Прибор контроля трубопровода с наклонным намагничивающим устройством

Авторы патента:

СИМЕК Джеймс (US)

БАРКЕР Тод (US)

ГРЕГУАР Марк (US)

G01N27/83 - путем исследования магнитных полей рассеяния

Владельцы патента RU 2557336:

ТиДиДабл-Ю ДЕЛАВЭР, ИНК. (US)

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой прибор контроля трубопровода и способ контроля с применением данного прибора. Прибор содержит узел намагничивания, включающий по меньшей мере два спиральных полюсных магнита, разнесенных на равные расстояния по всей длине прибора, каждый из которых закручен по спирали вокруг корпуса прибора менее чем на пол-оборота для создания наклонного относительно продольной оси прибора и трубы магнитного поля, которое покрывает внутреннюю поверхность стенки трубы на 360°. Группа датчиков магнитного потока, имеющая винтовую форму, располагается вокруг корпуса прибора между соседними парами полюсных магнитов и равноудалена от них. Техническим результатом является возможность обнаружения осевых, круговых и объемных аномалий за один проход без принудительного вращения узла намагничивания. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Ссылка на заявки, находящиеся в рассмотрении

Данная заявка имеет приоритет в отношении предварительной патентной заявки США № 61220734, поданной 26 июня 2009 года.

Область техники, которой относится изобретение

Изобретение в общем случае относится к приборам контроля, предназначенным для обнаружения аномалий в различных трубопроводах, а конкретнее - к приборам линейного контроля, в которых используются методы обнаружения рассеяния магнитного потока.

Уровень техники

Многие установленные трубопроводы можно проверять с использованием метода рассеяния магнитного потока (MFL), в первую очередь - с целью выявления аномалий с потерями металла. Известно, что рассеяние магнитного потока предсказуемым образом меняется при наличии аномалий в стенке трубопровода, при изменении главной оси аномалии рассеяния магнитного потока и угла поля. Наличие данного эффекта подтверждается как результатами экспериментальных исследований, так и моделированием; все это хорошо описано в литературе.

В определенной степени из-за ограничений, налагаемых процессом сбора данных, хранения данных и конструкциями магнитной цепи, в большинстве приборов линейного контроля используются осевые намагничивающие устройства (см., например, патент США № 6820653, Шемпф (Schempf) и др.). Однако современные конструкции осевых намагничивающих устройств затрудняют, а в некоторых случаях делают невозможным распознавание и количественное представление особо узких осевых дефектов. Для таких случаев в течение последнего десятилетия поставщиками услуг контроля трубопровода продаются и применяются технические решения, основанные на использовании магнитного поля в круговом или поперечном направлении. Однако из-за ограничений, налагаемых законами физики, технические характеристики и точность приборов контроля методом поперечного рассеяния магнитного потока (TFI) в общем случае меньше, чем у осевых приборов контроля для определения обычных аномалий с потерей металла.

Кроме того, эти TFI приборы требуют применения как минимум двух намагничивающих устройств для достижения достаточного покрытия, что делает встраивание их в существующий осевой MFL прибор нецелесообразным или сложным.

Для трубопроводов, которые могут иметь особо узкие участки с потерей металла или определенные аномалии, связанные со сварными швами, стандартные осевые полевые приборы не обеспечивают возможностей адекватного обнаружения и количественного представления. В этих случаях, для приборов на основе MFL первичные или дополнительные измерения проводятся с применением TFI прибора. В то время как TFI приборы могут быть способны к обнаружению аномалий на особо узких участках и определенных аномалий сварных швов, они также обнаруживают все остальные дефекты с объемными потерями металла, обычно встречающиеся в трубопроводах, затрудняя тем самым процесс идентификации аномалий целевых классов.

Одно из наиболее ранних TFI устройств описано в патенте США № 3483466 на имя Крауча (Crouch) и др. В патенте Крауча раскрыта пара электромагнитов, расположенных перпендикулярно друг к другу, с детекторами, такими как магнитометры или измерительные катушки, расположенными по сторонам магнитов. В отличие от использования постоянных магнитов и датчиков Холла, устройство Крауча остается основой для большинства современных реализаций. Кроме того, некоторые конструкции подразумевают использование сегментированных или отдельных дискретных магнитов, которые в большинстве случаев сохраняют поперечное или круговое направление поля. Например, в патенте США № 3786684 на имя Вайерса (Wiers) и др. раскрыты отдельные магниты, расположенные группами под наклоном к оси трубопровода, при этом поля каждой группы перпендикулярны полям другим групп. Однако расположение разграничивает поле на участки и области между полюсами каждого отдельного магнита. Кроме того, малые пространства между полюсами в реализации Вайерса уменьшают длину магнитной цепи, что служит причиной страдания прибора от воздействия скорости, а также маскируют, искажают или ухудшают качество данных на сварных швах, углублениях и других аномалиях.

Другие конструкции подразумевают использование сложных геометрических форм, множественных секций намагничивающего устройства и сложных механических устройств, таких как винтовые приводы, передачи и колеса, предназначенные для осуществления спирального, или винтового, движения участка намагничивающего устройства. Например, в патенте США № 5565633 на имя Вернике (Wernicke) раскрыто механически сложное устройство для применения вместе с намагничивающими участками, имеющими две или более магнитные цепи, а также множество чувствительных элементов. В одном варианте осуществления, магнитные блоки расположены с параллельными полюсами, размещенными по спирали. В другом варианте осуществления, магнитные блоки представляют собой скрученные пары полюсов, смещенные в осевом направлении. Оба варианта осуществления требуют механического вращения для полного покрытия внутренней поверхности трубы. Аналогично патенту Вернике, патент США № 6100684 на имя Рамуата (Ramuat) раскрывает, по существу, намагничивающее устройство, работающее на поперечном поле, что подразумевает наличие множества намагничивающих участков и сложной колесной конструкции для осуществления винтового движения участков и их перекрытия или полного покрытия стенки трубы. Патент США № 7548059 на имя Томпсона (Thompson) и др. включает в себя две опорные рамы (столба), включающие в себя зафиксированные магниты, расположенные парами на близком расстоянии, создавая номинально поперечное поле, закручивающееся по спирали вокруг трубы. Этот прибор, который включает в себя различные движущиеся части, такие как поддерживающая предварительно напряженная арматура, шкивы и пружины, требует значительного усложнения для достижения достаточной гибкости, для приспособления к изгибам трубопровода. Кроме того, магниты в данном устройстве создают поле между двумя параллельными полюсами, образуя единый замкнутый контур между полюсами отдельных дискретных магнитных блоков.

Аналогично патенту Томпсона, магниты, используемые на предшествующем уровне техники, описываются как блоки, без ссылок на гибкую или удобную верхнюю поверхность магнитного блока. Использование жесткой схемы расположения контактов для магнитной цепи ухудшает качество данных из-за появления на траектории магнитного поля воздушных карманов или различных зон магнитного сопротивления - в углублениях, вдоль сварных швов и других неровностях, которые могут присутствовать внутри трубопровода. Для определенных классов дефектов, нарушения, создаваемые в окружающем поле, маскируют и иным способом искажают сигналы рассеяния потока, присутствующие благодаря рассматриваемым дефектам. Любые магнитные аномалии, существующие внутри углублений и зон сварных швов, имеют большое значение из-за своего наличия внутри этих зон и, по существу, представляют собой области, где точность данных является крайне важной.

Кроме того, предшествующий уровень техники требует применения большого числа полюсов или поверхностей, находящихся в непосредственном контакте с поверхностью стенки трубы. Такое расположение может привести к возникновению чрезвычайно больших сил трения, или сопротивления движению, действующих на намагничивающее устройство, препятствуя тем самым его использованию в устройствах, для которых требуется более низкое трение.

Существует необходимость в MFL приборе, который: обеспечивает полное покрытие внутренней поверхности стенки трубы, без необходимости в механически сложных конструкциях; создает поле, детектирующее осевые, круговые и объемные дефекты; генерирует похожие реакции на дефекты независимо от того, осевая или круговая у них ориентация; полностью устраняет или уменьшает воздействия скорости, а также маскировку, прерывание и искажение сигнала в области сварных швов, углублениях и других неровностях; обходит препятствия, а также изгибы и сужения трубы и позволяет выполнять проверку трубопровода за один проход.

Раскрытие изобретения

Прибор контроля трубопровода по этому изобретению включает в себя узел намагничивающего устройства, имеющий цилиндрический корпус прибора, по меньшей мере, два радиальных диска и четное число «n» полюсных магнитов, расположенных по внешней поверхности цилиндрического корпуса прибора. Каждый полюсный магнит, который предпочтительно имеет податливую верхнюю поверхность, такую как щеточная поверхность, между магнитом и внутренней поверхностью стенки трубы, продолжается по всей длине цилиндрического корпуса, расположенного между двумя радиальными дисками. Пространство между соседними полюсными магнитами составляет приблизительно 360°/n, где «n» - количество используемых магнитов. Пути магнитного потока выходят из полюсов магнита, расходясь в противоположных направлениях и аналогичным образом возвращаясь в противоположный полюс.

Полюсные магниты повернуты, или закручены по спирали, вокруг корпуса прибора так, что второй конец каждого полюсного магнита смещен на предопределенную величину «α» относительно первого конца того же самого полюсного магнита. Величина поворота α каждого полюсного магнита создает магнитное поле, наклоненное к центральной продольной оси корпуса прибора (и, следовательно, трубы). Величина поворота α, которая может лежать в диапазоне от 30° до 150°, предпочтительно является величиной поворота, подходящей для создания магнитного поля, покрывающего внутреннюю поверхность стенки трубы, находящейся напротив корпуса прибора, на 360°.

Имеющая винтовую форму группа датчиков магнитного потока может быть расположена вокруг цилиндрического корпуса прибора и по существу быть равноудаленной между смежными парами полюсных магнитов. Предпочтительно обеспечить некоторую степень перекрытия датчиков группы, при этом первый конец группы датчиков магнитного потока заходит на расстояние «Δ» за линию, на которой расположен второй конец группы.

Технической задачей изобретения является создание прибора контроля методом рассеяния магнитного потока (MFL), который реагирует на широкий диапазон аномалий, генерирующих сигналы рассеяния магнитного потока.

Еще одна задача изобретения - создание прибора MFL, способного обеспечить покрытие внутренней стенки трубы на 360° с использованием единственного намагничивающего устройства, без необходимости в множестве участков намагничивающих устройств, намагничивающих устройств или в относительном перемещении между датчиками или участками для обнаружения дефектов с номинально осевой ориентацией. Еще одна задача изобретения - создание прибора MFL, способного обнаруживать объемные потери металла, вместе с методами ультразвукового, электромагнитно-акустического или магнитострикционного обнаружения. Еще одна задача изобретения - создание прибора MFL, который производит магнитное поле, генерирующее, по существу, аналогичную реакцию на осевые и поперечные аномалии, а также генерирующее обнаруживаемую реакцию на дефекты объемных потерь металла. Еще одна задача изобретения - создание прибора MFL, позволяющего устранить или уменьшить воздействия механического движения, действующие на сигналы магнитного рассеяния в области сварных швов, углублений и других неровностей. Еще одна задача изобретения - создание прибора MFL, который обнаруживает и количественно представляет особо узкие классы осевых аномалий, с дополнительным преимуществом, состоящим в совместной работе с существующим осевым возбуждающим намагничивающим устройством, что обеспечивает повышенную общую точность количественного представления аномалий с потерями металла. Еще одна задача изобретения - сведение к минимуму числа движущихся частей и узлов, входящих в состав прибора MFL. Еще одна задача изобретения - создание средства, позволяющего сжимать прибор MFL для преодоления препятствий изгибов и сужения. Дополнительная задача настоящего изобретения - создание одного прибора, при помощи которого обслуживание трубопровода может производиться за один проход, что сокращает объем усилий как со стороны оператора трубопровода, так и со стороны персонала службы технического контроля, требуемых для операций на месте, обработки и анализа данных и составления окончательного отчета.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - изометрическое изображение поперечно ориентированной конструкции намагничивающего устройства. Магнитное поле направлено по кругу или поперек продольной оси трубопровода.

Фиг.2 - изометрическое изображение варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства согласно данному изобретению, в котором используется спиральная конструкция полюса магнита. Полюсные магниты повернуты, или закручены по спирали, приблизительно на 30° и включают в себя гибкую, или податливую, верхнюю поверхность.

Фиг.3 - вид другого варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства, в котором полюсные магниты повернуты примерно на 60°.

Фиг.4 - вид другого варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства, в котором полюсные магниты повернуты примерно на 90°.

Фиг.5 - вид еще одного варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства, в котором полюсные магниты повернуты примерно на 120°.

Фиг.6 - вид еще одного варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства, в котором полюсные магниты повернуты примерно на 150°.

Фиг.7 - вид с торца другого варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства, иллюстрирующий взаимное расположение двух концов спиральных, или повернутых, полюсных магнитов. В данном примере полюсные магниты повернуты примерно на 135°. Податливая верхняя поверхность каждого полюсного магнита включает в себя щетинистую, или щеточную, поверхность.

Фиг.8 иллюстрирует результаты расположения наклонного намагничивающего устройства. Направление поля диагонально, или наклонно, по отношению к продольной оси трубы.

Фиг.9 - вид варианта осуществления узла наклонного намагничивающего устройства, включающего в себя группу датчиков винтовой формы, установленную от одного конца намагничивающего устройства до другого, которая обеспечивает полное покрытие внутренней поверхности стенки трубы и расположена с определенным перекрытием, чтобы иметь возможность приспособиться к любому возможному повороту прибора.

Фиг.10 - вид узла наклонного намагничивающего устройства, представленного на фиг.8, заключенного в участок.

Фиг.11 - вид прибора линейного контроля, который включает в себя узел наклонного намагничивающего устройства, осевое намагничивающее устройство и участок определения деформации.

Осуществление изобретения

Предпочтительные варианты осуществления прибора для измерений методом рассеяния магнитного потока (MFL) согласно данному изобретению будут описаны далее со ссылками на чертежи и следующие элементы, проиллюстрированные на чертежах:

10 Прибор линейного контроля

20 Прибор (MFL)/наклонное намагничивающее устройство

21 Цилиндрический корпус прибора

23 Первый конец корпуса 21

25 Второй конец корпуса 21

27 Продольная ось корпуса 21

31 Радиальный диск

40 Магнитная цепь

41 Полюсный магнит

43 Первый конец магнита 41

45 Второй конец магнита 41

47 Продольная осевая линия магнита 41

49 Податливая верхняя поверхность

51 Щетки

61 Полюсный магнит

63 Первый конец магнита 61

65 Второй конец магнита 61

67 Продольная осевая линия магнита 61

69 Податливая верхняя поверхность

71 Щетки

80 Магнитное поле

81 Путь магнитного потока поля 80

90 Группа датчиков

91 Первый конец группы 90

93 Второй конец группы 90

100 Осевое намагничивающее устройство

110 Участок определения деформации

На фиг.1 магнит 41 северного полюса и магнит 61 южного полюса расположены под углом приблизительно 180° друг напротив друга, на цилиндрическом корпусе 21 прибора, так что соответствующая продольная осевая линия 47, 67 каждого полюсного магнита 41, 61 параллельна продольной оси 27 цилиндрического корпуса 21 прибора (и, следовательно, параллельна центральной продольной оси исследуемой трубы). Хотя полюсные магниты 41, 61 отличаются от реализаций предшествующего уровня техники тем, что, например, каждый магнит 41, 61 продолжается по всей длине цилиндрического корпуса 21, их осевая ориентация, как проиллюстрировано на чертеже, является типичной для реализаций предшествующего уровня техники. Будучи расположены подобным образом, полюсные магниты 41, 61 генерируют круговое или поперечное магнитное поле относительно стенки трубы, как проиллюстрировано путями 81 магнитного потока, и требуется множество участков намагничивающего устройства, чтобы обеспечить полное покрытие внутренней поверхности стенки трубы.

Ссылаясь на фиг.2-6, узел 20 наклонного намагничивающего устройства согласно изобретению включает в себя магнитную цепь 40, содержащую два спиральных полюсных магнита 41, 61, расположенных под углом 180° друг напротив друга на цилиндрическом корпусе 21 прибора. Каждый полюсный магнит 41, 61 продолжается между первым концом 23 и вторым концом 25 цилиндрического корпуса 21 прибора. Также могут быть задействованы дополнительные пары спиральных полюсных магнитов 41, 61, при этом каждый спиральный полюсный магнит 41 или 61 продолжается между концами 23, 25 цилиндрического корпуса 21 прибора и отнесен на 360°/n от соседнего и противолежащего полюсного магнита 61, 41 (величина «n» равна числу задействованных полюсных магнитов). Полюсные магниты 41, 61 предпочтительно имеют гибкую, или податливую, верхнюю поверхность 49, 69, соответственно, способствующую уменьшению сил трения и сведению к минимуму воздействия скорости в процессе перемещения узла 20 наклонного намагничивающего устройства по внутренней части трубы. Податливая верхняя поверхность 49, 69 также позволяет узлу 20 намагничивающего устройства в достаточной степени сжиматься, чтобы преодолевать внутренние препятствия, изгибы и сужающиеся участки трубы, которые, в противном случае, могли бы повредить узел 20 намагничивающего устройства, а также замедлить его прохождение или вовсе воспрепятствовать ему.

Величина поворота полюсных магнитов 41, 61 зависит от величины поворота, требуемой для полного покрытия внутренней поверхности стенки трубы. Если последовательно рассмотреть фиг.2-6, то для каждого из полюсных магнитов 41, 61 поворот, или закручивание по спирали, постепенно возрастает, для номинального поворота приблизительно в 150 градусов (фиг.6). Будучи повернут, второй конец 45, 65 полюсного магнита 41, 61 отнесен на заданный угол или заданную величину α относительно соответствующего первого конца 43, 63 (см. фиг.7). Из-за данной величины поворота α соответствующая продольная осевая линия 47, 67 каждого спирального полюсного магнита 41, 61 не параллельна продольной оси 27 цилиндрического корпуса 21 прибора. Поворот полюсных магнитов 41, 61 также помогает вызвать достаточную степень вращения узла 20 намагничивающего устройства при прохождении его через внутреннюю часть трубы.

Фиг.8 иллюстрирует магнитное поле 80, генерируемое прототипом узла 20 наклонного намагничивающего устройства, конструкция которого аналогична узлу 20 наклонного намагничивающего устройства, показанного на разных стадиях поворота на фиг.2-6. В отличие от приборов линейного контроля предыдущего уровня техники, направление магнитного поля 80 диагональное, или наклонное, относительно оси трубы, а не круговое или поперечное, при этом линия 81 магнитного потока выходит из полюсов 41, 61 и идет в противоположных направлениях, достигая соответствующего полюса 61, 41. Линии 81 магнитного потока, генерируемого каждым полюсным магнитом 41, 61, направляются по пути наименьшего сопротивления: в стенку трубы и к соседнему полюсному магниту 61, 41. Угол магнитного поля 80 в общем случае перпендикулярен линиям магнитного потока 81, образуемого магнитными полюсами 41, 61, и параллелен линии кратчайшего расстояния между магнитными полюсами 41, 61. Направление магнитного поля 80 участка наконечников полюсов 41, 61 может варьироваться от 30 до 60 градусов относительно оси трубы.

Если посмотреть на Фиг.9-10, узел 20 наклонного намагничивающего устройства может включать в себя группу 90 датчиков в форме винта, по существу, равноудаленную от повернутых полюсных магнитов 41, 61 и расположенную так, чтобы обеспечить полное покрытие внутренней стенки W трубы Р, и приспосабливающуюся к любому повороту узла 20 намагничивающего устройства, который может произойти. Отдельные датчики в группе 90 датчиков могут быть хорошо известными в данной области техники датчиками для обнаружения сигналов рассеяния магнитного потока. Группа 90 датчиков предпочтительно продолжается между первым концом 23 и вторым концом 25 цилиндрического корпуса 21 (и, следовательно, между соответствующими концами 43, 45 и 63, 65 полюсных магнитов 41, 61) и имеет некоторую степень взаимного перекрытия ∆ между первым концом 91 и вторым концом 93 группы 90 датчиков. Податливые верхние поверхности 49, 69 полюсных магнитов 41, 61 (см., например, Фиг.6) могут быть выполнены в форме щеток 51, 71. Радиальные диски 31А и 31В помогают приводить в движение и центрировать узел 20 намагничивающего устройства в процессе его перемещения вперед по трубе Р под действием перепада давления.

Окончательная компоновка узла 20 намагничивающего устройства может включать в себя любые существующие сочетания наборов данных, включая, но не ограничиваясь такими данными, как деформация, высокоуровневое осевое MFL, внутренняя/внешняя селективность, инерциальные данные для наложения, а также низкоуровневое или остаточное MFL. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления прибора 10 линейного контроля, включающего в себя узел 20 наклонного намагничивающего устройства, прибор 10 включает в себя осевое намагничивающее устройство 100 и участок 110 определения деформации (см. Фиг.11).

Хотя прибор MFL, включающий в себя наклонное намагничивающее устройство и группу винтовых датчиков, был описан довольно подробно, в детали конструкции и расположение элементов можно вносить множество изменений без отступления от идеи и объема изобретения. Конструкция прибора MFL, согласно данному описанию, следовательно, ограничена только объемом прилагаемой формулы изобретения, включая весь диапазон эквивалентов, которые имеет каждый элемент.

1. Прибор контроля трубопровода, содержащий:
узел намагничивающего устройства, содержащий цилиндрический корпус прибора по меньшей мере два полюсных магнита, имеющих противоположные полярности;
причем каждый полюсный магнит расположен на расстоянии от другого полюсного магнита и закручен по спирали меньше чем на половину витка вокруг цилиндрического корпуса, прибора для создания единого наклонного магнитного поля вокруг цилиндрического корпуса прибора и для обеспечения 360° покрытия одним наклонным магнитным полем внутренней стенки трубопровода без принудительного вращения узла намагничивающего устройства.

2. Прибор контроля трубопровода по п. 1, в котором величина закрутки находится в диапазоне от 30 до 150°.

3. Прибор контроля трубопровода по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере один полюсный магнит, имеющий гибкую верхнюю поверхность.

4. Прибор контроля трубопровода по п. 3, в котором упомянутая гибкая верхняя поверхность представляет собой щетки.

5. Прибор контроля трубопровода по п. 1, дополнительно содержащий группу датчиков магнитного потока, расположенных вокруг упомянутого цилиндрического корпуса прибора и между указанными двумя полюсными магнитами.

6. Прибор контроля трубопровода по п. 5, в котором упомянутая группа датчиков магнитного потока расположена по спирали.

7. Прибор контроля трубопровода по п. 6, дополнительно содержащий первый конец упомянутой группы датчиков магнитного потока, продолжающийся на расстояние «Δ» за линию, на которой расположен второй конец упомянутой группы.

8. Прибор контроля трубопровода по п. 1, в котором указанное единое наклонное магнитное поле имеет направление в пределах от 30 до 60° по отношению к центральной продольной оси указанного цилиндрического корпуса прибора.

9. Прибор контроля трубопровода по п. 1, в котором каждый полюсный магнит проходит на расстояние между передним и задним радиальными дисками цилиндрического корпуса прибора.

10. Прибор контроля трубопровода, содержащий:
узел намагничивающего устройства, содержащий цилиндрический корпус прибора и одну пару полюсных магнитов, имеющих противоположные полярности;
каждый полюсный магнит указанной пары полюсных магнитов расположен на расстоянии от другого полюсного магнита, расположен по спирали вокруг указанного цилиндрического корпуса и имеет первый конец и второй конец, который совместно с первым концом находится на горизонтальном цилиндрическом сегменте на цилиндрическом корпусе прибора напротив первого конца другого полюсного магнита, чтобы сформировать магнитную цепь, которая формирует магнитный поток, проходящий в спиральном направлении вокруг цилиндрического корпуса прибора.

11. Прибор контроля трубопровода по п. 10, в котором указанный цилиндрический корпус выполнен с возможностью перемещения линейно в направлении протекания продукта внутри трубопровода.

12. Прибор контроля трубопровода по п. 10, в котором каждый полюсный магнит размещен по спирали в пределах от 30 до 150°.

13. Прибор контроля трубопровода, содержащий:
первый конец,
второй конец, противоположный первому концу, и
одну секцию первичного датчика, расположенную между первым и вторым концами,
секция первичного датчика содержит:
по существу жесткую рамку,
по меньшей мере одну пару магнитов, каждый магнит в указанной паре расположен по спирали меньше чем на половину витка вокруг по существу жесткой рамки и представляет собой сплошной магнитный полюс противоположной полярности от другого магнита в магнитной паре,
по меньшей мере один датчик,
причем указанная по меньшей мере одна пара магнитов формирует первое магнитное поле, имеющее ориентацию, направленную наклонно по отношению к каждому из окружного и аксиального направлений,
при этом прибор контроля трубопровода при использовании в трубопроводе выполнен с возможностью генерирования одного или более наклонных магнитных полей, каждое из которых имеет указанную ориентацию, причем
одно или более наклонных магнитных полей содержит первое магнитное поле и все другие магнитные поля, которые излучаются прибором контроля трубопровода и ориентированы наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений.

14. Способ контроля трубопровода, содержащий этапы, на которых
идентифицируют трубопровод, имеющий окружное направление и аксиальное направление и содержащий встроенный прибор контроля трубопровода, содержащий:
первый конец,
второй конец, противоположный первому концу, и
секцию первичного датчика утечки магнитного потока, расположенную между первым и вторым концами,
при этом секция первичного датчика утечки магнитного потока содержит:
по меньшей мере одну пару магнитов, расположенную по спирали меньше чем на половине витка вокруг цилиндрического корпуса прибора и
по меньшей мере один датчик, установленный между по меньшей мере одной парой магнитов,
указанная по меньшей мере одна пара магнитов, формирующая первое магнитное поле, имеющее ориентацию, которая направлена наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений,
обеспечивают относительное перемещение между по меньшей мере одной парой магнитов и трубопроводом, причем относительное перемещение представляет собой по существу исключительно перемещение в аксиальном направлении по меньшей мере одной пары магнитов по отношению к трубопроводу,
генерируют посредством прибора контроля трубопровода при использовании в трубопроводе одно или более наклонных магнитных полей, каждое из которых имеет ориентацию, причем указанное одно или более наклонных магнитных полей содержит первое магнитное поле и все другие магнитные поля, которые излучаются прибором контроля трубопровода, находящимся в трубопроводе, и ориентированы наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений,
при этом расположение по меньшей мере одной пары магнитов на расстоянии и перемещение в аксиальном направлении во время относительного перемещения эффективно для по меньшей мере одного датчика для детектирования номинально аксиально ориентированных элементов трубопровода без необходимости принудительного вращения прибора контроля трубопровода при использовании в трубопроводе, и
во время генерирования осуществляют по меньшей мере одним датчиком сбор данных, характеризующих одну или более физических характеристик трубопровода.

15. Способ контроля трубопровода, содержащий этапы, на которых
идентифицируют трубопровод, имеющий окружное направление и аксиальное направление и содержащий встроенный прибор контроля трубопровода, содержащий:
первый конец,
второй конец, противоположный первому концу, и
секцию первичного датчика, содержащую магнитный диполь и по меньшей мере один датчик, магнитный диполь сформирован из разнесенных полюсных магнитов противоположной полярности, формирующих первое магнитное поле, имеющее ориентацию, которая направлена наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений,
обеспечивают относительное перемещение между магнитным диполем и трубопроводом, причем относительное перемещение представляет собой по существу исключительно перемещение в аксиальном направлении магнитного диполя по отношению к трубопроводу,
генерируют посредством прибора контроля трубопровода при перемещении в трубопроводе одно или более наклонных магнитных полей, каждое из которых имеет ориентацию, причем указанное одно или более наклонных магнитных полей содержит первое магнитное поле и все другие магнитные поля, которые излучаются прибором контроля трубопровода и ориентированы наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений,
при этом расположение магнитного диполя и перемещение в аксиальном направлении во время перемещения, осуществляемое по меньшей мере одним датчиком, обеспечивает определение номинально аксиально ориентированных элементов трубопровода без необходимости принудительного вращения прибора контроля трубопровода в трубопроводе, и
во время генерирования осуществляют посредством по меньшей мере одного датчика сбор данных, характеризующих одну или более физических характеристик трубопровода.

16. Способ контроля трубопровода, содержащий этапы, на которых
идентифицируют трубопровод, имеющий окружное направление и аксиальное направление и содержащий встроенный прибор контроля трубопровода, содержащий:
первый конец,
второй конец, противоположный первому концу, и
секцию первичного датчика, содержащую:
в основном жесткую рамку,
по меньшей мере два непрерывных магнитных полюса, каждый из которых расположен по спирали меньше чем на половине витка вокруг по существу жесткой рамки, по меньшей мере один датчик,
при этом указанные по меньшей мере два непрерывных магнитных полюса формируют первое магнитное поле, имеющее ориентацию, которая направлена наклонно к каждому из окружного и аксиального направлений,
обеспечивают относительное перемещение между по меньшей мере двумя непрерывными магнитными полюсами и трубопроводом, причем относительное перемещение представляет собой по существу исключительно перемещение в аксиальном направлении по меньшей мере двух непрерывных магнитных полюсов по отношению к трубопроводу,
генерируют посредством прибора контроля трубопровода при перемещении в трубопроводе одно или более наклонных магнитных полей, каждое из которых имеет ориентацию, причем указанное одно или более наклонных магнитных полей содержит первое магнитное поле и все другие магнитные поля, которые излучаются прибором контроля трубопровода и ориентированы наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений,
при этом перемещение в аксиальном направлении во время перемещения, осуществляемое по меньшей мере одним датчиком, обеспечивает детектирование номинально аксиально ориентированных элементов трубопровода без необходимости принудительного вращения прибора контроля трубопровода в трубопроводе, и
во время генерирования осуществляют посредством по меньшей мере одного датчика сбор данных, характеризующих одну или более физических характеристик трубопровода.

17. Способ по п. 16, в котором секция первичного датчика дополнительно содержит по меньшей мере один контакт щетки, проходящий радиально наружу от каждого непрерывного магнитного полюса из по меньшей мере двух непрерывных магнитных полюсов.

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях в течение его жизненного цикла, считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, визуализацию образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования, при этом предварительно размагниченное изделие намагничивают монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции, соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала, затем начинают сканирование, получают в результате визуализации магнитный образ поверхности контролируемого изделия в текущий момент и после сравнения его с ранее полученным магнитным образом поверхности этого же изделия в исходном состоянии судят о наличии в нем зон локализации пластических деформаций, количестве этих зон и их расположении в изделии.

Устройство для неразрушающей дифференциальной векторной трехмерной магнитоскопии // 2548405

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов.

Наружный сканирующий дефектоскоп // 2539777

Использование: для обнаружения дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что наружный сканирующий дефектоскоп содержит сегментированную стальную раму, опорные колеса, ходовые колеса, ходовой привод, дизель-электрический генератор, магнитную поисковую систему продольного намагничивания, магнитную поисковую систему поперечного намагничивания, колесный одометр, устройство сбора датчиковой информации, бортовую электронную аппаратуру, переносный компьютер, радиоканал обмена информацией между бортовой электронной аппаратурой и переносным компьютером, при этом в него введены первая и вторая группы ходовых электродвигателей, группа вихретоковых преобразователей неразрушающего контроля, узел изменения намагниченности стенки трубы, корзина на маятниковом подвесе в соответствующем звене сегментированной рамы, вращающаяся электрическая контактная система, первая и вторая упругие сцепки, а также другие конструкционные элементы.

Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала // 2538072

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения поврежденности участков подземного трубопровода и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы.

Способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода // 2536778

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Прибор контроля трубопровода с двойной спиральной матрицей электромагнитоакустических датчиков // 2529655

Прибор контроля трубопровода включает в себя два полюсных магнита, ориентированных под наклонным углом относительно центральной продольной оси корпуса прибора. Матрица наборов сенсорных катушек расположена между противоположными краями двух полюсных магнитов и ориентирована перпендикулярно центральной продольной оси.

Комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов // 2516364

Использование: для дефектоскопии технологических трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов состоит из: подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера; датчиков дефектов; одометров; троса; наземной лебедки с барабаном для троса; бортового источника электропитания; наземного компьютера; при этом в него ведены: первый и второй направляющие конусы, несколько опорно-ходовых манжет, несколько групп ходовых пружинных узлов (ХПУ), несколько групп прижимных пружинных узлов (ППУ), несколько групп ультразвуковых датчиков системы неразрушающего контроля (УДСНК), несколько групп толкателей, несколько ультразвуковых эхолокаторов, несколько контроллеров управления прижимными пружинными узлами, несколько контроллеров управления ходовыми пружинными узлами, первый радиомодем, второй радиомодем, несколько контроллеров управления ультразвуковыми датчиками системы неразрушающего контроля (КУУДСНК).

Способ контроля разрушаемых элементов устройства контроля схода подвижного состава // 2516363

Использование: для диагностики устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС). Сущность изобретения заключается в том, что контроль производят методом магнитной памяти металла (МПМ) и вихретоковым методом (ВТМ), о непригодности элементов судят при обнаружении дефектов в элементе одним из методов, при этом дефектом при контроле методом МПМ является наличие локальных зон с измененной структурой материала, имеющих высокие механические напряжения, градиент напряженности собственных магнитных полей рассеяния которых не превышает эталонное значение 5*104 А/м2 на разрушаемых элементах цилиндрической формы, а на элементах плоской формы - 13*104 А/м2, а дефектом при контроле ВТМ является наличие микротрещин в разрушаемом элементе с раскрытием более 0,05 мм.

Промышленный металлодетектор для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде // 2506582

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и используется для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде. Устройство состоит из катушек возбуждения, генератора переменного тока, который создает переменное магнитное поле возбуждения, приемной катушки, расположенной параллельно передающим посредине, сумматора, ЦАП сигнала компенсации х.х.

Способ идентификации водных растворов // 2498291

Изобретение относится к исследованию или анализу веществ с помощью электромагнитных полей. Способ согласно изобретению заключается в то, что генерируют тестирующий сигнал, который взаимодействует с идентифицируемым водным раствором, результат взаимодействия сравнивают с эталоном и по результатам сравнения идентифицируют водный раствор.

Способ обнаружения дефектов на поверхности ферромагнитных материалов и изделий и устройство для его осуществления // 2561250

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ и устройство для обнаружения дефектов на поверхности ферромагнитных материалов и изделий. При реализации способа намагничивают объект контроля одно- или двухполярными импульсами магнитного поля, при этом дополнительно осуществляют акустическую задержку электрических сигналов, обусловленных взаимодействием магнитных импульсов с дефектом, причем минимальное значение этой задержки τмин≥То, где То - эффективная длительность импульса магнитного поля, приложенного к исследуемой области объекта контроля, и регистрируют электрические сигналы, обусловленные полями рассеяния дефектов. В качестве части звукопровода линии задержки используют сам объект контроля. В устройстве приемный элемент размещен на расстоянии R за пределами зоны взаимодействия источника импульсного магнитного поля с дефектом, минимальное значение которого Rmin=То×С, где То - длительность магнитного импульса, C - скорость ультразвуковой волны, возбужденной источником магнитного поля в объекте контроля при взаимодействии импульса магнитного поля с дефектом. При этом регистрирующее устройство настроено на частоту, как правило, вдвое превышающую основную частоту спектра импульса магнитного поля, подводимого к объекту контроля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров // 2564823

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров. Устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя вихретоковый преобразователь, персональный компьютер со звуковой картой и программным обеспечением: виртуальным генератором, блоками обработки сигнала и управления, управления перемещением датчика, - а также USB/LPT-интерфейс, шаговый двигатель. Сигнал передается от виртуального генератора через цифро-аналоговый преобразователь на возбуждающую и компенсационную обмотки ВТП и вызывает появление локального электромагнитного поля, которое при взаимодействии с измеряемым объектом изменяется и затем измененный сигнал фиксируется на измерительной обмотке ВТП. Измерительная обмотка соединена встречно с компенсационной обмоткой. Преобразователь подключается к различным интерфейсам: аудиокарте в составе персонального компьютера, по беспроводному каналу к мобильному телефону и передает измеряемые данные в разработанное программное обеспечение, где они отображаются на индикаторе. Устройство позволяет обнаружить дефекты малых линейных размеров, а также дефекты, залегающие внутри объекта контроля. 6 ил., 2 пр.

Способ мониторинга технического состояния подземных трубопроводов по остаточному магнитному полю // 2584729

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ мониторинга технического состояния стальных подземных газонефтепроводов. При реализации способа обследуемый трубопровод намагничивают с помощью источника постоянного магнитного поля, размещенного внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности 0,1-0,8 поля насыщения. Измерения трех взаимно перпендикулярных компонент индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода производятся сразу после операции намагничивания, а затем с периодичностью от 1 до 4 раз в год с помощью феррозондовых или магниторезистивных датчиков магнитного поля. По сопоставлению полученных результатов делают вывод о развитии коррозионных нарушений и напряженных состояний, прогнозируют техническое состояние трубопровода в заданный момент времени и его срок службы. Техническим результатом является выявление дефектов и напряженных состояний трубопровода, позволяющее определять слабые места трубопровода и предотвращать его разрушение. 8 ил.

Способ магнитного контроля сварных стыков рельсов // 2586090

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью магнитных средств, в частности фиксации изменений величины магнитного потока при изменении номинального сечения или структуры металла с ферромагнитными свойствами. Способ магнитного контроля сварных стыков рельсов заключается в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют изменения магнитного поля в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают зоны сварных стыков, сохраняют их координаты в диагностической карте участка рельсового пути, при этом дополнительно фиксируют и сохраняют формы сигналов от зон сварных стыков, сравнивают их с соответствующими сигналами предыдущих измерений и на основании этих сравнений принимают решение об обнаружении и развитии дефектов в сварных стыках рельсов. Технический результат - повышение достоверности обнаружения и производительности контроля сварных стыков рельсов. 5 ил.

Способ оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа с помощью универсальной нейросетевой модели, подходящей для дефектоскопов с различными диаметрами и магнитными системами // 2591584

Использование: для оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что оценку геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа выполняют с помощью универсальной нейросетевой модели, реализующей способ, заключающийся в распространении сигналов ошибки от выходов нейронной сети к ее входам, в направлении, обратном прямому распространению сигналов в обычном режиме работы. Обучение нейросети происходит, используя стандартный алгоритм обратного распространения ошибки. Технический результат: обеспечение возможности оценки длины, ширины и глубины дефекта типа «потеря металла» по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа с помощью универсальной нейросетевой модели, подходящей для дефектоскопов с различными диаметрами и магнитными системами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство контроля неравномерности толщины стенок недоступных трубопроводов // 2596862

Изобретение относится к области контроля состояния стенок трубопроводов без их вскрытия. Сущность: через трубопровод пропускают в продольном направлении переменный электрический ток. Измеряют создаваемое переменным током магнитное поле на неизменном расстоянии от внутренней стенки трубы во внутренней ее полости, продвигаясь вдоль нее с остановками на время полного оборота вокруг оси трубы одновременно в нескольких точках, расположенных на продольных трубе отрезках при повороте вокруг ее оси. По данным измерения вычисляют среднее арифметическое значение индукции магнитного поля в каждом месте прерывания продольного движения. Изменение толщины стенки в точках цилиндрической поверхности трубы устанавливают как функцию прямой пропорциональности от отношения среднего значения индукции магнитного поля внутри трубопровода каждого места прерывания продольного движения к ее значению в точках измерения с коэффициентом пропорциональности, равным заранее определенной величине толщины бездефектного участка трубы. Технический результат: повышение точности, возможность контроля изнутри трубы без внесения возмущений в процесс измерения коррозионных и шламовых отложений и других дефектов. 2 н.п. ф-лы,. 2 ил.

Индукционный преобразователь // 2600517

Использование: для магнитной дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что индукционный преобразователь, содержит корпус, установленный в нем вибропривод, механически соединенный с ним одним концом стержень и катушку индуктивности, размещенную на другом конце стержня, где вибропривод выполнен в виде биморфного пьезоэлемента, имеющего форму прямоугольной пластины, ось симметрии которой совпадает с осью стержня, одна сторона пластины консольно закреплена в корпусе, а ее противоположная сторона механически соединена со стержнем. Технический результат: обеспечение возможности повышения эффективности выявления дефектов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Установка неразрушающего контроля труб // 2605391

Использование: для наружной дефектоскопии труб. Сущность изобретения заключается в том, что установка выполнена в виде модуля контроля толщины стенки трубы, модуля контроля продольных дефектов, модуля контроля поперечных дефектов, снабженных соответствующими сканирующими устройствами. Модуль контроля толщины стенки и модуль контроля продольных дефектов снабжены устройствами для позиционирования сканирующих устройств с датчиками относительно трубы. Устройство для позиционирования выполнено в виде трех корпусов и закрепленных в нем с возможностью вращения направляющих элементов в виде диска, закрепленного в корпусе, с наклоном относительно оси трубы. Диски закреплены в корпусе посредством соединительного элемента, винта и пружины и расположены на входе и выходе из первых двух модулей. Корпуса подвижно соединены между собой с возможностью одновременного схождения-расхождения относительно трубы. Диски выполнены с кольцевыми скосами. Одни из кольцевых скосов являются контактной поверхностью с трубой и выполнены с термоупрочняемым слоем. Другие кольцевые скосы обеспечивают более компактное расположение дисков относительно датчиков для уменьшения «мертвой» зоны сканирования. Сканирующие устройства установлены с возможностью вращения в противоположные стороны. Технический результат: повышение качества контроля труб, расширение диапазона контролируемых диаметров труб без увеличения габаритов установки, а также повышение надежности работы установки. 7 ил.

Способ совмещения диагностических данных отдельных листов днища рвс с целью построения визуального образа днища рвс с привязкой диагностических данных к номерам листов и сварных швов // 2617175

Использование: для неразрушающего контроля днища резервуаров вертикальных стальных (далее РВС) для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что обследование днища резервуара вертикального стального (далее РВС) производят комплексом для диагностики днищ, в котором используют метод утечки магнитного потока (MFL) и вихретоковый метод для выявления дефектов листов днища и сварных швов, определения их местоположения, а также измерения остаточной толщины листов днищ РВС и антикоррозионного покрытия, при этом комплекс для диагностики днищ состоит из сканера листов и сканера швов; сканер листов, в свою очередь, включает в себя тележку специальной конструкции, на которой размещены магнитная система с блоком датчиков, блок привода актуатора, блок аккумуляторный, блок электроники, навигационная система, а сканер швов также состоит из тележки, на которой размещены блок электроники, блок аккумуляторный, одометр и внешний датчик, при этом и сканер листов, и сканер швов снабжены бортовым накопителем диагностической информации, а блоки электроники сканера листов и сканера швов запрограммированы на определенные параметры работы, связанные с обнаружением дефектов, накоплением диагностической информации, настройкой навигационной системы. Технический результат: обеспечение возможности повышения достоверности диагностических данных и своевременного прогнозирования развития критических дефектных зон днища резервуара. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство, система и способ автоматизированного неразрушающего контроля металлических конструкций // 2622482

Использование: для автоматизированного неразрушающего контроля резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что предложено устройство для автоматизированного неразрушающего контроля металлической конструкции, содержащее ультразвуковой блок неразрушающего контроля, блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля, вихретоковый блок неразрушающего контроля, управляющий блок, соединенный с указанными ультразвуковым блоком неразрушающего контроля, блоком неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретоковым блоком неразрушающего контроля для отправки управляющих сигналов для осуществления контроля металлической конструкции, и блок навигации, соединенный с управляющим блоком управления и выполненный с возможностью определения положения указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля относительно металлической конструкции и состояния поверхности контролируемой металлической конструкции и направления сигналов с информацией о положении указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля и состоянии поверхности контролируемой металлической конструкции в управляющий блок, причем все указанные блоки установлены во взрывозащищенном корпусе, имеющем средства перемещения по поверхности контролируемой металлической конструкции, управляющий блок выполнен с возможностью направления управляющих сигналов одновременно на по меньшей мере один блок из числа указанных ультразвукового блока неразрушающего контроля, блока неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретокового блока неразрушающего контроля на основе сигналов, полученных от блока навигации, а блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля выполнен с возможностью изменения индукции магнитного поля, создаваемого этим блоком, от минимального значения, близкого к нулю, до заданного максимального значения. Технический результат: обеспечение возможности создания устройства для автоматизированного неразрушающего контроля металлических конструкций, которое может осуществлять точный контроль различных видов металлических конструкций, включая металлические конструкции, имеющие препятствия на своей поверхности, например, в виде стыков составляющих их пластин, а также которое может работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.