RU2790307C1 - Ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring method and device for the method implementation - Google Patents

Ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring method and device for the method implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2790307C1
RU2790307C1 RU2022125864A RU2022125864A RU2790307C1 RU 2790307 C1 RU2790307 C1 RU 2790307C1 RU 2022125864 A RU2022125864 A RU 2022125864A RU 2022125864 A RU2022125864 A RU 2022125864A RU 2790307 C1 RU2790307 C1 RU 2790307C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
sensor
magnetic
results
magnetic induction
Prior art date
Application number
RU2022125864A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Цыпуштанов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "БУРАН-АКТИВ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "БУРАН-АКТИВ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "БУРАН-АКТИВ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2790307C1 publication Critical patent/RU2790307C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring.
SUBSTANCE: invention relates to ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring. The essence of the invention includes at least two transducers structurally located in one housing, one of which is an ultrasonic transducer designed as an electromagnetic-acoustic transducer and connected to the pulse current generator and the processing unit of ultrasonic signals, the second is a magnetic-induction transducer designed as a Hall sensor and connected to the processing unit of magnetic-induction signals, placed over the pipe surface, the sensors scan the pipe surface along a helical path while moving the pipe linearly and rotating it around its axis under a common applied constant magnetic field generated by a magnetic field source, the pipe wall thickness is measured at the same measuring point by means of the magnetic-induction and ultrasonic sensors, the acoustic wave signals received by the ultrasonic sensor are transmitted to the ultrasonic signal processing unit, while the magnetic field signals received by the magnetic-induction sensor are transmitted to the magnetic-induction signal processing unit, then the processing results from the ultrasonic and magnetic-induction signal processing units are transmitted to the general processing unit designed to generate the pipe wall thickness measurement resultant and continuously calibrate the measurement results from the magnetic-induction sensor to the measurement results of the ultrasonic sensor, taking into account the time shift caused by the different transit times of each measurement point by means of the ultrasonic and magnetic-induction sensors, the results of the calibrated measurement results are displayed in the form of a diagram on the display unit, if there are no measurement results from the ultrasonic sensor, the measurement results from the magnetic-induction sensor are displayed on the display unit.
EFFECT: invention provides possibility to increase the pipe wall thickness measurement accuracy.
2 cl, 4 dwg

Description

Группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике для неразрушающего контроля, основанной на ультразвуковом и магнитоиндукционном методах, и может быть использована при контроле качества трубных изделий, а именно для измерения толщины стенки нефтяных, газовых и водопроводных труб, труб широкого сортамента, в том числе в части измерения остаточной толщины стенки труб, которые находились в эксплуатации и имеют следы износа поверхности.SUBSTANCE: group of inventions relates to instrumentation for non-destructive testing, based on ultrasonic and magnetic induction methods, and can be used in quality control of tubular products, namely for measuring the wall thickness of oil, gas and water pipes, pipes of a wide range, including parts of measuring the residual wall thickness of pipes that have been in operation and have traces of surface wear.

Измерение остаточной толщины стенки труб проводится с целью определения количественных характеристик степени износа стенки объекта контроля в процессе его эксплуатации. В процессе эксплуатации труб отмечается появление коррозионного и эрозионного износа стенок труб, что может привести к аварийным ситуациям. По результатам измерения толщины можно определить степень коррозии и допустимый срок эксплуатации трубы или уровень снижения рабочих параметров.Measurement of the residual thickness of the pipe wall is carried out in order to determine the quantitative characteristics of the degree of wear of the wall of the test object during its operation. During the operation of pipes, the appearance of corrosive and erosive wear of the pipe walls is noted, which can lead to emergency situations. Thickness measurements can be used to determine the degree of corrosion and allowable pipe life or degradation rate.

При проведении обследований труб в процессе эксплуатации универсальным методом неразрушающего контроля остается ультразвуковой метод, названный так по диапазону применяемых частот, позволяющий выявить некоторые виды дефектов металла, а также при измерении степени коррозионного и эрозионного износа стенок труб и соответствие их требованиям нормативных документов. Коррозионное воздействие на стенки труб вызывают язвенные поражения и коррозионные растрескивания, уменьшающие прочностные свойства металла. Кроме того, уменьшение толщины стенки трубы приводит к снижению ее прочностных свойств. В связи с этим контроль остаточной толщины стенки труб остается востребованным.When inspecting pipes during operation, the universal method of non-destructive testing remains the ultrasonic method, so named for the range of frequencies used, which makes it possible to identify certain types of metal defects, as well as to measure the degree of corrosive and erosive wear of pipe walls and their compliance with the requirements of regulatory documents. Corrosive effects on the walls of pipes cause ulcerative lesions and corrosion cracking, which reduce the strength properties of the metal. In addition, a decrease in the thickness of the pipe wall leads to a decrease in its strength properties. In this regard, the control of the residual thickness of the pipe wall remains in demand.

Измерение толщины стенки труб с помощью ультразвука основано на измерении времени прохождения зондирующего ультразвукового луча от наружной и внутренней стенки трубы. Время прохождения луча прямо пропорционально толщине стенки и обеспечивает очень, высокую точность измерения. Разрешение может достигать тысячные доли миллиметра.The measurement of pipe wall thickness using ultrasound is based on measuring the time of passage of a probing ultrasonic beam from the outer and inner walls of the pipe. The beam transit time is directly proportional to the wall thickness and provides very, high measurement accuracy. Resolution can reach thousandths of a millimeter.

Существует два основных способа контроля толщины стенки с помощью ультразвука. Первый - контактный - с помощью пьезокерамики. Второй - бесконтактный - с помощью электромагнитно-акустического преобразования.There are two main ways to control wall thickness with ultrasound. The first - contact - with the help of piezoceramics. The second - non-contact - with the help of electromagnetic-acoustic conversion.

Наиболее распространенными в ультразвуковых преобразователях для целей толщинометрии являются пьезопластины из пьезокерамики. На керамическую пьезопластину с двух сторон напыляют проводящее покрытие. Пластина подключается к генератору, который формирует на выводах пластины кратковременный импульс не менее 200 Вольт. В результате пьезопластина сжимается, либо расширяется, в зависимости от полярности, и создает ультразвуковую волну. Для передачи волны на объект контроля, могут использоваться различные жидкости, например, вода или масло, способствующие передаче волны до поверхности объекта контроля и возвращению волны после отражения. Для улавливания отраженной волны и считывания показаний измерений используется датчик.The most common in ultrasonic transducers for the purposes of thickness measurement are piezoceramic plates. A conductive coating is sprayed onto a ceramic piezoelectric plate on both sides. The plate is connected to a generator, which generates a short-term pulse of at least 200 volts at the plate terminals. As a result, the piezoelectric plate contracts or expands, depending on the polarity, and creates an ultrasonic wave. To transfer the wave to the object of control, various liquids can be used, for example, water or oil, which contribute to the transmission of the wave to the surface of the object of control and the return of the wave after reflection. A sensor is used to capture the reflected wave and read the measurements.

Недостатком описанного выше способа является необходимость использования контактных жидкостей, что снижает скорость контроля и делает его невозможным в некоторых случаях.The disadvantage of the method described above is the need to use couplants, which reduces the speed of control and makes it impossible in some cases.

Также известны способы электромагнитно-акустического (ЭМА) ультразвукового контроля и устройства для их осуществления, согласно которым при помощи ЭМА-преобразователей возбуждают в изделии акустические колебания, по которым судят о параметрах контролируемого изделия. Электромагнитно-акустический преобразователь включает катушку, которая размещается над поверхностью трубы. Катушка подключается к генератору. Генератор создает мощный импульс (около 2 кВ.), электромагнитного поля, которое создается катушкой и начинает воздействовать на металл наружной стенки трубы. В результате металл прогибается, создается акустическая волна и возвращается обратно к преобразователю для приема.Also known are methods of electromagnetic-acoustic (EMA) ultrasonic testing and devices for their implementation, according to which, using EMA transducers, acoustic vibrations are excited in the product, by which the parameters of the controlled product are judged. The electromagnetic-acoustic transducer includes a coil, which is placed above the surface of the pipe. The coil is connected to the generator. The generator creates a powerful impulse (about 2 kV), an electromagnetic field, which is created by a coil and begins to act on the metal of the outer wall of the pipe. As a result, the metal bends, creates an acoustic wave and returns back to the transducer for reception.

Электромагнитные акустические измерительные преобразователи генерируют ультразвуковую волну непосредственно в испытуемом материале одним из двух главных способов. Первый способ включает использование силы Лоренца, а второй способ включает использование магнитострикционных сил.Electromagnetic acoustic transducers generate an ultrasonic wave directly in the material under test in one of two main ways. The first method involves the use of the Lorentz force, and the second method involves the use of magnetostrictive forces.

Для передачи ультразвуковой волны в стенку трубы в соответствии с первым способом в металлической поверхности с помощью переменного тока наводят вихревой ток. При наличии постоянного магнитного поля возникает сила Лоренца, которая приводит к колебательному движению «сетки» металла в стенке трубы, которое создает ультразвуковую волну. Нарушения однородности этой металлической сетки (например, дефекты, такие как трещины) создают отражения ультразвуковой волны. Эти отраженные волны, вступая во взаимодействие с магнитным полем, создают вихревой ток, который, в свою очередь, наводит ток в линии. Этот ток образует принимаемый сигнал, который в дальнейшем может обрабатываться и анализироваться. Ультразвуковая волна, сформированная на наружной поверхности трубы, также отражается от внутренней поверхности трубы и возвращается на наружную поверхность.In order to transmit an ultrasonic wave to the pipe wall, according to the first method, an eddy current is induced in the metal surface using an alternating current. In the presence of a constant magnetic field, a Lorentz force arises, which leads to an oscillatory movement of the "grid" of metal in the pipe wall, which creates an ultrasonic wave. Disturbances in the homogeneity of this metal mesh (eg defects such as cracks) create reflections of the ultrasonic wave. These reflected waves, interacting with the magnetic field, create an eddy current, which in turn induces a current in the line. This current forms the received signal, which can be further processed and analyzed. An ultrasonic wave formed on the outer surface of the pipe is also reflected from the inner surface of the pipe and returns to the outer surface.

Электромагнитные акустические измерительные преобразователи, передающие ультразвуковую волну в соответствии со вторым способом, используют магнитострикционные силы, создаваемые магнитным полем переменного тока. Эти электромагнитные акустические измерительные преобразователи могут принимать ультразвуковую волну и преобразовывать ее в электрический сигнал с использованием обратного магнитострикционного эффекта.Electromagnetic acoustic transducers transmitting an ultrasonic wave according to the second method use magnetostrictive forces generated by an alternating current magnetic field. These electromagnetic acoustic transducers can receive an ultrasonic wave and convert it into an electrical signal using the inverse magnetostrictive effect.

Недостатком электромагнитно-акустического контроля является его сложность и более низкая, по сравнению с пьезоэлектрическим вариантом, чувствительность вследствие более низкого коэффициента преобразования электрической энергии в акустическую - ориентировочно до 100 раз и более.The disadvantage of electromagnetic-acoustic control is its complexity and lower, compared to the piezoelectric version, sensitivity due to the lower coefficient of conversion of electrical energy into acoustic - approximately up to 100 times or more.

Недостатком обоих вышеописанных ультразвуковых методов является низкое качество и достоверность контроля толщины стенки труб, бывших в эксплуатации и имеющих шероховатую поверхность в результате коррозионных процессов. Причина заключается в том, что зондирующий ультразвуковой луч рассеивается на неоднородностях внутренней и наружной поверхности труб и будучи отраженным, возвращается к первичному преобразователю либо сильно ослабленным, либо вообще не возвращается. В зависимости от степени шероховатости поверхности трубы количество не состоявшихся измерений может достигать до 90%.The disadvantage of both ultrasonic methods described above is the low quality and reliability of the control of the wall thickness of pipes that have been in operation and have a rough surface as a result of corrosion processes. The reason is that the probing ultrasonic beam is scattered on the inhomogeneities of the inner and outer surfaces of the pipes and, being reflected, returns to the primary transducer, either greatly weakened, or does not return at all. Depending on the degree of roughness of the pipe surface, the number of failed measurements can reach up to 90%.

Помимо способов ультразвукового контроля известен способ контроля толщины стенки трубы, основанный на измерении магнитных полей рассеяния в приложенном магнитном поле объекта контроля - трубы. Измерение полей производится с помощью магниточувствительных преобразователей, например, датчиков Холла или феррозондов. Недостатком этого способа является очень низкая точность измерения толщины стенки, достигающая до 50% от измеряемой величины. Это обусловлено зависимостью результата контроля от магнитных свойств материала трубы, их однородности, величины расстояния размещения преобразователей от поверхности трубы и их стабильности, геометрическими параметрами утонения в зоне контроля, места расположения утонения - снаружи или изнутри.In addition to the methods of ultrasonic testing, there is a method for controlling the thickness of the pipe wall, based on the measurement of stray magnetic fields in the applied magnetic field of the test object - the pipe. The fields are measured using magnetically sensitive transducers, for example, Hall sensors or ferroprobes. The disadvantage of this method is the very low accuracy of measuring the wall thickness, reaching up to 50% of the measured value. This is due to the dependence of the test result on the magnetic properties of the pipe material, their uniformity, the distance between the transducers and the pipe surface and their stability, the geometric parameters of the thinning in the control zone, the location of the thinning - outside or inside.

Из уровня техники известно изобретение «Способ обнаружения плоскостных несложностей в толстостенных изделиях ультразвуковым методом» из патента 2192635 с датой публикации 10.11.2002. Изобретение относится к акустическому виду неразрушающего контроля толстостенных (толщиной 60 мм и более) сосудов давления и трубопроводов (корпуса реакторов АЭС водо-водяного типа, реакторы для высокотемпературного гидрокрекинга нефти и др.), имеющие в большинстве случаев антикоррозионную наплавку или плакировку на внутренней поверхности.From the prior art, the invention "Method for detecting planar uncomplexities in thick-walled products by the ultrasonic method" is known from patent 2192635 with a publication date of 11/10/2002. The invention relates to an acoustic type of non-destructive testing of thick-walled (60 mm thick or more) pressure vessels and pipelines (pressure-water type nuclear power plant reactor vessels, reactors for high-temperature oil hydrocracking, etc.), which in most cases have anti-corrosion surfacing or plating on the inner surface.

Излучающий и приемный преобразователи поперечных и продольных волн устанавливают на поверхности контролируемого изделия так, чтобы их акустические оси пересекались в одной точке на донной поверхности изделия (точка юстировки), добавляют еще два преобразователя с параметрами, попарно идентичными параметрам первых двух преобразователей. Дополнительные преобразователи размещают симметрично первым относительно плоскости, проходящей через точку юстировки перпендикулярно поверхности изделия и общей плоскости падения акустических осей первых двух преобразователей. Далее все преобразователи одновременно и синфазно возбуждают электрическими импульсами. В режиме приема сигналы с каждого преобразователя обрабатывают в отдельном приемно-усилительном канале. Осуществляют временную селекцию и измерение амплитуд донных сигналов с преобразователей.The emitting and receiving transducers of transverse and longitudinal waves are installed on the surface of the controlled product so that their acoustic axes intersect at one point on the bottom surface of the product (adjustment point), two more transducers are added with parameters identical in pairs to the parameters of the first two transducers. Additional transducers are placed symmetrically first relative to the plane passing through the adjustment point perpendicular to the surface of the product and the common plane of incidence of the acoustic axes of the first two transducers. Further, all transducers are simultaneously and in-phase excited by electrical impulses. In the receive mode, the signals from each transducer are processed in a separate receiving-amplifying channel. Carry out the time selection and measurement of the amplitudes of the bottom signals from the transducers.

Недостатком данного изобретения является низкая достоверность контроля толщины стенок объекта контроля, имеющих шероховатую поверхность в результате коррозионных процессов.The disadvantage of this invention is the low reliability of the control of the thickness of the walls of the test object, having a rough surface as a result of corrosion processes.

Известен «Электромагнитно-акустический преобразователь», патент РФ 2656134 с датой публикации 31.05.2018. Электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП) содержит корпус, в котором размещен слой из диэлектрика, источник постоянного магнитного поля и блок катушек индуктивности. Источник постоянного магнитного поля и блок катушек индуктивности расположены в корпусе с возможностью взаимодействия. Блок катушек индуктивности содержит генераторную катушку и по меньшей мере одну приемную катушку. При этом катушки индуктивности выполнены в виде раздельных плоских спиральных катушек индуктивности, которые расположены на одной стороне слоя из диэлектрика и витки которых имеют общий центр.Known "Electromagnetic-acoustic transducer", RF patent 2656134 with a publication date of 05/31/2018. Electromagnetic-acoustic converter (EMAC) contains a housing in which a dielectric layer is placed, a source of a constant magnetic field and a block of inductors. The source of a constant magnetic field and the block of inductors are located in the housing with the possibility of interaction. The block of inductance coils contains a generator coil and at least one receiving coil. In this case, the inductors are made in the form of separate flat spiral inductors, which are located on one side of the dielectric layer and the turns of which have a common center.

Недостатком известного технического решения является низкая чувствительность к обнаружению дефектов в объекте контроля, по сравнению с пьезопреобразователями, что существенно снижает производительность У3-контроля.The disadvantage of the known technical solution is the low sensitivity to the detection of defects in the test object, in comparison with piezoelectric transducers, which significantly reduces the performance of U3 control.

Из уровня техники известно устройство, реализующее эхо-импульсный метод контроля цилиндрических изделий с использованием бесконтактных электромагнитно-акустических преобразователей, раскрытое в патенте РФ 130082 с датой публикации 10.07.2013. Устройство ультразвукового контроля цилиндрических изделий содержит систему подмагничивания, совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь с индуктивным контуром, соединенным с генератором зондирующих импульсов, усилитель, соединенный с регистратором, и схему обработки сигналов.A device is known from the prior art that implements an echo-pulse method for testing cylindrical products using non-contact electromagnetic-acoustic transducers, disclosed in RF patent 130082 with a publication date of 10.07.2013. The device for ultrasonic testing of cylindrical products contains a biasing system, a combined electromagnetic-acoustic transducer with an inductive circuit connected to a probing pulse generator, an amplifier connected to a recorder, and a signal processing circuit.

Система подмагничивания выполнена в виде кольцевого намагничивающего элемента на основе постоянных магнитов или электромагнитов, индуктивный контур преобразователя - в виде проходной цилиндрической катушки индуктивности, расположенной внутри намагничивающего элемента, а схема обработки сигналов соединена с регистратором и выполнена в виде измерителя огибающей амплитуд многократных переотражений по диаметру изделия и/или измерителя времени прихода многократных переотражений по диаметру изделия.The magnetizing system is made in the form of an annular magnetizing element based on permanent magnets or electromagnets, the inductive circuit of the transducer is in the form of a cylindrical inductance coil located inside the magnetizing element, and the signal processing circuit is connected to the recorder and is made in the form of an envelope meter for the amplitudes of multiple reflections along the diameter of the product and/or a multi-reflection arrival time meter along the product diameter.

Недостатком известного технического решения является низкая достоверность контроля толщины стенок объектов контроля, бывших в эксплуатации и имеющих следы износа.The disadvantage of the known technical solution is the low reliability of the control of the wall thickness of the test objects that were in operation and have signs of wear.

Из книги «Неразрушающие испытания (справочник)», под ред. Р. Мак-Мастера, книга вторая, перевод с англ., издательство «Энергия», 1965 г., стр. 50-51, известен способ измерения толщины стенок ферромагнитного материала с помощью датчика Холла и устройство для его осуществления. Ярмо горшочного типа, намагниченное постоянным током, помещают на стенку, толщину которой хотят измерить. Генератор Холла располагают в зазоре центрального сердечника. Когда магнит находится на образце, увеличение магнитного потока пропорционально произведению толщины стенки и намагниченности насыщения материала стенок. Для многих материалов, таких как глубокотянутые листы, стенки котлов и трубы парового котла, намагниченность насыщения постоянная, поэтому шкала прибора может быть прокалибрована непосредственно в единицах толщины стенок.From the book "Non-Destructive Testing (Handbook)", ed. R. McMaster, second book, translated from English, Energia Publishing House, 1965, pp. 50-51, a method for measuring the wall thickness of a ferromagnetic material using a Hall sensor and a device for its implementation is known. A pot-type yoke magnetized with direct current is placed on the wall whose thickness is to be measured. The Hall generator is placed in the gap of the central core. When the magnet is on the sample, the increase in magnetic flux is proportional to the product of the wall thickness and the saturation magnetization of the wall material. For many materials, such as deep-drawn sheets, boiler walls, and steam boiler tubes, the saturation magnetization is constant, so the gauge scale can be calibrated directly in units of wall thickness.

Недостатком данного решения является низкая точность измерений толщины стенок образцов, достигающая до 50% от измеряемой величины. Это обусловлено объективными ограничениями, присущими способу контроля толщины стенки, основанному на измерении магнитных полей.The disadvantage of this solution is the low accuracy of measuring the wall thickness of the samples, reaching up to 50% of the measured value. This is due to objective limitations inherent in the wall thickness control method based on the measurement of magnetic fields.

Наиболее близким техническим решением к заявленной группе изобретений является изобретение «Устройство и блок датчиков для контроля трубопровода с использованием ультразвуковых волн двух разных типов» из патента РФ 2485388 с датой публикации 20.02.2012. Изобретение относится к устройству и способам контроля целостности трубопроводов, получению информации о качестве стенки трубы, в предлагаемом изобретении для ультразвукового контроля трубопровода используются два различных типа волн, причем сравнение соответствующих сигналов, принимаемых от дефектов, указывает на характер дефекта.The closest technical solution to the claimed group of inventions is the invention "Device and sensor unit for monitoring a pipeline using ultrasonic waves of two different types" from RF patent 2485388 with a publication date of 20.02.2012. The invention relates to a device and methods for monitoring the integrity of pipelines, obtaining information about the quality of the pipe wall, in the proposed invention, two different types of waves are used for ultrasonic testing of a pipeline, and a comparison of the corresponding signals received from defects indicates the nature of the defect.

Данное изобретение основано на предположении о том, что дефекты различных типов влияют на две (или более) направленные волны различным образом. Таким образом, при проведении ультразвуковой проверки изобретение обеспечивает возможность распознавания трещинообразных и других дефектов в стенке трубопровода, например расслоений и примесеобразных дефектов.This invention is based on the assumption that different types of defects affect two (or more) guided waves in different ways. Thus, when performing ultrasonic testing, the invention makes it possible to recognize cracked and other defects in the pipeline wall, such as delaminations and impurity-like defects.

Использование двух типов волн в настоящем изобретении обеспечивает преимущество по сравнению с традиционными конструкциями, в которых используются электромагнитные акустические измерительные преобразователи, поскольку позволяет различать дефекты, пространственное разрешение которых недостаточно для их различения.The use of two types of waves in the present invention provides an advantage over conventional designs that use electromagnetic acoustic transducers, because it allows you to distinguish between defects, the spatial resolution of which is insufficient to distinguish them.

В качестве изобретения предлагается устройство для контроля трубопровода, содержащее первый ультразвуковой датчик для формирования в стенке трубы первой ультразвуковой направленной волны первого типа, второй ультразвуковой датчик для формирования в стенке трубы второй ультразвуковой направленной волны второго типа, отличающегося от первого типа, и детектор для приема соответствующих реакций на первую и вторую ультразвуковые направленные волны. Детектор выполнен с возможностью определения амплитуд принятых сигналов обеих волн, например, для обеспечения осуществления последующего сравнения с целью определения типа дефекта, присутствующего в проверяемом трубопроводе. Сравнение может включать вычисление отношения амплитуд. Вычисленное отношение может быть сравнено с распределением величин отношений для известных дефектов с целью оценки типа обнаруженного дефекта. Первый и второй ультразвуковые датчики могут являться электромагнитными акустическими измерительными преобразователями. Каждый датчик также может быть детектором для эхо-сигналов, соответствующих его типу волны. Датчики могут быть выполнены с возможностью передачи направленных волн по направлению к общей области, то есть так, чтобы место контроля на стенке трубопровода могло облучаться волнами обоих типов. Каждый датчик может содержать волновой генератор, выполненный с возможностью формирования волны соответствующего типа. Генератор может содержать обмотку возбуждения, выполненную с возможностью возбуждения волны соответствующего типа в определенном направлении. Датчики предпочтительно расположены так, чтобы направлять волны в одном направлении. Датчики, выполненные на электромагнитных акустических измерительных преобразователях, используют внешнее магнитное поле. Первый и второй датчики могут использовать одно и то же магнитное поле. Например, волновой генератор для каждого типа волны может быть расположен в одном и том же корпусе. Для работы датчиков в корпусе может быть обеспечено внешнее магнитное поле.As an invention, a device for monitoring a pipeline is proposed, comprising a first ultrasonic sensor for generating a first ultrasonic directional wave of the first type in the pipe wall, a second ultrasonic sensor for generating a second ultrasonic directional wave of the second type, different from the first type, in the pipe wall, and a detector for receiving corresponding responses to the first and second ultrasonic guided waves. The detector is configured to determine the amplitudes of the received signals of both waves, for example, to enable a subsequent comparison to determine the type of defect present in the tested pipeline. The comparison may include calculating the amplitude ratio. The calculated ratio can be compared with the distribution of ratio values for known defects in order to assess the type of defect found. The first and second ultrasonic sensors may be electromagnetic acoustic transducers. Each sensor can also be a detector for echoes corresponding to its wave type. The sensors can be configured to transmit guided waves towards a common area, ie so that the test site on the pipe wall can be irradiated by both types of waves. Each sensor may contain a wave generator configured to generate a wave of the corresponding type. The generator may include an excitation winding configured to excite an appropriate type of wave in a certain direction. The sensors are preferably positioned to direct the waves in one direction. Sensors made on electromagnetic acoustic measuring transducers use an external magnetic field. The first and second sensors may use the same magnetic field. For example, the wave generator for each type of wave may be located in the same housing. An external magnetic field can be provided to operate the sensors in the housing.

Устройство для контроля трубопровода может содержать вычислительное устройство, выполненное с возможностью сравнения упомянутых реакций на первую и вторую ультразвуковые волны для определения типа дефекта, присутствующего в проверяемом трубопроводе.The pipeline inspection device may comprise a computing device configured to compare said responses to the first and second ultrasonic waves to determine the type of defect present in the pipeline being tested.

Устройство может содержать блок датчиков, выполненный с возможностью установки на внутритрубном снаряде и имеющий множество датчиков, распределенных по его окружности, причем указанное множество датчиков включает первый ультразвуковой датчик для формирования в стенке трубы первой ультразвуковой направленной волны первого типа, второй ультразвуковой датчик для формирования в стенке трубы второй ультразвуковой направленной волны второго типа, отличающегося от первого типа, и детектор для приема соответствующих реакций на первую и вторую ультразвуковые направленные волны.The device may contain a sensor unit configured to be installed on the pig and having a plurality of sensors distributed around its circumference, the said plurality of sensors including the first ultrasonic sensor for forming the first ultrasonic directed wave of the first type in the pipe wall, the second ultrasonic sensor for forming in the wall tubes of a second ultrasonic guided wave of a second type different from the first type, and a detector for receiving respective responses to the first and second ultrasonic guided waves.

Блок датчиков может иметь множество датчиков, выполненных на электромагнитных акустических измерительных преобразователях для поперечных волн (SH) и волн Лэмба (S0), распределенных по его окружности таким образом, чтобы обеспечить полный объем контроля поверхности стенки трубопровода с помощью волн SH и S0 по мере перемещения снаряда в пределах трубопровода.The sensor unit may have a plurality of sensors based on electromagnetic acoustic transducers for transverse waves (SH) and Lamb waves (S0) distributed around its circumference in such a way as to provide full control of the pipeline wall surface using SH and S0 waves as it moves. projectile within the pipeline.

Блок датчиков, в котором множество датчиков включает одну или более пар датчиков, выполненных на электромагнитных акустических измерительных преобразователях каждого типа, причем датчики каждой пары расположены на расстоянии друг от друга по окружности внутритрубного снаряда. Они расположены так, что датчики каждой пары могут находиться на противоположных сторонах дефекта в стенке трубопровода. Каждый датчик каждой пары выполнен с возможностью определения как сигнала от другого датчика этой пары, переданного через дефект, так и его собственного сигнала, отраженного дефектом. В этом варианте выполнения для повышения точности сравнения эхо-сигналов волн каждого типа в дополнение к эхо-сигналам от самого дефекта могут приниматься сигналы волн каждого типа, передаваемые через дефект. Например, определенные переданные сигналы могут использоваться для компенсации изменений толщины стенки и т.п., что может влиять на волну каждого типа по-разному.A sensor block, in which a plurality of sensors includes one or more pairs of sensors made on electromagnetic acoustic measuring transducers of each type, and the sensors of each pair are located at a distance from each other along the circumference of the pig. They are located so that the sensors of each pair can be located on opposite sides of the defect in the pipeline wall. Each sensor of each pair is configured to determine both the signal from the other sensor of this pair, transmitted through the defect, and its own signal, reflected by the defect. In this embodiment, to improve the accuracy of comparing echoes of each type of wave, in addition to echoes from the defect itself, each type of wave signals transmitted through the defect can be received. For example, certain transmitted signals may be used to compensate for changes in wall thickness and the like, which may affect each type of wave differently.

Таким образом, каждая пара датчиков может быть выполнена с возможностью передачи сигналов друг другу для обеспечения постоянной калибровки рабочих характеристик датчиков в течение всей операции контроля и улучшения точности сравнения амплитуд сигналов, обеспечивающего распознавание дефектов.Thus, each pair of sensors can be configured to signal to each other to ensure constant calibration of the sensor performance throughout the inspection operation and improve the accuracy of signal amplitude comparisons for defect detection.

Для точного измерения параметра может быть необходимо компенсировать другие факторы, влияющие на отраженный сигнал, и/или калибровать сигнал для учета изменений (например, постоянных погрешностей) у различных датчиков. Например, на энергию направленной волны, которая достигает дефекта от датчика и отражена или передана в тот же или другой датчик.To accurately measure a parameter, it may be necessary to compensate for other factors affecting the reflected signal and/or to calibrate the signal to account for variations (eg, constant errors) across different sensors. For example, the energy of a directed wave that reaches a defect from a sensor and is reflected or transmitted to the same or another sensor.

Калибровка коэффициентов полезного действия датчиков позволяет непрерывно сравнивать сигналы двух типов независимо от того, какие датчики используются для генерирования и измерения этих сигналов. Для этого принятый сигнал может сравниваться с известным выходным сигналом этого датчика для стандартного отражателя, например от щели в стенке. В другом варианте, если на инспекционном снаряде установлено несколько датчиков одного и того же типа, калибровка может быть выполнена путем (предварительного) измерения относительных коэффициентов полезного действия датчиков, например, относительно выбранного базового датчика. Калибровка может быть выполнена на датчиках каждого типа для получения относительного коэффициента полезного действия для передачи и приема.Calibration of sensor efficiencies allows you to continuously compare two types of signals, regardless of which sensors are used to generate and measure these signals. To do this, the received signal can be compared with the known output signal of this sensor for a standard reflector, for example from a slot in the wall. Alternatively, if several sensors of the same type are mounted on the inspection tool, the calibration can be carried out by (pre)measuring the relative efficiencies of the sensors, for example with respect to the selected reference sensor. Calibration can be performed on each type of sensor to obtain relative efficiency for transmitting and receiving.

Недостатками прототипа является низкая достоверность контроля толщины стенок объекта контроля, имеющих следы коррозионных процессов, а также низкая скорость диагностирования, вследствие необходимости проведения множества повторных измерений для проведения калибровки результатов.The disadvantages of the prototype is the low reliability of the control of the wall thickness of the test object, with traces of corrosion processes, as well as the low speed of diagnosis, due to the need for many repeated measurements to calibrate the results.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является реализация способа неразрушающего контроля, основанного на компиляции ультразвукового (в варианте электромагнитно-акустического преобразования) и магнитоиндукционного способов, позволяющая определять толщину стенки труб, изготовленных из ферромагнитных сталей, находящихся в эксплуатации и имеющих следы износа поверхностей.The technical problem to be solved by the claimed group of inventions is the implementation of a non-destructive testing method based on the compilation of ultrasonic (in the variant of electromagnetic-acoustic conversion) and magnetic induction methods, which makes it possible to determine the wall thickness of pipes made of ferromagnetic steels that are in operation and have traces surface wear.

Техническими результатами, на достижение которых направлена заявляемая группа изобретений, являются повышение достоверности (точности) измерения толщины стенки трубы с получением непрерывной и достоверной информации по результатам первичного измерения о разностенности и абсолютном значении толщины стенки на трубах, имеющих шероховатую поверхность, а также увеличение скорости диагностирования труб.The technical results to be achieved by the claimed group of inventions are to increase the reliability (accuracy) of measuring the pipe wall thickness with obtaining continuous and reliable information from the results of the primary measurement on the difference in wall thickness and the absolute value of the wall thickness on pipes having a rough surface, as well as an increase in the speed of diagnosis pipes.

Технические результаты обеспечиваются за счет реализации способа измерения толщины стенки труб, заключающегося в том, что размещают с возможностью движения над поверхностью трубы по меньшей мере два датчика, конструктивно находящиеся в одном корпусе, один из которых -ультразвуковой, выполненный в виде электромагнитно-акустического преобразователя и подключенный к генератору формирования импульсного тока и блоку обработки ультразвуковых сигналов, второй -магнитоиндукционный, выполненный в виде датчика Холла и подключенный к блоку обработки магнитоиндукционных сигналов. Сканирование поверхности трубы осуществляют датчиками по спиралевидной траектории при линейном перемещении и вращении трубы вокруг своей оси в условиях общего приложенного постоянного магнитного поля, генерируемого источником магнитного поля. При этом производят измерения толщины стенки трубы в одной и той же точке измерения магнитоиндукционным и ультразвуковым датчиками. Сигналы акустических волн, полученные ультразвуковым датчиком, передают в блок обработки ультразвуковых сигналов. Сигналы от магнитных полей, полученные магнитоиндукционным датчиком, передают в блок обработки магнитоиндукционных сигналов. Результаты обработки из блоков обработки ультразвукового и магнитоиндукционного сигналов передают в общий блок обработки результатов, выполненный с возможностью формирования результирующих измерений о толщине стенки трубы и осуществляющий постоянную калибровку результатов измерений магнитоиндукционным датчиком по результатам измерений ультразвуковым датчиком с учетом временного сдвига, вызванного разным временем прохождения каждой точки измерения ультразвуковым и магнитоиндукционным датчиками. Результаты откалиброванных измерений выводят в виде диаграммы на устройство индикации. В случае отсутствия результатов измерений ультразвуковым датчиком на устройство индикации выводят результаты измерений магнитоиндукционным датчиком.The technical results are achieved by implementing a method for measuring the thickness of the pipe wall, which consists in the fact that at least two sensors are placed with the possibility of movement above the surface of the pipe, structurally located in the same housing, one of which is ultrasonic, made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer and connected to the pulse current generation generator and the ultrasonic signal processing unit, the second is magnetic induction, made in the form of a Hall sensor and connected to the magnetic induction signal processing unit. Scanning of the pipe surface is carried out by sensors along a helical trajectory with linear displacement and rotation of the pipe around its axis under conditions of a general applied constant magnetic field generated by a magnetic field source. At the same time, pipe wall thickness is measured at the same measurement point by magnetic induction and ultrasonic sensors. The acoustic wave signals received by the ultrasonic sensor are transmitted to the ultrasonic signal processing unit. The signals from the magnetic fields received by the magnetic induction sensor are transmitted to the magnetic induction signal processing unit. The processing results from the ultrasonic and magnetic induction signal processing units are transmitted to the general results processing unit, which is configured to generate the resulting measurements of the pipe wall thickness and continuously calibrate the measurement results by the magnetic induction sensor according to the results of measurements by the ultrasonic sensor, taking into account the time shift caused by the different transit time of each point measurements with ultrasonic and magnetic induction sensors. The results of the calibrated measurements are displayed as a diagram on the display device. If there are no results of measurements by the ultrasonic sensor, the results of measurements by the magnetic induction sensor are displayed on the display device.

Технические результаты обеспечиваются за счет использования устройства для измерения толщины стенки труб из ферромагнитных сплавов, содержащего корпус, выполненный с возможностью движения над поверхностью трубы по спиралевидной траектории, в котором размещены по меньшей мере два датчика, один из которых - ультразвуковой, выполненный в виде электромагнитно-акустического преобразователя и подключенный к генератору формирования импульсного тока и блоку обработки ультразвуковых сигналов, второй - магнитоиндукционный, выполненный в виде датчика Холла и подключенный к блоку обработки магнитоиндукционных сигналов. Устройство для измерения толщины стенки труб дополнительно содержит источник магнитного поля. Блоки обработки сигналов датчиков соединены линией связи с общим блоком обработки результатов, выполненным с возможностью калибровки результатов измерений магнитоиндукционного датчика по результатам измерений ультразвукового датчика и соединенным с устройством индикации.The technical results are provided by using a device for measuring the wall thickness of pipes made of ferromagnetic alloys, containing a housing made with the possibility of moving over the surface of the pipe along a helical trajectory, in which at least two sensors are placed, one of which is ultrasonic, made in the form of an electromagnetic acoustic transducer and connected to the pulse current generation generator and the ultrasonic signal processing unit, the second is magnetic induction, made in the form of a Hall sensor and connected to the magnetic induction signal processing unit. The pipe wall thickness measuring device additionally contains a magnetic field source. The signal processing units of the sensors are connected by a communication line to a common results processing unit configured to calibrate the measurement results of the magnetic induction sensor according to the measurement results of the ultrasonic sensor and connected to the display device.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для измерения толщины стенки труб из ферромагнитных сплавов.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for measuring the wall thickness of pipes made of ferromagnetic alloys.

На фиг. 2 приведена схема спиралевидной траектории движения датчиков в корпусе над поверхностью трубы.In FIG. Figure 2 shows a diagram of the spiral trajectory of the movement of sensors in the housing above the surface of the pipe.

На фиг. 3 приведена схема измерения толщины стенки с демонстрацией временного интервала между прохождением каждой точки измерений ультразвуковым и магнитоиндукционным датчиками.In FIG. Figure 3 shows a scheme for measuring the wall thickness with a demonstration of the time interval between the passage of each measurement point by ultrasonic and magnetic induction sensors.

На фиг. 4 приведена диаграмма результатов измерений стенки трубы.In FIG. 4 shows a diagram of the measurement results of the pipe wall.

Заявленная группа изобретений реализуется следующим образом.The claimed group of inventions is implemented as follows.

Устройство для измерения толщины стенки труб из ферромагнитных сплавов, содержащего корпус 1 (фиг. 1), выполненный с возможностью движения над поверхностью трубы 2 по спиралевидной траектории (фиг. 2), в котором размещены по меньшей мере два датчика, один из которых ультразвуковой 3, выполненный в виде электромагнитно-акустического преобразователя, второй - магнитоиндукционный 4, выполненный в виде датчика Холла. Ультразвуковой датчик 3 подключен к блоку обработки 5 ультразвуковых сигналов и генератору 6 формирования импульсного тока и выполнен с возможностью формирования электромагнитного импульса. Магнитоиндукционный датчик 4 подключен к блоку обработки 7 магнитоиндукционных сигналов. Кроме того, устройство дополнительно содержит источник магнитного поля 8. Блоки обработки ультразвуковых сигналов 5 и магнитоиндукционных сигналов 7 соединены линией связи с общим блоком обработки результатов 9, выполненным с возможностью калибровки результатов измерений магнитоиндукционного датчика 4 по результатам измерений ультразвукового датчика 3. Блок обработки результатов 9 соединен с устройством индикации 10, на которое в графическом виде выводится информация о результатах измерений.A device for measuring the wall thickness of pipes made of ferromagnetic alloys, containing a body 1 (Fig. 1), made with the possibility of movement above the surface of the pipe 2 along a spiral path (Fig. 2), in which at least two sensors are placed, one of which is ultrasonic 3 , made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer, the second - magnetic induction 4, made in the form of a Hall sensor. The ultrasonic sensor 3 is connected to the ultrasonic signal processing unit 5 and the pulse current generation generator 6 and is configured to form an electromagnetic pulse. Magnetic induction sensor 4 is connected to the processing unit 7 magnetic induction signals. In addition, the device additionally contains a magnetic field source 8. The ultrasonic signal processing units 5 and magnetic induction signals 7 are connected by a communication line to a common results processing unit 9, configured to calibrate the measurement results of the magnetic induction sensor 4 according to the measurement results of the ultrasonic sensor 3. Results processing unit 9 connected to the display device 10, which displays information about the results of measurements in a graphical form.

Корпус 1 выполнен с возможностью движения над поверхностью трубы 2 по спиралевидной траектории (фиг. 2), при линейном перемещении и вращении трубы вокруг своей оси, что обеспечивает непрерывность диагностирования стенок трубы, вследствие того, что поступательное движение по спирали позволяет последовательно охватить всю площадь объекта контроля без необходимость останавливать процесс диагностирования для перемещения корпуса с датчиками на следующий участок поверхности. При этом конструктивное объединение обеспечивает сканирование поверхности трубы 2 группой из двух датчиков -ультразвукового 3 и магнитоиндукционного 4. Сканирование поверхности трубы 2 выполняют в условиях общего приложенного постоянного магнитного поля, генерируемого источником магнитного поля 8. При этом ультразвуковой датчик 3 посредством генератора импульсного тока 6 формирует электромагнитные импульсы, которые воздействуют на материал стенки трубы 2 и, в соответствии с силой Лоренца, вызывают ответную реакцию в виде обратной акустической волны, что позволяет выполнить измерения абсолютного значения толщины стенки трубы 2. Генерируемое магнитное поле вызывает намагничивание материала стенок трубы 2, что позволяет выполнить измерения толщины стенок трубы 2 и разностенности магнитоиндукционным датчиком 4. Измерения толщины стенки трубы 2 производятся в одной и той же точке измерения магнитоиндукционным 4 и ультразвуковым 3 датчиками со скоростью до 1000 измерений в секунду. Высокая скорость проведения измерений обеспечивается конструктивным объединением датчиков 3 и 4 в одном корпусе 1, вследствие чего измерения одной и той же точки стенки трубы 2 производятся двумя датчиками с минимально возможной задержкой. При этом, в ходе диагностирования труб со стенками, имеющими неоднородную шероховатую поверхность, ультразвуковые волны могут рассеиваться на неоднородностях внутренней и наружной поверхности труб, в результате чего результаты измерений ультразвуковым датчиком 3 могут быть получены не с каждой точки измерения, однако, постоянство измерений, производимых магнитоиндукционным датчиком 4, не зависит от состояния поверхности стенки трубы, поэтому даже в случае отсутствия результатов измерений с ультразвукового датчика 3, для каждой точки измерения будут получены результаты о толщине стенки трубы с магнитоиндукционного датчика 4, что обеспечит непрерывность поступления информации. Сигналы акустических волн, полученные ультразвуковым датчиком 3, передают в блок обработки ультразвуковых сигналов 5, а сигналы от магнитных полей, полученные магнитоиндукционным датчиком 4, передаются в блок обработки магнитоиндукционных сигналов 7. Обработанные данные с блоков обработки ультразвуковых 5 сигналов и магнитоиндукционных 7 сигналов передают в общий блок обработки результатов 9, выполненный с возможностью формирования результирующих измерений о толщине стенки трубы 2 и осуществляющий, постоянную калибровку результатов измерений магнитоиндукционным датчиком 4 по результатам измерений ультразвуковым датчиком 3, с учетом временного сдвига, равного интервалу 11 (фиг. 3), между прохождением каждой точки измерений ультразвуковым 3 и магнитоиндукционным 4 датчиками. При этом, объединение общим блоком обработки 9 за счет программного обеспечения результатов, полученных ультразвуковым 3 и магнитоиндукционным 4 датчиками, обеспечивает непрерывность, высокую достоверность и точность контроля как новых труб, так и труб, находившихся в эксплуатации и имеющих следы износа и шероховатую поверхность стенок, вследствие воздействия коррозионных процессов.The body 1 is made with the possibility of moving over the surface of the pipe 2 along a spiral trajectory (Fig. 2), with linear movement and rotation of the pipe around its axis, which ensures the continuity of diagnosing the walls of the pipe, due to the fact that translational movement in a spiral allows you to consistently cover the entire area of the object control without the need to stop the diagnostic process to move the body with sensors to the next surface area. At the same time, the constructive combination provides scanning of the pipe surface 2 by a group of two sensors - ultrasonic 3 and magnetic induction 4. Scanning of the pipe surface 2 is performed under conditions of a common applied constant magnetic field generated by a magnetic field source 8. In this case, the ultrasonic sensor 3, by means of a pulsed current generator 6, forms electromagnetic pulses that act on the wall material of the pipe 2 and, in accordance with the Lorentz force, cause a response in the form of a backward acoustic wave, which allows measurements of the absolute value of the wall thickness of the pipe 2. The generated magnetic field causes the material of the wall of the pipe 2 to be magnetized, which allows perform measurements of the wall thickness of the pipe 2 and the difference in wall thickness with a magnetic induction sensor 4. Measurements of the wall thickness of the pipe 2 are made at the same measurement point with magnetic induction 4 and ultrasonic 3 sensors at a speed of up to 1000 measurements per second. The high speed of measurements is ensured by the constructive combination of sensors 3 and 4 in one housing 1, as a result of which measurements of the same point of the pipe wall 2 are made by two sensors with the minimum possible delay. At the same time, in the course of diagnosing pipes with walls having an inhomogeneous rough surface, ultrasonic waves can be scattered on the inhomogeneities of the inner and outer surfaces of the pipes, as a result of which the results of measurements by the ultrasonic sensor 3 cannot be obtained from every measurement point, however, the constancy of the measurements made magnetic induction sensor 4 does not depend on the state of the pipe wall surface, therefore, even in the absence of measurement results from the ultrasonic sensor 3, for each measurement point, results on the pipe wall thickness from the magnetic induction sensor 4 will be obtained, which will ensure the continuity of information. The acoustic wave signals received by the ultrasonic sensor 3 are transmitted to the ultrasonic signal processing unit 5, and the signals from the magnetic fields received by the magnetic induction sensor 4 are transmitted to the magnetic induction signal processing unit 7. The processed data from the ultrasonic signal processing units 5 and magnetic induction 7 signals are transmitted to a common results processing unit 9, configured to form the resulting measurements of the wall thickness of the pipe 2 and carry out permanent calibration of the measurement results by the magnetic induction sensor 4 according to the results of measurements by the ultrasonic sensor 3, taking into account the time shift equal to the interval 11 (Fig. 3), between the passage each measurement point with ultrasonic 3 and magnetic induction 4 sensors. At the same time, the combination by a common processing unit 9 due to the software of the results obtained by ultrasonic 3 and magnetic induction 4 sensors ensures continuity, high reliability and accuracy of monitoring both new pipes and pipes that have been in operation and have signs of wear and a rough wall surface, due to corrosion processes.

Результаты откалиброванных измерений выводят в виде диаграммы (фиг. 4), представляющей собой результирующую информацию о толщине стенки трубы 2, на устройство индикации 10. На диаграмме в графическом виде представлены результаты измерений ультразвуковым датчиком 3 (незаштрихованные области под графиком) и магнитоиндукционным датчиком 4 (заштрихованные области под графиком). При этом по оси абсцисс графика откладывается длина трубы, а по оси ординат - толщина стенки трубы. В случае отсутствия результатов измерений ультразвуковым датчиком 3 на устройство индикации 10 выводят результаты измерений магнитоиндукционным датчиком 4.The results of the calibrated measurements are displayed in the form of a diagram (Fig. 4), which is the resulting information about the wall thickness of the pipe 2, on the display device 10. The diagram graphically presents the results of measurements by an ultrasonic sensor 3 (unshaded areas under the graph) and a magnetic induction sensor 4 ( shaded areas under the graph). In this case, the length of the pipe is plotted along the abscissa of the graph, and the thickness of the pipe wall is plotted along the ordinate. If there are no results of measurements by the ultrasonic sensor 3, the results of measurements by the magnetic induction sensor 4 are displayed on the display device 10.

Конструктивное сочетание ультразвукового 3 и магнитно-индукционного 4 датчиков позволяет за одну процедуру измерения получить информацию о разностенности и абсолютном значении толщины стенки трубы 2.The constructive combination of ultrasonic 3 and magnetic induction 4 sensors makes it possible to obtain information about the difference in wall thickness and the absolute value of the pipe wall thickness 2 in one measurement procedure.

Консолидация результатов измерений от блоков обработки 5 и 7 в общий блок обработки результатов 9 за счет программного объединения результатов измерений, полученных датчиками 3 и 4, позволяет в режиме реального времени производить калибровку итогового результата, что в конечном итоге нивелирует недостатки применения как ультразвукового датчика 3, возникающие вследствие рассеивания зондирующего ультразвукового луча на неоднородностях внутренней и наружной поверхности труб, так и магнитоиндукционного датчика 4, а именно низкую, однако стабильную и непрерывную точность измерений толщины стенки объекта контроля. Применение только ультразвукового датчика, либо только магнитоиндукционного датчика не обеспечивает достаточной точности измерений при контроле труб со следами износа поверхности. Однако их конструктивное сочетание датчиков не только обеспечивает возможность повышения достоверности измерения труб со следами износа поверхности, но и обеспечивает непрерывность получения результатов измерений, а также повышение скорости диагностирования труб при высоком количестве измерений в единицу времени, а следовательно, дает высокую скорость контроля поверхности трубы, кроме того, у заявленного способа отсутствует необходимость проводить повторные контрольные измерения.Consolidation of the measurement results from processing units 5 and 7 into a common processing unit 9 due to the software combination of the measurement results obtained by sensors 3 and 4 allows real-time calibration of the final result, which ultimately eliminates the shortcomings of using as an ultrasonic sensor 3, arising from the scattering of the probing ultrasonic beam on the inhomogeneities of the inner and outer surfaces of the pipes, and the magnetic induction sensor 4, namely, low, but stable and continuous measurement accuracy of the wall thickness of the test object. The use of only an ultrasonic sensor or only a magnetic induction sensor does not provide sufficient measurement accuracy when inspecting pipes with signs of surface wear. However, their constructive combination of sensors not only makes it possible to increase the reliability of measuring pipes with traces of surface wear, but also ensures the continuity of measurement results, as well as an increase in the speed of diagnosing pipes with a high number of measurements per unit of time, and therefore gives a high speed of monitoring the pipe surface, in addition, the claimed method does not require repeated control measurements.

Claims (2)

1. Способ измерения толщины стенки труб из ферромагнитных сплавов, заключающийся в том, что размещают с возможностью движения над поверхностью трубы по меньшей мере два датчика, конструктивно находящиеся в одном корпусе, один из которых - ультразвуковой, выполненный в виде электромагнитно-акустического преобразователя и подключенный к генератору формирования импульсного тока и блоку обработки ультразвуковых сигналов, второй - магнитоиндукционный, выполненный в виде датчика Холла и подключенный к блоку обработки магнитоиндукционных сигналов, осуществляют сканирование поверхности трубы датчиками по спиралевидной траектории при линейном перемещении и вращении трубы вокруг своей оси в условиях общего приложенного постоянного магнитного поля, генерируемого источником магнитного поля, при этом производят измерения толщины стенки трубы в одной и той же точке измерения магнитоиндукционным и ультразвуковым датчиками, сигналы акустических волн, полученные ультразвуковым датчиком, передают в блок обработки ультразвуковых сигналов, а сигналы от магнитных полей, полученные магнитоиндукционным датчиком, передают в блок обработки магнитоиндукционных сигналов, затем результаты обработки из блоков обработки ультразвукового и магнитоиндукционного сигналов передают в общий блок обработки результатов, выполненный с возможностью формирования результирующих измерений о толщине стенки трубы и осуществляющий постоянную калибровку результатов измерений магнитоиндукционным датчиком по результатам измерений ультразвуковым датчиком с учетом временного сдвига, вызванного разным временем прохождения каждой точки измерения ультразвуковым и магнитоиндукционным датчиками, результаты откалиброванных измерений выводят в виде диаграммы на устройство индикации, в случае отсутствия результатов измерений ультразвуковым датчиком на устройство индикации выводят результаты измерений магнитоиндукционным датчиком.1. A method for measuring the wall thickness of pipes made of ferromagnetic alloys, which consists in the fact that at least two sensors are placed with the possibility of movement above the surface of the pipe, structurally located in the same housing, one of which is ultrasonic, made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer and connected to the pulse current generation generator and the ultrasonic signal processing unit, the second one is magnetic induction, made in the form of a Hall sensor and connected to the magnetic induction signal processing unit, the pipe surface is scanned by sensors along a helical trajectory during linear movement and rotation of the pipe around its axis under conditions of a common applied constant magnetic field generated by a magnetic field source, while measuring the thickness of the pipe wall at the same measurement point with magnetic induction and ultrasonic sensors, the acoustic wave signals received by the ultrasonic sensor are transmitted to the unit processing of ultrasonic signals, and the signals from magnetic fields received by the magnetic induction sensor are transmitted to the processing unit of magnetic induction signals, then the processing results from the processing units of ultrasonic and magnetic induction signals are transmitted to a common results processing unit, configured to generate the resulting measurements of the pipe wall thickness and carry out permanent calibration of the results of measurements by a magnetic induction sensor according to the results of measurements by an ultrasonic sensor, taking into account the time shift caused by the different travel time of each measurement point by the ultrasonic and magnetic induction sensors, the results of the calibrated measurements are displayed in the form of a diagram on the display device, in the absence of measurement results by the ultrasonic sensor, the display device is displayed results of measurements by a magnetic induction sensor. 2. Устройство для измерения толщины стенки труб из ферромагнитных сплавов, содержащее корпус, выполненный с возможностью движения над поверхностью трубы по спиралевидной траектории, в котором размещены по меньшей мере два датчика, один из которых - ультразвуковой, выполненный в виде электромагнитно-акустического преобразователя и подключенный к генератору формирования импульсного тока и блоку обработки ультразвуковых сигналов, второй - магнитоиндукционный, выполненный в виде датчика Холла и подключенный к блоку обработки магнитоиндукционных сигналов, кроме того, устройство содержит источник магнитного поля, при этом блоки обработки сигналов датчиков соединены линией связи с общим блоком обработки результатов, выполненным с возможностью калибровки результатов измерений магнитоиндукционного датчика по результатам измерений ультразвукового датчика и соединенным с устройством индикации.2. A device for measuring the wall thickness of pipes made of ferromagnetic alloys, containing a housing configured to move above the surface of the pipe along a spiral path, in which at least two sensors are placed, one of which is ultrasonic, made in the form of an electromagnetic-acoustic transducer and connected to the pulse current generation generator and the ultrasonic signal processing unit, the second is magnetic induction, made in the form of a Hall sensor and connected to the magnetic induction signal processing unit, in addition, the device contains a magnetic field source, while the signal processing units of the sensors are connected by a communication line to a common processing unit results, configured to calibrate the measurement results of the magnetic induction sensor according to the measurement results of the ultrasonic sensor and connected to the display device.
RU2022125864A 2022-10-03 Ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring method and device for the method implementation RU2790307C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790307C1 true RU2790307C1 (en) 2023-02-16

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449411A (en) * 1982-04-22 1984-05-22 Magnetic Analysis Corporation Magnetic and ultrasonic objects testing apparatus
RU2485388C2 (en) * 2008-01-11 2013-06-20 ПиАйАй Лимитед Device and group of sensors for pipeline monitoring using ultrasonic waves of two different types
RU132208U1 (en) * 2012-02-16 2013-09-10 Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" COMBINED MAGNETIC-ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR DIAGNOSTIC OF THE STATE OF PIPELINES
RU145435U1 (en) * 2014-01-28 2014-09-20 Открытое акционерное общество Центральный научно - исследовательский институт специального машиностроения DEVICE OF ULTRASONIC CONTROL OF LARGE-SIZED PRODUCTS
CN108088900A (en) * 2018-01-19 2018-05-29 沈阳仪表科学研究院有限公司 A kind of multifunctional combination probe for pipeline detection
RU2661312C1 (en) * 2017-04-18 2018-07-13 Анатолий Аркадиевич Марков Non-contact and non-destructive testing method and device for its implementation
RU2680103C2 (en) * 2016-12-27 2019-02-15 Анатолий Аркадиевич Марков Magnetic system of scanner-inspection device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449411A (en) * 1982-04-22 1984-05-22 Magnetic Analysis Corporation Magnetic and ultrasonic objects testing apparatus
RU2485388C2 (en) * 2008-01-11 2013-06-20 ПиАйАй Лимитед Device and group of sensors for pipeline monitoring using ultrasonic waves of two different types
RU132208U1 (en) * 2012-02-16 2013-09-10 Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" COMBINED MAGNETIC-ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR DIAGNOSTIC OF THE STATE OF PIPELINES
RU145435U1 (en) * 2014-01-28 2014-09-20 Открытое акционерное общество Центральный научно - исследовательский институт специального машиностроения DEVICE OF ULTRASONIC CONTROL OF LARGE-SIZED PRODUCTS
RU2680103C2 (en) * 2016-12-27 2019-02-15 Анатолий Аркадиевич Марков Magnetic system of scanner-inspection device
RU2661312C1 (en) * 2017-04-18 2018-07-13 Анатолий Аркадиевич Марков Non-contact and non-destructive testing method and device for its implementation
CN108088900A (en) * 2018-01-19 2018-05-29 沈阳仪表科学研究院有限公司 A kind of multifunctional combination probe for pipeline detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2485388C2 (en) Device and group of sensors for pipeline monitoring using ultrasonic waves of two different types
KR100476848B1 (en) Method and apparatus for long range inspection of plate-type ferromagnetic structures
US9810666B2 (en) Device and method for nondestructive inspection of tubular products, especially on site
CN201322742Y (en) Ultrasonic guided wave compound nondestructive testing device
Ma et al. Excitation and detection of shear horizontal waves with electromagnetic acoustic transducers for nondestructive testing of plates
CN101666783A (en) Ultrasonic guided wave combined type nondestructive testing method and ultrasonic guided wave combined type nondestructive testing device
Uchimoto et al. Evaluation of fatigue cracks by an angle beam EMAT–ET dual probe
Tu et al. An external through type RA-EMAT for steel pipe inspection
Huang et al. Characteristics of T (0, 1) guided-wave point-focusing electromagnetic acoustic transducer for pipe inspection
RU2790307C1 (en) Ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring method and device for the method implementation
CN109470774A (en) Ultrasonic guided wave focusing energy converter based on aluminium sheet defects detection
Hao et al. Multi-belts coil longitudinal guided wave magnetostrictive transducer for ferromagnetic pipes testing
Gori et al. Guided waves by EMAT transducers for rapid defect location on heat exchanger and boiler tubes
US20230228717A1 (en) Method for non-destructively testing objects, in particular planar objects, made of a fibre-reinforced composite material
Gao et al. Defect detection in the dead zone of magnetostrictive sensor for pipe monitoring
US20220221429A1 (en) Apparatus and method for pipeline inspection using emat generated shear waves
Wang et al. Design method of unidirectional wideband SH guided wave phased array magnetostrictive patch transducer
Bohachev et al. Novel small-aperture transducers based on magnetostrictive effect for diagnostic systems
Rao et al. NDE Methods for Monitoring Corrosion and Corrosion‐assisted Cracking: Case Studies II
Bhowmick Ultrasonic inspection for wall thickness measurement at thermal power stations
Wang et al. A new system for defects inspection of boiler water wall tubes using a combination of EMAT and MFL
Aanes et al. Inline-inspection crack detection for gas pipelines using a novel technology
RU2790942C1 (en) Pipeline monitoring device using electromagnetic acoustic technology
Kuansheng et al. A new frequency-tuned longitudinal wave transducer for nondestructive inspection of pipes based on magnetostrictive effect
KR102203609B1 (en) Electromagnetic acoustic transducer and pipe inspection apparatus comprising the same