Upływ strumienia magnetycznego

Zasada wycieku strumienia magnetycznego

Upływ strumienia magnetycznego ( technologia TFI lub Transverse Field Inspection) to magnetyczna metoda badań nieniszczących , która służy do wykrywania korozji i wżerów w konstrukcjach stalowych, najczęściej rurociągach i zbiornikach magazynowych. Podstawową zasadą jest użycie silnego magnesu do namagnesowania stali. W obszarach, w których występuje korozja lub brak metalu , pole magnetyczne „wycieka” ze stali. W MFL (lub Magnetic Flux Leakage), detektor magnetyczny jest umieszczony między biegunami magnesu w celu wykrycia pola wycieku. Analitycy interpretują zapis wykresu pola wycieku, aby zidentyfikować uszkodzone obszary i oszacować głębokość utraty metalu.

Wprowadzenie do badania rurociągów

Istnieje wiele metod oceny integralności rurociągu . Narzędzia In-line-Inspection (ILI) są stworzone do przemieszczania się wewnątrz potoku i zbierania danych w miarę ich przemieszczania. Interesującym nas typem ILI, który był najdłużej używany do kontroli rurociągów, jest narzędzie do kontroli wycieków strumienia magnetycznego (MFL-ILI). MFL-ILI wykrywają i oceniają obszary, w których ściana rury może zostać uszkodzona przez korozję. Bardziej zaawansowane wersje są określane jako „wysokiej rozdzielczości”, ponieważ mają dużą liczbę czujników. MFL-ILI o wysokiej rozdzielczości umożliwiają bardziej niezawodną i dokładną identyfikację anomalii w rurociągu, minimalizując w ten sposób potrzebę kosztownych wykopy weryfikacyjne (tj. wykopanie rury w celu sprawdzenia w czym tkwi problem). Dokładna ocena anomalii rurociągów może usprawnić proces podejmowania decyzji w ramach Programu Zarządzania Integralnością, a programy wykopaliskowe mogą następnie skupić się na wymaganych naprawach zamiast kalibracji lub wykopalisk badawczych. Wykorzystanie informacji z inspekcji MFL ILI jest nie tylko opłacalne, ale również może okazać się niezwykle cennym elementem składowym programu zarządzania integralnością rurociągów.

Niezawodne dostawy i transport produktów w bezpieczny i ekonomiczny sposób jest głównym celem większości firm obsługujących rurociągi, a zarządzanie integralnością rurociągu ma kluczowe znaczenie dla utrzymania tego celu . Programy kontroli na linii są jednymi z najskuteczniejszych sposobów pozyskiwania danych, które mogą być wykorzystane jako podstawowa podstawa Programu Zarządzania Integralnością. Istnieje wiele rodzajów narzędzi ILI, które wykrywają różne defekty potoków, ale narzędzia MFL o wysokiej rozdzielczości stają się coraz bardziej rozpowszechnione, ponieważ ich zastosowania przewyższają te, do których zostały pierwotnie zaprojektowane. Pierwotnie zaprojektowane do wykrywania obszarów ubytków metalu, nowoczesne narzędzie MFL o wysokiej rozdzielczości okazuje się być w stanie dokładnie ocenić stopień korozji, zdefiniować wgniecenia , zmarszczki , sprzączki , a w niektórych przypadkach pęknięcia. Posiadanie urządzenia, które może niezawodnie wykonywać jednoczesne zadania, jest bardziej wydajne i ostatecznie zapewnia korzyści w zakresie oszczędności kosztów.

Narzędzia do inspekcji rurociągów MFL

Tło i pochodzenie terminu „świnia”: W terenie urządzenie, które przemieszcza się wewnątrz rurociągu w celu jego oczyszczenia lub kontroli, jest zwykle znane jako świnia. PIG to skrót od „Pipeline Inspection Gauge”. Akronim PIG pojawił się później, ponieważ przydomek „świnia” wywodzi się od świń czyszczących (pierwsze zaprojektowane świnie), które w rzeczywistości brzmiały jak piszczące lub skrzeczące świnie, gdy przechodziły przez linie, szorując, szorując i „wycierając” wewnętrzną powierzchnię. Nazwa służy jako wspólny żargon branżowy dla wszystkich świń, zarówno narzędzi inteligentnych, jak i narzędzi do czyszczenia. Trzpienie, aby zmieściły się w rurociągu, są cylindryczne i koniecznie krótkie, aby móc pokonywać zakręty w rurociągu. Wiele innych krótkich, cylindrycznych obiektów, takich jak zbiorniki do przechowywania propanu, jest również znanych jako świnie i prawdopodobnie nazwa pochodzi od kształtu urządzeń. W niektórych krajach świnia jest znana jako „Diablo”, co dosłownie tłumaczy się jako „the”. Diabeł ” odnoszący się do drżącego dźwięku, jaki wydaje narzędzie, gdy przechodzi pod stopami ludzi. Świnie są zbudowane tak, aby pasowały do ​​​​średnicy rurociągu i wykorzystują ten sam produkt, który jest przewożony do użytkowników końcowych, do ich transportu. Świnie były używane w rurociągach do przez wiele lat i mają wiele zastosowań. Niektóre oddzielają jeden produkt od drugiego, inne czyszczą, a inne kontrolują. Narzędzie MFL jest znane jako „inteligentna” lub „inteligentna” świnia inspekcyjna, ponieważ zawiera elektronikę i zbiera dane w czasie rzeczywistym podczas podróży przez Zaawansowana elektronika na pokładzie pozwala temu narzędziu dokładnie wykrywać elementy o wielkości zaledwie 1 mm o 1 mm, wymiary ścianki rurociągu oraz głębokość lub grubość ścianki (pomaga wskazać potencjalne ubytki ścianki).

Zazwyczaj narzędzie MFL składa się z dwóch lub więcej obiektów. Jeden korpus to magnetyzer z magnesami i czujnikami , a drugi zawiera elektronikę i baterie . W korpusie magnetyzera znajdują się czujniki umieszczone pomiędzy potężnymi magnesami ziem rzadkich. Magnesy są montowane między szczotkami a korpusem narzędzia, tworząc obwód magnetyczny wraz ze ścianką rury. Gdy narzędzie przesuwa się wzdłuż rury, czujniki wykrywają przerwy w obwodzie magnetycznym. Przerwy są zwykle powodowane przez utratę metalu, którą w większości przypadków jest korozja, a wymiary potencjalnej utraty metalu są wcześniej określane jako „cecha”. Inne cechy mogą być wadami produkcyjnymi, a nie rzeczywistą korozją. Wskazanie cechy lub „odczyt” obejmuje jej długość, szerokość i głębokość, jak również pozycję anomalii/obiektu na godzinie. Można również wykryć uszkodzenia mechaniczne, takie jak wyżłobienia łopatą. Utrata metalu w obwodzie magnetycznym jest analogiczna do utraty skały w strumieniu. Magnetyzm potrzebuje metalu, aby płynąć, a przy jego braku przepływ magnetyzmu będzie krążył w górę lub w dół, aby utrzymać względną ścieżkę od jednego magnesu do drugiego, podobnie jak przepływ wody wokół skały w strumieniu. Czujniki wykrywają zmiany pola magnetycznego w trzech kierunkach (osiowym, promieniowym lub obwodowym), aby scharakteryzować anomalię. Czujniki są zazwyczaj zorientowane osiowo, co ogranicza dane do warunków osiowych wzdłuż rurociągu. Inne projekty inteligentnych świń mogą dotyczyć innych kierunkowych odczytów danych lub mieć zupełnie inne funkcje niż standardowe narzędzie MFL. Często operator uruchamia serię narzędzi inspekcyjnych, aby pomóc zweryfikować lub potwierdzić odczyty MFL i odwrotnie. Narzędzie MFL może pobierać odczyty czujników na podstawie odległości, jaką pokonuje narzędzie, lub przyrostów czasu. Wybór zależy od wielu czynników, takich jak długość przebiegu, prędkość, z jaką narzędzie zamierza się poruszać, oraz liczba zatrzymań lub przestojów, których może doświadczyć narzędzie.

Drugie ciało nazywa się Electronics Can. Sekcję tę można podzielić na kilka części w zależności od rozmiaru narzędzia. Ta puszka, jak sama nazwa wskazuje, zawiera elektronikę lub „mózg” inteligentnej świni. Puszka elektroniczna zawiera również baterie, aw niektórych przypadkach jest IMU (inercyjną jednostką pomiarową) w celu powiązania informacji o lokalizacji ze współrzędnymi GPS. Z tyłu narzędzia znajdują się koła licznika kilometrów, które poruszają się po wewnętrznej stronie rurociągu, mierząc odległość i prędkość narzędzia.

Zasada MFL

Gdy narzędzie MFL porusza się po rurociągu, między ścianą rury a narzędziem tworzony jest obwód magnetyczny. Szczotki zwykle działają jako przekaźniki strumienia magnetycznego z narzędzia do ścianki rury, a ponieważ magnesy są zorientowane w przeciwnych kierunkach, przepływ strumienia jest tworzony w kształcie elipsy. Narzędzia High Field MFL nasycają ścianę rury strumieniem magnetycznym, aż ściana rury nie może już dłużej utrzymywać strumienia. Pozostały strumień wycieka ze ścianki rury, a strategicznie rozmieszczone trójosiowe Halla mogą dokładnie mierzyć trójwymiarowy wektor pola wycieku.

Biorąc pod uwagę fakt, że wyciek strumienia magnetycznego jest wielkością wektorową i że czujnik Halla może mierzyć tylko w jednym kierunku, trzy czujniki muszą być ustawione w głowicy czujnika, aby dokładnie zmierzyć składowe osiowe , promieniowe i obwodowe sygnału MFL. Składowa osiowa sygnału wektorowego jest mierzona przez czujnik zamontowany prostopadle do osi rury, a czujnik promieniowy jest montowany w celu pomiaru natężenia strumienia wyciekającego z rury. Składową obwodową sygnału wektorowego można zmierzyć montując czujnik prostopadle do tego pola. Wcześniejsze narzędzia MFL rejestrowały tylko składową osiową, ale narzędzia o wysokiej rozdzielczości zazwyczaj mierzą wszystkie trzy składowe. Aby określić, czy ubytki metalu występują na wewnętrznej, czy zewnętrznej powierzchni rury, wykorzystuje się oddzielny prądów wirowych , który wskazuje lokalizację anomalii na powierzchni ściany. Jednostką miary podczas wykrywania sygnału MFL jest gauss lub tesla i ogólnie rzecz biorąc, im większa zmiana wykrytego pola magnetycznego, tym większa anomalia.

Analiza sygnału

Głównym celem narzędzia MFL jest wykrywanie korozji w rurociągu. Aby dokładniej przewidzieć wymiary (długość, szerokość i głębokość) korozji, przed wprowadzeniem narzędzia do działającego rurociągu przeprowadza się szeroko zakrojone testy. Korzystając ze znanego zbioru zmierzonych defektów, narzędzia można trenować i testować, aby dokładnie interpretować sygnały MFL. Defekty można symulować przy użyciu różnych metod.

Tworzenie, a tym samym znajomość rzeczywistych wymiarów cechy, sprawia, że ​​stosunkowo łatwo jest dokonać prostej korelacji sygnałów z rzeczywistymi anomaliami znalezionymi w rurociągu. Kiedy sygnały w rzeczywistej inspekcji rurociągu mają podobne właściwości do sygnałów znalezionych podczas testowania, logiczne jest założenie, że cechy będą podobne. Algorytmy i sieci neuronowe przeznaczone do obliczania wymiarów korozji są skomplikowane i często stanowią ściśle strzeżone tajemnice handlowe . Anomalia jest często opisywana w uproszczony sposób jako obiekt sześcienny z oszacowaną długością, szerokością i głębokością. W ten sposób efektywny obszar utraty metalu może być obliczony i wykorzystany w uznanych wzorach do przewidywania szacunkowego ciśnienia rozrywającego rurę z powodu wykrytej anomalii.

Innym ważnym czynnikiem ciągłego doskonalenia algorytmów doboru rozmiaru są opinie klientów przekazywane dostawcom ILI. Każda anomalia w rurociągu jest wyjątkowa i niemożliwe jest odtworzenie w warsztacie tego, co istnieje we wszystkich przypadkach w terenie. Między firmami inspekcyjnymi a operatorami rurociągów zwykle istnieją otwarte linie komunikacyjne dotyczące tego, co zostało zgłoszone, a co faktycznie zaobserwowano wizualnie w wykopie.

Po inspekcji zebrane dane są pobierane i kompilowane , aby analityk mógł dokładnie zinterpretować zebrane sygnały. Większość firm zajmujących się inspekcją rurociągów ma zastrzeżone oprogramowanie zaprojektowane do przeglądania danych zebranych przez ich własne narzędzia. Trzy składowe pola wektorowego MFL są oglądane niezależnie i łącznie, aby zidentyfikować i sklasyfikować cechy korozji. Cechy utraty metalu mają unikalne sygnały, które analitycy są przeszkoleni w rozpoznawaniu.

Oszacowanie tempa wzrostu korozji

Narzędzia MFL o wysokiej rozdzielczości zbierają dane co około 2 mm wzdłuż osi rury, a ta doskonała rozdzielczość pozwala na wszechstronną analizę zebranych sygnałów. Programy zarządzania integralnością rurociągu mają określone odstępy czasu na inspekcję segmentów rurociągu, a dzięki zastosowaniu narzędzi MFL o wysokiej rozdzielczości można przeprowadzić wyjątkową analizę wzrostu korozji. Ten rodzaj analizy okazuje się niezwykle przydatny w prognozowaniu częstotliwości przeglądów.

Inne funkcje, które może zidentyfikować narzędzie MFL

Chociaż narzędzia MFL są używane głównie do wykrywania korozji, mogą być również używane do wykrywania cech, do których identyfikacji nie zostały pierwotnie zaprojektowane. Kiedy narzędzie MFL napotyka geometryczną deformację, taką jak wgniecenie, zmarszczka lub wybrzuszenie, powstaje bardzo wyraźny sygnał z powodu plastycznego odkształcenia ścianki rury.

Wykrywanie pęknięć

Są przypadki [ gdzie? ] , gdzie w rurociągu skontrolowanym za pomocą narzędzia do wykrywania strumienia magnetycznego znaleziono duże, zorientowane nieosiowo pęknięcia. Dla doświadczonego analityka danych MFL wgniecenie jest łatwo rozpoznawalne po charakterystycznym dla znaku towarowego sygnale „podkowy” w składowej promieniowej pola wektorowego. To, czego nie można łatwo zidentyfikować w narzędziu MFL, to podpis pozostawiony przez pęknięcie.

  • DUMALSKI, Scott, FENYVESI, Louis – dokładne i niezawodne określanie wzrostu korozji
  • MORRISON, Tom, MANGAT, Naurang, DESJARDINS, Guy, BHATIA, Arti – Validation of an In-Line Inspection Metal Loss Tool, zaprezentowane na międzynarodowej konferencji dotyczącej rurociągów, Calgary, Alberta, Kanada, 2000 r.
  • NESTLEROTH, JB, BUBENIK, TA, - Technologia wycieku strumienia magnetycznego (MFL) – dla The Gas Research Institute – Narodowe Centrum Informacji Technicznej Stanów Zjednoczonych 1999
  • REMPEL, Raymond — Wykrywanie anomalii za pomocą technologii wycieku strumienia magnetycznego (MFL) — prezentacja na konferencji i wystawie Rio Pipeline, Rio de Janeiro, Brazylia 2005
  • WESTWOOD, Stephen, CHOLOWSKY, Sharon. - Czujniki trójosiowe i trójwymiarowe modelowanie magnetyczne kombajnu w celu poprawy wymiarowania defektów na podstawie sygnałów wycieku strumienia magnetycznego. zaprezentowane na NACE International, Northern Area Western Conference, Victoria, British Columbia, Kanada 2004
  • WESTWOOD, Stephen, CHOLOWSKY, Sharon. – Niezależna eksperymentalna weryfikacja dokładności wymiarowania narzędzi do badania wycieku strumienia magnetycznego, zaprezentowana na 7th International Pipeline Conference, Puebla Mexico 2003
  • AMOS, DM - „Wyciek strumienia magnetycznego w zastosowaniu do kontroli dna zbiornika naziemnego zbiornika z płaskim dnem”, Ocena materiałów , 54(1996), str. 26

Linki zewnętrzne

MFL do czołgów

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetic_flux_leakage&oldid=1120607760 ”