RU40804U1 - Внутритрубный магнитный дефектоскоп (варианты) - Google Patents

Abstract

Заявленная полезная модель относится к внутритрубному магнитному контролю состояния стенок нефтегазопродуктопроводов. Она направлена на повышение качества магнитного контроля, при котором обеспечивается возможность регистрации дефектов различных типов, и на снижение экономических затрат при проведение магнитного контроля.

Указанный технический результат достигается за счет применения дефектоскопа, содержащего секции, как для продольного, так и для поперечного намагничивания. Каждая из этих секций содержит систему намагничивания с постоянными магнитами и упругими щетками из стальной проволоки. Данные системы намагничивания создают в стенке трубы магнитное поле насыщения, которое рассеивается дефектами сплошности стенок трубы. Поля рассеяния регистрируются преобразователями магнитного поля, которые выполнены на основе элементов Холла. Преобразователи Холла крепятся к полозам, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами. Преобразователи, расположенные на секции продольного намагничивания, измеряют продольную, а на секции поперечного намагничивания - соответственно поперечную составляющую магнитного поля. Кроме того, дефектоскоп содержит кольцо преобразователей магнитного поля, измеряющих радиальную составляющую магнитного поля.

Данные от преобразователей магнитного поля после аналого-цифрового преобразования записываются на носитель данных вместе с информацией от одометрических датчиков, датчиков давления и температуры.

Description

Полезная модель относится к устройствам для исследования стенок трубопроводов и определения локальных дефектов, используя магнитные поля рассеяния. Устройство применяется при внутритрубном магнитном контроле трубопроводов, главным образом уложенных магистральных нефтегазопродуктопроводов. Контроль производится путем пропуска внутри трубопровода устройства, состоящего из одной или нескольких секций, с установленными на корпусе средствами намагничивания стенки трубопровода и преобразователями магнитного поля, чувствительными к магнитному полю рассеивания от дефектов вблизи внутренней поверхности. обследуемого трубопровода.

Известны внутритрубные магнитные дефектоскопы WO 95/00839 (МПК: G 01 N 27/72), WO 95/00840 (МПК: G 01 N 27/82), включающие в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода и преобразователи магнитного поля. В средствах намагничивания используется набор из множества магнитов, расположенных таким образом, что магниты позволяют создавать постоянные магнитные поля по множеству направлений для более полного магнитного насыщения стенок трубопровода. При этом предпочтительным называется вариант, обеспечивающий намагничивание по двум или трем взаимно

перпендикулярным направлениям, например, когда один магнит создает продольное намагничивание трубы, а другой поперечное намагничивание.

Недостатком таких дефектоскопов является то, что для поперечного намагничивания трубы используется только одна пара магнитов, расположенных диаметрально противоположно по окружности корпуса дефектоскопа. При этом при использовании постоянных магнитов для поперечного намагничивания трубы не обеспечивается магнитная индукция насыщения для трубопроводов с достаточно толстыми стенками, например газопроводов, при диаметре трубопровода более 500мм. Кроме того, используемые в дефектоскопах измерительные преобразователи индукционного типа могут не обеспечить достаточного уровня сигнала от дефектов с небольшим градиентом полей рассеяния на участках где скорость движения дефектоскопа понижена, например при прохождении поворотов или сужений.

Известен внутритрубный магнитный дефектоскоп WO 97/12237 (МПК: G 01 N 27/72), включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода и преобразователи магнитного поля. Внутритрубный дефектоскоп содержит также механизм с источником энергии для осевого вращения внутри трубопровода, два измерительных блока с генераторами магнитного поля, содержащими магниты, для намагничивания стенок трубопровода, и измерительными преобразователями. При этом вышеуказанные измерительные блоки располагаются по окружности корпуса дефектоскопа. Первый измерительный блок с генераторами магнитного поля и измерительными преобразователями вращается по часовой стрелке, если смотреть по направлению поступательного движения дефектоскопа с потоком транспортируемой среды, а второй аналогичный блок вращается с такой же угловой скоростью, но против часовой

стрелки. Генераторы магнитных полей расположены таким образом, что намагничивающие стенку трубы поля, создаваемые магнитами первого блока, составляют некоторый угол, предпочтительно 45°, к продольной оси дефектоскопа, а намагничивающие поля, создаваемые магнитами второго блока, составляют угол, равный по величине и противоположный по направлению относительно продольной оси дефектоскопа. Измерительные преобразователи каждого блока данного дефектоскопа перемещаются при движении дефектоскопа спирально относительно внутренней поверхности трубы, что позволяет выявлять как продольные, так и поперечные дефекты.

Недостатком данного дефектоскопа являются возможные отказы из-за повреждения или заклинивания механизма для осевого вращения при прохождении поворотов, сужений или при воздействии инородных предметов (шлам, сварочные электроды), которые всегда имеются в трубопроводах. Кроме того, данный дефектоскоп не приспособлен к контролю протяженных участков трубопровода вследствие высокого энергопотребления. Путь, проходимый элементами конструкции дефектоскопа, совершающими спиральное движение и контактирующими с внутренней поверхностью трубопровода, выше, чем при поступательном движении, что негативно сказывается на их ресурсе.

Известны внутритрубные магнитные дефектоскопы WO 95/30895 (МПК: G 01 N 27/82) и его патент-аналог US 5537035 от 16.06.96, WO 95/30896 (МПК: G01 N 27/83) включающие в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода и преобразователи магнитного поля. Эти внутритрубные дефектоскопы содержат преобразователи магнитного поля в виде датчиков Холла, магнитоиндукционных или, в качестве предпочтительных, феррозондовых преобразователей, обладающих наивысшей чувствительностью. Данные средства измерения позволяют измерять напряженность магнитных полей рассеяния от дефектов по

трем независимым направлениям: продольному, поперечному и радиальному. При этом получается пространственная картина распределения магнитного поля в зоне контроля. В средствах намагничивания стенки трубопровода используются электромагниты, намагничивающая обмотка которых расположена внутри контролируемой трубы, продольная ось обмотки совпадает с продольной осью трубы. Кроме того, для намагничивания стенок трубопровода могут применяться устройства с источниками тока, пропускающими ток 10-20 А непосредственно через контролируемый участок трубы.

Недостатком данных дефектоскопов является недостаточная выявляемость узких продольных дефектов из-за отсутствия поперечного намагничивающего поля, создаваемого системой намагничивания. Высокое энергопотребление электромагнитной системы намагничивания и устройств для пропускания тока через контролируемый участок трубы позволяет использовать дефектоскоп при контроле только коротких участков трубопровода.

Известен внутритрубный магнитный дефектоскоп RU 2102738 (МПК: G 01 N 27/87), включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода и преобразователи магнитного поля. Средства намагничивания стенки трубопровода позволяют осуществлять продольное и поперечное намагничивание стенки трубопровода. Преобразователи магнитного поля позволяют измерять. продольную и поперечную составляющие магнитного поля.

В качестве преобразователей магнитного поля используются измерительные магнитоиндукционные преобразователи.

Средства намагничивания стенки трубопровода содержат электромагниты, которыми производится намагничивание участков стенок трубопровода до состояния технического насыщения. При этом стенки трубопровода сначала намагничиваются в поперечном направлении намагничивающими узлами,

расположенными на роторном модуле, а затем - в продольном направлении намагничивающим узлом кольцевого модуля. Данная намагничивающая система позволяет выявлять дефекты различной конфигурации и направленности по их полям рассеяния.

Основной недостаток дефектоскопа в том, что электромагниты системы намагничивания потребляют значительный ток и требуют наличия источника питания большой энергоемкости либо генератора.

Кроме того, магнитоиндукционные преобразователи в виде катушек, расположенных на ферромагнитных сердечниках при достаточно высокой чувствительности обладают присущими им ограничением в работе, т.к. величина сигнала на их выходах обратно пропорциональна скорости движения дефектоскопа. Также, данные преобразователи магнитного поля обладают нелинейными погрешностями, связанными с круглой формой их поперечного сечения, а также значительными габаритными размерами, особенно в направлении оси чувствительности, что сказывается на точности измерения пространственной конфигурации магнитного поля дефектов с размерами менее 10мм.

Прототипом заявленного дефектоскопа является внутритрубный магнитный дефектоскоп RU 2176082 (МПК: G 01 N 27/83), включающий в себя корпус, манжеты, средства намагничивания стенки трубопровода и преобразователи магнитного поля.

Средства намагничивания стенки трубопровода содержат два кольца постоянных магнитов, расположенных вдоль окружности корпуса дефектоскопа и щетки из стальной проволоки по которым магнитный поток поступает в стенку трубы. Данные средства намагничивания позволяют создавать в стенке

трубопровода магнитное поле 1,9-2,1 Тл. Преобразователи магнитного поля измеряют продольную составляющую магнитного поля и крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы,

Также данный дефектоскоп содержит преобразователи магнитного поля, измеряющие радиальную составляющую магнитного поля. Они также крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы,

Для повышения проходимости в данном дефектоскопе используется коническая манжета, которая препятствует перекашиванию и застреванию дефектоскопа в трубе при прохождении мимо отводов большого диаметра.

В качестве преобразователей магнитного поля в прототипе используются датчики Холла.

Основным недостатком прототипа является невозможность выявления узких продольных дефектов, которые при данных средствах намагничивании стенки трубопровода не создают полей рассеяния достаточных для их регистрации. Вышеизложенное приводит к экономических затратам, связанным с необходимостью дополнительного обследования трубопровода с применением дефектоскопов специализированных для выявления продольных дефектов, а также сопоставлением данных полученных при отдельных обследованиях.

Заявленный дефектоскоп также включает корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе

дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по первому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по первому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп включает в себя, по крайней мере, две секции, на каждой из которых установлены средства намагничивания стенки трубопровода поперек оси, а также указанные преобразователи магнитного поля в виде преобразователей Холла.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по второму варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по второму варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, магниты выполнены в виде постоянных магнитов из сплава неодим-железо-бор NdFeB.

В предпочтительном исполнении второго варианта заявленной полезной модели остаточная индукция материала указанных магнитов Вr составляет от 1,10 до 1,35 Тл и коэрцитивная сила Не составляет от 860 до 1000 кА/м.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по третьему варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по третьему варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, диаметр дефектоскопа составляет не более 600мм, при этом дефектоскоп содержит, по меньшей мере, одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода, на которой установлены также не менее 400 преобразователей магнитного поля.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по четвертому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по четвертому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, диаметр дефектоскопа составляет не более 600мм, при этом дефектоскоп содержит, по меньшей мере, одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода и не менее 480 преобразователей магнитного поля.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по пятому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по пятому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства

намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп содержит, по меньшей мере, одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода, на которой установлены также не менее 1100 преобразователей магнитного поля.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по шестому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по шестому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп содержит, по меньшей мере, одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода и не менее 1400 преобразователей магнитного поля.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по седьмому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к

полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по седьмому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, оси чувствительности преобразователей магнитного поля направлены нормально к корпусу дефектоскопа, половина от числа указанных преобразователей имеют оси чувствительности, направленные внутрь корпуса дефектоскопа, другая половина преобразователей имеет оси чувствительности, направленные наружу, при этом образуются измерительные дифференциальные пары.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по восьмому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по восьмому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, расстояние между соседними преобразователями магнитного поля в проекции на поперечное сечение трубопровода составляет не более 4мм.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по девятому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по девятому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, по меньшей мере, на одной из секций дефектоскопа имеется канал, соединяющий область среды перед секцией с областью среды после секции, а также устройство регулирования площади сечения указанного канала.

Заявленный внутритрубный магнитный дефектоскоп по десятому варианту также содержит корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

В отличие от прототипа у заявленного дефектоскопа по десятому варианту средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания

стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп включает в себя, по крайней мере, две секции, на каждой из которых установлены средства намагничивания стенки трубопровода поперек оси, а также указанные преобразователи магнитного поля в виде преобразователей Холла, указанные магниты выполнены в виде постоянных магнитов из сплава неодим-железо-бор NdFeB, остаточная индукция материала указанных магнитов Вr составляет от 1,10 до 1,35 Тл и коэрцитивная сила Не составляет от 860 до 1000 кА/м, оси чувствительности преобразователей магнитного поля направлены нормально к корпусу дефектоскопа, половина от числа указанных преобразователей имеют оси чувствительности, направленные внутрь корпуса дефектоскопа, другая половина преобразователей имеет оси чувствительности, направленные наружу, при этом образуются измерительные дифференциальные пары, расстояние между соседними преобразователями магнитного поля в проекции на поперечное сечение трубопровода составляет не более 4мм, по меньшей мере, на одной из секций дефектоскопа имеется канал, соединяющий область среды перед секцией с областью среды после секции, а также устройство регулирования площади сечения указанного канала.

Общий технический результат, получаемый при реализации дефектоскопа заключается в возможности регистрации дефектов различных типов, снижении экономических затрат и повышении достоверности при проведении внутритрубного магнитного контроля состояния нефтегазопродуктопроводов.

Графические материалы.

На фиг.1 показан внутритрубный магнитный дефектоскоп.

На фиг.2 изображена схема, иллюстрирующая работу внутритрубного дефектоскопа.

На фиг.3 показаны графики магнитных полей, измеренные секцией продольного намагничивания при прогоне дефектоскопа внутри участка трубы с различными дефектами. При этом по оси абсцисс отложено расстояние вдоль трубы, а по оси ординат - угол по длине окружности трубы.

На фиг.4 показаны графики магнитных полей, измеренные секцией поперечного намагничивания при прогоне дефектоскопа внутри участка трубы с различными дефектами. При этом по оси абсцисс отложено расстояние вдоль трубы, а по оси ординат - угол по длине окружности трубы.

На фиг.5 показано крепление датчика к дефектоскопу с помощью упругого рычага.

Сведения, подтверждающие возможность реализации полезной модели

Заявленное устройство представляет собой автономную измерительно-вычислительную систему, предназначенную для проведения магнитного измерительного контроля состояния металла стенок нефтегазопродуктопроводов. Принцип работы устройства следующий. Средства намагничивания стенки трубопровода дефектоскопа создают в трубе, на участке примыкающем к дефектоскопу магнитное поле 1,9-2,1 Тл. Это поле рассеивается на дефектах в стенке трубы и регистрируется преобразователями магнитного поля, которые крепятся к полозам, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами.

Созданы и эксплуатируются дефектоскопы для контроля трубопроводов с наружным диаметром 10-56 дюймов.

Дефектоскоп для контроля труб диаметром 20 дюймов показан на фиг.1. Он состоит из стального корпуса, содержащего секцию для продольного намагничивания 1, две секции для поперечного намагничивания 2а и 2б, аппаратную секцию 3, батарейную секцию 4.

Дефектоскоп содержит средства намагничивания стенки трубы, которые содержат постоянные магниты изготовленные из сплава ниодим-железо-бор NdFeB, остаточная индукция которого Вr составляет от 1,10 до 1,35 Тл и коэрцитивная сила Не составляет от 860 до 1000 кА/м. На магнитах крепятся ферромагнитные щетки 9, которые изготовляются из стальной проволоки диаметром от 0,3 до 1,2 мм. Щетки установлены на секциях 1, 2а, 2б.

В носовой части дефектоскопа имеется колесный бампер 5, который помогает дефектоскопу проходить, не застревая, закругления трубопровода радиусом не менее 3 D, где D - номинальный внутренний диаметр трубопровода.

Опорные колеса 14 имеют упругую связь с корпусом и контактируют с внутренней поверхностью трубы при движении дефектоскопа.

На дефектоскопе установлено не менее двух литых полиуретановых манжет 6, которые воспринимают давление перекачиваемой по трубопроводу среды и благодаря которым происходит поступательное движение дефектоскопа. Секции 1, 2а, 2б, 3, 4 соединены последовательно при помощи карданных соединений 8 и содержат средства измерений, преобразования и записи данных измерений.

Секция продольного намагничивания 1 содержит преобразователи магнитного поля 7, и блоки аналого-цифровых преобразований 15. Дефектоскоп для контроля труб диаметром 20 дюймов имеет в секции продольного

намагничивания 400 преобразователей Холла, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы. Дефектоскоп для контроля труб диаметром 56 дюймов имеет в секции продольного намагничивания 1120 преобразователей Холла, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы.

Первая секция поперечного намагничивания 2а содержит преобразователи магнитного поля 10а и блоки аналого-цифровых преобразований 16.

Вторая секция поперечного намагничивания 2б содержит преобразователи магнитного поля типа 10б и блоки аналого-цифровых преобразований 17.

Дефектоскоп для контроля труб диаметром 56 дюймов имеет в секциях поперечного намагничивания 480 преобразователей Холла, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы. Дефектоскоп для контроля труб диаметром 56 дюймов имеет в секциях для 1408 преобразователей Холла, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы. У дефектоскопа для контроля труб диаметром 56 дюймов, в отличие от дефектоскопа для контроля труб диаметром 20 дюймов, секции для поперечного намагничивания жестко соединены между собой, без применения карданной передачи.

Все преобразователи магнитного поля расположены так, что расстояние между соседними преобразователями магнитного поля в проекции на поперечное сечение трубопровода составляет не более 4мм.

Помимо расположенных непосредственно на секциях продольного и поперечного намагничивания, средства измерений, преобразования и записи данных находятся также в аппаратной секции 3.

Аппаратная секция содержит управляемый программой бортовой компьютер 22 с блоком накопителей 23, модули цифрового преобразования данных 24, блоки аналого-цифрового преобразования данных 25 со встроенными датчиками температуры 26, модуль распределения питания 17, одометры 13, 18, предназначенные для измерения пути пройденного дефектоскопом внутри трубы, датчик внешнего давления 19, датчик угла поворота 20, преобразователи магнитного поля 21.

Батарейная секция 4 содержит блок батарейного питания 29, модуль преобразования напряжения 28, искрозащитный модуль 27.

Для использования внутритрубного магнитного дефектоскопа при высоких скоростях перекачки применяется регулятор скорости, для этого в одной или нескольких секциях дефектоскопа делается канал соединяющий область среды перед секцией с областью среды после секции и устанавливается устройство изменяющее пропускную способность канала, например путем изменения площади сечения. Регулятор скорости позволяет использовать дефектоскоп при контроле газопроводов, где скорости перекачки часто превышают 10 метров в секунду и могут скачкообразно меняться.

Устройство работает следующим образом.

Магнитный дефектоскоп помещают в камеру запуска трубопровода и поднимают давление в камере до давления среды, транспортируемой по трубопроводу. После этого открывают задвижку на трубопроводе и дефектоскоп

увлекается в трубу, вместе с потоком транспортируемой среды. Центрирование и движение дефектоскопа в трубе происходит благодаря манжетам 6, на которые давит транспортируемая по трубопроводу среда.

При движении дефектоскопа происходит намагничивание трубы средствами намагничивания дефектоскопа. При этом магнитный поток поступает из дефектоскопа в трубу по щеткам 9, изготовленным из стальной проволоки. Источником магнитного поля являются расположенные под щетками постоянные магниты, изготовленные из сплава неодим-железо-бор с остаточной индукцией Вr от 1,26 до 1,35 Тл и коэрцитивной силой от 920 до 950 кА/м. Взаимное расположение магнитов и щеток на секции 1 дефектоскопа позволяет намагничивать область трубы примыкающую к этой секции до индукции 1,7-1,9 Тл в продольном направлении.

Взаимное расположение магнитов и щеток на секциях 2а, 2б дефектоскопа позволяет намагничивать область трубы, примыкающую к этим секции до индукции 1,7-1,9 Тл в поперечном направлении, т.е. когда вектор магнитного поля в произвольной точке в стенке трубы направлен по касательной к окружности поперечного сечения.

Преобразователи магнитного поля 7, расположенные на секции для продольного намагничивания 1 крепятся к полозам 91, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами 90. Их ось чувствительности расположена вдоль трубы, позволяя таким образом измерять продольную составляющую магнитного поля.

Преобразователи магнитного поля 10а, расположенные на первой от носовой части дефектоскопа секции для поперечного намагничивания 2а крепятся к полозам 91, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к

ней упругими рычагами 90. Их ось чувствительности расположена поперек трубы, позволяя таким образом измерять поперечную составляющую магнитного поля.

Преобразователи магнитного поля 10б, расположенные на второй от носовой части дефектоскопа секции поперечного намагничивания 2б крепятся к полозам 91, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами 90. Их ось чувствительности расположена поперек трубы, позволяя таким образом измерять поперечную составляющую магнитного поля.

Использование двух секций для поперечного намагничивания (2а, 2б), которые повернуты друг относительно друга по продольной оси дефектоскопа на 90°, как например в дефектоскопе для контроля труб диаметром 20 дюймов, обусловлено следующим соображением. Если смотреть вдоль магнитного дефектоскопа, то местоположению щеток секции 2а на внутренней окружности стенки трубы соответствуют преобразователи магнитного поле секции 2б и наоборот. Таким образом, осуществляется измерение поперечной составляющей магнитного поля по всей внутренней поверхности без пропусков вдоль внутренней окружности стенки трубы.

Преобразователи магнитного поля 12, расположенные на аппаратной секции 3 крепятся к полозам 91, скользящим по внутренней поверхности трубы и прижимаемым к ней упругими рычагами 90. Их ось чувствительности расположена по радиусу поперечного сечения трубы, позволяя таким образом измерять радиальную составляющую магнитного поля.

В ходе диагностического прогона дефектоскоп обнаруживает следующие дефекты труб;

- трещины в поперечных сварных швах 30, 31, 32, 33;

- трещины в продольных сварных швах 74

- инородные тела 34, 38

- поперечные трещины в теле трубы 35, 36, 37, 41

- продольные трещины в теле трубы 75, 82, 83, 87

- искусственные врезки 39, 42

- потеря металла 40,43, 46, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64,67,68,69,70, 71,72,73,77,78,79,80,81,86

- наклонные риски 44, 52, 54

- отверстия 45, 50, 51

- продольные риски 47, 49, 65, 76, 84, 85

- поперечные риски 48, 53, 55, 66, 88, 89.

Claims (11)

1. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп включает в себя по крайней мере две секции, на каждой из которых установлены средства намагничивания стенки трубопровода поперек оси, а также указанные преобразователи магнитного поля в виде преобразователей Холла.

2. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, магниты выполнены в виде постоянных магнитов из сплава неодим-железо-бор NdFeB.

3. Внутритрубный магнитный дефектоскоп по п.2, отличающийся тем, что остаточная индукция материала указанных магнитов Br составляет от 1,10 до 1,35 Тл и коэрцитивная сила Hc составляет от 860 до 1000 кА/м.

4. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, диаметр дефектоскопа составляет не более 600 мм, при этом дефектоскоп содержит, по меньшей мере, одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода, на которой установлены также не менее 400 преобразователей магнитного поля.

5. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, диаметр дефектоскопа составляет не более 600 мм, при этом дефектоскоп содержит по меньшей мере одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода и не менее 480 преобразователей магнитного поля.

6. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп содержит по меньшей мере одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода, на которой установлены также не менее 1100 преобразователей магнитного поля.

7. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп содержит по меньшей мере одну секцию, на которой установлены средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода и не менее 1400 преобразователей магнитного поля.

8. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, оси чувствительности преобразователей магнитного поля направлены нормально к корпусу дефектоскопа, половина от числа указанных преобразователей имеют оси чувствительности, направленные внутрь корпуса дефектоскопа, другая половина преобразователей имеет оси чувствительности, направленные наружу, при этом образуются измерительные дифференциальные пары.

9. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, расстояние между соседними преобразователями магнитного поля в проекции на поперечное сечение трубопровода составляет не более 4 мм.

10. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, по меньшей мере на одной из секций дефектоскопа имеется канал, соединяющий область среды перед секцией с областью среды после секции, а также устройство регулирования площади сечения указанного канала.

11. Внутритрубный магнитный дефектоскоп, включающий в себя корпус, средства намагничивания стенки трубопровода, средства измерений, преобразования и записи данных измерений, указанные средства измерений включают в себя преобразователи магнитного поля, указанные средства намагничивания содержат магниты и установленные на них ферромагнитные щетки, указанные преобразователи магнитного поля крепятся к полозам, закрепленным на корпусе дефектоскопа с помощью рычагов и скользящим по внутренней поверхности трубы, отличающийся тем, что средства намагничивания стенки трубопровода включают в себя средства намагничивания стенки вдоль оси трубопровода и средства намагничивания стенки поперек оси трубопровода, при этом дефектоскоп включает в себя по крайней мере две секции, на каждой из которых установлены средства намагничивания стенки трубопровода поперек оси, а также указанные преобразователи магнитного поля в виде преобразователей Холла, указанные магниты выполнены в виде постоянных магнитов из сплава неодим-железо-бор NdFeB, остаточная индукция материала указанных магнитов Br составляет от 1,10 до 1,35 Тл и коэрцитивная сила Hc составляет от 860 до 1000 кА/м, оси чувствительности преобразователей магнитного поля направлены нормально к корпусу дефектоскопа, половина от числа указанных преобразователей имеют оси чувствительности, направленные внутрь корпуса дефектоскопа, другая половина преобразователей имеет оси чувствительности, направленные наружу, при этом образуются измерительные дифференциальные пары, расстояние между соседними преобразователями магнитного поля в проекции на поперечное сечение трубопровода составляет не более 4 мм, по меньшей мере на одной из секций дефектоскопа имеется канал, соединяющий область среды перед секцией с областью среды после секции, а также устройство регулирования площади сечения указанного канала.