RU2587695C1

RU2587695C1 - Magnetic flaw detector for detecting defects in welds

Info

Publication number: RU2587695C1
Application number: RU2015116136/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Федорович Гурин; Вадим Вячеславович Кузнецов; Александр Александрович Краснов; Вячеслав Викторович Орлов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть"); Акционерное общество "Транснефть-Диаскан" (АО "Транснефть-Диаскан")
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-06-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention can be used for nondestructive inspection of technical state of oil-gas pipelines. Present invention consists in that a magnetic flaw detector, on which are installed magnets of two belts of brushes of ferromagnetic material in contact with inner surface of pipeline, between belts brushes made from ferromagnetic material in form of a ring on wear-resistant bases are units consisting of eddy current sensors and constant magnetic field gradient sensor, which in turn consists of two magnetically sensitive elements which are semiconductor converters of magnetic field displaced at a certain distance relative to each other in direction perpendicular to controlled surface, wherein distance is considerably shorter than interference length, wherein system used consists of two eddy current sensors, planes of which are perpendicular to each other and guide of controlled pipeline, wherein amplitude-phase diagnostic data processing is used.

EFFECT: improving detection and dimensioning of small-size of defects and defects in weld seams.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния нефте-, газопроводов, нефтепродуктопроводов с помощью внутритрубных дефектоскопов и касается измерительной системы.The invention relates to the field of non-destructive testing of the technical condition of oil and gas pipelines, oil pipelines using in-line flaw detectors and relates to a measuring system.

Известен дифференциальный метод («Eddy current flaw detector» JPS 5766353 A от 22.04.1982, МПК G01N 27/90), в котором три круговые катушки смонтированы вокруг зонда, при этом одна является эталонной и расположена в непосредственной близости между двумя другими катушками.The differential method is known (“Eddy current flaw detector” JPS 5766353 A dated 04/22/1982, IPC G01N 27/90), in which three circular coils are mounted around the probe, one being the reference one and located in close proximity between the other two coils.

Известен вихретоковый дефектоскоп («Defect detection for internal chilled pipe» JPS 5855853 А от 02.04.1983, МПК B22D 19/00; C21B 7/10; G01N 27/82; G01N 27/90; G01N 29/04), который проходит внутритрубное пространство и при помощи вихретоковых датчиков исследует состояние сварных швов.Known eddy current flaw detector ("Defect detection for internal chilled pipe" JPS 5855853 A from 04/02/1983, IPC B22D 19/00; C21B 7/10; G01N 27/82; G01N 27/90; G01N 29/04), which passes in-pipe space and with the help of eddy current sensors explores the condition of welds.

Известен зонд для вихретокового дефектоскопа («Probe for eddy current flaw detection» JPS 62130350 А от 12.06.1987, МПК G01N 27/90), состоящий из постоянных магнитов, катушек, изоляционных материалов и пр.Known probe for eddy current flaw detector ("Probe for eddy current flaw detection" JPS 62130350 A dated 06/12/1987, IPC G01N 27/90), consisting of permanent magnets, coils, insulation materials, etc.

Известен метод контроля магнитного материала труб («Method for inspection of magnetic material pipe» JP 5169983 B2 от 27.03.2013, МПК G01N 27/90), представляющий собой зонд, в котором установлены постоянные магниты, вихретоковые датчики и линии намагниченности расположены в осевом направлении.The known method of monitoring the magnetic material of pipes ("Method for inspection of magnetic material pipe" JP 5169983 B2 dated 03/27/2013, IPC G01N 27/90), which is a probe in which permanent magnets are installed, eddy current sensors and magnetization lines are located in the axial direction .

Известен способ магнитного контроля дефектов длинномерных ферромагнитных изделий (RU 2032898 C1 от 25.02.1992, МПК G01N 27/87), заключающийся в том, что изделия намагничивают и измеряют градиент магнитного поля рассеяния на их поверхностях с помощью двух феррозондовых преобразователей, сигналы которых вычитают и по их разности определяют дефекты в изделиях, при этом намагничивают участок изделий под одним из преобразователей до более высокого уровня, при котором разностный сигнал достигает минимального значения.A known method of magnetic control of defects of long ferromagnetic products (RU 2032898 C1 from 02.25.1992, IPC G01N 27/87), which consists in the fact that the products are magnetized and measure the gradient of the magnetic field scattering on their surfaces using two flux-gate transducers, the signals of which are subtracted and by their difference, defects in products are determined, while the area of products under one of the converters is magnetized to a higher level at which the difference signal reaches a minimum value.

Известен способ магнитной дефектоскопии и устройство для осуществления этого способа (RU 2133032 C1 от 20.03.1997, МПК G01N 27/83, G01N 27/87), в котором для обнаружения дефектов в сварных соединениях контролируемых объектов намагничивание их стенок производят по направлению нормали к продольной оси контролируемых сварных швов, а преобразователь перемещают по объекту таким образом, чтобы обеспечить одновременное пересечение контролируемого сварного шва всеми звеньями преобразователя.A known method of magnetic flaw detection and a device for implementing this method (RU 2133032 C1 of 03.20.1997, IPC G01N 27/83, G01N 27/87), in which to detect defects in welded joints of controlled objects, their walls are magnetized in the direction normal to the longitudinal axis of the controlled welds, and the transducer is moved around the object in such a way as to ensure the simultaneous intersection of the controlled weld by all the links of the converter.

Известен способ обнаружения дефектов в длинномерных объектах (RU 2157990 C1 от 17.03.2000, МПК G01N 27/82, G01N 27/87), при котором контроль поля осуществляют по сдвигу фазы и изменению амплитуды 3-й гармоники сформированного на объекте сигнала.A known method for detecting defects in long objects (RU 2157990 C1 dated 03/17/2000, IPC G01N 27/82, G01N 27/87), in which the field is controlled by phase shift and the amplitude of the 3rd harmonic of the signal generated on the object.

Известно устройство для контроля стенок трубопроводов (RU 2453835 C1 от 11.04.2011, МПК G01N 27/82), имеющее катушки возбуждения вихретоковых датчиков, которые выполнены в виде цилиндрических катушек, а первая сигнальная катушка и вторая сигнальная катушка имеют прямоугольную форму, и вторая сигнальная катушка вставлена узкой стороной в первую сигнальную катушку под прямым углом так, что получившаяся фигура имеет форму креста, и обе катушки вставлены внутрь катушки возбуждения так, чтобы оси сигнальных катушек были перпендикулярны оси катушки возбуждения, причем первая сигнальная катушка ориентирована вдоль направления движения устройства для контроля стенок трубопроводов, а вторая сигнальная катушка ориентирована поперек направления движения устройства контроля стенок трубопроводов.A device for monitoring the walls of pipelines (RU 2453835 C1 of 04/11/2011, IPC G01N 27/82), having eddy current sensor excitation coils that are made in the form of cylindrical coils, and the first signal coil and second signal coil are rectangular, and the second signal the coil is inserted narrowly into the first signal coil at a right angle so that the resulting figure is in the shape of a cross, and both coils are inserted inside the drive coil so that the axis of the signal coils are perpendicular to the axis of the drive coil Nia, wherein the first signal controls a coil oriented along the direction of movement devices for the walls of pipelines, and the second signal coil is oriented transverse to the direction of motion control devices pipeline walls.

Известно устройство определения толщины магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом (RU 143178 U1 от 18.12.2013, МПК G01N 27/72), содержащее генератор прямоугольных импульсов тока, вихретоковый датчик с возбуждающей катушкой, измерительной катушкой, усилитель, АЦП, микроконтроллер, индикаторы толщины и электропроводимости.A device is known for determining the thickness of magnetic deposits on the surface of pipes by the eddy current method (RU 143178 U1 dated 12/18/2013, IPC G01N 27/72), containing a rectangular current pulse generator, an eddy current sensor with an exciting coil, a measuring coil, an amplifier, an ADC, a microcontroller, and thickness indicators and electrical conductivity.

Недостатком вышеуказанных технических решений является неточность обнаружения дефектов сварных швов и невозможность образмеривания малоразмерных дефектов.The disadvantage of the above technical solutions is the inaccuracy of detecting defects in welds and the inability to dimension small defects.

Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение обнаружения и образмеривания малоразмерных дефектов и дефектов в сварных швах, а также компенсация случайного отхода вихретоковых датчиков от внутренней стенки трубопровода.The technical result of the claimed invention is to improve the detection and dimensioning of small defects and defects in welds, as well as compensation for accidental departure of eddy current sensors from the inner wall of the pipeline.

Технический результат достигается тем, что на магнитном дефектоскопе установлены на магнитах два пояса щеток из ферромагнитного материала, контактирующие с внутренней поверхностью трубопровода. Для обнаружения малоразмерных дефектов или дефектов сварного шва между поясами щеток из ферромагнитного материала в виде кольца на износоустойчивых основаниях установлены блоки датчиков, состоящие из вихретоковых датчиков и датчика градиента постоянного магнитного поля, который в свою очередь состоит из двух магниточувствительных элементов, являющихся полупроводниковыми преобразователями магнитного поля, смещенных на некоторое расстояние друг относительно друга в направлении нормали к контролируемой поверхности, при этом расстояние должно быть значительно меньше протяженности помех, так как поле рассеяния малоразмерных дефектов убывает по нормали к поверхности значительно быстрее, чем у протяженных дефектов, к которым относятся изменения структуры материала, в том числе и наличие сварного шва. Для компенсации случайного отхода вихретоковых датчиков от внутренней поверхности трубопровода применяется система из двух вихретоковых датчиков, плоскости которых перпендикулярны друг другу и направляющей контролируемого трубопровода, при этом применяется амплитудно-фазовая обработка диагностических данных, что позволяет обеспечить селективную чувствительность к заданному типу дефектов, например, нереагирование на риски, царапины и выбоины на поверхности при выявлении подповерхностных дефектов, а также независимость от влияния вариации неконтролируемых параметров, например, перекосов вихретоковых датчиков, что необходимо при контроле неровных поверхностей.The technical result is achieved by the fact that on a magnetic flaw detector mounted on magnets are two belt brushes made of ferromagnetic material in contact with the inner surface of the pipeline. To detect small defects or weld defects between the brush belts of ferromagnetic material in the form of a ring on wear-resistant bases, sensor blocks are installed consisting of eddy current sensors and a constant magnetic field gradient sensor, which in turn consists of two magnetically sensitive elements, which are semiconductor magnetic field converters displaced by a certain distance relative to each other in the direction of the normal to the controlled surface, while of must be considerably less interference length, since the field of small scattering defects decreases the normal to the surface much faster than the extended defects, which include changes in the material structure, including the presence of the weld. To compensate for the accidental departure of eddy current sensors from the inner surface of the pipeline, a system of two eddy current sensors is used, the planes of which are perpendicular to each other and the guide of the monitored pipeline, and amplitude-phase processing of diagnostic data is used, which allows selective sensitivity to a given type of defects, for example, non-response for risks, scratches and potholes on the surface when detecting subsurface defects, as well as independence from influence variations of uncontrolled parameters, for example, distortions of eddy current sensors, which is necessary when monitoring uneven surfaces.

На фиг. 1 изображена система из двух вихретоковых датчиков, плоскости которых перпендикулярны друг другу и направляющей контролируемого трубопровода.In FIG. 1 shows a system of two eddy current sensors, the planes of which are perpendicular to each other and the guide of the controlled pipeline.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following notation:

1 - контролируемый трубопровод;1 - controlled pipeline;

2 - вихретоковый датчик;2 - eddy current sensor;

3 - вихретоковый датчик.3 - eddy current sensor.

На фиг. 2 изображено применение датчика градиента постоянного магнитного поля.In FIG. 2 illustrates the use of a constant magnetic field gradient sensor.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2 adopted the following notation:

4 - датчик градиента постоянного магнитного поля;4 - gradient sensor of a constant magnetic field;

5 - магнит;5 - magnet;

6 - магнитопровод;6 - magnetic circuit;

7 - малоразмерный дефект;7 - small defect;

8 - износоустойчивое основание блока;8 - wear-resistant base of the block;

9 - модель мешающего фактора (изменение толщины или магнитных свойств материала объекта).9 is a model of an interfering factor (change in thickness or magnetic properties of an object’s material).

Claims

A magnetic flaw detector, on which two brushes of brushes made of ferromagnetic material are mounted on magnets in contact with the inner surface of the pipeline, between the belts of brushes of ferromagnetic material in the form of a ring on wear-resistant bases, sensor blocks are installed consisting of eddy current sensors and a constant magnetic field gradient sensor, which in turn, consists of two magnetically sensitive elements, which are semiconductor magnetic field transducers displaced by a certain distance e relative to each other in a direction normal to the test surface, wherein the distance is much less interference length, wherein the system applies two eddy current sensors whose planes are perpendicular to each other and guiding the pipeline controlled, the applied amplitude and phase processing of diagnostic data.