RU2745013C1 - Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines - Google Patents

Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2745013C1
RU2745013C1 RU2020114583A RU2020114583A RU2745013C1 RU 2745013 C1 RU2745013 C1 RU 2745013C1 RU 2020114583 A RU2020114583 A RU 2020114583A RU 2020114583 A RU2020114583 A RU 2020114583A RU 2745013 C1 RU2745013 C1 RU 2745013C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic circuit
magnets
magnetic
pipelines
magnetization
Prior art date
Application number
RU2020114583A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Исаакович Биндер
Валерий Анатольевич Смирнов
Алексей Витальевич Гапонцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «ИЛИНЭТ»
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 Общество с ограниченной ответственностью «ИЛИНЭТ» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «ИЛИНЭТ»
Priority to RU2020114583A priority Critical patent/RU2745013C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2745013C1 publication Critical patent/RU2745013C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws

Abstract

FIELD: non-destructive testing.SUBSTANCE: invention relates to non-destructive testing. Non-contact device for longitudinal magnetization for in-line inspection of pipelines contains a magnetic circuit having a middle section made in the form of a cylinder and end sections made in the form of truncated cones, while the sectional area of ​​the magnetic circuit decreases from the middle section to the smaller bases of the end sections, magnets located so that they surround the end sections of the magnetic circuit, and the inner surface of the magnets corresponds to the shape of the end sections of the magnetic circuit, and the magnets have magnetic induction vectors directed along the perpendicular or close to it relative to the contact surface of the magnetic circuit-magnet.EFFECT: increased permeability in pipelines of small diameter while ensuring the level of magnetization of the pipeline material, sufficient for a qualitative examination of its inner and outer surfaces.6 cl, 2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно, к обнаружению локальных дефектов путем исследования магнитных полей рассеяния, и может быть использовано для внутритрубного контроля трубопроводов малого диаметра, в том числе нефте- и газопроводов. The invention relates to the field of non-destructive testing, namely, to the detection of local defects by studying magnetic stray fields, and can be used for in-line inspection of small-diameter pipelines, including oil and gas pipelines.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Известны устройства для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов, включающие систему магнитов, а также щетки, выполненные из стальной проволоки, которые контактируют с внутренней поверхностью контролируемой трубы и передают в контролируемую трубу магнитный поток (RU 2293314 С1, RU 2303779 С1, RU 2334980 С1). Known devices for in-line inspection of pipelines, including a system of magnets, as well as brushes made of steel wire, which contact with the inner surface of the controlled pipe and transmit magnetic flux into the controlled pipe (RU 2293314 C1, RU 2303779 C1, RU 2334980 C1).

Недостатки указанных известных магнитных систем состоят в следующем.The disadvantages of these known magnetic systems are as follows.

Наличие контактирующих со стенками трубопровода щеток снижает проходимость дефектоскопов, содержащих такое устройство. Кроме того, движение дефектоскопа при наличии щеток, контактирующих с внутренней поверхностью трубопровода, сопровождается сильным трением, что приводит к повреждению покрытия внутренней поверхности трубопровода. Указанное высокое трение не позволяет также осуществлять дефектоскопию при низких перепадах давления, если поток продукта слишком мал или вообще отсутствует, например, при приёмке вновь вводимых в строй трубопроводов, когда неразрушающий контроль проводится в потоке перекачиваемого внешними компрессорами воздуха или азота; диагностике подводных переходов; обследовании шлейфов компрессорных станций и т. п. В особенности перечисленные недостатки проявляются в случаях дефектоскопии трубопроводов малого диаметра.The presence of brushes in contact with the walls of the pipeline reduces the permeability of flaw detectors containing such a device. In addition, the movement of the flaw detector in the presence of brushes in contact with the inner surface of the pipeline is accompanied by strong friction, which leads to damage to the coating of the inner surface of the pipeline. The specified high friction also does not allow performing flaw detection at low pressure drops if the product flow is too small or absent at all, for example, when accepting newly commissioned pipelines, when non-destructive testing is carried out in the flow of air or nitrogen pumped by external compressors; diagnostics of underwater crossings; inspection of loops of compressor stations, etc. In particular, the listed disadvantages are manifested in cases of flaw detection of pipelines of small diameter.

Указанные недостатки устраняются бесконтактными устройствами продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов малого диаметра.These disadvantages are eliminated by non-contact devices of longitudinal magnetization for in-line inspection of small-diameter pipelines.

Так, известно бесконтактное устройство продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов малого диаметра, включающее систему магнитов (RU 2663323 С1). Указанное устройство содержит по крайней мере две несимметричные сегментные магнитные системы, установленные последовательно с угловым смещением относительно продольной оси дефектоскопа и состоящие из разделенного на секторы различного размера магнитопровода, на части секторов которого закреплены сплошные стальные пластины-башмаки для передачи магнитного потока в исследуемую область трубопровода. Thus, a non-contact device for longitudinal magnetization is known for in-line inspection of small-diameter pipelines, including a system of magnets (RU 2663323 C1). The specified device contains at least two asymmetric segmental magnetic systems installed in series with an angular displacement relative to the longitudinal axis of the flaw detector and consisting of a magnetic circuit divided into sectors of various sizes, on some of the sectors of which solid steel plates-shoes are fixed to transmit the magnetic flux to the investigated area of the pipeline.

Использование стальных пластин-башмаков предполагает минимизацию зазора между магнитной системой и внутренней поверхностью обследуемого трубопровода. Кроме того, указанное устройство разделено на две несимметричные части для обеспечения минимизации зазора между стальными пластинами-башмаков и внутренней поверхностью обследуемого трубопровода. В результате чего, сечение указанного устройства составляет 85% от наружного диаметра трубопровода, что указывает на низкую проходимость в трубопроводах малого диаметра. The use of steel shoe plates assumes minimization of the gap between the magnetic system and the inner surface of the pipeline being inspected. In addition, the specified device is divided into two asymmetrical parts to ensure minimization of the gap between the steel plates-shoes and the inner surface of the pipeline being inspected. As a result, the cross-section of the specified device is 85% of the outer diameter of the pipeline, which indicates low permeability in small-diameter pipelines.

Также известно бесконтактное устройство продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов малого диаметра (RU 154134 U1). Указанное известное устройство включает два пояса магнитов, между которыми расположено кольцо с магнитными датчиками, каждый пояс магнитов состоит из основных магнитов, переходных магнитов и дополнительных магнитов. Also known is a non-contact device for longitudinal magnetization for in-line inspection of small-diameter pipelines (RU 154134 U1). The specified known device includes two belts of magnets, between which a ring with magnetic sensors is located, each belt of magnets consists of main magnets, transition magnets and additional magnets.

Указанное известное бесконтактное устройство не содержит щеток, однако оно включает два пояса магнитов, имеющих сложную пространственную конфигурацию, и его габариты не позволяют обеспечить высокую проходимость внутритрубного дефектоскопа при обследовании трубопроводов малого диаметра.The specified known contactless device does not contain brushes, however, it includes two belts of magnets having a complex spatial configuration, and its dimensions do not allow for high passability of the in-line flaw detector when inspecting small-diameter pipelines.

Известно устройство для магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов со стороны внутренней поверхности (RU 2634366 С2), выбранное в качестве прототипа. Указанное устройство содержит основную двухполюсную систему намагничивания и две дополнительные двухполюсные системы намагничивания. Каждая система представляет собой два радиально намагниченных в противоположных направлениях кольцевых постоянных магнита, соединенных между собой цилиндрическим магнитопроводом.Known device for magnetic flaw detection of steel pipelines from the inner surface (RU 2634366 C2), selected as a prototype. The specified device contains a main two-pole magnetization system and two additional two-pole magnetization systems. Each system consists of two annular permanent magnets radially magnetized in opposite directions, connected to each other by a cylindrical magnetic circuit.

Указанное устройство может быть использовано в трубопроводах малого внутреннего диаметра и/или в трубопроводах с толстой стенкой. Указанное использование возможно за счет увеличения магнитной индукции на контролируемом участке трубопровода. Положительный результат достигается путем дополнительного намагничивания участков трубопровода, соседних с контролируемым участком, с помощью дополнительных систем намагничивания, т.е. для достижения величины, обеспечивающей техническое насыщение металла необходимо три системы намагничивания, а именно основная и две дополнительных. Таким образом, одна система намагничивания указанного устройства имеет приемлемую проходимость, но не способна обеспечить достаточный уровень намагничивания материала трубы. При этом, поскольку указанное устройство имеет несколько систем намагничивания, то оно имеет достаточно большую длину, что не может обеспечить высокий уровень проходимости при поворотах или изгибах трубопровода. The specified device can be used in pipelines of small internal diameter and / or in pipelines with a thick wall. The specified use is possible by increasing the magnetic induction in the controlled section of the pipeline. A positive result is achieved by additional magnetization of pipeline sections adjacent to the controlled section using additional magnetization systems, i.e. to achieve a value that ensures the technical saturation of the metal, three magnetization systems are required, namely the main one and two additional ones. Thus, one system of magnetization of the specified device has an acceptable permeability, but is not able to provide a sufficient level of magnetization of the pipe material. In this case, since the above device has several magnetization systems, it has a sufficiently great length w in that it can not provide a high level of permeability when turning or bending of the pipeline.

Таким образом, известные решения, а именно приборы с щетками и бесщёточные приборы больших диаметров, основанные на использовании башмаков, удовлетворяют требованиям по уровню намагничивания материала и чувствительности и имеют стандартную проходимость. Бесщеточные и безбашмаковые магнитные приборы имеют хорошую проходимость, часто требуемую для обследования трубопроводов малых диаметров, но не обеспечивают отвечающие стандартам уровень намагниченности материала трубы и чувствительность к наружным дефектам потери металла. Thus, the known solutions, namely devices with brushes and brushless devices of large diameters, based on the use of shoes, satisfy the requirements for the level of material magnetization and sensitivity and have a standard passability. Brushless and shoeless magnetic instruments have good permeability, often required for inspecting small-diameter pipelines, but do not provide a standard level of magnetization of the pipe material and sensitivity to external defects of metal loss.

Ввиду имеющихся недостатков известных устройств для внутритрубной дефектоскопии, задачей настоящего изобретения является создание бесконтактного устройства продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии, которое бы обладало характеристиками, позволяющими обеспечить высокую проходимость в трубопроводах малого диаметра с одновременным обеспечением уровня намагничивания материала трубы и чувствительности к наружным дефектам потери материала, достаточными для качественного обследования трубопроводов малых диаметров.In view of the existing disadvantages of the known devices for in-line inspection, the object of the present invention is to provide a non-contact device for longitudinal magnetization for in-line inspection, which would have characteristics that allow high permeability in pipelines of small diameter while ensuring the level of magnetization of the pipe material and sensitivity to external defects in material loss. sufficient for high-quality inspection of pipelines of small diameters.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Указанная техническая проблема решена благодаря бесконтактному устройству продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов, которое содержит магнитопровод, имеющий средний участок, выполненный в форме цилиндра, и концевые участки, выполненные в форме усеченных конусов, при этом площадь сечения магнитопровода уменьшается от среднего участка к меньшим основаниям усеченных конусов. Устройство содержит магниты, расположенные так, что они окружают концевые участки магнитопровода, причем внутренняя поверхность магнитов соответствует форме концевых участков магнитопровода. Магниты имеют векторы магнитной индукции, направленные под углом к продольной оси устройства.This technical problem is solved thanks to a non-contact device for longitudinal magnetization for in-line inspection of pipelines, which contains a magnetic circuit having a middle section made in the form of a cylinder and end sections made in the form of truncated cones, while the cross-sectional area of the magnetic circuit decreases from the middle section to smaller bases of the truncated cones. The device contains magnets located so that they surround the end sections of the magnetic circuit, and the inner surface of the magnets corresponds to the shape of the end sections of the magnetic circuit. The magnets have vectors of magnetic induction directed at an angle to the longitudinal axis of the device.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, состоит в создании бесконтактного устройства продольного намагничивания, не контактирующего с внутренней стенкой трубопровода, имеющего повышенную проходимость в трубопроводах малого диаметра с одновременным обеспечением уровня намагничивания материала трубопровода, достаточного для качественного обследования его внутренней и наружной поверхности.The technical result provided by the proposed invention consists in creating a non-contact device for longitudinal magnetization, not in contact with the inner wall of the pipeline, having increased permeability in pipelines of small diameter, while ensuring the level of magnetization of the pipeline material sufficient for a qualitative examination of its inner and outer surfaces.

Одним из важных параметров любого внутритрубного инспекционного прибора является минимальное проходимое сечение трубопровода, т.е. сужение его прямолинейного участка, которое может преодолеть прибор при обследовании трубопровода. Проходимость магнитного внутритрубного инспекционного прибора в значительной степени определяется размерами его системы намагничивания, поскольку именно она задаёт нижний предел сечения внутритрубного инспекционного прибора.One of the important parameters of any in-line inspection device is the minimum cross-section of the pipeline, i.e. narrowing of its straight section, which can be overcome by the device when inspecting the pipeline. The permeability of a magnetic in-line inspection device is largely determined by the size of its magnetization system, since it is this system that sets the lower limit of the cross-section of the in-line inspection device.

При этом, при уменьшении габаритов системы намагничивания увеличивается зазор между магнитами и внутренней поверхностью трубопровода, в результате чего необходимо, чтобы система обладала характеристиками, позволяющими обеспечить достаточный уровень намагниченности материала трубопровода при наличии нестандартного широкого зазора. В некоторых решениях, например, как в прототипе, в устройство добавляют несколько систем намагничивания для увеличения магнитной индукции, что удлиняет конструкцию всего устройства и, тем самым, снижает проходимость.At the same time, with a decrease in the size of the magnetization system, the gap between the magnets and the inner surface of the pipeline increases, as a result of which it is necessary that the system has characteristics that allow providing a sufficient level of magnetization of the pipeline material in the presence of a non-standard wide gap. In some solutions, for example, as in the prototype, several magnetization systems are added to the device to increase the magnetic induction, which lengthens the structure of the entire device and, thereby, reduces the permeability.

В предлагаемом бесконтактном устройстве для обеспечения требуемого уровня намагничивания стоит задача передать как можно больший суммарный поток индукции из магнитов в магнитопровод. Поток - это произведение индукции на площадь магнитопровода, таким образом возникает необходимость сделать как можно большей площадь соприкосновения магнитов и магнитопровода. Для обеспечения максимального уровня индукции и однородности магнитного поля в зоне контроля также необходимо обеспечить направления намагничивания магнитов под углом к продольной оси устройства. In the proposed contactless device, to ensure the required level of magnetization, the task is to transfer the largest possible total flux of induction from the magnets to the magnetic circuit. The flux is the product of induction by the area of the magnetic circuit, thus it becomes necessary to make the contact area of the magnets and the magnetic circuit as large as possible. To ensure the maximum level of induction and uniformity of the magnetic field in the control area, it is also necessary to ensure the direction of magnetization of the magnets at an angle to the longitudinal axis of the device.

Для достижения указанных задач магнитопровод предлагаемого бесконтактного устройства выполнен в виде цилиндра, ограниченный усечёнными конусами, при этом площадь сечения магнитопровода уменьшается от цилиндра к меньшим основаниям усеченных конусов. При этом магниты окружают конические участки магнитопровода, повторяя его форму. Таким образом, увеличивается площадь соприкосновения магнитов и магнитопровода.To achieve these tasks, the magnetic circuit of the proposed contactless device is made in the form of a cylinder bounded by truncated cones, while the cross-sectional area of the magnetic circuit decreases from the cylinder to the smaller bases of the truncated cones. In this case, the magnets surround the tapered sections of the magnetic circuit, repeating its shape. Thus, the area of contact between the magnets and the magnetic circuit increases.

В результате чего, магниты образуют оболочку вокруг концевых участков магнитопровода, что обеспечивает максимальный уровень намагниченности магнитопровода и, как следствие, требуемый уровень намагничивания материала трубопровода.As a result, the magnets form a shell around the end sections of the magnetic circuit, which ensures the maximum level of magnetization of the magnetic circuit and, as a consequence, the required level of magnetization of the pipeline material.

Кроме того, магниты имеют вектора магнитной индукции, направленные под углом к продольной оси устройства. Указанные направления намагничивания обеспечивают максимальный уровень индукции и однородности магнитного поля в зоне контроля.In addition, the magnets have magnetic induction vectors directed at an angle to the longitudinal axis of the device. The indicated directions of magnetization provide the maximum level of induction and uniformity of the magnetic field in the controlled area.

Таким образом, благодаря предлагаемой форме и расположению магнитопровода и магнитов и указанным направлениям намагничиваний обеспечивается достижение максимальной остаточной индукции магнитов и магнитопровода, что позволяет уменьшить габариты бесконтактного устройства в поперечном сечении, что приводит к повышению проходимости бесконтактного устройства в трубопроводах малого диаметра и позволяет отнести созданный на его основе дефектоскоп к классу внутритрубного оборудования с высокой проходимостью в трубопроводах малого диаметра.Thus, due to the proposed shape and arrangement of the magnetic circuit and magnets and the indicated directions of magnetization, it is possible to achieve the maximum residual induction of the magnets and the magnetic circuit, which makes it possible to reduce the dimensions of the contactless device in cross-section, which leads to an increase in the permeability of the contactless device in pipelines of small diameter and allows its basis is a flaw detector to the class of in-line equipment with high throughput in small-diameter pipelines.

В результате предлагаемая система магнитов бесконтактного устройства продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов имеет высокую проходимость в трубопроводах малого диаметра и высокую чувствительность как к внутренним, так и к наружным дефектам потери материала. As a result, the proposed system of magnets of a non-contact device for longitudinal magnetization for in-line inspection of pipelines has a high permeability in pipelines of small diameter and high sensitivity to both internal and external material loss defects.

Согласно одному из вариантов реализации магнитопровод может быть выполнен из ферромагнетика с индукцией насыщения не менее 1,6 Тл.According to one embodiment, the magnetic circuit can be made of a ferromagnet with a saturation induction of at least 1.6 T.

Согласно еще одному из вариантов реализации магниты могут быть выполнены сборными из секторов, каждый из которых имеет вектор магнитной индукции, направленный под углом к продольной оси устройства.According to another embodiment, the magnets can be made of prefabricated sectors, each of which has a magnetic induction vector directed at an angle to the longitudinal axis of the device.

Вышеуказанные варианты реализации, раскрывающие общие характеристики и параметры материалов (ГОСТ 19693-74. Магнитные материалы. Термины и определения) магнитопровода и магнитов, способствуют достижению максимальной намагниченности магнитопровода и снижению габаритов устройства в поперечном сечении, что приводит к повышению проходимости бесконтактного устройства в трубопроводах малого диаметра и позволяет отнести созданный на его основе дефектоскоп к классу внутритрубного оборудования с высокой проходимостью.The above options for implementation, revealing the general characteristics and parameters of materials (GOST 19693-74. Magnetic materials. Terms and definitions) of the magnetic circuit and magnets, contribute to the achievement of the maximum magnetization of the magnetic circuit and reduce the dimensions of the device in cross-section, which leads to an increase in the permeability of the contactless device in pipelines of small diameter and makes it possible to classify the flaw detector created on its basis as a class of in-line equipment with high throughput.

Согласно одному из вариантов реализации на среднем участке магнитопровода между магнитами установлен по меньшей мере один немагнитный элемент, обеспечивающий достаточную величину зоны однородности поля в продольном направлении и малую величину градиента в зоне контроля в осевом направлении.According to one of the embodiments, at least one non-magnetic element is installed in the middle section of the magnetic circuit between the magnets, which ensures a sufficient value of the field uniformity zone in the longitudinal direction and a small value of the gradient in the control zone in the axial direction.

Согласно еще одному из вариантов реализации магниты образуют наружную поверхность, поперечное сечение которой имеет форму круга или правильного многоугольника, что обеспечивает равномерность рассеивания магнитного поля в материал трубопровода. According to another embodiment, the magnets form an outer surface, the cross-section of which has the shape of a circle or a regular polygon, which ensures uniform dispersion of the magnetic field into the pipeline material.

Согласно еще одному из вариантов реализации магнитопровод содержит дополнительные цилиндрические участки, являющиеся продолжением меньших оснований усеченных конусов.According to another embodiment, the magnetic circuit contains additional cylindrical sections that are a continuation of the smaller bases of the truncated cones.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

На фиг. 1 представлено схематическое изображение предлагаемого бесконтактного устройства продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов малого диаметра согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed non-contact device of longitudinal magnetization for in-line inspection of pipelines of small diameter according to one of the embodiments of the present invention.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение предлагаемого бесконтактного устройства продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов малого диаметра согласно другому варианту реализации настоящего изобретения.FIG. 2 shows a schematic representation of the proposed non-contact longitudinal magnetization device for in-line inspection of small-diameter pipelines according to another embodiment of the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION

Бесконтактное устройство продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов малого диаметра (далее называемое в настоящем описании как устройство или прибор), согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, показано на фиг. 1. Устройство содержит фланцы 1 и 2 из ферромагнитного материала с высокой индукцией насыщения, которые могут быть выполнены из Стали 10. Устройство также содержит сборные магниты 3 и 4, которые могут быть выполнены из сплава неодим-железо-бор. Устройство содержит магнитопровод 5, который может быть выполнен из ферромагнитного материала с высокой индукцией насыщения, например из Стали 20 или пермендюра. В состав устройства также входят блоки датчиков 6 Холла, размещённые в зоне контроля поля рассеяния и подвеску 7 датчика 6, которая может быть выполнена из полиуретана.A non-contact longitudinal magnetization device for in-line inspection of small-diameter pipelines (hereinafter referred to in the present description as a device or instrument), according to a preferred embodiment of the present invention, is shown in FIG. 1. The device contains flanges 1 and 2 of ferromagnetic material with high saturation induction, which can be made of Steel 10. The device also contains prefabricated magnets 3 and 4, which can be made of neodymium-iron-boron alloy. The device contains a magnetic core 5, which can be made of a ferromagnetic material with a high saturation induction, for example, Steel 20 or permendur. The device also includes Hall sensors 6, located in the control zone of the stray field and the suspension 7 of the sensor 6, which can be made of polyurethane.

В классическом приборе для трубопроводов среднего или большого диаметра магнитопровод это труба с достаточно большой толщиной стенки. Поскольку магнитопровод в приборах малого диаметра существенно меньше по поперечному сечению, чем обследуемая труба, он для увеличения сечения преобразуется из трубы в сплошной стальной цилиндр с небольшим технологическим отверстием в центре. Кроме того, форма магнитопровода должна обеспечивать передачу как можно большего суммарного потока индукции из магнитов в магнитопровод, т.е. форма магнитопровода должна обеспечивать как можно большую площадь соприкосновения с магнитами. При этом, для получения максимального уровня индукции и однородности магнитного поля в зоне контроля необходимо, чтобы создаваемое магнитами поле по направлению было как можно ближе к перпендикуляру к поверхности соприкосновения магнитопровод-магнит.In a classic device for pipelines of medium or large diameter, the magnetic core is a pipe with a sufficiently large wall thickness. Since the magnetic circuit in small-diameter devices is significantly smaller in cross-section than the pipe under examination, to increase the cross-section, it is converted from a pipe into a solid steel cylinder with a small technological hole in the center. In addition, the shape of the magnetic circuit should ensure the transfer of the largest possible total flux of induction from the magnets to the magnetic circuit, i.e. the shape of the magnetic circuit should provide as large an area of contact with the magnets as possible. At the same time, in order to obtain the maximum level of induction and the uniformity of the magnetic field in the control zone, it is necessary that the field created by the magnets in the direction be as close as possible to the perpendicular to the contact surface of the magnetic core-magnet.

Таким образом, для решения указанных выше задач сплошной стальной магнитопровод 5 с небольшим технологическим отверстием в центре имеет средний участок, выполненный в форме цилиндра, и концевые участки, выполненные в форме усеченных конусов, при этом площадь сечения магнитопровода 5 уменьшается от среднего участка к меньшим основаниям усеченных конусов. Таким образом, магнитопровод 5 является вытянутым телом вращения с выпуклой средней частью. Такая форма магнитопровода 5 способствует обеспечению высокого уровня намагниченности трубопровода в зоне контроля и однородности магнитного поля в зоне контроля. Стоит отметить, что использование в магнитопроводе 5 цилиндрических частей вместо усеченных конусов однозначно приведет к снижению намагниченности трубопровода в зоне контроля. Thus, to solve the above problems, the solid steel magnetic circuit 5 with a small technological hole in the center has a middle section made in the form of a cylinder and end sections made in the form of truncated cones, while the cross-sectional area of the magnetic circuit 5 decreases from the middle section to smaller bases truncated cones. Thus, the magnetic circuit 5 is an elongated body of revolution with a convex middle part. This shape of the magnetic circuit 5 contributes to ensuring a high level of magnetization of the pipeline in the control area and the uniformity of the magnetic field in the control area. It should be noted that the use of 5 cylindrical parts in the magnetic circuit instead of truncated cones will definitely lead to a decrease in the magnetization of the pipeline in the control zone.

Концевые участки магнитопровода 5 также могут содержать дополнительные цилиндрические участки, являющиеся продолжением меньших оснований усеченных конусов (фиг. 2). Указанные дополнительные цилиндрические участки используются в зависимости от величины магнитной системы прибора. Эффективность дополнительных цилиндрических участков снижается с увеличением диаметра магнитной системы прибора. Например, в магнитной системе прибора на 12 дюймов, дополнительные цилиндрические участки не нужны, а в приборе на 10 дюймов благодаря наличию цилиндрических участков обеспечивается увеличение индукции магнитного поля в зоне контроля на 5%, по сравнению с магнитопроводом без таких участков.The end sections of the magnetic circuit 5 may also contain additional cylindrical sections that are a continuation of the smaller bases of the truncated cones (Fig. 2). The indicated additional cylindrical sections are used depending on the size of the magnetic system of the device. The efficiency of additional cylindrical sections decreases with an increase in the diameter of the magnetic system of the device. For example, in the magnetic system of a 12 "device, additional cylindrical sections are not needed, and in a 10" device, due to the presence of cylindrical sections, an increase in the magnetic field induction in the control zone is provided by 5%, compared to a magnetic circuit without such sections.

Каждый из магнитов 3 и 4 выполнен сборным из 12 секторов, скрепленных обечайкой. Технологически каждый сектор может быть склеен из нескольких предварительно намагниченных частей. Магниты 3 и 4 расположены так, что они окружают концевые участки магнитопровода 5. Внутренняя поверхность магнитов 3 и 4 соответствует форме концевых участков магнитопровода 5 Кроме того, в предпочтительном варианте реализации магниты 3 и 4 закрывают магнитопровод 5 со стороны его торцов. В результате, магниты 3 и 4 образуют оболочку вокруг магнитопровода 5, что гарантирует максимальный уровень намагниченности материала магнитопровода 5. Таким образом, магнитопровод 5 эффективно становится магнитом с большой остаточной индукцией (около 2,1 Тл для Стали 20). Кроме того, большая индукция насыщения с учетом свойств материала магнитопровода превышает теоретически достижимую максимальную остаточную индукцию магнитов 3, 4, выполненных из сплава неодим-железо-бор.Each of the magnets 3 and 4 is made up of 12 sectors, fastened by a shell. Technologically, each sector can be glued from several pre-magnetized parts. The magnets 3 and 4 are located so that they surround the end portions of the magnetic circuit 5. The inner surface of the magnets 3 and 4 corresponds to the shape of the end portions of the magnetic circuit 5. In addition, in a preferred embodiment, the magnets 3 and 4 cover the magnetic circuit 5 from the side of its ends. As a result, the magnets 3 and 4 form a shell around the magnetic circuit 5, which guarantees the maximum level of magnetization of the material of the magnetic circuit 5. Thus, the magnetic circuit 5 effectively becomes a magnet with a high residual induction (about 2.1 T for Steel 20). In addition, the large saturation induction, taking into account the properties of the magnetic circuit material, exceeds the theoretically achievable maximum residual induction of magnets 3, 4, made of a neodymium-iron-boron alloy.

Вместе с тем, форма концевых участков магнитопровода 5 и указанное расположение и форма магнитов 3 и 4 обеспечивают максимальную поверхность их соприкосновения, что обеспечивает передачу большего суммарного потока индукции из магнитов 3 и 4 в магнитопровод 5. При этом, на среднем участке магнитопровода 5 между магнитами 3 и 4 могут быть установлены два немагнитных элемента (не показаны). Немагнитные элементы могут обеспечить разрыв, достаточный для образования зоны однородности поля в продольном направлении и малую величину градиента в зоне контроля в осевом направлении.At the same time, the shape of the end sections of the magnetic circuit 5 and the indicated arrangement and shape of the magnets 3 and 4 provide the maximum surface of their contact, which ensures the transfer of a larger total flux of induction from the magnets 3 and 4 to the magnetic circuit 5. In this case, in the middle section of the magnetic circuit 5 between the magnets 3 and 4, two non-magnetic elements (not shown) can be installed. Non-magnetic elements can provide a gap sufficient for the formation of a field uniformity zone in the longitudinal direction and a small value of the gradient in the control zone in the axial direction.

Каждый из секторов магнитов 3 и 4 имеет вектор магнитной индукции, направленный под углом к продольной оси устройства. Для получения необходимых направлений векторов намагниченности магнитов 3, 4 в первую очередь задается указанное необходимое направление остаточной намагниченности, а затем по результатам численного моделирования оптимизируются размеры магнитов для достижения наибольшего поля в зоне контроля. При этом, для обеспечения оптимального результата при получении необходимых векторов намагниченности выстраивают форму магнитов и их расположение. Таким образом, форма концевых участков магнитопровода 5 в виде усеченных конусов и форма магнитов 3, 4 способствуют получению векторов магнитной индукции основных магнитов 3 и 4, направленных под углом к оси устройства (магнитопровода 5), что обеспечивает максимальный уровень индукции и однородности магнитного поля в зоне контроля. Стоит отметить, что изменение формы магнитов 3, 4 либо изменение направлений намагничивания на параллельное или перпендикулярное продольной оси прибора приведет либо к ослаблению поля в зоне контроля, либо к недопустимым градиентам напряженности в продольном и/или радиальном направлении в зоне контроля.Each of the sectors of the magnets 3 and 4 has a magnetic induction vector directed at an angle to the longitudinal axis of the device. To obtain the necessary directions of the magnetization vectors of magnets 3, 4, first of all, the indicated required direction of remanent magnetization is set, and then, according to the results of numerical simulation, the sizes of the magnets are optimized to achieve the greatest field in the control zone. At the same time, to ensure an optimal result when obtaining the necessary magnetization vectors, the shape of the magnets and their arrangement are built. Thus, the shape of the end sections of the magnetic circuit 5 in the form of truncated cones and the shape of the magnets 3, 4 contribute to obtaining the vectors of the magnetic induction of the main magnets 3 and 4 directed at an angle to the axis of the device (magnetic circuit 5), which ensures the maximum level of induction and uniformity of the magnetic field in control zone. It should be noted that a change in the shape of magnets 3, 4 or a change in the directions of magnetization to parallel or perpendicular to the longitudinal axis of the device will either lead to a weakening of the field in the control zone, or to unacceptable strength gradients in the longitudinal and / or radial direction in the control zone.

Также стоит отметить, что магниты 3 и 4, собранные из секторов и образующие цилиндрическую наружную поверхность, обеспечивают достаточно большой суммарный объем, чтобы «сгенерировать» необходимую напряженность поля в материале магнитопровода 5 и материале обследуемого трубопровода. Кроме того, цилиндрическая наружная поверхность магнитов 3 и 4 и их указанное расположение обеспечивают достаточно большую поверхность рассеивания магнитного поля в транспортируемую среду для его дальнейшей передачи в материал трубопровода. It is also worth noting that magnets 3 and 4, assembled from sectors and forming a cylindrical outer surface, provide a sufficiently large total volume to "generate" the required field strength in the material of the magnetic circuit 5 and the material of the inspected pipeline. In addition, the cylindrical outer surface of the magnets 3 and 4 and their indicated arrangement provide a sufficiently large surface for the dispersion of the magnetic field into the transported medium for its further transfer into the pipeline material.

Для выполнения магнитопровода 5 предпочтителен материал из ферромагнетика с индукцией насыщения не менее 1,6 Тл, например Сталь 20 или пермендюр (как указывалось ранее). Выбор параметров индукции насыщения материала магнитопровода 5 зависит от требований к проходимости и толщинам стенок обследуемых трубопроводов. Стоит учитывать, что магнитопровод 5, материал которого будет иметь индукцию насыщения менее чем 1,6 Тл, может обеспечивать недостаточную индукцию для качественного обследования наружной поверхности трубопровода. Аналогично выполняется выбор материала для магнитов 3 и 4. Для указанных магнитов предпочтителен, например, материал неодим-железо-бор.To make the magnetic circuit 5, a ferromagnetic material with a saturation induction of at least 1.6 T is preferable, for example Steel 20 or permendur (as mentioned earlier). The choice of the saturation induction parameters of the material of the magnetic core 5 depends on the requirements for the permeability and wall thicknesses of the pipelines being inspected. It should be borne in mind that the magnetic core 5, the material of which will have a saturation induction of less than 1.6 T, may provide insufficient induction for a high-quality examination of the outer surface of the pipeline. The choice of material for magnets 3 and 4 is carried out in a similar way. For these magnets, for example, the material neodymium-iron-boron is preferable.

Проходимость магнитного внутритрубного инспекционного прибора в значительной степени определяется размерами его магнитной системы, поскольку она задаёт нижний предел сечения внутритрубного инспекционного прибора. Благодаря предлагаемой форме и расположению магнитопровода 5 и магнитов 3, 4 и указанным направлениям намагничиваний, обеспечивается достижение максимальной индукции магнитопровода 5, достаточной для поддержания уровня намагниченности материала трубопровода даже при наличии нестандартного широкого зазора, что позволяет уменьшить наружный диаметр устройства. The permeability of a magnetic in-line inspection device is largely determined by the size of its magnetic system, since it sets the lower limit of the cross-section of the in-line inspection device. Due to the proposed shape and arrangement of the magnetic circuit 5 and magnets 3, 4 and the indicated directions of magnetization, it is possible to achieve the maximum induction of the magnetic circuit 5, sufficient to maintain the level of magnetization of the pipeline material even in the presence of a non-standard wide gap, which makes it possible to reduce the outer diameter of the device.

Таким образом, предлагаемое бесконтактное магнитное устройство имеет высокую проходимость в трубопроводах малого диаметра с одновременным обеспечением уровня намагничивания материала трубопровода, достаточного для качественного обследования его внутренней и наружной поверхности.Thus, the proposed contactless magnetic device has a high permeability in small-diameter pipelines while ensuring the level of magnetization of the pipeline material sufficient for a high-quality examination of its inner and outer surfaces.

Например, предлагаемое бесконтактное магнитное устройство с максимальным сечением 218 мм по диаметру магнитов 3 и 4 (фиг. 1) способно создать индукцию 1,7 Тл в стенке трубопровода толщиной 23 мм и диаметром 273,1 мм. For example, the proposed contactless magnetic device with a maximum cross-section of 218 mm in diameter of magnets 3 and 4 (Fig. 1) is able to create an induction of 1.7 T in a pipeline wall 23 mm thick and 273.1 mm in diameter.

Важно отметить, что конкретные размеры магнитопровода и магнитов и материалы, используемые для их изготовления, выбираются и зависят от требований к проходимости и толщинам стенок обследуемых трубопроводов.It is important to note that the specific dimensions of the magnetic circuit and magnets and the materials used for their manufacture are selected and depend on the requirements for the permeability and wall thicknesses of the pipelines being inspected.

Магнитный контур предлагаемого устройства проходит следующим образом. Вне зависимости от того, проходит ли силовая линия через магниты 3, 4, она последовательно пересекает первый магнит 4 - магнитопровод 5 - второй магнит 3 - транспортируемую среду (не показано) - обследуемый трубопровод (не показан) - транспортируемую среду - возвращается в первый магнит 4The magnetic circuit of the proposed device runs as follows. Regardless of whether the line of force passes through magnets 3, 4, it sequentially crosses the first magnet 4 - magnetic circuit 5 - second magnet 3 - transported medium (not shown) - inspected pipeline (not shown) - transported medium - returns to the first magnet four

Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в описании в иллюстративных целях, и охватывает все возможные модификации и альтернативы, входящие в объем настоящего изобретения, определенный формулой изобретения.The present invention is not limited to the specific embodiments disclosed in the description for illustrative purposes, and covers all possible modifications and alternatives falling within the scope of the present invention as defined by the claims.

Claims (10)

1. Бесконтактное устройство продольного намагничивания для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов, содержащее1. A non-contact device for longitudinal magnetization for in-line inspection of pipelines, containing магнитопровод, имеющий средний участок, выполненный в форме цилиндра, и концевые участки, выполненные в форме усеченных конусов, при этом площадь сечения магнитопровода уменьшается от среднего участка к меньшим основаниям концевых участков,a magnetic circuit having a middle section made in the form of a cylinder and end sections made in the form of truncated cones, while the cross-sectional area of the magnetic circuit decreases from the middle section to the smaller bases of the end sections, магниты, расположенные так, что они окружают концевые участки магнитопровода, причем внутренняя поверхность магнитов соответствует форме концевых участков магнитопровода,magnets arranged so that they surround the end sections of the magnetic circuit, and the inner surface of the magnets corresponds to the shape of the end sections of the magnetic circuit, при этом магниты имеют векторы магнитной индукции, направленные по перпендикуляру или близко к нему относительно поверхности соприкосновения магнитопровод-магнит.while the magnets have magnetic induction vectors directed along the perpendicular or close to it with respect to the contact surface of the magnetic circuit-magnet. 2. Бесконтактное устройство продольного намагничивания по п. 1, в котором магнитопровод выполнен из ферромагнетика с индукцией насыщения не менее 1,6 Тл.2. A non-contact device for longitudinal magnetization according to claim 1, in which the magnetic circuit is made of a ferromagnet with a saturation induction of at least 1.6 T. 3. Бесконтактное устройство продольного намагничивания по любому из пп. 1, 2, в котором магниты выполнены сборными из секторов, каждый из которых имеет вектор магнитной индукции, направленный по перпендикуляру или близко к нему относительно поверхности соприкосновения магнитопровод-магнит.3. A non-contact device for longitudinal magnetization according to any one of paragraphs. 1, 2, in which the magnets are assembled from sectors, each of which has a magnetic induction vector directed along the perpendicular or close to it with respect to the contact surface of the magnetic circuit-magnet. 4. Бесконтактное устройство продольного намагничивания по любому из пп. 1-3, в котором на среднем участке магнитопровода между магнитами установлен по меньшей мере один немагнитный элемент.4. A non-contact device for longitudinal magnetization according to any one of paragraphs. 1-3, in which at least one non-magnetic element is installed between the magnets in the middle section of the magnetic circuit. 5. Бесконтактное устройство продольного намагничивания по любому из пп. 1-4, в котором магниты образуют наружную поверхность, поперечное сечение которой имеет форму круга.5. A non-contact device for longitudinal magnetization according to any one of paragraphs. 1-4, in which the magnets form an outer surface, the cross-section of which is circular. 6. Бесконтактное устройство продольного намагничивания по любому из пп. 1-4, в котором магниты образуют наружную поверхность, поперечное сечение которой имеет форму правильного многоугольника.6. Contactless device for longitudinal magnetization according to any one of paragraphs. 1-4, in which the magnets form an outer surface, the cross-section of which is in the form of a regular polygon. 7. Бесконтактное устройство продольного намагничивания по любому из пп. 1-6, в котором магнитопровод содержит дополнительные цилиндрические участки, являющиеся продолжением меньших оснований усеченных конусов.7. A non-contact device for longitudinal magnetization according to any one of paragraphs. 1-6, in which the magnetic circuit contains additional cylindrical sections that are a continuation of the smaller bases of the truncated cones.
RU2020114583A 2020-04-23 2020-04-23 Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines RU2745013C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114583A RU2745013C1 (en) 2020-04-23 2020-04-23 Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114583A RU2745013C1 (en) 2020-04-23 2020-04-23 Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745013C1 true RU2745013C1 (en) 2021-03-18

Family

ID=74874436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020114583A RU2745013C1 (en) 2020-04-23 2020-04-23 Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745013C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2369953C1 (en) * 2007-12-26 2009-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЕРГИЯ" Multipole rotor of valve electric machine with permanent magnets (versions)
RU2370319C2 (en) * 2004-12-22 2009-10-20 Владимир Александрович Глебов Method of generating high-gradient magnetic field and device for separating substances based on said method
US20100283454A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Paul Arthur Mundell Magnetising assembly
RU2634366C2 (en) * 2016-04-14 2017-10-26 Общество с ограниченной ответственностью "Интрон Плюс" Method for magnetic flaw detection and device for its implementation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2370319C2 (en) * 2004-12-22 2009-10-20 Владимир Александрович Глебов Method of generating high-gradient magnetic field and device for separating substances based on said method
RU2369953C1 (en) * 2007-12-26 2009-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЕРГИЯ" Multipole rotor of valve electric machine with permanent magnets (versions)
US20100283454A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Paul Arthur Mundell Magnetising assembly
RU2634366C2 (en) * 2016-04-14 2017-10-26 Общество с ограниченной ответственностью "Интрон Плюс" Method for magnetic flaw detection and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017080133A1 (en) Open magnetic circuit-based method and device for detecting magnetostrictive guided-wave
KR20140015524A (en) Wire rope flaw detecting apparatus
US10473730B2 (en) Defect detection device enabling easy removal of magnetic impurities
KR102055034B1 (en) Eddy current flaw detection probe and eddy current flaw inspection apparatus
CN107850570B (en) Defect measuring method, defect measuring device, and inspection probe
US7038444B2 (en) System and method for in-line stress measurement by continuous Barkhausen method
WO2017022764A1 (en) Wire rope flaw detector
RU2745013C1 (en) Non-contact longitudinal magnetizing device for in-pipe defectoscopy of pipelines
Pham et al. Design of a lightweight magnetizer to enable a portable circumferential magnetic flux leakage detection system
JP4234761B2 (en) Eddy current flaw detection method and apparatus
Nara et al. Non-destructive inspection of ferromagnetic pipes based on the discrete Fourier coefficients of magnetic flux leakage
CN109459488A (en) Continuous pipe on-line measuring device
JPH0396855A (en) Magnetic flaw detecting device
JP7405046B2 (en) Magnetic material inspection equipment and magnetic material magnetization equipment
CN210222270U (en) Sensor for transient electromagnetic exploration
JP5721475B2 (en) Interpolation probe for eddy current testing of ferromagnetic steel tubes
RU2285254C1 (en) Device for demagnetization of main pipelines
CN215179890U (en) Novel composite excitation multi-extension-direction defect leakage magnetic field detection device
CN216013233U (en) ACFM-MFL composite probe for omnidirectional defect detection of coiled tubing
RU152717U1 (en) INTERNAL THROUGH EDGE-CURRENT CONVERTER
JP2019032294A (en) Defect inspection method and defect inspection device
JP7295523B2 (en) Eddy current flaw detection probe and eddy current flaw detection device
JP2019032210A (en) Defect inspection method and defect inspection device
RU2204131C2 (en) Electromagnetic converter
WO2016152868A1 (en) Pressure sensor