Утечка магнитного потока (технология TFI или поперечного контроля поля) - это магнитный метод неразрушающего контроля, который используется для обнаружения коррозии и точечной коррозии в стальных конструкциях, чаще всего в трубопроводах и резервуарах для хранения. Основной принцип заключается в том, чтодля намагничивания стали используетсямощный магнит . В местахгде существует или отсутствует коррозия металла , 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 целостности в виде трубопровода . Инструменты In-line-Inspection (ILI) созданы для перемещения внутри конвейера и сбора данных по мере их поступления. 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 участки, 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 необходимость дорогостоящих проверочных земляных работ (т. Е. Выкапывания трубы для проверки 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.
Надежность поставок и транспортировки продукции в безопасной и экономически эффективным способом является основной целью большинства операционных компаний трубопроводов и управление целостности трубопровода имеет первостепенное значение в поддержании этой цели. Программы оперативных проверок - одно 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 изначально разработаны. Первоначально разработанный для обнаружения участков потери металла, современный MFL-инструмент высокого разрешения доказал свою способность точно оценивать степень коррозии, определять вмятины , складки , изгибы и, 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
Предыстория 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 линии, 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 короткие, чтобы иметь возможность преодолевать изгибы трубопровода. Многие другие короткие цилиндрические объекты, такие как резервуары для хранения пропана, также известны как свиньи, и, вероятно, название произошло от формы устройств. В некоторых странах свинья известна как «Диабло», что буквально переводится как « Дьявол », что связано с дрожащим звуком, который издавал инструмент, проходя под ногами людей. Скребки сконструированы таким образом, чтобы соответствовать диаметру трубопровода, и для их транспортировки используется сам продукт, который доставляется конечным пользователям. Свиньи уже много лет используются в трубопроводах и имеют множество применений. Некоторые отделяют один продукт от другого, некоторые чистят, а некоторые проверяют. Инструмент MFL известен как «интеллектуальный» или «умный» инспекционный скребок, поскольку он содержит электронику и собирает данные в режиме реального времени во время движения по трубопроводу. Сложная электроника на борту позволяет этому инструменту точно определять 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 намагничиватель с магнитами и датчиками, а другие тела содержат электронику и батареи . В корпусе намагничивающего устройства размещены датчики, расположенные между мощными «редкоземельными» магнитами. Магниты устанавливаются между щетками и корпусом инструмента для создания магнитной цепи вместе со стенкой трубы. Когда инструмент перемещается по трубе, датчики обнаруживают прерывания 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, глубину, а также положение аномалии / признака на часах. Также могут быть обнаружены механические повреждения, например, выбоины лопаты. Потеря металла в магнитной цепи аналогична камне в потоке. Магнетизму нужен металл, чтобы течь, и в отсутствие этого поток магнетизма будет идти 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 окружном), 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, пройденного инструментом, или на основе временных интервалов. Выбор зависит от многих факторов, таких как длина прохода, скорость, с которой инструмент будет двигаться, и 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. Это может, как следует из названия, содержать электронику или «мозги» умной свиньи. Контейнер для электроники также содержит батареи и в некоторых случаях представляет собой IMU (инерциальный измерительный блок) 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. Остающийся поток вытекает из стенки трубы, и стратегически размещенные трехосные головки датчика Холла могут точно измерять трехмерный вектор поля утечки.
Учитывая тот факт, что рассеяние магнитного потока является векторной величиной и что датчик Холла может измерять только в одном направлении, три датчика должны быть ориентированы в головке датчика для точного измерения осевой , радиальной и окружной составляющих сигнала MFL. Осевая составляющая векторного сигнала измеряется датчиком, установленным перпендикулярно оси трубы, а радиальный датчик устанавливается для измерения силы потока, выходящего из трубы. Окружную составляющую векторного сигнала можно измерить, установив датчик перпендикулярно этому полю. 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, используется отдельный датчик вихревых токов , чтобы указать местоположение 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
Основная цель 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 могут быть обучены и протестированы для точной интерпретации сигналов MFL. Дефекты можно моделировать различными методами.
Создание и, следовательно, знание фактических размеров объекта позволяет относительно легко выполнять простые корреляции сигналов с фактическими аномалиями, обнаруженными в конвейере. Когда сигналы при фактическом осмотре трубопровода имеют характеристики, аналогичные сигналам, обнаруженным во время тестирования, логично предположить, что характеристики будут аналогичными. Эти алгоритмы и нейронные сети , предназначенные для расчета размеров признака коррозии сложны и часто они строжайшие коммерческой тайну . 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 на самом деле было визуально наблюдалось во время раскопок.
После проверки собранные данные загружаются и компилируются, чтобы аналитик мог точно интерпретировать собранные сигналы. Большинство компаний по контролю 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. Признаки 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. Программы управления целостностью трубопроводов имеют 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 при прогнозировании 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 четкий сигнал из-за пластической деформации стенки трубы.
Обнаружение трещин
Есть случаи [ где? ], где были обнаружены большие трещины неосевой ориентации в трубопроводе, который был обследован с помощью прибора для рассеивания магнитного потока. Для опытного аналитика данных MFL вмятина легко распознается по сигналу торговой марки «подкова» в радиальной составляющей векторного поля. Что нелегко идентифицировать для инструмента MFL, так это подпись, которую оставляет трещина.
Рекомендации
- ДУМАЛЬСКИЙ, Скотт, ФЕНИВЕСИ, Луи - Точное и надежное определение роста коррозии
- МОРРИСОН, Том, МАНГАТ, Науранг, ДЕСЖАРДЕН, Гай, БХАТИА, Арти - Валидация инструмента поточного контроля потери металла, представленная на Международной конференции трубопроводов, Калгари, Альберта, Канада, 2000 г.
- NESTLEROTH, JB, BUBENIK, TA, - Технология утечки магнитного потока (MFL) - для Института газовых исследований - Национальный центр технической информации США, 1999 г.
- РЕМПЕЛ, Раймонд - Обнаружение аномалий с использованием технологии утечки магнитного потока (MFL) - Представлено на конференции и выставке трубопроводов в Рио, Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2005 г.
- ВЕСТВУД, Стивен, ЧОЛОВСКИЙ, Шэрон. - Трехосные датчики и трехмерное магнитное моделирование комбината для улучшения определения размера дефекта по сигналам утечки магнитного потока. представлен на NACE International, Северная региональная западная конференция, Виктория, Британская Колумбия, Канада, 2004 г.
- ВЕСТВУД, Стивен, ЧОЛОВСКИЙ, Шэрон. - Независимая экспериментальная проверка точности определения размеров инструментов для утечки магнитного потока, представленная на 7-й Международной конференции по трубопроводам, Пуэбла, Мексика, 2003 г.
- AMOS, DM - "Рассеивание магнитного потока применительно к проверке днища резервуара с плоским дном надземного резервуара-хранилища", Оценка материалов , 54 (1996), стр. 26 год
Внешние ссылки
- Технология утечки магнитного потока (MFL) для контроля трубопроводов природного газа
- Введение в инспекцию трубопроводов , включая 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 использованием метода утечки магнитного потока , Л. Клэпхэм, Королевский университет, Канада.
- Как работает MFL Введение и анимация
MFL для танков
- Контроль магнитным потоком толстостенных компонентов
- Инструменты MFL и импульсных вихревых токов (PEC) для инспекции предприятий
- Утечка магнитного потока применительно к проверкам днища резервуара
- MFL Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- Технические статьи об утечке магнитного потока, написанные Джоном Друри и Сильвервингом