WO2015016742A1 - Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием - Google Patents
Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015016742A1 WO2015016742A1 PCT/RU2014/000226 RU2014000226W WO2015016742A1 WO 2015016742 A1 WO2015016742 A1 WO 2015016742A1 RU 2014000226 W RU2014000226 W RU 2014000226W WO 2015016742 A1 WO2015016742 A1 WO 2015016742A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- magnetic
- flaw detector
- combined
- sensors
- inductance
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9013—Arrangements for scanning
- G01N27/902—Arrangements for scanning by moving the sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
- F17D3/03—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of several different products following one another in the same conduit, e.g. for switching from one receiving tank to another
- F17D3/08—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of several different products following one another in the same conduit, e.g. for switching from one receiving tank to another the different products being separated by "go-devils", e.g. spheres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D5/00—Protection or supervision of installations
- F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
- F17D5/06—Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
Definitions
- the claimed utility model relates to the field of magnetic flaw detection, to devices for non-destructive testing of pipelines and relates to a magnetic measuring system of an in-line flaw detector.
- the closest prototype of the claimed utility model is a ROSEN magnetic flaw detector, described by Markus ⁇ rors & Thomas Beuker in the presentation “Combined in-Line Inspection in the Context of Pipeline Integrity” 22-September-2011, in which the distortion of the geometry of the inner wall of the pipe and determining whether the defect belongs to the inner wall of the pipe is made by two rings with sensor blocks, each of which is located on a separate section, connected using a cardan joint.
- the operation of the sensor is based on the principle of exciting eddy currents in the pipe wall. Distortions of the geometry of the inner wall and internal defects lead to a change in the distribution of eddy currents, which is recorded by the receiving coil.
- the technical result consists in reducing the error in measuring the geometry of defects, increasing the reliability of the flaw detector through pipes with complex geometry by reducing the number of sections and placing the magnetic measuring system on one section.
- the magnetic measuring system for a flaw detector with longitudinal magnetization based on combined sensor blocks consists of combined sensor blocks that are installed on the magnetic circuit of a single-section flaw detector using a ring of movable brackets between two rings of magnets of opposite polarity and elements that transmit magnetic flux to the inner wall of the pipeline.
- One sensor unit combined magnetic measuring system for a flaw detector with longitudinal magnetization based on combined sensor units allows you to identify defects in the scattering field that occurs at their location, to determine whether the defect belongs to the internal wall of the pipeline, to indicate distortions in the geometry of the internal wall of the pipeline associated with dents, by transverse seams, etc.
- One block of combined sensors consists of eddy current sensors, Hall sensors measuring the transverse component of magnetic field induction, and Hall sensors measuring the longitudinal component of magnetic field induction.
- the eddy current sensor consists of two inductors integrated in a module and arranged coaxially, one above the other. Inductors are elements of a bridge that is connected to a high-frequency generator. In pair, one of the inductors is a reference, as it is placed in a shielded compartment, isolated from the external environment by electromagnetic current.
- the inductance of the inductor changes, which leads to an imbalance in the bridge and the appearance of a signal at the differential output amplifier.
- the change in inductance is associated with the occurrence of eddy currents on the inner surface of the pipeline, which change the electromagnetic flux through the inductor, not isolated from the external environment.
- the inductance of an uninsulated inductor is compared with the reference inductance, and thus a defect is determined.
- the voltage from the bridge is supplied to the phase detectors, from the detectors to the differential amplifier.
- the working frequency of the eddy current sensor is chosen large enough so that the thickness of the skin layer for steel is only a few microns, which is significantly less than the depth of the minimum defect; and to minimize interference from external defects, an additional phase voltage shift of 30-40 ° from the inductors of the eddy current sensor is introduced, which is achieved by adjusting the resonance of the serial circuits of the bridge L1C1 and L2C2 below the generator excitation frequency.
- the interference from the external defect and the useful signal acquire different signs of deviation, which is easily taken into account when processing the threshold method; and the use of the L2 reference inductor made it possible to significantly reduce the impact of the external environment: temperature and pressure.
- holes closed by ceramic inserts are introduced in the protective non-ferromagnetic plate of the combined sensor block.
- two more eddy current sensors of combined sensor blocks were built. The signals of the Hall sensors measuring the transverse component of the magnetic field induction and the Hall sensors measuring the longitudinal component of the magnetic field are sequentially switched to the analog-to-digital converter, and signals from different eddy current sensors are received using the multiplexer.
- the parallel digital signal is converted into a serial digital signal.
- a serial digital signal is fed to the multiplexer unit, which combines digital streams with a group of combined sensor blocks. Then, from the units of the multiplexers, the digital signal enters the on-board equipment unit, where it is recorded on a digital medium.
- Combined eddy-current sensors are located in the region of a strong magnetic field of the magnetic system (more than 6 kA / m), which provides magnetization of the pipe section between two rings of magnets of opposite polarity and elements that transmit magnetic flux to the pipe’s inner wall to a state of technical saturation. Under these conditions, eddy current sensors designed to detect only internal defects become sensitive to external defects. The fact is that external defects can create a significant scattering field in the inner region of the pipe, which modulates the thickness of the skin layer, "where eddy currents exist:
- ⁇ - ⁇ / ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ is the material conductivity
- f is the excitation frequency
- the working frequency of the eddy current sensor is selected above 10 MHz (KB range of radio waves).
- the calculations of the magnetic measuring system were carried out relatively to the scalar magnetic potential numerically, by the finite element method, using the ANSYS software package.
- the calculations and optimization of the eddy current sensor on the inductors L1 and L2 were also carried out using the ANSYS software package using the vector potential method for harmonic influence.
- the claimed magnetic measuring system for a flaw detector with longitudinal magnetization based on combined sensor blocks is installed on one section of the flaw detector, which reduces the consumption of materials and the cost of manufacturing a flaw detector.
- Combining sensors of a magnetic measuring system into combined sensor blocks and placing them on a ring of movable brackets mounted on the magnetic circuit eliminates measurement errors associated with the backlash of the cardan joint of the flaw detector sections.
- the use of the claimed magnetic measuring system for a flaw detector with longitudinal magnetization based on combined sensor blocks allows to reduce the dimensions, which in turn increases the reliability of the passage of the pipeline turns by the flaw detector.
- the inclusion in the bridge of the eddy current sensor of the reference inductor placed in a shielded compartment, isolated from the external environment by electromagnetic current, can significantly reduce the impact of the external environment: temperature and pressure.
- the implementation of inductors in printed design allows you to reduce the sensitivity of the eddy current sensor to the pressure of the working medium, which can reach 140 atm (14 MPa). All this enhances the quality of pipeline control by non-destructive methods using a flaw detector with a magnetic measuring system mounted on it for a flaw detector with longitudinal magnetization based on combined sensor blocks.
- Figure 1 shows the inventive magnetic measuring system for a flaw detector with longitudinal magnetization on the basis of combined sensor blocks mounted on one section of the flaw detector;
- FIG. 2 is a functional diagram explaining the operation of the combined sensor block
- Fig. 3 shows a view of the sensor block combined from the side of the pipe wall and a section along the radial plane of the pipe;
- FIG. 4 shows a module of inductance coils of an eddy current sensor of a sensor block combined in section.
- inductor L 1 3 - inductor L 1; 4 - a reference inductor L2, placed in a shielded compartment, isolated from the external environment by electromagnetic current;
- the sensors are triggered when the flaw detector passes through the pipeline.
- the claimed magnetic measuring system based on combined sensor blocks consists of a cylindrical magnetic circuit on which between two rings of magnets of opposite polarity there is a ring of movable brackets uniformly distributed along the circumference, with combined sensor blocks 1 mounted on them (Fig. 1).
- the magnetic flux from the magnets to the wall of the pipeline is transmitted using the elements 2 (Fig.1).
- One block of combined sensors consists of eddy current sensors, Hall sensors 11 (Figs. 2 and 3) measuring the transverse component of the magnetic field induction, and Hall sensors 12 (Figs. 2 and 3) measuring the longitudinal component of the magnetic field induction.
- the eddy current sensor consists of two inductors 3 and 4 (figure 2, 3 and 4), combined in module 16 (figure 4), located coaxially, one above the other.
- Inductors 3 and 4 are elements of a bridge that is connected to a high frequency generator 6 (figure 2).
- the voltage from the bridge is supplied to the phase detectors 5 (figure 2), from the detectors to the differential amplifier 7 (figure 2).
- Two more eddy current channels of combined sensor blocks were constructed in a similar way.
- the multiplexer 8 (figure 2), the signals from different eddy current sensors are sequentially fed to the analog-to-digital Converter 9 (figure 2).
- the signals of the Hall sensors 11 (FIG. 2), measuring the transverse component of the magnetic field induction, and the Hall sensors 12 (FIG. 2), which measure the longitudinal component of the magnetic field induction, are also sequentially switched to the analog-to-digital converter.
- the parallel digital code is converted into a serial converter 10 (figure 2).
- the digital signal via a cable is supplied to the multiplexer 8 (Fig.2), which combines digital streams from a group of combined sensor blocks. Then, from the multiplexer 8 (Fig. 2), the digital signal enters the on-board equipment unit, where it is recorded on a digital medium.
- the combined sensor block consists of a board 16 (Figs. 3 and 4), on which are placed the Hall sensor microcircuits 11 (Fig. 3) for measuring the transverse component, Hall sensors circuits 12 (Fig.
- FIG. 4 Another inductor 3 (Fig. 4) is not insulated and placed above the ceramic insert 2 (Fig. 4).
- the inductance of the non-insulated inductor 3 (FIGS. 3 and 4) is compared with the inductance of the reference coil 4 (FIGS. 3 and 4), and thus the defect 20 (FIG. 4) of the pipe 19 (FIG. 4) is determined.
- the module of the inductors is filled with compound 13 (Figs. 3 and 4).
Abstract
Полезная модель относится к области магнитной дефектоскопии, к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов и касается магнитной измерительной системы внутритрубного дефектоскопа. Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных позволяет выявлять дефекты по полю рассеяния, возникающему в месте их расположения, определять принадлежность дефекта к внутренней стенке трубопровода, осуществлять индикацию искажений геометрии внутренней стенки трубопровода, связанной с вмятинами, поперечными швами и др. Блоки датчиков комбинированных, установленные на цилиндрическом магнитопроводе односекционного дефектоскопа с помощью кольца подвижных кронштейнов между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубопровода. При этом один блок датчиков комбинированных состоит из вихретоковых датчиков и датчиков Холла для измерения поперечной составляющей индукции магнитного поля, датчиков Холла для измерения продольной составляющей магнитного поля. Вихретоковый датчик, в свою очередь, состоит из двух катушек индуктивности, объединенных в модуль и расположенных соосно, одна над другой. Одна из катушек индуктивности является эталонной, так как помещена в экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному току, индуктивность второй неизолированной катушки индуктивности сравнивается с индуктивностью эталонной.
Description
МАГНИТНАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПА С
ПРОДОЛЬНЫМ НАМАГНИЧИВАНИЕМ
Заявленная полезная модель относится к области магнитной дефектоскопии, к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов и касается магнитной измерительной системы внутритрубного дефектоскопа.
Известен комбинированный магнитный дефектоскоп с продольным намагничиванием (pipeline inspection apparatus) патент GB 2376077А (ЗАО "НГКС") дата публикации 26.12.2000), где функции: выявления дефектов по полю рассеяния, возникшему в месте их расположения; определение принадлежности дефекта к внутренней стенке трубы; индикация искажений геометрии внутренней стенки трубы, связанной с вмятинами, поперечными швами и др., выполняются двумя кольцами с блоками датчиков, расположенных на отдельных секциях, соединенных при помощи карданового подвеса. Основным недостатком данной модели является то, что кольца с блоками датчиков размещены на разных секциях дефектоскопа, соединенных кардановым соединением, что приводит к погрешности измерения геометрии дефектов.
Наиболее близким прототипом заявленной полезной модели является магнитный дефектоскоп компании «ROSEN», описанный Markus В rors & Thomas Beuker в презентации «Combined in-Line Inspection in the Context of Pipeline Integrity» 22-September-2011, в котором определение искажений геометрии внутренней стенки трубы и определение принадлежности дефекта к внутренней стенке трубы производится двумя кольцами с блоками датчиков, каждое из которых расположено на отдельной секции, соединенных при помощи карданового соединения. Работа датчика основана на принципе возбуждения вихревых токов в стенке трубы. Искажения геометрии внутренней стенки и внутренние дефекты приводят к изменению распределения вихревых токов, которое регистрируется приемной катушкой. Внешние дефекты на работу датчика влияния не оказывают, так как вихревые токи сосредоточены в области вблизи скин-слоя, а поле намагничивания стенки трубы практически отсутствует. От типа дефекта «внутренний/внешний» - зависит алгоритм определения размеров дефекта программами постобработки данным. Основным недостатком прототипа является то, что кольцо с блоками датчиков Холла и кольцо с блоками из вихретоковых датчиков размещены на разных секциях дефектоскопа,
соединенных кардановым соединением, что приводит к погрешности измерения геометрии дефектов.
Технический результат состоит в уменьшении погрешности измерения геометрии дефектов, повышении надежности прохождения дефектоскопа по трубам со сложной геометрией за счёт уменьшения количества секций и размещения магнитной измерительной системы на одной секции.
Технический результат получен за счет того, что магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных состоит из блоков датчиков комбинированных, которые установлены на магнитопроводе односекционного дефектоскопа с помощью кольца подвижных кронштейнов между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубопровода. Один блок датчиков комбинированных магнитной измерительной системы для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных позволяет выявлять дефекты по полю рассеяния, возникающему в месте их расположения, определять принадлежность дефекта к внутренней стенке трубопровода, осуществлять индикацию искажений геометрии внутренней стенки трубопровода, связанной с вмятинами, поперечными швами и др. От типа дефекта: «внутренний/внешний» или ID/OD по зарубежной терминологии, зависит алгоритм определения его размеров программами постобработки данных. Один блок датчиков комбинированных состоит из вихретоковых датчиков, датчиков Холла, измеряющих поперечную составляющую индукции магнитного поля, и датчиков Холла, измеряющих продольную составляющую индукции магнитного поля. Вихретоковый датчик состоит из двух катушек индуктивности, объединённых в модуль и расположенных соосно, одна над другой. Катушки индуктивности являются элементами моста, который подключен к генератору высокой частоты. В паре одна из катушек индуктивности является эталонной, так как помещена в экранированны й отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному току. При изменении расстояния от катушки индуктивности до поверхности трубы, связанном с внутренним дефектом, прохождением вмятины или другим искажениям геометрии внутренней поверхности трубы, изменяется индуктивность катушки индуктивности, что приводит к нарушению баланса моста и появлению сигнала на выходе дифференциального
усилителя. Изменение индуктивности связано с возникновением вихревых токов на внутренней поверхности трубопровода, которые изменяют электромагнитный поток через катушку индуктивности, не изолированную от внешней среды. Индуктивность неизолированной катушки индуктивности сравнивается с индуктивностью эталонной, и таким образом определяется дефект. Напряжение с моста подается на фазовые детекторы, с детекторов - на дифференциальный усилитель. Для минимизации влияния изменения толщины скин-слоя на изменение индуктивности катушки и формирования ложного сигнала рабочая частота вихретокового датчика выбрана достаточно большой, чтобы толщина скин-слоя для стали составляла всего несколько микрон, что значительно меньше глубины минимального дефекта; а для минимизации помех от внешних дефектов введён дополнительный фазовый сдвиг напряжения на 30-40° с катушек индуктивности вихретокового датчика, который достигается настройкой резонанса последовательных контуров L1C1 и L2C2 моста ниже частоты возбуждения генератора. Помеха от внешнего дефекта и полезный сигнал приобретают разные знаки отклонения, что легко учитывается при обработке пороговым методом; а использование эталонной катушки индуктивности L2 позволило значительно ослабить воздействие внешней среды: температуры и давления. Для обеспечения электромагнитной связи катушек с поверхностью трубы в защитной неферромагнитной пластине блока датчиков комбинированных введены отверстия, закрытые керамическими вставками. Аналогично построены еще два вихретоковых датчика блоков датчиков комбинированных. На аналогово-цифровой преобразователь последовательно коммутируются сигналы датчиков Холла, измеряющих поперечную составляющую индукции магнитного поля, и датчиков Холла, измеряющих продольную составляющую индукции магнитного поля, и при помощи мультиплексора поступают сигналы с разных вихретоковых датчиков. С выхода аналого-цифрового преобразователя параллельный цифровой сигнал преобразуется в последовательный цифровой сигнал. Последовательный цифровой сигнал поступает на блок мультиплексора, который объединяет цифровые потоки с группы блоков датчиков комбинированных. Затем с блоков мультиплексоров цифровой сигнал поступает в блок бортовой аппаратуры, где записывается на цифровой носитель. В заявленной магнитной измерительной системе для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков
комбинированных вихретоковые датчики, располагаются в области сильного магнитного поля магнитной системы (более 6 кА/м), которое обеспечивает намагничивание участка трубы между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубы, до состояния технического насыщения. При этих условиях вихретоковые датчики, предназначенные для обнаружения только внутренних дефектов, становятся чувствительными и к внешним дефектам. Дело в том, что внешние дефекты могут создавать значительное поле рассеяния во внутренней области трубы, которое модулирует толщину скин-слоя », где существуют вихревые токи:
ϊ
δ = - π/σμί ΤΆβ σ - проводимость материала;
f - частота возбуждения;
— магнитная проницаемость или дифференциальная магнитная проницаемость материала трубы =db/dH. Где
В - магнитная индукция;
Н— напряженность магнитного поля.
Изменение толщины скин-слоя приводит к изменению индуктивности катушки и формирует ложный сигнал. Для минимизации этого влияния рабочая частота вихретокового датчика выбрана свыше 10 МГц (KB диапазон радиоволн).
Расчёты магнитной измерительной системы выполнялись относительно скалярного магнитного потенциала численно, методом конечных элементов, с использованием программного комплекса «ANSYS». Расчёты и оптимизация вихретокового датчика на катушках индуктивности L1 и L2 проводились также с использованием программного комплекса «ANSYS» методом векторного потенциала для гармонического воздействия.
Заявленная магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных устанавливается на одной секции дефектоскопа, что уменьшает материалоемкость и себестоимость изготовления дефектоскопа. Объединение датчиков магнитной измерительной системы в блоки датчиков комбинированных и размещение их на кольце из
подвижных кронштейнов, установленном на магнитопроводе, позволяет устранить погрешности измерения, связанные с люфтом карданового соединения секций дефектоскопа. Применение заявленной магнитной измерительной системы для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных позволяет уменьшить габариты, что в свою очередь повьппает надёжность прохождения дефектоскопом поворотов трубопровода.
Включение в мост вихретокового датчика эталонной катушки индуктивности, помещенной в экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному току, позволяет значительно ослабить воздействие внешней среды: температуры и давления. Выполнение катушек индуктивности в печатном исполнении позволяет уменьшить чувствительность вихретокового датчика к давлению рабочей среды, которое может достигать 140 атм (14 МПа). Все это повьппает качество контроля трубопровода неразрушающими методами с использованием дефектоскопа с установленной на нем магнитной измерительной системой для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных.
На фиг.1 изображена заявляемая магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных, установленная на одной секции дефектоскопа;
На фиг. 2 представлена функциональная схема, поясняющая работу блока датчиков комбинированных;
На фиг.З показаны вид блока датчиков комбинированных со стороны стенки трубы и разрез по радиальной плоскости трубы;
На фиг. 4 изображен модуль катушек индуктивности вихретокового датчика блока датчиков комбинированных в разрезе.
На фиг. 16 приняты следующие обозначения:
1 - блоки датчиков комбинированных, установленные на подвижных кронштейнах, образующих кольцо;
2 - элементы, передающие магнитный поток от магнитов противоположной полярности к внутренней стенке трубы.
На фиг.2 приняты следующие обозначения:
3 - катушка индуктивности L 1 ;
4 - эталонная катушка индуктивности L2, помещенная в экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному току;
5 - фазовые детекторы;
6 - генератор высокой частоты;
7 - дифференциальный усилитель;
8 - микросхема мультиплексора в функциональном представлении;
9 - аналого-цифровой преобразователь;
10 - преобразователь кода;
11 - датчики Холла, измеряющие поперечную составляющую индукции магнитного поля;
12 - датчики Холла, измеряющие продольную составляющую индукции магнитного поля.
На фиг.З приняты следующие обозначения:
11 - датчики Холла, измеряющие поперечную составляющую индукции магнитного поля;
12 - датчики Холла, измеряющие продольную составляющую индукции магнитного поля;
13 - заливка компаундом;
14 - керамические вставки;
15 - защитная неферромагнитная пластина, покрытая слоем износоустойчивого материала;
16 - плата;
17 - модуль катушек индуктивности вихретокового датчика блока датчиков комбинированных.
На фиг.4 приняты следующие обозначения:
3 - катушка индуктивности L1;
4 - эталонная катушка индуктивности L2, помещенная в экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному току;
12 - заливка компаундом;
13 - керамическая вставка;
15 - защитная неферромагнитная пластина;
16 - плата;
17 - модуль катушек индуктивности вихретокового датчика блоков датчиков комбинированных;
18 - экранированный отсек, изолированный от внешней среды по электромагнитному току с размещенной в нем эталонной катушкой индуктивности, 19 - исследуемый трубопровод;
20 - обнаруживаемый дефект.
В заявленной магнитной измерительной системе на основе блоков датчиков комбинированных, установленной на одной секции дефектоскопа, датчики срабатывают при проходе дефектоскопом трубопровода.
Заявленная магнитная измерительная система на основе блоков датчиков комбинированных состоит из цилиндрического магнитопровода, на котором между двумя кольцами магнитов противоположной полярности установлено кольцо подвижных кронштейнов, равномерно распределенных по длине окружности, с закрепленными на них блоками датчиков комбинированных 1 (фиг.1). Магнитный поток от магнитов к стенке трубопровода передается при помощи элементов 2 (фиг.1). Один блок датчиков комбинированных состоит из вихретоковьгх датчиков, датчиков Холла 11 (фиг. 2 и 3), измеряющих поперечную составляющую индукции магнитного поля, и датчиков Холла 12 (фиг. 2 и 3), измеряющих продольную составляющую индукции магнитного поля. Вихретоковый датчик состоит из двух катушек индуктивности 3 и 4 (фиг.2, 3 и 4), объединённых в модуле 16 (фиг.4), расположенных соосно, одна над другой. Катушки индуктивности 3 и 4 (фиг.2, 3 и 4) являются элементами моста, который подключен к генератору высокой частоты 6 (фиг.2). Напряжение с моста подается на фазовые детекторы 5 (фиг.2), с детекторов - на дифференциальный усилитель 7 (фиг.2). Аналогично построены еще два вихретоковьгх канала блоков датчиков комбинированных. При помощи мультиплексора 8 (фиг.2) сигналы с разных вихретоковых датчиков последовательно подаются на аналого-цифровой преобразователь 9 (фиг.2). На аналого-цифровой преобразователь также последовательно коммутируются сигналы датчиков Холла 11 (фиг.2), измеряющие поперечную составляющую индукции магнитного поля, и датчиков Холла 12 (фиг.2), измеряющие продольную составляющую индукции магнитного поля. С выхода аналого-цифрового преобразователя 9 (фиг.2) параллельный цифровой код преобразуется в последовательный преобразователем 10
(фиг.2). С выхода преобразователя 10 (фиг.2) цифровой сигнал по кабелю поступает на мультиплексор 8 (фиг.2), который объединяет цифровые потоки с группы блоков датчиков комбинированных. Затем с мультиплексора 8 (фиг.2) цифровой сигнал поступает в блок бортовой аппаратуры, где записывается на цифровой носитель. При изменении расстояния от катушки индуктивности L1 3 (фиг. 2) до поверхности трубопровода, связанном с внутренним дефектом, прохождением вмятины или другим искажениям геометрии внутренней поверхности трубы, изменяется индуктивность катушки L1 3 (фиг. 2), что приводит к нарушению баланса моста и появлению сигнала на выходе дифференциального усилителя 7 (фиг. 2). Изменение индуктивности связано с возникновением вихревых токов на внутренней поверхности трубы, которые изменяют электромагнитный поток через катушку индуктивности 3 (фиг. 2). Индуктивность катушки индуктивности 3 (фиг.2, 3 и 4) сравнивается с индуктивностью катушки 4 (фиг. 2 , 3 и 4), и таким образом определяется дефект. Конструктивно блок датчиков комбинированных состоит из платы 16 (фиг.З и 4), на которой размещены микросхемы датчиков Холла 11 (фиг.З) для измерения поперечной составляющей, микросхемы датчиков Холла 12 (фиг.З) для измерения продольной составляющей индукции магнитного поля, модулей печатных катушек индуктивности 17 (фиг. 3' и 4), другие компоненты схемы. Блок датчиков комбинированных залит компаундом 13 (фиг. 3 и 4). Со стороны датчиков Холла 11 и 12 (фиг. 3) к блоку приклеена защитная неферромагнитная пластина 15 (фиг.З и фиг.4), скользящая по стенке трубопровода. В пластине 15 (фиг. 3 и 4) имеются три отверстия, закрытые керамическими вставками 14 (фиг.З и фиг.4). Соосно с вставками 14 на плате 16 установлены модули катушек индуктивности 17 (фиг. 3 и 4). Одна из катушек индуктивности 4 (фиг.4) является эталонной и размещена в экранированном отсеке 18 (фиг.4). Другая катушка индуктивности 3 (фиг.4) не изолирована и размещена над керамической вставкой 2 (фиг.4). Индуктивность неизолированной катушки индуктивности 3 (фиг.З и 4) сравнивается с индуктивностью эталонной катушки 4 (фиг.З и 4), и таким образом определяется дефект 20 (фиг.4) трубопровода 19 (фиг.4). Модуль катушек индуктивности залит компаундом 13 (фиг.З и 4).
Claims
1. Магнитная измерительная система для внутритрубного дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных, измеряющая распределение магнитного поля рассеяния дефектов стенки трубы с использованием блоков датчиков, расположенных на кольце, отличающаяся тем, что блоки датчиков комбинированных, установлены на цилиндрическом магнитопроводе односекционного дефектоскопа с помощью кольца подвижных кронштейнов между двух колец магнитов противоположной полярности и элементами, передающими магнитный поток к внутренней стенке трубопровода, при этом один блок датчиков комбинированных состоит из вихретоковых датчиков, датчиков Холла для измерения поперечной составляющей индукции магнитного поля и датчиков Холла для измерения продольной составляющей магнитного поля; вихретоковый датчик, в свою очередь, состоит из двух катушек индуктивности, объединенных в модуль и расположенных соосно, одна над другой, при этом одна из катушек индуктивности является эталонной, так как расположена в экранированном отсеке, изолированном от внешней среды по электромагнитному току.
2. Магнитная измерительная система для внутритрубного дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных по п.1, отличающаяся тем, что катушки индуктивности выполнены в печатном исполнении, и для обеспечения электромагнитной связи катушек с поверхностью трубопровода в защитной неферромагнитной пластине блока датчиков комбинированных введены отверстия, закрытые керамическими вставками.
3. Магнитная измерительная система для внутритрубного дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных по п.1, отличающаяся тем, что введён дополнительный фазовый сдвиг напряжения на 30-40 0 с катушек индуктивности вихретокового датчика, который достигается настройкой резонанса последовательных контуров моста ниже частоты возбуждения генератора.
4. Магнитная измерительная система для внутритрубного дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных по п.1, отличающаяся тем, что рабочая частота вихретокового датчика выбрана свыше 10 МГц.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201591170A EA031338B1 (ru) | 2013-07-30 | 2014-03-31 | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием |
| EP14832478.3A EP2927678B1 (en) | 2013-07-30 | 2014-03-31 | Magnetic measuring system for a flaw detector having longitudinal magnetization |
| BR112015016852-3A BR112015016852B1 (pt) | 2013-07-30 | 2014-03-31 | sistema magnético de medição para um detector de falhas com magnetização longitudinal |
| MX2015009010A MX346805B (es) | 2013-07-30 | 2014-03-31 | Sistema de medición magnética para un detector de defectos que tiene magnetización longitudinal. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135543 | 2013-07-30 | ||
| RU2013135543 | 2013-07-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015016742A1 true WO2015016742A1 (ru) | 2015-02-05 |
Family
ID=52432149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2014/000226 WO2015016742A1 (ru) | 2013-07-30 | 2014-03-31 | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2927678B1 (ru) |
| BR (1) | BR112015016852B1 (ru) |
| EA (1) | EA031338B1 (ru) |
| MX (1) | MX346805B (ru) |
| WO (1) | WO2015016742A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2587695C1 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-06-20 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Магнитный дефектоскоп для обнаружения дефектов в сварных швах |
| CN111076029A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-28 | 中国人民解放军92578部队 | 一种用于微小管路腐蚀涡流内检测装置 |
| CN113503809A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-15 | 中国特种设备检测研究院 | 基于磁化技术的管道变形内检测方法及装置 |
| CN116068247A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-05-05 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 罗氏线圈型电流传感器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105987285B (zh) * | 2016-06-22 | 2019-01-15 | 天津大学 | 一种管道异常点的快速检测方法 |
| CN109681784A (zh) * | 2017-10-19 | 2019-04-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | 管道中盗油支管的检测装置及检测方法 |
| CN115014624B (zh) * | 2022-05-30 | 2024-02-20 | 沈阳工业大学 | 一种高精度三轴阵列式弱磁应力内检测探头 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0321013A2 (en) * | 1987-12-01 | 1989-06-21 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | A method and apparatus for internal corrosion-inspection of pipes or tubes of a relatively small diameter |
| US5532587A (en) * | 1991-12-16 | 1996-07-02 | Vetco Pipeline Services, Inc. | Magnetic field analysis method and apparatus for determining stress characteristics in a pipeline |
| GB2376077A (en) | 2000-12-26 | 2002-12-04 | Ngks Internat Corp | Pipeline inspection apparatus |
| RU2334980C1 (ru) * | 2007-04-23 | 2008-09-27 | Закрытое акционерное общество "Газприборавтоматикасервис" | Внутритрубный снаряд-дефектоскоп с колесными одометрами |
| RU2455625C1 (ru) * | 2011-02-01 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-Производственный Центр "Молния" | Устройство для сплошного сканирующего контроля качества неповоротных цилиндрических деталей |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5864232A (en) * | 1996-08-22 | 1999-01-26 | Pipetronix, Ltd. | Magnetic flux pipe inspection apparatus for analyzing anomalies in a pipeline wall |
| EP1033571B1 (de) * | 1999-03-04 | 2006-07-05 | intelligeNDT Systems & Services GmbH & Co. KG | Wirbelstromsonde |
| FR2806800B1 (fr) * | 2000-03-23 | 2002-10-11 | Alstom | Dispositif pour effectuer des controles non destructifs par courant de foucault |
| US6549006B2 (en) * | 2000-04-07 | 2003-04-15 | Cuong Duy Le | Eddy current measurements of thin-film metal coatings using a selectable calibration standard |
| US6847207B1 (en) * | 2004-04-15 | 2005-01-25 | Tdw Delaware, Inc. | ID-OD discrimination sensor concept for a magnetic flux leakage inspection tool |
| US7295003B2 (en) * | 2004-09-22 | 2007-11-13 | The Boeing Company | Non-destructive testing system and method utilizing a magnetic field to identify defects in a layer of a laminated material |
| US7256576B2 (en) * | 2005-07-29 | 2007-08-14 | General Electric Company | ID-OD discrimination sensor |
| CA2729223C (en) * | 2008-06-27 | 2019-01-15 | Pii (Canada) Limited | Integrated multi-sensor non-destructive testing |
| US8322219B2 (en) * | 2008-08-08 | 2012-12-04 | Pure Technologies Ltd. | Pseudorandom binary sequence apparatus and method for in-line inspection tool |
| US8704513B2 (en) * | 2011-02-16 | 2014-04-22 | Olympus Ndt Inc. | Shielded eddy current coils and methods for forming same on printed circuit boards |
-
2014
- 2014-03-31 BR BR112015016852-3A patent/BR112015016852B1/pt active IP Right Grant
- 2014-03-31 MX MX2015009010A patent/MX346805B/es active IP Right Grant
- 2014-03-31 EA EA201591170A patent/EA031338B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-03-31 WO PCT/RU2014/000226 patent/WO2015016742A1/ru active Application Filing
- 2014-03-31 EP EP14832478.3A patent/EP2927678B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0321013A2 (en) * | 1987-12-01 | 1989-06-21 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | A method and apparatus for internal corrosion-inspection of pipes or tubes of a relatively small diameter |
| US5532587A (en) * | 1991-12-16 | 1996-07-02 | Vetco Pipeline Services, Inc. | Magnetic field analysis method and apparatus for determining stress characteristics in a pipeline |
| GB2376077A (en) | 2000-12-26 | 2002-12-04 | Ngks Internat Corp | Pipeline inspection apparatus |
| RU2334980C1 (ru) * | 2007-04-23 | 2008-09-27 | Закрытое акционерное общество "Газприборавтоматикасервис" | Внутритрубный снаряд-дефектоскоп с колесными одометрами |
| RU2455625C1 (ru) * | 2011-02-01 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-Производственный Центр "Молния" | Устройство для сплошного сканирующего контроля качества неповоротных цилиндрических деталей |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MARKUS B RORS; THOMAS BEUKER, COMBINED IN-LINE INSPECTION IN THE CONTEXT OF PIPELINE INTEGRITY, 22 September 2011 (2011-09-22) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2587695C1 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-06-20 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Магнитный дефектоскоп для обнаружения дефектов в сварных швах |
| CN111076029A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-28 | 中国人民解放军92578部队 | 一种用于微小管路腐蚀涡流内检测装置 |
| CN113503809A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-15 | 中国特种设备检测研究院 | 基于磁化技术的管道变形内检测方法及装置 |
| CN116068247A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-05-05 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 罗氏线圈型电流传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX2015009010A (es) | 2016-01-20 |
| EA201591170A1 (ru) | 2016-06-30 |
| BR112015016852B1 (pt) | 2021-01-19 |
| EA031338B1 (ru) | 2018-12-28 |
| EP2927678B1 (en) | 2018-02-21 |
| EP2927678A1 (en) | 2015-10-07 |
| EP2927678A4 (en) | 2016-05-25 |
| MX346805B (es) | 2017-03-31 |
| BR112015016852A2 (pt) | 2017-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015016742A1 (ru) | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием | |
| CN107907455B (zh) | 一种磁感应颗粒检测装置及浓度检测方法 | |
| GB1513965A (en) | Pipe-inspection apparatus for well bore piping | |
| JPS61223549A (ja) | パイプラインの孔食検出装置 | |
| SK3172000A3 (en) | Eddy current pipeline inspection device and method | |
| Kim et al. | A new sensitive excitation technique in nondestructive inspection for underground pipelines by using differential coils | |
| Deng et al. | A permeability-measuring magnetic flux leakage method for inner surface crack in thick-walled steel pipe | |
| US6854336B2 (en) | Measurement of stress in a ferromagnetic material | |
| US11604166B2 (en) | Method for the contactless determination of a mechanical-technological characteristic variable of ferromagnetic metals, and also apparatus for said method | |
| RU2542624C1 (ru) | Способ вихретокового контроля медной катанки и устройство для его реализации | |
| Singh et al. | Development of magnetic flux leakage technique for examination of steam generator tubes of prototype fast breeder reactor | |
| Wang et al. | A novel magnetic flux leakage testing method based on AC and DC composite magnetization | |
| CN103675094A (zh) | 一种无损探伤装置 | |
| RU141521U1 (ru) | Магнитная измерительная система для дефектоскопа с продольным намагничиванием на основе блоков датчиков комбинированных | |
| KR20110087477A (ko) | 펄스유도자속을 이용한 배관감육 탐상장치 및 탐상방법 | |
| Wang et al. | AC-MFL testing of orthogonal cracks detection of square billet based on the flexible-printed parallel cable magnetizer | |
| Kim et al. | Analysis of a defect signal deformations induced by eddy current in RFECT system for pipeline inspection | |
| Wu et al. | Analysis of the eddy-current effect in the Hi-speed axial MFL testing for steel pipe | |
| Kasai et al. | Eddy current convergence probes with self-differential and self-nulling characteristics for detecting cracks in conductive materials | |
| Mirzaei et al. | Thickness evaluation of hollow nonmagnetic cylinders utilizing a motional eddy current | |
| RU2634366C2 (ru) | Способ магнитной дефектоскопии и устройство для его осуществления | |
| Zhou et al. | Differential eddy current method for full circumferential defect detection of small diameter steel pipe: Numerical analysis and experimental study | |
| Xinjing et al. | Magnetic permeability measurement for steel pipe immersed in geomagnetic field | |
| RU2634544C2 (ru) | Устройство для вихретоковой дефектоскопии ферромагнитных труб со стороны их внутренней поверхности | |
| JP2021162360A (ja) | 検査方法および検査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14832478 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2014832478 Country of ref document: EP |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: MX/A/2015/009010 Country of ref document: MX |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201591170 Country of ref document: EA |
|
| REG | Reference to national code |
Ref country code: BR Ref legal event code: B01A Ref document number: 112015016852 Country of ref document: BR |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 112015016852 Country of ref document: BR Kind code of ref document: A2 Effective date: 20150714 |