RU2736143C1 - Device for magnetometric diagnostics of ground pipelines and tanks without removal of insulating coating - Google Patents
Device for magnetometric diagnostics of ground pipelines and tanks without removal of insulating coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736143C1 RU2736143C1 RU2020112037A RU2020112037A RU2736143C1 RU 2736143 C1 RU2736143 C1 RU 2736143C1 RU 2020112037 A RU2020112037 A RU 2020112037A RU 2020112037 A RU2020112037 A RU 2020112037A RU 2736143 C1 RU2736143 C1 RU 2736143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- magnetic field
- controller
- input
- pipelines
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к исследованиям покрытых поверхностей, например, для магнитной диагностики стальных трубопроводов без удаления изоляционного покрытия.The device relates to the study of coated surfaces, for example, for magnetic diagnostics of steel pipelines without removing the insulating coating.
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам магнитной диагностики наземных трубопроводов промышленных площадок, трубопроводов наземных коммунальных сетей, теплотрасс, а также, подземных трубопроводов в шурфах, вне зависимости от диаметра трубопровода.The proposed technical solution relates to devices for magnetic diagnostics of ground pipelines of industrial sites, pipelines of ground utility networks, heating mains, as well as underground pipelines in pits, regardless of the diameter of the pipeline.
Известен магнитный дефектоскоп, содержащий разъемную раму, состоящую из основания и двух полурам, снабженных шарнирами. Рама контактирует с поверхностью трубопровода приводными колесами, связанными с мотор-редуктором продольного движения, опорными и прижимными колесами и роликовыми опорами. Два магнитных модуля с блоками датчиков магнитного поля, один из которых намагничивает стенку трубопровода в продольном направлении, а другой - в поперечном, закреплены через подвесы на зубчатом кольце, состоящем из двух полуколец, соединенных петлевым узлом. Кольцо установлено на роликовых опорах рамы и соединено с мотор-редуктором привода окружного движения. На раме установлены одометр продольного движения, энергетическая установка, электрически соединенные с блоком управления приводами продольного и окружного движения. На зубчатом кольце установлены одометр окружного движения, блок накопления информации, соединенный с датчиками магнитного поля и одометрами, и блок питания (см., патент RU 2295721 G01N 1/00).Known magnetic flaw detector containing a split frame, consisting of a base and two half frames, equipped with hinges. The frame is in contact with the surface of the pipeline by drive wheels connected to the longitudinal motion geared motor, support and pressure wheels and roller bearings. Two magnetic modules with blocks of magnetic field sensors, one of which magnetizes the pipeline wall in the longitudinal direction, and the other in the transverse direction, are fixed through suspensions on a toothed ring consisting of two half-rings connected by a loop assembly. The ring is mounted on the roller bearings of the frame and is connected to a geared motor for the drive of the circumferential movement. A longitudinal motion odometer, a power plant are installed on the frame, electrically connected to the control unit for the longitudinal and circumferential motion drives. On the toothed ring there is an odometer of a circular movement, an information storage unit connected to magnetic field sensors and odometers, and a power supply unit (see, patent RU 2295721 G01N 1/00).
Недостатком данного технического решения является большая масса оборудования, необходимость иметь сменные рамы для трубопроводов различных диаметров, большое энергопотребление, связанное с необходимостью предварительного намагничивания металла.The disadvantage of this technical solution is the large mass of equipment, the need to have replaceable frames for pipelines of various diameters, high energy consumption associated with the need to pre-magnetize the metal.
Известен магнитный дефектоскоп цилиндрических объектов (а.с. SU 1161859, G01N 1/00), содержащий намагничивающую систему, измерительные преобразователи (датчики), блок регистрации, и тележку, выполненную в виде самоходного шасси. В данном устройстве устанавливают дефектоскоп на контролируемую поверхность, ориентируют его вдоль заданного направления, устанавливают заданное значение зазора между полюсом намагничивающей системы и контролируемой поверхностью, перемещают дефектоскоп по контролируемой поверхности и регистрируют потоки рассеяния магнитного поля от дефектов с помощью измерительного преобразователя.Known magnetic flaw detector of cylindrical objects (and.with. SU 1161859,
Этот дефектоскоп обладает большой массой, вследствие чего имеет неустойчивое положение опор. Также, производить диагностику наземных трубопроводов промышленных площадок, имеющих небольшие радиусы изгиба, а также при наличии близкорасположенных конструкций, невозможно.This flaw detector has a large mass, as a result of which it has an unstable position of the supports. Also, it is impossible to diagnose onshore pipelines of industrial sites with small bending radii, as well as in the presence of closely spaced structures.
Известно устройство для бесконтактной диагностики стальных трубопроводов, содержащее, по крайней мере, два датчика идентичных датчика для измерения магнитного поля, устанавливаемые на расстоянии от 1 до 10000 м. друг от друга на оси трубопровода, средство синхронизации датчиков, средство для записи изменения напряженности магнитного поля, вызванного блуждающими токами, и средство обработки данных. Недостатком данного устройства является невозможность точной локализации дефекта, поскольку будет известно только то, что дефект находится где-то между двумя датчиками магнитного поля (см., патент RU 2506581, G01N 1/00).A device for non-contact diagnostics of steel pipelines is known, containing at least two sensors of identical sensors for measuring the magnetic field, installed at a distance from 1 to 10000 m from each other on the pipeline axis, means for synchronizing sensors, means for recording changes in the magnetic field strength caused by stray currents, and data processing means. The disadvantage of this device is the impossibility of precise localization of the defect, since it will only be known that the defect is somewhere between two magnetic field sensors (see, patent RU 2506581, G01N 1/00).
Известно устройство для наружного неразрушающего контроля стенок труб (обнаружение дефектов, потери металла, растрескивание в стенках труб) непосредственно во время проведения ремонтных работ при замене изоляции трубопровода. Устройство содержит магнитную поисковую систему, в которую входит подпружиненный блок преобразователей с измеряющими датчиками, которые измеряют магнитное поле рассеяния над поверхностью исследуемого объекта, блок намагничивания, блок электроники и транспортирующие элементы. Кроме того, магнитная поисковая система имеет устройство блокирования магнитного поля, что позволяет без затруднения снять дефектоскоп с исследуемого объекта после окончания работ. В блок преобразователей входит двухкоординатные энкодеры, которые конструктивно изготовлены единым узлом с блоком преобразователей и подпружиненной подвеской, (см., а.с. SU 2563601).A device is known for external non-destructive testing of pipe walls (detection of defects, metal loss, cracking in pipe walls) directly during repair work when replacing pipeline insulation. The device contains a magnetic search system, which includes a spring-loaded block of transducers with measuring sensors that measure the stray magnetic field above the surface of the test object, a magnetization block, an electronics block and transport elements. In addition, the magnetic search system has a device for blocking the magnetic field, which makes it possible to easily remove the flaw detector from the object under study after the end of the work. The transducer block includes two-dimensional encoders, which are structurally manufactured as a single unit with a transducer block and a spring-loaded suspension, (see, and.s. SU 2563601).
Недостатком данного устройства является возможность работать только при полностью снятой изоляции трубопровода при проведении ремонтных работ, что ограничивает область применения устройства, а также, в необходимости осуществлять предварительное намагничивание контролируемой поверхности, что значительно повышает энергопотребление, массу и габариты устройства.The disadvantage of this device is the ability to work only with completely removed pipeline insulation during repair work, which limits the scope of the device, as well as the need to carry out preliminary magnetization of the controlled surface, which significantly increases the power consumption, weight and dimensions of the device.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является устройство для вихретоковой магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов для выявления дефектов в поверхностных и подповерхностных объектах. Устройство содержит источник постоянного магнитного поля, линейку вихретоковых преобразователей между его полюсами, параллельную полюсам, и узел регулировки намагничивающего постоянного поля. Узел регулировки выполнен в виде рамы и подрамника, соединенных с возможностью поворота относительно оси вращения, направленной вдоль одной из сторон рамы и перпендикулярной линейке преобразователей, а, также, фиксаторов подрамника относительно рамы с заданным углом между их плоскостями. Система обеспечивает создание магнитного поля монотонно изменяющегося вдоль линейки преобразователей. Недостатком данного устройства является необходимость в предварительном намагничивании контролируемой поверхности и зачистки поверхности от изоляционного покрытия. Вихретоковые преобразователи магнитного поля реагируют только на трещиноподобные дефекты, и с большими потерями чувствительности на коррозионные дефекты, и совсем не реагируют на иные концентраторы напряжений, связанные с расслоениями металла, вмятины, гофры и т.п. (см., a.c. SU 2566416).The closest in essence and the achieved technical result is a device for eddy-current magnetic flaw detection of ferromagnetic objects to detect defects in surface and subsurface objects. The device contains a source of a constant magnetic field, a line of eddy-current transducers between its poles, parallel to the poles, and a unit for adjusting the magnetizing constant field. The adjustment unit is made in the form of a frame and a subframe, connected with the possibility of rotation about the axis of rotation directed along one of the sides of the frame and perpendicular to the line of the transducers, as well as the subframe clamps relative to the frame with a given angle between their planes. The system provides the creation of a magnetic field monotonically changing along the line of transducers. The disadvantage of this device is the need for preliminary magnetization of the controlled surface and cleaning the surface from the insulating coating. Eddy current magnetic field transducers react only to crack-like defects, and with large losses of sensitivity to corrosion defects, and do not react at all to other stress concentrators associated with metal delamination, dents, corrugations, etc. (see, a.c. SU 2566416).
Техническим результатом изобретения является повышение точности диагностики, расширение области применения, значительное снижение габаритов и энергопотребления устройства, повышение производительности оборудования, а, также, возможность сплошного (непрерывного) контроля трубопроводов без снятия теплоизоляционного покрытия толщиной до 150 мм.The technical result of the invention is to improve the diagnostic accuracy, expand the scope, significantly reduce the size and power consumption of the device, increase the productivity of the equipment, as well as the possibility of continuous (continuous) control of pipelines without removing the thermal insulation coating up to 150 mm thick.
Сущность изобретения состоит в использовании линейно расположенных датчиков магнитного поля магниторезистивного типа с шагом 2,5 см, причем, в одной секции устройства расположено 16 датчиков, с возможностью увеличения полосы охвата с помощью пристыковки необходимого количества секций (до 4-х). Рабочее положение устройства - параллельно образующей трубопровода, при этом устройство перемещается по окружности, что позволяет использовать устройство на трубопроводах любых диаметров без трансформации системы. Данные передаются на блок памяти и отображения информации с помощью системы беспроводной связи, что исключает наличие кабелей. Собранная информация отображается на устройстве отображения информации в виде цветовой картины, на которой каждому цвету соответствует определенный уровень намагниченности поверхности трубопровода.The essence of the invention consists in the use of linearly located magnetic field sensors of the magnetoresistive type with a step of 2.5 cm, moreover, 16 sensors are located in one section of the device, with the possibility of increasing the coverage area by docking the required number of sections (up to 4). The working position of the device is parallel to the generatrix of the pipeline, while the device moves around the circumference, which allows the device to be used on pipelines of any diameter without transforming the system. The data is transferred to the memory unit and information display using a wireless communication system, which eliminates the presence of cables. The collected information is displayed on the information display device in the form of a color pattern, in which each color corresponds to a certain level of magnetization of the pipeline surface.
Новизна данного технического решения состоит в применении высокочувствительных магниторезистивных преобразователей магнитного поля, позволяющих производить контроль поверхности без предварительного намагничивания и снятия изоляционного покрытия; в представлении данных не в виде магнитограммы по каждому датчику, затрудняющего общее представление о распределении магнитного поля по контролируемой поверхности, а в виде цветной картины, на которой каждому цвету соответствует определенная величина намагниченности поверхности; в возможности наращивания ширины полосы охвата путем пристыковки дополнительных измерительных блоков; в возможности контроля трубопроводов и резервуаров любых диаметров без адаптации измерительной системы; в применении беспроводной связи между измерительным блоком датчиков магнитного поля с блоком отображения и хранения информации, что значительно облегчает производство полевых работ.The novelty of this technical solution consists in the use of highly sensitive magnetoresistive magnetic field transducers, which make it possible to inspect the surface without preliminary magnetization and removing the insulating coating; in the presentation of data not in the form of a magnetogram for each sensor, which complicates the general understanding of the distribution of the magnetic field over the controlled surface, but in the form of a color picture, in which each color corresponds to a certain value of the surface magnetization; in the possibility of increasing the coverage bandwidth by docking additional measuring units; in the ability to control pipelines and tanks of any diameter without adapting the measuring system; in the use of wireless communication between the measuring unit of magnetic field sensors with the unit for displaying and storing information, which greatly facilitates the production of field work.
Изобретение иллюстрируют чертежи.The invention is illustrated in the drawings.
На фигуре 1 изображена блок-схема устройства, где:Figure 1 shows a block diagram of the device, where:
1 - датчик магнитного поля;1 - magnetic field sensor;
2 - усилитель;2 - amplifier;
3 - фильтр низких частот;3 - low-pass filter;
4 - АЦП;4 - ADC;
5 - контроллер;5 - controller;
6 - блок беспроводной связи;6 - wireless communication unit;
7 - устройство отображения информации;7 - information display device;
8 - блок памяти.8 - memory block.
На фигуре 2 показана картина распределения магнитного поля поверхности трубопровода на участке 50×50 см. Виден продольный шов и области повышенной намагниченности, связанные с язвенной коррозией более 50% толщины стенки в околошовной зоне.Figure 2 shows a picture of the distribution of the magnetic field of the pipeline surface in a section of 50 × 50 cm. A longitudinal seam and areas of increased magnetization associated with pitting corrosion of more than 50% of the wall thickness in the near-weld zone are visible.
На фигуре 3 показан вид измерительного блока устройства (блок датчиков магнитного поля).Figure 3 shows a view of the measuring unit of the device (unit of magnetic field sensors).
На фигуре 4 показана схема расположения блока датчиков на поверхности контролируемого трубопровода, где:Figure 4 shows the layout of the sensor unit on the surface of the controlled pipeline, where:
9 - трубопровод с теплоизоляционным покрытием;9 - pipeline with heat-insulating coating;
10 - блок датчиков магнитного поля;10 - block of magnetic field sensors;
11 - ширина полосы захвата;11 - swath width;
12 - теплоизоляция;12 - thermal insulation;
13 - направление движения при контроле поверхности.13 - direction of movement during surface control.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Устройство содержит идентичных 16 каналов измерения магнитного поля.The device contains 16 identical channels for measuring the magnetic field.
Каждый канал устроен следующим образом.Each channel is structured as follows.
В качестве первичного датчика (преобразователя) магнитного поля (1) использован магниторезистивный измеритель индукции магнитного поля Honeywell НМС 1053. Сигнал с датчика магнитного поля поступает на усилитель (2), выполненный на базе микросхемы AD 8642, затем на LC-фильтр низких частот (3), предназначенный для повышения помехоустойчивости устройства при работе в условиях сильного электромагнитного фона промышленных площадок, после чего отфильтрованный сигнал поступает на АЦП (4), в качестве которого используется микросхема ADS 1115, с выхода которого сигнал поступает на вход контроллера (5) типа Atmega 326Р, с выхода которого сигнал поступает на устройство (6) беспроводной связи типа НС-06, с выхода которого сигнал поступает на устройство отображения информации (7) LM 4228 и блок памяти (8) КНПС. 467669.01.As a primary sensor (transducer) of the magnetic field (1), a Honeywell HMC 1053 magnetoresistive magnetic field meter is used. The signal from the magnetic field sensor is fed to an amplifier (2) based on an AD 8642 microcircuit, then to a low-pass LC filter (3 ), designed to increase the noise immunity of the device when operating under a strong electromagnetic background of industrial sites, after which the filtered signal is fed to the ADC (4), which is an ADS 1115 microcircuit, from the output of which the signal is fed to the input of the controller (5) of the Atmega 326P type , from the output of which the signal is fed to the device (6) of wireless communication of the HC-06 type, from the output of which the signal is fed to the information display device (7) LM 4228 and the memory unit (8) KNPS. 467669.01.
Конструкция устройства такова.The design of the device is as follows.
Датчики магнитного поля, установленные линейно друг за другом с шагом 2,5 см, перпендикулярно направлению движения антенного блока по контролируемой поверхности, воспринимают магнитное поле поверхности, в результате чего на экране устройства отображения информации отображается картина распределения магнитного поля поверхности.Magnetic field sensors installed linearly one behind the other with a step of 2.5 cm, perpendicular to the direction of movement of the antenna unit along the controlled surface, perceive the surface magnetic field, as a result of which a picture of the surface magnetic field distribution is displayed on the screen of the information display device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112037A RU2736143C1 (en) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | Device for magnetometric diagnostics of ground pipelines and tanks without removal of insulating coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020112037A RU2736143C1 (en) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | Device for magnetometric diagnostics of ground pipelines and tanks without removal of insulating coating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736143C1 true RU2736143C1 (en) | 2020-11-11 |
Family
ID=73460876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020112037A RU2736143C1 (en) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | Device for magnetometric diagnostics of ground pipelines and tanks without removal of insulating coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736143C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2295721C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-03-20 | ЗАО "Газприборавтоматикасервис" | Magnetic field flaw detector |
US7421908B2 (en) * | 2005-03-11 | 2008-09-09 | Spirax Sarco, Inc. | Electromagnetic flow sensing apparatus and method |
GB2475315A (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | Innospection Group Ltd | Apparatus and method for inspection of components made of electrically conductive material by partial saturation eddy current testing |
RU2506581C2 (en) * | 2011-11-22 | 2014-02-10 | Александр Игоревич Любомудров | Method of remote magnetometry for diagnostics of pipelines and device for its realisation |
RU2566416C1 (en) * | 2014-07-01 | 2015-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Device for eddy-current magnetic examination of ferromagnetic objects |
-
2020
- 2020-03-24 RU RU2020112037A patent/RU2736143C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2295721C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-03-20 | ЗАО "Газприборавтоматикасервис" | Magnetic field flaw detector |
US7421908B2 (en) * | 2005-03-11 | 2008-09-09 | Spirax Sarco, Inc. | Electromagnetic flow sensing apparatus and method |
GB2475315A (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | Innospection Group Ltd | Apparatus and method for inspection of components made of electrically conductive material by partial saturation eddy current testing |
RU2506581C2 (en) * | 2011-11-22 | 2014-02-10 | Александр Игоревич Любомудров | Method of remote magnetometry for diagnostics of pipelines and device for its realisation |
RU2566416C1 (en) * | 2014-07-01 | 2015-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Device for eddy-current magnetic examination of ferromagnetic objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Coramik et al. | Discontinuity inspection in pipelines: A comparison review | |
Liu et al. | The axial crack testing model for long distance oil-gas pipeline based on magnetic flux leakage internal inspection method | |
RU2419787C2 (en) | System and method to control pipelines by pulsed eddy currents | |
EP2100072B1 (en) | Linear structure inspection apparatus and method | |
US5454276A (en) | Multi-directional magnetic flux pipe inspection apparatus and method | |
US20070222438A1 (en) | Electromagnetic flaw detection apparatus for inspection of a tubular | |
US20040041560A1 (en) | Method, system and apparatus for ferromagnetic wall monitoring | |
JP2010048624A (en) | Low-frequency electromagnetic induction type defect measuring apparatus | |
CN108254434B (en) | Buried pipeline excavation-free magnetic induction detection probe array device and detection method | |
CN108180346A (en) | A kind of pipeline inspecting robot | |
KR101986428B1 (en) | Pipe inspection robot | |
CN114113307A (en) | Omnidirectional defect detection device and method for coiled tubing | |
Li et al. | Inner circumferential current field testing system with TMR sensor arrays for inner-wall cracks inspection in aluminum tubes | |
CN102506804B (en) | Device and method for measuring turning angle of cross section at 2D length position of middle part of tested pipe | |
CN101694478B (en) | Method for detecting internal corrosion of steel pipeline | |
RU2539777C1 (en) | External scanning defect detector | |
RU2736143C1 (en) | Device for magnetometric diagnostics of ground pipelines and tanks without removal of insulating coating | |
RU2295721C2 (en) | Magnetic field flaw detector | |
CN113358740A (en) | Pulse eddy current detection device and method for corrosion defects of outer wall of pipeline | |
JP2008032508A (en) | Piping inspection device and piping inspection method | |
CN105403617A (en) | Corrosion detection method of ferromagnetic pipeline having cladding layer | |
AU654758B2 (en) | Apparatus and method for pipe or tube inspection | |
CN109884175A (en) | A kind of metal pipeline flaw detection device of low frequency electromagnetic combination magnetic powder | |
RU2724582C1 (en) | Method of non-contact detection of availability, location and degree of danger of concentrators of mechanical stresses in metal of ferromagnetic structures | |
RU2587695C1 (en) | Magnetic flaw detector for detecting defects in welds |