последующего определения параметров профиля трубопровода по накопленным данным.The invention relates to methods for monitoring the condition of long pipelines, namely, to determine the profile of the inner surface of oil and gas pipelines by passing a diagnostic projectile inside the pipeline being examined, recording the magnetic field data generated by the projectile on the on-board computer, and then determining the parameters of the pipeline profile from the accumulated data.

Известно инспектирующее устройство и способ для выявления аномалий в стенках трубопровода (патент 5864232 США, оп. 26.01.1999). Устройство содержит цилиндрический корпус и расположенную по окружности систему намагничивания и измерительную систему. Система намагничивания выполнена в виде пояса радиально расположенных по окружности П-образных брусков, на торцевых поверхностях которых установлены магниты, причем к первой и второй торцевой поверхности магниты крепятся разными полюсами. На магнитах устанавливаются щетки, которые выполнены из стальных кабелей, заключенных в полиуретановую оболочку. П-образные бруски подпружинены к внутренней поверхности трубопровода с помощью упругих элементов крепления, что обеспечивает подвижное плотное прилегание магнитов к внутренней поверхности трубы с возможностью огибания препятствий.Known inspection device and method for detecting anomalies in the walls of the pipeline (US patent 5864232, op. 26.01.1999). The device comprises a cylindrical body and a circumferential magnetization system and a measuring system. The magnetization system is made in the form of a belt of U-shaped bars radially arranged around the circumference, on the end surfaces of which magnets are installed, and the magnets are attached to the first and second end surfaces by different poles. Brushes are installed on the magnets, which are made of steel cables enclosed in a polyurethane sheath. U-shaped bars are spring-loaded to the inner surface of the pipeline by means of elastic fastening elements, which provides a movable tight fit of magnets to the inner surface of the pipe with the possibility of enveloping obstacles.

Измерительная система также представляет собой пояс из датчиков, которые установлены в центральной части П-образных брусков, между щетками. Датчики закреплены с помощью упругих элементов, чтобы следовать за контуром стенки трубопровода в процессе движения снаряда внутри трубопровода.The measuring system is also a belt of sensors that are installed in the central part of the U-shaped bars, between the brushes. The sensors are fixed with elastic elements to follow the contour of the wall of the pipeline during the movement of the projectile inside the pipeline.

Для уменьшения износа П-образные бруски установлены на подвижном колесном шасси, а на датчиках нанесено защитное покрытие или установлены защитные пластинки.To reduce wear, U-shaped bars are mounted on a movable wheeled chassis, and a protective coating is applied to the sensors or protective plates are installed.

В основе работы устройства лежит метод MFL (magnetic flux leakage), основанный на измерении магнитного потока утечки, который позволяет обнаружить дефекты в стенках трубопровода. Метод MFL заключается в намагничивании стенки трубы и измерении датчиками утечек магнитного поля, вызванных аномалиями в материале стенки трубы. При отсутствии аномалий, магнитное поле будет непрерывно и не будет утечек магнитного поля. Если имеется аномалия типа трещины, магнитное поле в стене трубопровода будет изменяться (прерываться), что позволяет выявить дефекты.The device is based on the MFL method (magnetic flux leakage), based on the measurement of magnetic leakage flux, which allows the detection of defects in the walls of the pipeline. The MFL method is to magnetize a pipe wall and measure sensors for magnetic field leaks caused by anomalies in the material of the pipe wall. In the absence of anomalies, the magnetic field will be continuous and there will be no leakage of the magnetic field. If there is an anomaly such as a crack, the magnetic field in the wall of the pipeline will change (interrupt), which allows to identify defects.

Недостатком данного способа и устройства является то, что таким способом можно определять дефекты типа потери сплошности в стенках трубы, но нельзя определять диаметр трубы, вмятины и наличие немагнитных препятствий в трубе.The disadvantage of this method and device is that in this way it is possible to determine defects such as loss of continuity in the pipe walls, but it is impossible to determine the diameter of the pipe, dents and the presence of non-magnetic obstructions in the pipe.

Наиболее близким к заявляемому способу является метод неразрушающего контроля формы внутренней поверхности трубопровода из ферромагнитного материала и устройство для его осуществления (патент США 4468619, оп.28.08.1984).Closest to the claimed method is a method of non-destructive testing of the shape of the inner surface of the pipeline of ferromagnetic material and a device for its implementation (US patent 4468619, op.28.08.1984).

Физическая сущность способа заключается в том, что ненасыщающий источник магнитного поля создает радиальный магнитный поток в непосредственной близости, но на небольшом удалении от внутренней поверхности стенки, при этом внутренняя поверхность трубопровода становится приблизительно магнитной эквипотенциальной поверхностью и силовые магнитные линии поля входят в поверхность в перпендикулярном направлении к профилю трубы. В процессе продольного осевого движения с помощью датчиков магнитного поля, расположенных между ненасыщающим источником магнитного поля и внутренней поверхностью трубопровода, последовательно измеряют компоненты магнитного поля в смежных точках, параллельных оси трубопровода. По изменениям магнитного поля судят о дефектах на внутренней поверхности трубопровода.The physical essence of the method lies in the fact that the non-saturating source of the magnetic field creates a radial magnetic flux in the immediate vicinity, but at a small distance from the inner surface of the wall, while the inner surface of the pipeline becomes approximately a magnetic equipotential surface and the magnetic field lines enter the surface in the perpendicular direction to the pipe profile. In the process of longitudinal axial movement using magnetic field sensors located between the non-saturating source of the magnetic field and the inner surface of the pipeline, the components of the magnetic field are successively measured at adjacent points parallel to the axis of the pipeline. By changes in the magnetic field, defects on the inner surface of the pipeline are judged.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к заявляемому устройству является дефектоскоп (патент 2133032 РФ, оп.10.07.1999).The closest in design to the claimed device is a flaw detector (RF patent 2133032, op.10.07.1999).

Устройство конструктивно выполнено в виде внутритрубного снаряда и содержит цилиндрический корпус (ярмо), выполненный из магнитомягкого материала. На торцевых гранях корпуса установлены опорно-двигательные элементы, которые обеспечивают центровку устройства в трубопроводе и несут на себе вес устройства. Устройство содержит намагничивающую систему в виде расположенных непосредственно на корпусе двух намагничивающих поясов из радиально намагниченных постоянных магнитов, на полюсах которых установлены щетки из магнитомягкого материала, контактирующие с внутренней поверхностью трубы, причем направление намагниченности в первом и втором намагничивающих поясах противоположное, и измерительную систему с поясом из датчиков магнитного поля, подпружиненных к стенке трубы, установленную между намагничивающими поясами.The device is structurally made in the form of an in-tube projectile and contains a cylindrical body (yoke) made of soft magnetic material. On the end faces of the casing, locomotor elements are installed that provide centering of the device in the pipeline and bear the weight of the device. The device contains a magnetizing system in the form of two magnetizing belts located directly on the housing of radially magnetized permanent magnets, at the poles of which are mounted brushes of magnetically soft material in contact with the inner surface of the pipe, the direction of magnetization in the first and second magnetizing belts being opposite, and a measuring system with a belt from magnetic field sensors, spring-loaded to the pipe wall, mounted between the magnetizing belts.

Устройство внутри трубопровода перемещают за счет давления транспортируемого продукта. В процессе движения измеряют изменения магнитного поля, которые вызваны дефектами на внутренней поверхности трубопровода. По результатам измерения выявляют внутренние дефекты стенок трубопровода и изменение его профиля.The device inside the pipeline is moved due to the pressure of the transported product. During the movement, changes in the magnetic field, which are caused by defects on the inner surface of the pipeline, are measured. According to the measurement results, internal defects of the walls of the pipeline and a change in its profile are revealed.

Недостатком способа и устройства является то, что каждый датчик требует предварительной калибровки, параметры которой определяются не столько метрологическими характеристиками датчиков, сколько параметрами неоднородного магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами. Поскольку во время движения снаряда вблизи магнитов скапливается ферромагнитная грязь, меняется температура и давление, то будут меняться и параметры калибровки каждого датчика. Поэтому точность определения параметров формы внутренней поверхности трубопровода будет низкая.The disadvantage of this method and device is that each sensor requires preliminary calibration, the parameters of which are determined not so much by the metrological characteristics of the sensors as by the parameters of the inhomogeneous magnetic field created by the permanent magnets. Since during the movement of the projectile near the magnets ferromagnetic dirt accumulates, the temperature and pressure change, the calibration parameters of each sensor will also change. Therefore, the accuracy of determining the shape parameters of the inner surface of the pipeline will be low.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что между ярмом внутритрубного снаряда и стенкой трубопровода создается стабильная, не меняющаяся при движении снаряда, разность магнитных потенциалов, а поверхность ярма и поверхность стенки трубы над ярмом при этом являются эквипотенциальными поверхностями. Датчики магнитного поля измеряют топографию магнитного поля в непосредственной близости к трубе и на заданном расстоянии от ярма снаряда. Измерение топографии магнитного поля на двух уровнях между трубой и ярмом достаточно для однозначного определения профиля внутренней поверхности трубы. Увеличение точности в определении неоднородностей профиля трубы может быть достигнуто за счет уменьшения шага при сканировании топографии поля и измерением топографии поля не на двух, а на трех или большем количестве уровней.The essence of the proposed method lies in the fact that between the yoke of the in-tube projectile and the wall of the pipeline creates a stable, not changing during the movement of the projectile, magnetic potential difference, while the surface of the yoke and the surface of the wall of the pipe above the yoke are equipotential surfaces. Magnetic field sensors measure the topography of the magnetic field in close proximity to the pipe and at a given distance from the yoke of the projectile. Measurement of the topography of the magnetic field at two levels between the pipe and the yoke is sufficient to uniquely determine the profile of the inner surface of the pipe. An increase in accuracy in determining the inhomogeneities of the pipe profile can be achieved by reducing the step when scanning the field topography and measuring the field topography not at two, but at three or more levels.

Для создания стабильной разности магнитных потенциалов между трубой и ярмом используются постоянные магниты, укрепленные в передней и задней части ярма, а магнитный поток от магнитов передается в трубу через гибкие магнитомягкие щетки, а затем через воздух в центр ярма и обратно в магниты. Поскольку щетки, труба и ярмо изготовлены из магнитомягкого материала, то магнитный потенциал падает исключительно в воздухе между трубой и ярмом (в рамках необходимого приближения), и не меняется при движении снаряда и колебаниях снаряда относительно оси трубы.To create a stable difference of magnetic potentials between the tube and the yoke, permanent magnets are used, mounted in the front and rear of the yoke, and the magnetic flux from the magnets is transmitted to the pipe through flexible soft magnetic brushes, and then through the air to the center of the yoke and back to the magnets. Since the brushes, the pipe and the yoke are made of soft magnetic material, the magnetic potential drops exclusively in the air between the pipe and the yoke (within the necessary approximation), and does not change when the projectile moves and the projectile oscillates about the axis of the pipe.

Способ и реализующее его устройство позволяют выявить и определить размеры дефектов внутренней поверхности трубы типа потери металла, определить такие параметры профиля трубы как внутренний диаметр трубы, эллиптичность трубы, вмятины и вспучивание стенки трубы. Кроме того, заявляемое изобретение обеспечивает возможность определять параметры немагнитных препятствий, например, таких как лед. Устройство не требует предварительной калибровки, поскольку проводить калибровку можно на любом бездефектном участке трубы с известным диаметром. Поэтому изменение параметров намагничивающей системы в процессе движения, например, за счет прилипания ферромагнитной грязи к магнитам может отслеживаться по ходу движения и не приведет к ухудшению точностных характеристик снаряда.The method and the device implementing it make it possible to identify and determine the dimensions of defects of the inner surface of the pipe such as metal loss, to determine such parameters of the pipe profile as the inner diameter of the pipe, ellipticity of the pipe, dents and swelling of the pipe wall. In addition, the claimed invention provides the ability to determine the parameters of non-magnetic obstacles, such as ice. The device does not require preliminary calibration, since calibration can be carried out on any defect-free pipe section with a known diameter. Therefore, a change in the parameters of the magnetizing system during movement, for example, due to the adhesion of ferromagnetic dirt to the magnets, can be monitored along the way and will not lead to a deterioration in the accuracy of the projectile.

Детальное изложение конструкции устройства и его принципа действия иллюстрировано чертежами.A detailed description of the design of the device and its operating principle is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид устройства;Figure 1 shows a General view of the device;

на фиг.2 изображено устройство вид сбоку;figure 2 shows the device side view;

на фиг.3 дано сечение верхней части устройства, запассованного в трубопровод с одной измерительной секцией;figure 3 shows a cross section of the upper part of the device, stocked in a pipeline with one measuring section;

на фиг.4 дана электрическая блок схема устройства.figure 4 is an electrical block diagram of the device.

на фиг.5 дано сечение верхней части устройства, запассованного в трубопровод с двумя измерительными секциями.figure 5 shows a cross section of the upper part of the device, stocked in a pipeline with two measuring sections.

Устройство конструктивно выполнено в виде внутритрубного снаряда и содержит цилиндрический корпус (ярмо) 1, выполненный из магнитомягкого материала (фиг.1, 2, 3 и 5). На торцевых гранях корпуса 1 установлены опорно-двигательные элементы 2, которые обеспечивают центровку устройства в трубопроводе и несут на себе вес устройства. Перепад давления, создаваемый плотным прилеганием опорно-двигательных элементов 2 к стенкам 3 трубопровода обеспечивает перемещение устройства в обследуемом трубопроводе потоком транспортируемого по нему продукта. Опорно-двигательные элементы 2 могут быть выполнены в виде манжет, изготовленных из износостойкого полиуретана большой прочности, либо в виде дисков, также изготовленных из полиуретана. В носовой части устройства крепится скоба 4 и обтекатель 5. На концах опорно-двигательных элементов 2 могут быть установлены ролики 6 и датчики пройденного пути - одометры 7. Скоба 4 используется при транспортно-погрузочных работах, для установки устройства в трубопровод, а также для сцепления его с дополнительным измерительным устройством при создании многосекционного устройства. Внутри корпуса 1 выполнены средства для регулирования скорости движения снаряда в виде регулируемого байпасного патрубка для перепуска транспортируемого по трубопроводу продукта (на чертежах не показаны), а также размещены дополнительные измерительные датчики, бортовой компьютер 8 и блок 9 питания (фиг.4).The device is structurally made in the form of an in-tube projectile and contains a cylindrical body (yoke) 1 made of soft magnetic material (Figs. 1, 2, 3 and 5). On the end faces of the housing 1, locomotor elements 2 are installed, which provide centering of the device in the pipeline and bear the weight of the device. The pressure difference created by the tight fit of the musculoskeletal elements 2 to the walls 3 of the pipeline ensures the movement of the device in the examined pipeline by the flow of the product transported through it. Musculoskeletal elements 2 can be made in the form of cuffs made of wear-resistant polyurethane of high strength, or in the form of discs also made of polyurethane. A bracket 4 and a cowl are fastened in the bow of the device. At the ends of the supporting-motor elements 2, rollers 6 and odometer sensors 7 can be installed. Bracket 4 is used for transport and loading operations, for installing the device in the pipeline, as well as for coupling it with an additional measuring device when creating a multi-section device. Inside the housing 1, there are means for controlling the speed of the projectile in the form of an adjustable bypass pipe for bypassing the product transported through the pipeline (not shown in the drawings), and additional measuring sensors, an on-board computer 8 and a power supply unit 9 are placed (Fig. 4).

Намагничивающая система устройства состоит из ярма 1 и двух идентичных намагничивающих поясов, каждый из которых содержит пояс постоянных магнитов, соответственно 12 и 13 и пояс гибких магнитных щеток соответственно 10 и 11. Направление намагничивания в постоянных магнитах 12 и 13 одинаковое от ярма к трубе. Намагничивающий пояс может также быть выполнен в виде кольцевого магнита с радиальной намагниченностью, на внешней поверхности которого закреплены гибкие магнитные щетки.The magnetizing system of the device consists of yoke 1 and two identical magnetizing belts, each of which contains a permanent magnet belt, 12 and 13, respectively, and a flexible magnetic brush belt 10 and 11, respectively. The direction of magnetization in the permanent magnets 12 and 13 is the same from the yoke to the tube. The magnetizing belt can also be made in the form of an annular magnet with radial magnetization, on the outer surface of which flexible magnetic brushes are fixed.

Между намагничивающими поясами расположена измерительная система, содержащая датчики магнитного поля, причем датчики расположены по периметру в виде измерительного пояса. Первый измерительный пояс выполнен из датчиков 14 магнитного поля, второй измерительный пояс выполнен из датчиков 15 магнитного поля (фиг.3 и 5). Датчики 14 первого измерительного пояса прижимаются с помощью упругих элементов ("ласт") 16 к внутренней поверхности трубопровода 3, а датчики 15 магнитного поля второго измерительного пояса жестко закреплены на небольшом, заданном расстоянии от корпуса (ярма) 1. Несколько измерительных поясов, расположенных в одном сечении, образуют измерительную секцию. Число измерительных поясов в одной секции может быть различным - один, два и более. Кроме того, измерительная система может содержать несколько измерительных секций, разнесенных вдоль оси движения снаряда, в области между намагничивающими поясами (фиг.5). Вторая измерительная секция содержит первый измерительный пояс из датчиков 17, которые прижимаются с помощью упругих элементов ("ласт") 18 к внутренней поверхности трубопровода 3 и второй измерительный пояс из датчиков 19 магнитного поля, которые жестко закреплены на небольшом, заданном расстоянии от корпуса (ярма) 1.Between the magnetizing belts is a measuring system containing magnetic field sensors, the sensors being located around the perimeter in the form of a measuring belt. The first measuring belt is made of magnetic field sensors 14, the second measuring belt is made of magnetic field sensors 15 (FIGS. 3 and 5). The sensors 14 of the first measuring belt are pressed with elastic elements ("fins") 16 to the inner surface of the pipeline 3, and the magnetic field sensors 15 of the second measuring belt are rigidly fixed at a small, predetermined distance from the housing (yoke) 1. Several measuring belts located in one section, form a measuring section. The number of measuring belts in one section can be different - one, two or more. In addition, the measuring system may contain several measuring sections, spaced along the axis of movement of the projectile, in the area between the magnetizing belts (figure 5). The second measuring section contains a first measuring belt of sensors 17, which are pressed with elastic elements ("fins") 18 to the inner surface of the pipeline 3 and a second measuring belt of magnetic field sensors 19, which are rigidly fixed at a small, predetermined distance from the body (yoke ) one.

Внутри корпуса 1 (фиг.4) расположены блок питания 9 и бортовой компьютер 8. Блок 9 питания содержит батарейную секцию 20, модуль 21 преобразования напряжения батареи в напряжение, необходимое для питания электронных модулей, искрозащитный модуль 22 и модуль распределения питания 23. Электрический выход батарейной секции 20 подключен к входу модуля преобразования напряжения 21, выходы которого подключены через искрозащитный модуль 22 к модулю распределения питания 23. Выходы модуля распределения питания 23 подключены ко всем электронным модулям и элементам устройства. Бортовой компьютер 8 содержит процессор 24, блок 25 аналого-цифрового преобразования данных измерений и запоминающее устройство 26 на базе твердотельной интегральной схемы.Inside the housing 1 (Fig. 4), there is a power supply 9 and an on-board computer 8. The power supply unit 9 contains a battery section 20, a module 21 for converting the battery voltage to a voltage necessary to power the electronic modules, an intrinsically safe module 22, and a power distribution module 23. Electrical output the battery section 20 is connected to the input of the voltage conversion module 21, the outputs of which are connected through the spark protection module 22 to the power distribution module 23. The outputs of the power distribution module 23 are connected to all electronic modules and ementam device. The on-board computer 8 includes a processor 24, an analog-to-digital conversion unit 25 for the measurement data, and a storage device 26 based on a solid-state integrated circuit.

Устройство содержит также дополнительные датчики. Датчик 27 внешнего давления, датчик 28 углового поворота и датчик 29 температуры. Информационные выходы датчиков 14 и 15, одометра 7, датчика 27 внешнего давления, датчика 28 углового поворота и датчика 29 температуры подключены к соответствующим входам блока 25 аналого-цифрового преобразования.The device also contains additional sensors. An external pressure sensor 27, an angle rotation sensor 28, and a temperature sensor 29. The information outputs of the sensors 14 and 15, the odometer 7, the external pressure sensor 27, the angle rotation sensor 28 and the temperature sensor 29 are connected to the corresponding inputs of the analog-to-digital conversion unit 25.

Через шлюзовую камеру устройство - внутритрубный снаряд вводится в начало контролируемого участка трубопровода 3. Причем на период контроля трубопровода 3 подача транспортируемого продукта через него не прекращается. Оптимальная расчетная скорость движения внутритрубного снаряда по трубе составляет 1-3 м/с при скорости движения транспортируемого продукта, например газа, до 17 м/с. Скорость передвижения обеспечивается, так называемой "байпасной" схемой взаимодействия транспортируемого продукта и внутритрубного снаряда, при которой транспортируемый продукт, обтекая элементы конструкции снаряда, создает аэродинамическую силу, заставляющую снаряд непрерывно перемещаться в направлении потока транспортируемого продукта.Through the lock chamber, a device — an in-tube projectile — is introduced at the beginning of the monitored section of pipeline 3. Moreover, for the period of monitoring the pipeline 3, the flow of the transported product through it does not stop. The optimal design speed of the in-tube projectile through the pipe is 1-3 m / s at a speed of movement of the transported product, such as gas, up to 17 m / s. The speed of movement is ensured by the so-called "bypass" interaction scheme of the transported product and the in-tube projectile, in which the transported product, flowing around the projectile structure, creates an aerodynamic force that causes the projectile to continuously move in the direction of flow of the transported product.

При движении устройства по трубопроводу 3 в зависимости от целей контроля и необходимой точности измеряется величина магнитного поля вблизи внутренней поверхности трубопровода 3, величина магнитного поля вблизи ярма 1 или величина магнитного поля на определенном заданном расстоянии от ярма 1. Данные измерений обрабатываются и записываются в запоминающее 26 устройство бортового компьютера 8.When the device moves along the pipeline 3, depending on the control objectives and the required accuracy, the magnetic field is measured near the inner surface of the pipeline 3, the magnetic field near yoke 1 or the magnetic field at a certain predetermined distance from yoke 1. The measurement data are processed and recorded in memory 26 device on-board computer 8.

По завершении контроля заданного участка трубопровода 3 устройство извлекают из трубопровода 3 и накопленные в процессе диагностики данные переносят на стационарный компьютер.Upon completion of the control of a given section of the pipeline 3, the device is removed from the pipeline 3 and the data accumulated during the diagnostic process are transferred to a stationary computer.

Последующий анализ записанных данных позволяет сделать вывод о наличии дефектов и определить их размеры.Subsequent analysis of the recorded data allows us to conclude that there are defects and determine their size.

Способ магнитного контроля внутренней поверхности трубопровода основан на создании стабильной разности магнитных потенциалов между корпусом снаряда (ярмом) 1 и внутренней стенкой трубы 3 (фиг.3). Ярмо 1, гибкие щетки 10 и 11 и стенка трубы 3 выполнены из магнитомягкого материала, поэтому внутреннею поверхность трубы 3 и поверхность ярма 1 можно считать поверхностями равного скалярного магнитного потенциала. Для определения параметров профиля трубы производится измерение компонент магнитного поля поясом датчиков 14, установленных на ластах 16 скользящих по поверхности трубы и вторым поясом датчиков 15 установленных на заданном расстоянии от поверхности ярма 1. В процессе движения снаряда регистрируется топография магнитного поля на заданных траекториях движения датчиков 14 и 15.The method of magnetic control of the inner surface of the pipeline is based on creating a stable difference of magnetic potentials between the shell of the projectile (yoke) 1 and the inner wall of the pipe 3 (figure 3). The yoke 1, flexible brushes 10 and 11 and the wall of the pipe 3 are made of soft magnetic material, so the inner surface of the pipe 3 and the surface of the yoke 1 can be considered surfaces of equal scalar magnetic potential. To determine the parameters of the pipe profile, the magnetic field components are measured by a belt of sensors 14 installed on the flippers 16 sliding along the pipe surface and a second belt of sensors 15 installed at a given distance from the yoke surface 1. During the projectile movement, the magnetic field topography is recorded on the given motion paths of the sensors 14 and 15.

Разность магнитных потенциалов создается расположенными на ярме двумя идентичными намагничивающими поясами из радиально намагниченных постоянных магнитов 12 и 13 и щеток 10 и 11, выполненных из магнитомягкого материала. Щетки 10 и 11 замыкают магнитный поток от магнитов 12 и 13 к трубе 3 без воздушного зазора. Замыкание магнитного потока от магнитов к трубе через гибкие магнитомягкие щетки 10 и 11 обеспечивает стабильность разности потенциалов при изменении расстояния между ярмом 1 и трубой 3 в процессе движения устройства.The difference of magnetic potentials is created by two identical magnetizing belts located on the yoke from radially magnetized permanent magnets 12 and 13 and brushes 10 and 11 made of soft magnetic material. Brushes 10 and 11 close the magnetic flux from the magnets 12 and 13 to the pipe 3 without an air gap. The closure of the magnetic flux from the magnets to the pipe through flexible soft magnetic brushes 10 and 11 ensures the stability of the potential difference when the distance between the yoke 1 and the pipe 3 changes during the movement of the device.

Магнитные потоки в ярме 1 от двух идентичных намагничивающих поясов из магнитов 12 и 13 направлены в ярме навстречу друг другу и замыкаются через воздух, распространяясь радиально из центра ярма 1 в стенку трубы 3, и далее через щетки 10 и 11 обратно в магниты 12 и 13. Для стабильной работы устройства материалы трубы, ярма и щеток должны оставаться магнитомягкими, поэтому протекающие магнитные потоки не должны вводить материалы этих элементов в область технического насыщения. Из этих соображений выбираются параметры магнитов 12 и 13, ярма 1 и щеток 10 и 11.The magnetic fluxes in yoke 1 from two identical magnetizing belts of magnets 12 and 13 are directed in the yoke towards each other and are closed through the air, propagating radially from the center of yoke 1 to the pipe wall 3, and then through brushes 10 and 11 back to magnets 12 and 13 For stable operation of the device, the materials of the pipe, yoke and brushes should remain magnetically soft, therefore, the flowing magnetic fluxes should not introduce the materials of these elements into the area of technical saturation. From these considerations, the parameters of the magnets 12 and 13, yoke 1 and brushes 10 and 11 are selected.

Два измерительных пояса из датчиков 14 и 15 в снаряде позволяют калибровать устройство (то есть находить разность потенциалов, созданную магнитами) по показаниям датчиков 14 и 15 в любой бездефектной трубе, даже заранее не зная диаметр этой трубы. Тем самым при прохождении снарядом больших расстояний можно отслеживать изменение заданной разности потенциалов, которая может меняться, например, вследствие ухода рабочей точки магнитов при изменении температуры или по другим причинам.Two measuring belts from the sensors 14 and 15 in the projectile allow you to calibrate the device (that is, find the potential difference created by the magnets) according to the readings of the sensors 14 and 15 in any defect-free pipe, even without knowing the diameter of this pipe in advance. Thus, when a projectile travels long distances, it is possible to track the change in a given potential difference, which can change, for example, due to the departure of the working point of the magnets with a change in temperature or for other reasons.

Устройство позволяет выявить и образмерить дефекты внутренней поверхности трубы типа потери металла, определить такие параметры профиля трубы как внутренний диаметр трубы, эллиптичность трубы, вмятины и вспучивание стенки трубы. Кроме того, устройство способно определить параметры немагнитных препятствий, которые огибают "ласты" (упругие элементы крепления датчиков магнитного поля) в процессе движения, например, таких как лед.The device allows you to identify and measure defects in the inner surface of the pipe such as metal loss, to determine such parameters of the pipe profile as the inner diameter of the pipe, ellipticity of the pipe, dents and swelling of the pipe wall. In addition, the device is able to determine the parameters of non-magnetic obstacles that envelope the “fins” (elastic elements of the magnetic field sensors) during movement, for example, such as ice.

Устройство не чувствительно к дефектам наружной поверхности стенки трубы, поэтому по результатам проходов снарядов MFL и заявляемого внутритрубного снаряда можно с очень высокой достоверностью разделять наружные и внутренние дефекты. Последнее обстоятельство позволяет с повышенной точностью выявлять актуальные дефекты вблизи сварных швов как внутренние, так и наружные, поскольку определение формы внутреннего валика сварного шва существенно влияет на реконструкцию дефектов в шве либо вблизи него.The device is not sensitive to defects in the outer surface of the pipe wall, therefore, according to the results of the passes of the MFL shells and the inventive in-tube shell, it is possible to separate external and internal defects with very high reliability. The latter circumstance makes it possible to more accurately identify actual defects near the welds, both internal and external, since the determination of the shape of the inner bead of the weld significantly affects the reconstruction of defects in the weld or near it.

Для повышения точности реконструкции параметров профилеметрии необходимо измерять три компоненты магнитного поля Нх, Ну, Hz. Однако измерение только нормальной составляющей магнитного поля Hz является достаточным условием для однозначного восстановления требуемых параметров.To increase the accuracy of reconstructing the profiler parameters, it is necessary to measure the three components of the magnetic field H x , H y , H z . However, the measurement of only the normal component of the magnetic field H z is a sufficient condition for an unambiguous restoration of the required parameters.

Claims (2)

1. Способ магнитного контроля профиля внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в том, что в процессе движения внутритрубного устройства между корпусом-ярмом устройства и стенкой трубопровода создают радиально направленное магнитное поле, образующее на внутренней поверхности трубы пояс приблизительно эквипотенциальной магнитной поверхности, вблизи которого с помощью подвижного измерительного пояса из подпружиненных к стенке трубы датчиков магнитного поля измеряют последовательно в смежных точках по пути движения устройства, нормальную составляющую магнитного поля, отличающийся тем, что радиально направленное магнитное поле создают с помощью двух идентичных намагничивающих поясов, расположенных на корпусе-ярме устройства, направление намагниченности которых одинаково, обеспечивающих между корпусом-ярмом и стенкой трубопровода стабильную, не меняющуюся при движении устройства разность магнитных потенциалов, при этом поверхность корпуса-ярма и внутренняя поверхность трубы становятся эквипотенциальными поверхностями, в процессе движения устройства измерения проводят также в точках между корпусом-ярмом и стенкой трубопровода с помощью дополнительного измерительного пояса, закрепленного на заданном расстоянии от поверхности корпуса-ярма, причем оба измерительных пояса расположены в одном сечении между двумя намагничивающими поясами, и по результатам измерения судят о параметрах профиля трубы, дефектах внутренней поверхности, а также размерах немагнитных препятствий, которые огибает измерительный пояс датчиков, подпружиненных к стенке трубы.1. The method of magnetic control of the profile of the inner surface of the pipeline, which consists in the fact that during the movement of the in-tube device between the casing-yoke of the device and the pipe wall create a radially directed magnetic field, forming on the inner surface of the pipe a belt of approximately equipotential magnetic surface, near which using a movable the measuring belt from the magnetic field sensors spring-loaded to the pipe wall is measured sequentially at adjacent points along the path of the device TWA, the normal component of the magnetic field, characterized in that the radially directed magnetic field is created using two identical magnetizing belts located on the body-yoke of the device, the direction of magnetization of which is the same, ensuring between the body-yoke and the pipe wall stable, not changing when the device moves the difference of magnetic potentials, while the surface of the body-yoke and the inner surface of the pipe become equipotential surfaces, in the process of movement of the device the measurements are also carried out at points between the yoke body and the pipe wall using an additional measuring belt fixed at a predetermined distance from the surface of the yoke body, both measuring belts being located in the same section between two magnetizing belts, and the pipe profile parameters are judged by the measurement results defects of the inner surface, as well as the dimensions of non-magnetic obstacles that surround the measuring belt of sensors spring-loaded to the pipe wall. 2. Устройство магнитного контроля, содержащее корпус-ярмо, на торцах которого расположены опорно-двигательные элементы, намагничивающую систему в виде расположенных непосредственно на корпусе двух намагничивающих поясов из радиально намагниченных постоянных магнитов, на полюсах которых установлены щетки из магнитомягкого материала, контактирующие с внутренней поверхностью трубы, измерительную систему с поясом из датчиков магнитного поля, подпружиненных к стенке трубы, установленную между намагничивающими поясами, отличающееся тем, что направление намагниченности постоянных магнитов в двух намагничивающих поясах одинаково, при этом образующиеся магнитные потоки не должны вводить материалы трубы, корпуса-ярма и щеток в область технического насыщения, причем измерительная система содержит, по крайней мере, два измерительных пояса в одном сечении, образующих измерительную секцию, при этом, по крайней мере, один из измерительных поясов жестко закреплен на заданном расстоянии от корпуса-ярма. 2. A magnetic control device comprising a housing-yoke, at the ends of which are located locomotor elements, a magnetizing system in the form of two magnetizing belts located directly on the housing from radially magnetized permanent magnets, on the poles of which are mounted brushes of soft magnetic material in contact with the inner surface pipes, a measuring system with a belt of magnetic field sensors, spring-loaded to the pipe wall, mounted between the magnetizing belts, characterized in that the direction of magnetization of permanent magnets in the two magnetizing belts is the same, while the resulting magnetic fluxes should not introduce pipe materials, the yoke body and brushes into the area of technical saturation, and the measuring system contains at least two measuring belts in one section, forming a measuring section, while at least one of the measuring zones is rigidly fixed at a predetermined distance from the body-yoke.
RU2007102092/28A 2007-01-19 2007-01-19 Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method RU2393466C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102092/28A RU2393466C2 (en) 2007-01-19 2007-01-19 Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102092/28A RU2393466C2 (en) 2007-01-19 2007-01-19 Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007102092A RU2007102092A (en) 2008-07-27
RU2393466C2 true RU2393466C2 (en) 2010-06-27

Family

ID=39810545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007102092/28A RU2393466C2 (en) 2007-01-19 2007-01-19 Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393466C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679042C2 (en) * 2017-07-05 2019-02-05 Анатолий Николаевич Наянзин Method and device for defectic sciences of internal protective-insulating coatings of operating fishing pipelines
RU2717902C1 (en) * 2019-08-01 2020-03-26 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Transverse magnetisation system for an in-tube flaw detector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679042C2 (en) * 2017-07-05 2019-02-05 Анатолий Николаевич Наянзин Method and device for defectic sciences of internal protective-insulating coatings of operating fishing pipelines
RU2717902C1 (en) * 2019-08-01 2020-03-26 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Transverse magnetisation system for an in-tube flaw detector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007102092A (en) 2008-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6847207B1 (en) ID-OD discrimination sensor concept for a magnetic flux leakage inspection tool
US20190072522A1 (en) System and Method for Detecting and Characterizing Defects in a Pipe
US3967194A (en) Method for flaw location in a magnetizable pipeline by use of magnetic markers positioned outside of said pipeline
US3786684A (en) Pipeline inspection pig
US3949292A (en) Pipeline inspection device with pivotal support structure
KR101944991B1 (en) Sensor module and carrier tool for exposed pipe inspection using the same
CA2630050A1 (en) Pulsed eddy current pipeline inspection system and method
WO2018109824A1 (en) Wire rope damage detection method, and signal processing device and damage detection device used for wire rope damage detection
Kim et al. A new design of MFL sensors for self-driving NDT robot to avoid getting stuck in curved underground pipelines
US8134360B2 (en) Measurement of pipe wall thickness using magnetic flux leakage signals
RU117186U1 (en) MULTI-SECTION IN-TUBE MAGNETIC DEFECTOSCOPE
RU2393466C2 (en) Method for magnetic inspection of interior profile of pipelines and device for realising said method
GB1567166A (en) Apparatus and method for the non-destructive testing of ferromagnetic material
Pasha et al. A pipeline inspection gauge based on low cost magnetic flux leakage sensing magnetometers for non-destructive testing of pipelines
RU103620U1 (en) INNER-TUBE MAGNETIC DEFECTOSCOPE
RU118739U1 (en) SELF-PROPELLED IN-TUBE DEFECTOSCOPE
RU2163369C1 (en) Intrapipe flaw detector
RU2306479C2 (en) Inner defectoscope for pipelines
RU111299U1 (en) INNER-TUBE MAGNETIC DEFECTOSCOPE WITH TRANSVERSE MAGNETIZATION (OPTIONS)
RU2280810C1 (en) Intrapipe cutting-in detector
JP2001349846A (en) Method for detecting angle in circumferential direction of device for inspecting inside of tube
RU2172954C2 (en) Process of flaw detection inspection of pipe-lines and gear for its implementation
RU40804U1 (en) IN-TUBE MAGNETIC DEFECTOSCOPE (OPTIONS)
JP2002005893A (en) Method for judging defect and method for calibrating sensor in apparatus for inspecting inside of pipe
RU2717902C1 (en) Transverse magnetisation system for an in-tube flaw detector

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20081030

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20090826

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170120