Рассеивание магнитного потока - Magnetic flux leakage

Магнитный поток утечка (TFI или технология поперечного полевого осмотра) является магнитный метод неразрушающий контроль который используется для обнаружения коррозия и питтинг в стальных конструкциях, чаще всего в трубопроводах и резервуарах для хранения. Основной принцип заключается в том, что мощный магнит используется для намагничивания стали. В местах, где есть коррозия или отсутствует металл, то магнитное поле «утечки» из стали. В инструменте MFL (или утечки магнитного потока) магнитный детектор помещается между полюсами магнита для обнаружения поля утечки. Аналитики интерпретируют запись диаграммы поля утечки, чтобы определить поврежденные участки и оценить глубину потери металла.

Введение в обследование трубопроводов

Есть много методов оценки честность из трубопровод. Инструменты In-Line-Inspection (ILI) созданы для перемещения по конвейеру и сбора данных по ходу. Тип ИЛИ, который нас здесь интересует, и тот, который дольше всего используется для проверки трубопроводов, - это встроенный инструмент для проверки утечки магнитного потока (MFL-ILI). MFL-ILI обнаруживают и оценивают области, где стенка трубы может быть повреждена коррозией. Более продвинутые версии называются «с высоким разрешением», потому что они имеют большое количество датчиков. MFL-ILI с высоким разрешением позволяют более надежно и точно идентифицировать аномалии в трубопроводе, тем самым сводя к минимуму потребность в дорогостоящих проверка раскопки (то есть выкопать трубу, чтобы проверить, в чем проблема). Точная оценка аномалий трубопровода может улучшить процесс принятия решений в рамках программы управления целостностью, а программы земляных работ могут тогда сосредоточиться на необходимом ремонте, а не на калибровке или разведочных раскопках. Использование информации инспекции MFL ILI не только рентабельно, но также может оказаться чрезвычайно ценным строительным блоком программы управления целостностью трубопроводов.

В надежный поставка и транспортировка продукции безопасным и рентабельным способом является основной задачей большинства компаний, эксплуатирующих трубопроводы, и управление целостностью трубопровода имеет первостепенное значение для достижения этой цели. Программы оперативного контроля являются одним из наиболее эффективных средств получения данных, которые могут использоваться в качестве фундаментальной основы для программы управления целостностью. Существует много типов инструментов ILI, которые обнаруживают различные дефекты конвейера, но инструменты MFL с высоким разрешением становятся все более распространенными, поскольку их приложения превосходят те, для которых они были первоначально разработаны. Первоначально разработанный для обнаружения участков потери металла, современный MFL-инструмент высокого разрешения доказал свою способность точно оценивать степень коррозии, определять вмятины, морщины, пряжки, а в некоторых случаях - трещины. Наличие устройства, которое может надежно выполнять одновременные задачи, более эффективно и, в конечном итоге, обеспечивает экономию средств.

Инструменты для контроля трубопроводов MFL

Предпосылки и происхождение термина «свинья»: в полевых условиях устройство, которое перемещается внутри трубопровода для его очистки или проверки, обычно известно как свинья. PIG - это аббревиатура от «Pipeline Inspection Gauge». Аббревиатура «свинья» пришла позже, поскольку прозвище «свинья» произошло от свиней-чистильщиков (впервые разработанных свиней), которые на самом деле звучали как визг или визг свиней, когда они проходили через стропы, очищая, скребя и «протирая» внутреннюю поверхность. Название служит общепринятым промышленным жаргоном для всех свиней, как интеллектуальных инструментов, так и инструментов для очистки. Свиньи, чтобы поместиться внутри трубопровода, имеют цилиндрическую форму и обязательно должны быть короткими, чтобы иметь возможность преодолевать изгибы трубопровода. Многие другие короткие цилиндрические объекты, такие как резервуары для хранения пропана, также известны как свиньи, и вполне вероятно, что название произошло от формы устройств. В некоторых странах свинью называют «Диабло», что буквально переводится как « Дьявол "в связи с дрожащим звуком, который издавал бы инструмент, проходя под ногами людей. Свиньи сделаны так, чтобы соответствовать диаметру трубопровода, и для их транспортировки используется сам продукт, который доставляется конечным пользователям. Свиньи использовались в трубопроводах для многих лет и имеют множество применений. Некоторые отделяют один продукт от другого, некоторые очищают, а некоторые проверяют. Инструмент MFL известен как "интеллектуальный" или "умный" контрольный скребок, потому что он содержит электронику и собирает данные в реальном времени, перемещаясь по конвейеру . Сложная электроника на борту позволяет этому инструменту точно обнаруживать такие мелкие детали, как 1 мм на 1 мм, размеры стенки трубопровода, а также глубину или толщину стенки (помогает определить потенциальную потерю стенки).

Обычно инструмент MFL состоит из двух или более корпусов. Одно тело - это магнетизер с магниты и датчики а другие тела содержат электроника и батареи. В корпусе намагничивающего устройства размещены датчики, расположенные между мощными «редкоземельными» магнитами. Магниты устанавливаются между кисти и корпус инструмента для создания магнитной цепи вместе со стенкой трубы. Когда инструмент перемещается по трубе, датчики обнаруживают обрывы в магнитной цепи. Перебои обычно вызваны потерей металла, которая в большинстве случаев является коррозией, и размеры потенциальной потери металла ранее обозначались как «особенность». Другими особенностями могут быть производственные дефекты, а не фактическая коррозия. Индикация признака или «показание» включает его длину, ширину и глубину, а также положение аномалии / признака на часах. Также могут быть обнаружены механические повреждения, например, выбоины лопаты. Потеря металла в магнитной цепи аналогична камню в потоке. Магнетизму нужен металл, чтобы течь, и в его отсутствие поток магнетизма будет двигаться вокруг, над или под, чтобы поддерживать свой относительный путь от одного магнита к другому, подобно потоку воды вокруг камня в ручье. Датчики обнаруживают изменения магнитного поля в трех направлениях (осевом, радиальном или круговом), чтобы охарактеризовать аномалию. Датчики обычно ориентированы в осевом направлении, что ограничивает данные осевыми условиями по длине трубопровода. Другие конструкции интеллектуальных свиней могут обрабатывать другие показания данных о направлении или иметь совершенно другие функции, чем у стандартного инструмента MFL. Часто оператор запускает серию инструментов проверки, чтобы помочь проверить или подтвердить показания MFL, и наоборот. Инструмент MFL может снимать показания датчика в зависимости от расстояния, которое проходит инструмент, или на основе приращений времени. Выбор зависит от многих факторов, таких как длина прохода, скорость, с которой инструмент будет двигаться, а также количество остановок или отключений, которые могут возникнуть у инструмента.

Второй корпус называется Банка Электроники. Этот раздел можно разделить на несколько частей в зависимости от размера инструмента. Как следует из названия, он может содержать электронику или «мозги» умной свиньи. Контейнер для электроники также содержит батареи и в некоторых случаях является IMU (инерциальным измерительным устройством) для привязки информации о местоположении к координатам GPS. В самой задней части инструмента расположены колеса одометра, которые перемещаются по внутренней части трубопровода для измерения расстояния и скорости инструмента.

Принцип MFL

Когда инструмент MFL перемещается по трубопроводу, между стенкой трубы и инструментом создается магнитная цепь. Щетки обычно действуют как передатчик магнитного потока от инструмента в стенку трубы, а поскольку магниты ориентированы в противоположных направлениях, поток магнитного потока создается по эллиптической схеме. Инструменты High Field MFL насыщают стенку трубы магнитным потоком до тех пор, пока стенка трубы больше не может удерживать поток. Оставшийся флюс вытекает из стенки трубы и размещается в трехосном пространстве. эффект Холла Сенсорные головки могут точно измерять трехмерный вектор поля утечки.

Учитывая тот факт, что утечка магнитного потока является вектор количество и что датчик Холла может измерять только в одном направлении, три датчика должны быть ориентированы в головке датчика для точного измерения осевой, радиальный и по окружности компоненты сигнала MFL. Осевая составляющая векторного сигнала измеряется датчиком, установленным на ортогональный к оси трубы, а радиальный датчик устанавливается для измерения силы потока, вытекающего из трубы. Окружную составляющую векторного сигнала можно измерить, установив датчик перпендикуляр в это поле. Ранее инструменты MFL регистрировали только осевую составляющую, но инструменты с высоким разрешением обычно измеряли все три компонента. Чтобы определить, происходит ли потеря металла на внутренней или внешней поверхности трубы, отдельный вихревой ток Датчик используется для определения местоположения аномалии на поверхности стены. Единицей измерения при обнаружении сигнала MFL является гаусс или тесла и вообще говоря, чем больше изменение обнаруженного магнитного поля, тем больше аномалия.

Анализ сигналов

Основное назначение инструмента MFL - обнаружение коррозии в трубопроводе. Чтобы более точно предсказать размеры (длину, ширину и глубину) элемента коррозии, перед тем, как инструмент попадет в рабочий трубопровод, проводится обширное тестирование. Используя известный набор измеренных дефектов, инструменты можно обучить и протестировать, чтобы точно интерпретировать сигналы MFL. Дефекты можно смоделировать различными способами.

Создание и, следовательно, знание фактических размеров объекта позволяет относительно легко выполнять простые корреляции сигналов с фактическими аномалиями, обнаруженными в конвейере. Когда сигналы в реальной проверке трубопровода имеют характеристики, аналогичные сигналам, обнаруженным во время тестирования, логично предположить, что функции будут аналогичными. В алгоритмы и нейронные сети предназначены для расчета размеров объекта коррозии, сложны и часто тщательно охраняются коммерческие секреты. Об аномалии часто сообщают в упрощенном виде как кубический объект с предполагаемой длиной, шириной и глубиной. Таким образом, эффективная площадь потери металла может быть рассчитана и использована в признанных формулах для прогнозирования расчетного давления разрыва трубы из-за обнаруженной аномалии.

Еще одним важным фактором постоянного улучшения алгоритмов определения размеров является обратная связь от клиентов с поставщиками ILI. Каждая аномалия в трубопроводе уникальна, и невозможно воспроизвести в магазине то, что существует во всех случаях в полевых условиях. Между инспекционными компаниями и операторами трубопроводов обычно существуют открытые линии связи относительно того, о чем сообщалось, и что фактически визуально наблюдалось при раскопках.

После проверки собранные данные загружаются и составлен чтобы аналитик мог точно интерпретировать собранные сигналы. Большинство компаний по инспекции трубопроводов имеют собственное программное обеспечение, предназначенное для просмотра данных, собранных их собственными инструментами. Три компонента векторного поля MFL просматриваются независимо и вместе, чтобы идентифицировать и классифицировать признаки коррозии. Особенности потери металла имеют уникальные сигналы, которые аналитики обучены определять.

Оценка скорости роста коррозии

Инструменты MFL с высоким разрешением собирают данные примерно через каждые 2 мм вдоль оси трубы, и это превосходное разрешение позволяет проводить всесторонний анализ собранных сигналов. В программах управления целостностью трубопроводов есть определенные интервалы для проверки сегментов трубопровода, и с помощью инструментов MFL с высоким разрешением можно провести исключительный анализ роста коррозии. Этот тип анализа оказывается чрезвычайно полезным для прогнозирования интервалов проверок.

Другие функции, которые может определить инструмент MFL

Хотя в основном инструменты MFL используются для обнаружения коррозии, они также могут использоваться для обнаружения особенностей, для идентификации которых они не были изначально предназначены. Когда инструмент MFL сталкивается с геометрической деформацией, такой как вмятина, складка или изгиб, создается очень отчетливый сигнал из-за пластической деформации стенки трубы.

Обнаружение трещин

Есть случаи^{[куда? ]} где были обнаружены большие трещины неосевой ориентации в трубопроводе, который был обследован с помощью прибора для утечки магнитного потока. Для опытного аналитика данных MFL вмятину легко распознать по сигналу торговой марки «подкова» в радиальной составляющей векторного поля. Что нелегко идентифицировать для инструмента MFL, так это подпись, которую оставляет трещина.

внешняя ссылка

Технология утечки магнитного потока (MFL) для контроля трубопроводов природного газа
Введение в инспекцию трубопроводов, в том числе MFL
Сравнение методов утечки магнитного потока и ультразвуковых методов обнаружения и измерения язвенной коррозии в листах и трубах из черных металлов, Джон Друри
Обнаружение механических повреждений с помощью метода утечки магнитного потока, Л. Клэпхэм, Королевский университет, Канада.
Как работает MFL Введение и анимация