Способ магнитного контроля дефектов трубопроводов и устройство для его осуществления

Авторы патента:

G01N27/9046 - Исследование или анализ материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств (G01N 3/00-G01N 25/00 имеют преимущество; измерение переменных электрических или магнитных величин и исследование электрических или магнитных свойств материалов G01R)

G01N27/90 - с помощью вихревых токов

Владельцы патента RU 2686866:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно Производственное объединение "Октанта" (ООО "НПО "Октанта") (RU)

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля состояния стенок трубопроводов. Способ магнитного контроля дефектов трубопровода включает следующие этапы: намагничивание трубопровода по его длине при помощи излучающей катушки, установленной на торце трубопровода и соединенной с генератором широкополосного напряжения; измерение магнитного поля, созданного генератором широкополосного напряжения, при помощи датчика магнитного поля при его перемещении вдоль трубопровода; циркулярное намагничивание трубопровода путём пропускания через него импульсного тока при помощи генератора пилообразного напряжения, подключаемого между торцами трубопровода; измерение магнитного поля, созданного генератором пилообразного напряжения, при помощи датчика магнитного поля при его перемещении вдоль трубопровода; определение по данным измерения магнитного поля созданных полученных на этапах генератором широкополосного напряжения и генератором пилообразного напряжения, остаточной толщины стенки трубопровода и участков трубопроводов с напряжённо-деформированным состоянием. Технический результат – повышение точности определения дефектов трубопроводов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля состояния стенок трубопроводов, в частности, к бесконтактному магнитному методу контроля внутритрубной диагностики и устройству для его осуществления, и может использоваться для выявления дефектов металлических трубопроводов (далее трубопровод), в том числе участков с напряженно-деформированным состоянием.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ и устройство контроля дефектов трубопровода, раскрытые в ЕА 02668 В1, опубл. 29.08.2002. Способ и устройство для определения неравномерности толщины стенок металлического трубопровода, с пропусканием в продольном направлении трубы переменного электрического тока, измерением создаваемого им магнитного поля на определенном расстоянии от стенки трубы, продвигаясь вдоль нее. При этом изменение толщины стенки трубопровода устанавливается по отличию измеренных величин индукции магнитного поля оценкой их отношения. Устройство включает в себя источник питания для подачи переменного тока через тело трубы, датчик для измерения на определенном расстоянии снаружи трубы магнитного поля, создаваемого переменным током, пронизывающим всю площадь поперечного сечения стенки трубы, и блок оценки, который определяет наличие неоднородности толщины стенки трубопровода по показаниям датчика магнитного поля.

Недостатком известного технического решения является малая точность определения дефекта в трубопроводе и необходимость вскрытия трубы, т.к. фиксация неоднородности магнитного поля производится датчиком снаружи трубы.

Кроме того, из уровня техники известен способ и устройство контроля дефектов трубопровода, раскрытые в RU 2596862 С1, опубл. 10.09.2016, прототип. Способ включает пропускание через трубопровод в продольном направлении переменный электрический ток, измерение создаваемое им магнитное поле на определенном расстоянии от стенки трубы, продвигаясь вдоль нее. При этом изменение толщины стенки трубопровода устанавливают по отличию измеренных величин индукции магнитного поля оценкой их отношения. При чем создаваемое переменным током магнитное поле измеряют 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, а 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.

Устройство содержит источник переменного тока, соединенное с блоком обработки данных средство измерения магнитного поля на определенном расстоянии от стенки трубы с возможностью его перемещения вдоль трубы. При этом средство измерения размещено внутри трубы и оснащено соединенными с блоком управления механизмами обеспечения неизменного расстояния от него до внутренней стенки трубы и продольного продвижения вдоль нее с остановками, а также вращения вокруг оси трубы, при этом средство измерения выполнено из нескольких датчиков, расположенных по линии, параллельной продольному направлению трубы.

Недостатком раскрытого выше технического решения является невозможность контроля трубопроводов, расположенных под автомобильными магистралями или железнодорожными путями, а также невозможность определения участков трубопровода с напряжённо-деформированным состоянием.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка способа магнитного контроля дефектов трубопроводов и устройства для его осуществления, обеспечивающие получение более эффективных результатов о наличие или отсутствии дефектов трубопроводов, способного производить диагностики трубопроводов под железнодорожными путями или автострадами.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дефектов трубопроводов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ магнитного контроля дефектов трубопровода включает следующие этапы:

a) намагничивание трубопровода по его длине при помощи излучающей катушки, установленной на торце трубопровода и соединенной с генератором широкополосного напряжения;

b) измерение магнитного поля, созданного на этапе a), при помощи по крайней мере одного датчика магнитного поля при его перемещении вдоль трубопровода;

c) циркулярное намагничивание трубопровода путём пропускания через него импульсного тока при помощи генератора пилообразного напряжения, подключаемого между торцами трубопровода;

d) измерение магнитного поля, созданного на этапе с), при помощи по крайней мере одного датчика магнитного поля при его перемещении вдоль трубопровода;

e) определение по данным измерения магнитного поля, полученных на этапах b) и d), соответственно, остаточной толщины стенки трубопровода и участков трубопроводов с напряжённо-деформированным состоянием.

Устройство для осуществления выше раскрытого способа содержит средство измерения магнитного поля, содержащее корпус, состоящий из трех частей, блок электроники, содержащий блок обработки данных, генератор пилообразного напряжения и генератор широкополосного напряжения с излучающей катушкой, установленной на торце трубопровода, и пульт оператора, связанный с блоком обработки данных, при этом на средней части корпуса установлен по крайней мере один датчик магнитного поля и анализатор спектра.

Средняя часть корпуса выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси на 90-360°.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 – Схема устройства.

1 – пульт оператора; 2 – блок электроники; 3 – генератор пилообразного напряжения; 4 – генератор широкополосного напряжения; 5 – блок обработки данных; 6 – излучающая катушка; 7 – средняя часть корпуса средства измерения магнитного поля; 8 – крайняя часть корпуса средства измерения магнитного поля; 9 – трубопровод.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство содержит средство измерения магнитного поля, блок электроники (2) и пульт оператора (1), связанный с блоком обработки данных (5).

Средство измерения магнитного поля, содержит корпус, состоящий из трех частей – средней части (7) и двух крайних частей (8), при этом на средняя часть, выполнена с возможностью измерения магнитного поля и на ней установлен по крайней мере один датчик магнитного поля и анализатор спектра. Крайние части (8) корпуса выполнены с возможностью придания средству измерения магнитного поля движения вдоль трубопровода. Средняя часть (7) корпуса средства измерения магнитного поля выполнена с возможностью вращения вокруг 360° при наличии одного датчика магнитного поля. Если средняя часть (7) корпуса средства измерения магнитного поля содержит два датчика магнитного поля, то вращение средней части (7) осуществляется на 180°. Если средняя часть (7) корпуса средства измерения магнитного поля содержит четыре датчика электромагнитного поля, то вращение средней части (7) осуществляется на 90°. Средняя часть (7) корпуса средства измерения магнитного поля не осуществляет вращение, если датчики расположены по всей длине окружности цилиндрического корпуса средней части, то вращение средней части (7) не осуществляется

Блок электроники (2), содержит блок обработки данных (5), генератор (3) пилообразного напряжения и генератор (4) широкополосного напряжения с излучающей катушкой (6), установленной на торце трубопровода (9). Блок электроники при помощи электрических проводов связан с пультом (1) оператора и средством измерения магнитного поля.

Способ магнитного контроля дефектов металлического трубопровода (9) при помощи описанного выше устройства осуществляется следующим образом.

Осуществляют намагничивание трубопровода (9) по его длине при помощи излучающей катушки (6), установленной на торце трубопровода (9) и соединенной электрическими проводами с генератором (4) широкополосного напряжения. Намагничивание трубопровода (9) осуществляют путем подачи на контакты обмотки излучающей катушки (6) широкополосного сигнала с равномерным спектром в частотном диапазоне 0,001-10 кГц при помощи генератора (4) широкополосного напряжения, подключенного к излучающей катушки (6) при помощи электрических проводов. Излучающая катушка (6) создает в стенке трубопровода (9) магнитное поле вихревых токов в частотном диапазоне 0,001-10 кГц.

Далее созданное магнитное поле вихревых токов измеряется одним датчиком магнитного поля при перемещении средства измерения магнитного поля, в средней части (7) корпуса которого размещен датчик магнитного поля и анализатор спектра. Перемещение средства измерения магнитного поля осуществляют пошагово внутри трубопровода (7) за счет крайних частей корпуса средства измерения магнитного поля, при этом вращение на 360° средней части (7) корпуса, на котором размещен один датчик магнитного поля, осуществляется по часовой стрелке на четных шагах и против часовой стрелки на нечетных шагах. Датчик магнитного поля измеряет сигналы магнитного поля – амплитуды магнитной индукции магнитного поля. Если амплитуда магнитной индукции магнитного поля превышает некоторый заданный порог, то заявленное устройство через блок (5) обработки данных на пульт (1) оператора передает информацию о превышении амплитуды магнитной индукции магнитного поля и сигнализирует оператору о наличии утончений в трубопроводе (9). Длина каждого шага равна ширине захвата магнитного поля датчиками магнитного поля. На основе измеренных сигналов поля датчиками магнитного поля – амплитуды магнитной индукции магнитного при помощи анализатора спектра вычисляется частоты гармоники в спектре сигналов, измеренных датчиками магнитного поля, вычисленные частоты гармоники в спектре сигналов поступают в блок (5) обработки данных для дальнейшей обработки для вычисления остаточной толщины трубопровода (9).

После проведения измерений магнитного поля, созданного при помощи генератора (4) широкополосного напряжения, генератор (4) широкополосного напряжения отключают и осуществляют циркулярное намагничивание трубопровода (9) путём пропускания через него импульсного тока частотой 0,001-10 кГц при помощи генератора (3) пилообразного напряжения, подключаемого электрическими проводами между торцами трубопровода (9). В результате чего в трубопроводе возникает магнитное поле вихревых токов в виде шумов Баркгаузена частотой 0,001-10 кГц

Затем осуществляют измерение магнитного поля вихревых токов в виде шумов Баркгаузена, созданного при помощи генератора (3) пилообразного напряжения, датчиком магнитного поля при перемещении средства измерения магнитного поля вдоль трубопровода (9) аналогичным образом как описано выше. С датчиков магнитного поля измеренные сигналы шумов Баркгаузена поступают в анализатор спектра, в котором вычисляется спектр шумов Баркгаузена. Результаты вычислений поступают в блок (5) обработки данных для дальнейшей обработки для выявления участков с напряженно-деформированным состоянием трубопровода (9).

В блоке (5) обработки данных на основе вычисленной частоты гармоники в спектре сигналов осуществляют вычисление остаточной толщины трубопровода (9) по отношению частоты (максимальной по амплитуде) гармоники в спектре сигналов, измеренных датчиками магнитного поля, к частоте, заданной для данной толщины стенки, при помощи калибровочных таблиц. Также в блоке (5) обработки данных на основе вычисленного спектра шумов Баркгаузена определяют участки с напряженно-деформированным состоянием трубопровода (9) путем вычисления механического напряжения стенки трубопровода (9) при помощи калибровочной таблицы на основе значения частоты, соответствующего среднему значению частоты вычисленного спектра шумов Баркгаузена. Участок с напряженно-деформированным состоянием трубопровода (9) определяется на основе значения механического напряжения, превышающего значение механического напряжения на других участках трубопровода (9) или некоторого заданного порога значения механического напряжения.

Данные измеренных сигналов магнитного поля, созданных генератором (3) пилообразного напряжения; генератором (4) широкополосного напряжения, данные остаточной толщины и механического напряжения стенки трубопровода (2) из блока обработки данных поступают на пульт (1) оператора, где отображаются на дисплее.

Блок (5) обработки данных производит обмен данными (результаты измерения магнитного поля и сигналов на перемещения вдоль трубопровода) между средством измерения магнитного поля и пультом (1) управления

Заявленное устройство обеспечивает повышение точности определения дефектов трубопроводов за счет того, что дополнительно к определению остаточной толщины, заявленное устройство определяет участки с напряженно-деформированным состоянием трубопровода.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

1. Способ магнитного контроля дефектов трубопровода, включающий следующие этапы:

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее средство измерения магнитного поля, содержащее корпус, состоящий из трех частей, блок электроники, содержащий блок обработки данных генератор пилообразного напряжения и генератор широкополосного напряжения с излучающей катушкой, установленной на торце трубопровода, и пульт оператора, связанный с блоком обработки данных, при этом на средней части корпуса установлен по крайней мере один датчик магнитного поля и анализатор спектра.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средняя часть корпуса выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси на 90-360°.

Изобретение относится к производству алкидных смол, в частности к способу автоматического управления процессом поликонденсации. Способ управления процессом поликонденсации в производстве алкидных смол, состоит в том, что в процессе синтеза образующаяся реакционная вода, удаляется из зоны реакции с помощью ксилола, образующего с реакционной водой азеотропную смесь, затем азеотропная смесь последовательно поступает в теплообменники-конденсаторы и в разделительный сосуд, где происходит конденсация азеотропа и разделение его на реакционную воду и ксилол, после чего ксилол возвращается в реактор через переливную трубу, в течение процесса поликонденсации через каждые 15 сек автоматически производится измерение величины активного сопротивления Rp реакционной массы и передается в блок анализа и управления, где сравнивается со значениями типовой кривой, подготовленной заранее, используя усредненные результаты 15-20 проведенных процессов поликонденсации, при отклонении полученного значения Rp от типового значения подается возвратный ксилол из накопительной емкости в реактор, система настроена таким образом, что при снижении в отдельные моменты скорости поликонденсации регулируемая подача возвратного ксилола в реактор восстанавливает стехиометрическое соотношение ксилол-реакционная вода, и устройство для реализации этого способа.

Способ определения массовой концентрации молекулярного кислорода в органической жидкости // 2685763

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно - к области средств определения содержания кислорода в жидкости, и может быть использовано в различных областях исследования, где требуется определить содержание кислорода в органической жидкости.

Ловушка ошибок аномального сигнала для измерения аналита // 2684931

Группа изобретений относится к системам для измерения концентрации глюкозы в образце физиологической жидкости пациента, страдающего сахарным диабетом. Раскрыта система для измерения глюкозы, содержащая тест-полоску, и измеритель глюкозы, включающий в себя корпус, разъем порта для тест-полоски и микропроцессор.

Газовый сенсор хеморезистивного типа на основе вискеров сульфида титана и способ его изготовления // 2684429

Изобретение относится к области сенсорной техники и нанотехнологий, в частности к разработке газовых сенсоров хеморезистивного типа, используемых для детектирования газов.

Мультиоксидный газоаналитический чип и способ его изготовления электрохимическим методом // 2684426

Группа изобретений относится к области газового анализа, а именно к устройствам распознавания состава многокомпонентных газовых смесей и способам их изготовления.

Способ изготовления хеморезистора на основе наноструктур оксида цинка электрохимическим методом // 2684423

Изобретение относится к области разработки газовых сенсоров хеморезистивного типа, используемых для детектирования газов. Способ изготовления хеморезистора на основе наноструктур оксида цинка электрохимическим методом характеризуется тем, что в емкости, оборудованной электродом сравнения и вспомогательным электродом, заполненной электролитом, содержащим нитрат-анионы и катионы цинка, осаждают наноструктуры оксида цинка на диэлектрическую подложку, оборудованную полосковыми электродами, выполняющими роль рабочего электрода, путем приложения к рабочему электроду постоянного электрического потенциала от -0,5 В до -1,1 В относительно электрода сравнения в течение 100-200 секунд и при температуре электролита в диапазоне 60-80°С, после чего подложку с осажденным нанослоем оксида цинка промывают дистиллированной водой и высушивают при комнатной температуре.

Способ неразрушающего контроля объекта из магнитного материала // 2683419

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам неразрушающего контроля магнитных материалов. Способ неразрушающего контроля объекта из магнитного материала заключается в том, что контролируемый объект помещают в постоянное магнитное поле и подвергают механическому воздействию, по значению отклика судят о механических свойствах объекта.

Способ изготовления хеморезистора на основе наноструктур оксида никеля электрохимическим методом // 2682575

Система и способ определения гемолиза // 2682324

Настоящее изобретение относится к способу измерения гемолиза или гематокрита в образце крови, включающему: a) измерение проводимости образца крови по меньшей мере на трех многочастотных входах переменного тока; b) вычисление значения иммиттанса за каждый из по меньшей мере трех многочастотных входов переменного тока; и c) подвергание каждого значения иммиттанса, вычисленного на этапе b), одной из (1) функции, которая отображает значения иммиттанса к уровням лизированной крови, и определение уровня лизированной крови в образце, или (2) функции, которая отображает значения иммиттанса к уровням гематокрита, и определение уровня гематокрита в образце, в то же время компенсируя уровень электролита образца.

Способ изготовления тонкопленочного датчика влажности // 2682259

Использование: для формирования электропроводящих структур на полимерной пленке. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления тонкопленочного датчика влажности резистивного типа основан на создании электропроводящих структур на гибкой полимерной пленке, для чего, на поверхности полимерной подложки формируется пленка оксида графена путем нанесения водной суспензии оксида графена и последующей ее сушки, далее, на поверхности подготовленной полимерной подложки посредством полупроводникового лазера облучается электропроводящая дорожка электродов.

Способ вихретокового контроля внутреннего диаметра металлических труб // 2686520

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля металлических труб и может быть использовано для контроля их внутреннего диаметра. Сущность: внутри трубы размещают две пары расположенных соосно на фиксированном расстоянии один от другого накладных вихретоковых преобразователей при ортогональности общих осей каждой пары преобразователей.

Вихретоковая измерительная система для контроля качества и толщины упрочняющих покрытий на металлической основе // 2677081

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет исследовать упрочняющие боридные покрытия, нанесенные на основу из стали, и делать вывод о качестве покрытия на стали.

Способ электромагнитной дефектоскопии трубы и устройство для этого // 2670194

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использована для дефектоскопии труб. Сущность изобретений заключается в том, что трубе придают вращательно-поступательное движение, намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а в другом - под углом 50-60 градусов.

Способ электромагнитной дефектоскопии трубы и устройство для этого // 2670194

Способ неразрушающего контроля качества изделий // 2666158

Использование: для неразрушающего контроля качества изделий. Сущность изобретения заключается в том, что сканируют поверхность контролируемого объекта датчиками физических полей, измеряют величины сигналов с каждой точки поверхности контролируемого объекта, разбивают диапазон величин сигналов по их значениям на I интервалов, регистрируют измеренные сигналы по принадлежности к соответствующим интервалам, определяют количество измеренных сигналов в каждом интервале, рассчитывают разность количества измеренных сигналов в последующем и предыдущем интервалах по всему диапазону значений величин измеренных сигналов, в качестве порогового значения величины сигнала излучения физического поля выбирают значение из интервала, для которого разность количества измеренных сигналов в данном и предыдущем интервалах меньше нуля, а разность количества измеренных сигналов в данном и последующем интервалах больше нуля.

Способ определения местоположения диэлектрического промежутка в электропроводящем объекте и устройство для его осуществления // 2665592

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для местонахождения межламельного промежутка коллектора электрической машины постоянного тока, например, при восстановлении тяговых двигателей в условиях ремонтного производства электровозного депо.

Способ вихретокового контроля // 2664867

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при вихретоковом контроле электропроводящих объектов. Сущность: устанавливают накладной вихретоковый преобразователь, подключенный к выполненному с возможностью амплитудно-фазовой обработки сигнала электронному блоку.

Способ вихретокового контроля толщины стенки металлических немагнитных труб // 2656115

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля немагнитных металлических изделий и может быть использовано для контроля толщины металлического изделия и толщины диэлектрического покрытия его поверхности.

Способ вихретокового контроля толщины стенки металлических немагнитных труб // 2656115

Способ и устройство для бесконтактного определения удельного электросопротивления металлов в области высоких температур // 2687504

Изобретение относится к области физики, а именно к анализу материалов путем бесконтактного определения удельного электросопротивления нагреваемого в индукторе высокочастотного индукционного генератора металлического образца цилиндрической формы в диапазоне температур 1000-2500 К. В предлагаемом способе принцип измерения базируется на зависимости от удельного электрического сопротивления материала образца цилиндрической формы величины электродвижущей силы, индукционно наведенной на одном круговом витке многовитковой катушки, коаксиально расположенной посередине образца, помещенного в электромагнитное поле, создаваемое высокочастотным индукционным генератором. Используются две коаксиально расположенные посередине образца катушки разного диаметра, что позволяет определить удельное электросопротивление образца по отношению электродвижущих сил, индукционно наведенных на одном витке каждой из катушек. По найденному таким способом удельному электросопротивлению можно вычислить введенную в образец при индукционном нагреве мощность, что позволяет найти, в частности, значения интегральной степени черноты согласно закону Стефана-Больцмана. Реализация предлагаемого способа осуществляется на базе установки, содержащей вакуумную камеру с расположенным в ней индуктором высокочастотного генератора (типа ВГТ7-15/440), в который помещен металлический образец цилиндрической формы с размещенными коаксиально с ним двумя керамическими катушками. Электродвижущие силы, индукционно наведенные на витках катушек, измеряются поочередно вольтметром (типа В7-27а), а затем находятся значения ЭДС на один виток - ε1=ε1/n1 и ε2=ε2/n2. Абсолютная и яркостная температуры образца измеряются оптическим пирометром (типа ЛОП-72). Частота генератора показывается на его дисплее. Задачей предполагаемого изобретения является создание бесконтактного способа определения удельного электросопротивления материала образца, нагреваемого с помощью высокочастотного индукционного генератора. Найденные значения удельного электросопротивления позволяют затем вычислить вводимую в образец при его индукционном нагреве мощность и, тем самым, значение интегральной степени черноты, что обеспечивает комплексность способа. Технический результат - повышение точности и информативности получаемых данных. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.