Утечка магнитного потока ( технология TFI или Transverse Field Inspection) — магнитный метод неразрушающего контроля для обнаружения коррозии и точечной коррозии в стальных конструкциях, например: трубопроводах и резервуарах для хранения. Основной принцип заключается в том, что магнитное поле «утекает» из стали в местах, где есть коррозия или отсутствует металл . Для намагничивания стали используется мощный магнит . В инструменте MFL (или утечки магнитного потока ) магнитный детектор помещается между полюсами магнита для обнаружения поля утечки. Аналитики интерпретируют запись диаграммы поля утечки для выявления поврежденных участков и оценки глубины потери металла.
Существует множество методов оценки целостности трубопровода . Инструменты встроенной проверки (ILI) созданы для перемещения внутри трубопровода и сбора данных по мере их прохождения. Прибор для линейного контроля утечки магнитного потока (MFL-ILI) используется дольше всех для проверки трубопроводов. MFL-ILI обнаруживают и оценивают области, где стенки трубы могут быть повреждены коррозией. Более продвинутые версии называются «с высоким разрешением» из-за увеличенного количества датчиков. MFL-ILI с высоким разрешением позволяют более надежно и точно выявлять аномалии в трубопроводе, тем самым сводя к минимуму необходимость дорогостоящих проверочных раскопок . Точная оценка аномалий трубопровода может улучшить процесс принятия решений в рамках программы управления целостностью, а программы раскопок могут затем сосредоточиться на необходимом ремонте, а не на калибровке или разведочных раскопках. Использование информации, полученной в результате проверки MFL ILI, не только экономически эффективно, но также может оказаться чрезвычайно ценным строительным блоком программы управления целостностью трубопровода.
Надежная поставка и транспортировка продукции безопасным и экономически эффективным способом является основной целью большинства компаний, эксплуатирующих трубопроводы ; управление целостностью трубопровода имеет первостепенное значение для достижения этой цели. Программы встроенной проверки являются одним из наиболее эффективных средств получения данных, которые можно использовать в качестве фундаментальной основы для программы управления целостностью. Существует множество типов инструментов ILI, которые обнаруживают различные дефекты конвейера. Однако инструменты MFL с высоким разрешением становятся все более распространенными, поскольку их приложения превосходят те, для которых они изначально были разработаны. Первоначально разработанный для обнаружения участков потери металла, современный инструмент MFL высокого разрешения способен точно оценить степень коррозии, определить вмятины , складки , прогибы и трещины.
Предыстория и происхождение термина «свинья»:
В полевых условиях устройство, которое перемещается внутри трубопровода для его очистки или проверки, обычно называют скребком. PIG — это аббревиатура от «Инспекционный манометр трубопровода». Аббревиатура PIG возникла позже, поскольку прозвище «свинья» произошло от чистящих свиней (свиней, впервые созданных), которые звучали как визг или визг свиней, когда они проходили через линии для очистки с использованием таких методов, как соскабливание, чистка и «протирание» внутренних поверхностей. поверхность. Это название является общим отраслевым жаргоном для всех свиней, как для интеллектуальных инструментов, так и для инструментов для очистки. Скребки, чтобы поместиться внутри трубопровода, имеют цилиндрическую форму и обязательно короткие, чтобы можно было преодолевать изгибы трубопровода. Многие другие короткие цилиндрические объекты, такие как резервуары для хранения пропана, также известны как «свиньи», и вполне вероятно, что это название произошло от формы устройств.
В некоторых странах свинья известна как «Диабло», что буквально переводится как «Дьявол » из-за дрожащего звука, который издавал инструмент, проходя под ногами людей. Скребки сконструированы так, чтобы соответствовать диаметру трубопровода, и для их транспортировки используется сам продукт, доставляемый конечным потребителям. Свиньи используются в трубопроводах уже много лет и имеют множество применений. Кто-то отделяет один товар от другого, кто-то чистит, кто-то проверяет. Инструмент MFL известен как «интеллектуальный» или «умный» инспекционный скребок, поскольку он содержит электронику и собирает данные в режиме реального времени во время движения по трубопроводу. Сложная электроника на борту позволяет этому инструменту точно обнаруживать аномалии размером до 1 мм 2 , которые могут включать в себя размеры стенки трубопровода, а также ее глубину и толщину. Это имеет решающее значение для выявления потенциальной потери стены.
Обычно инструмент MFL состоит из двух или более корпусов. Один корпус представляет собой намагничиватель с магнитами и датчиками , а другой корпус содержит электронику и батареи . В корпусе намагничивателя размещены датчики, расположенные между мощными «редкоземельными» магнитами . Магниты устанавливаются между щетками и корпусом инструмента для создания магнитной цепи вдоль стенки трубы. По мере движения инструмента по трубе датчики обнаруживают обрывы в магнитной цепи. Перебои обычно вызваны потерей металла, которая обычно вызвана коррозией и обозначается как «особенность». Другими признаками могут быть производственные дефекты или физические дефекты. Индикация или «чтение» особенности включает в себя ее длину, ширину и глубину, а также положение часов аномалии/особенности. Потеря металла в магнитной цепи аналогична потере камня в ручье. Магнетизму нужен металл, чтобы течь, и в отсутствие его поток магнетизма будет идти по кругу, вверх или вниз, чтобы сохранить свой относительный путь от одного магнита к другому, подобно потоку воды вокруг камня в потоке. Датчики обнаруживают изменения магнитного поля в трех направлениях (осевое, радиальное или окружное), чтобы определить характеристики аномалии. Датчики обычно ориентированы аксиально, что ограничивает данные осевыми условиями по длине трубопровода. Другие конструкции «умных скребков» могут обеспечивать считывание данных о другом направлении или иметь совершенно другие функции, чем стандартный инструмент MFL. Часто оператор запускает ряд инструментов проверки, чтобы проверить или подтвердить показания MFL, и наоборот. Инструмент MFL может снимать показания датчиков либо на основе расстояния, которое проходит инструмент, либо на основе приращений времени. Выбор зависит от многих факторов, таких как длина пробега, скорость, с которой инструмент собирается двигаться, а также количество остановок или простоев, с которыми может столкнуться инструмент.
Второй корпус называется «Банка для электроники». Эту секцию можно разделить на несколько частей в зависимости от размера инструмента, и она содержит электронику, необходимую для работы скребка. Он содержит батареи и в некоторых случаях является IMU (инерциальным измерительным блоком), который связывает информацию о местоположении с координатами GPS. В самой задней части инструмента расположены колеса одометра, которые перемещаются по внутренней части трубопровода для измерения расстояния и скорости инструмента.
Когда инструмент MFL перемещается по трубопроводу, между стенкой трубы и инструментом создается магнитная цепь. Щетки обычно действуют как передатчик магнитного потока от инструмента к стенке трубы, а поскольку магниты ориентированы в противоположных направлениях, поток потока создается по эллиптической схеме. Инструменты High Field MFL насыщают стенку трубы магнитным потоком до тех пор, пока стенка трубы больше не может удерживать поток. Оставшийся поток утекает из стенки трубы, а стратегически расположенные головки трехосных датчиков Холла позволяют точно измерить трехмерный вектор поля рассеяния.
Учитывая тот факт, что рассеяние магнитного потока является векторной величиной и что датчик Холла может измерять только в одном направлении, три датчика должны быть ориентированы внутри головки датчика, чтобы точно измерить осевую , радиальную и окружную составляющие сигнала MFL. Осевая составляющая векторного сигнала измеряется датчиком, установленным ортогонально оси трубы, а радиальный датчик устанавливается для измерения силы потока, вытекающего из трубы. Окружную составляющую векторного сигнала можно измерить, установив датчик перпендикулярно этому полю. Раньше инструменты MFL регистрировали только осевую составляющую, но инструменты с высоким разрешением обычно измеряют все три компонента. Чтобы определить, происходит ли потеря металла на внутренней или внешней поверхности трубы, используется отдельный вихретоковый датчик, который указывает местоположение аномалии на поверхности стены. Единицей измерения при обнаружении сигнала MFL является гаусс или тесла, и, вообще говоря, чем больше изменение обнаруженного магнитного поля, тем больше аномалия.
Основная цель инструмента MFL — обнаружение коррозии в трубопроводе. Чтобы более точно спрогнозировать размеры (длину, ширину и глубину) очага коррозии, перед тем, как инструмент попадет в рабочий трубопровод, проводятся обширные испытания. Используя известную коллекцию измеренных дефектов, инструменты можно обучить и протестировать для точной интерпретации сигналов MFL. Дефекты можно моделировать различными методами.
Создание и, следовательно, знание фактических размеров объекта позволяет относительно легко провести простую корреляцию сигналов с фактическими аномалиями, обнаруженными в конвейере. Если сигналы при реальной проверке трубопровода имеют характеристики, аналогичные сигналам, обнаруженным во время испытаний, логично предположить, что эти характеристики будут аналогичными. Алгоритмы и нейронные сети , предназначенные для расчета размеров очага коррозии, сложны и часто являются тщательно охраняемой коммерческой тайной . Об аномалии часто сообщается в упрощенном виде, как о кубическом объекте с предполагаемой длиной, шириной и глубиной. Таким образом, эффективная площадь потери металла может быть рассчитана и использована в признанных формулах для прогнозирования расчетного давления разрыва трубы из-за обнаруженной аномалии.
Еще одним важным фактором в постоянном совершенствовании алгоритмов определения размера являются отзывы клиентов о поставщиках ILI. Каждая аномалия в трубопроводе уникальна, и невозможно воспроизвести в цеху то, что во всех случаях существует в полевых условиях. Между инспекционными компаниями и операторами трубопроводов обычно существуют открытые каналы связи относительно того, что было сообщено и что фактически наблюдалось визуально при раскопках.
После проверки собранные данные загружаются и компилируются , чтобы аналитик мог точно интерпретировать собранные сигналы. Большинство компаний, занимающихся инспекцией трубопроводов, имеют собственное программное обеспечение, предназначенное для просмотра данных, собранных их собственными инструментами. Три компонента векторного поля MFL рассматриваются независимо и вместе для идентификации и классификации признаков коррозии. Особенности потерь металла имеют уникальные сигналы, которые аналитики обучены распознавать.
Инструменты MFL с высоким разрешением собирают данные примерно через каждые 2 мм вдоль оси трубы, и это превосходное разрешение позволяет проводить комплексный анализ собранных сигналов. Программы управления целостностью трубопровода имеют определенные интервалы для проверки сегментов трубопровода, и с помощью инструментов MFL с высоким разрешением можно провести исключительный анализ роста коррозии. Этот тип анализа оказывается чрезвычайно полезным при прогнозировании интервалов проверок.
Хотя инструменты MFL в основном используются для обнаружения коррозии, они также могут использоваться для обнаружения особенностей, для выявления которых они изначально не были предназначены. Когда инструмент MFL сталкивается с геометрической деформацией, такой как вмятина, складка или коробление, создается очень отчетливый сигнал из-за пластической деформации стенки трубы.
Бывают случаи [ где? ] где в трубопроводе, проверенном прибором для измерения рассеяния магнитного потока, были обнаружены крупные неосевые ориентированные трещины. Опытный аналитик данных MFL легко распознает вмятину по сигналу «подковы» в радиальной составляющей векторного поля. Что нелегко идентифицировать с помощью инструмента MFL, так это подпись, которую оставляет трещина.