МАГНИТОИМПУЛЬСНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ПОДЗЕМНОГО ФЕРРОМАГНИТНОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля ферромагнитных трубопроводов и может быть использована для наружной экспресс диагностики трубопровода, расположенного под землей.
Известен магнитный дефектоскоп, который содержит разъемную раму, состоящую из несущего основания и двух полурам, соединенных шарнирами. Рама контактирует с поверхностью трубопровода приводными колесами, связанными с мотор-редуктором продольного движения, опорными и прижимными колесами и роликовыми опорами. Два магнитных модуля с блоками датчиков магнитного поля, один из которых намагничивает стенку трубопровода в продольном направлении, а другой - в поперечном, закреплены через подвесы на зубчатом кольце, состоящем из двух полуколец, соединенных петлевым узлом. Кольцо установлено на роликовых опорах рамы и соединено с мотор-редуктором привода окружного движения. На раме установлены одометр продольного движения, энергетическая установка, электрически соединенные с блоком управления приводами продольного и окружного движения. На зубчатом кольце установлены одометр окружного движения, блок накопления информации, соединенный с датчиками магнитного поля и одометрами, блок питания (пат. РФ №2295721, G01N 27/83, приор. 09.03.2005, публ. 20.03.2007 г.).
Известный дефектоскоп предназначен для диагностики поверхности наземного трубопровода и характеризуется сложностью конструкции, кроме того, он не предназначен для дистанционной дефектоскопии подземных трубопроводов с дневной поверхности.
Более простыми по конструкции и менее габаритными являются внутритрубные электромагнитные дефектоскопы с азимутальным и радиальным разрешением, основанные на регистрации приемными катушками индуктивности электродвижущей силы - ЭДС вихревых токов, наведенных в колоннах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке.
Известен магнитоимпульсный дефектоскоп-толщиномер нефтепромысловых трубопроводов (труб), содержащий генераторную катушку индуктивности, измерительные катушки ЭДС вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в генераторной катушке индуктивности, установленные в магнито-прозрачном корпусе (пат. РФ 123457, F17D 5/06, G01N 27/85, приор. 11.07.2012 г, публ. 27.12.2012 г.).
Увлекаемый потоком перекачиваемой среды в исследуемой трубе прибор продвигается внутри трубы, при этом электронная схема записывает в память данные текущих измерений в зависимости от пройденного расстояния. По сигналу радиомаяка прослеживается местонахождение прибора во время продвижения его внутри исследуемой трубы.
Недостаток известного прибора заключается в том, что продвижение его по исследуемой трубе зависит от интенсивности потока, которого может быть недостаточно для обеспечения движения прибора. Кроме того, размеры прибора не позволяют использовать его в трубопроводах переменного диаметра, а также трубопроводах, которые характеризуются поворотами и изгибами, радиус закругления которых затрудняет продвижение устройства вместе с потоком.
Задачей предложенной полезной модели является расширение области применения магнитоимпульсных дефектоскопов и повышение удобства их эксплуатации.
Указанная задача решается тем, что магнитоимпульсный дефектоскоп подземных ферромагнитных трубопроводов (труб), содержащий генератор электрических импульсов, генераторные катушки индуктивности, измерительные катушки ЭДС вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в генераторных катушках индуктивности, размещен на подвижной платформе из магнито-прозрачного-материала, перемещаемой по тушках индуктивности, размещен на подвижной платформе из магнито-прозрачного-материала, перемещаемой по поверхности земли вдоль наземной трассы подземного трубопровода (далее труб), снабжен металлоискателем и устройством наземного позиционирования через глобальную навигационную спутниковую систему - ГЛОНАСС или систему глобального позиционирования - GPS. Размеры излучающей антенны в виде набора генераторных катушек индуктивности, выбраны из условия охвата воздействием их тока намагничивания по диаметру всего ряда труб подземного трубопровода, а размеры принимающей антенны в виде набора измерительных катушек, выбраны для каждой трубы в отдельности с учетом диаметра этой трубы, размер металлоискателя также соответствует условию охвата его действием по диаметру всего ряда труб подземного трубопровода.
На фиг. 1 изображена блок-схема магнитоимпульсного дефектоскопа, располагаемого на подвижной платформе, перемещаемой по поверхности земли вдоль наземной трассы подземного трубопровода, состоящего из одной трубы.
На фиг. 2 представлен вид сверху размещения излучающей антенны (излучатель) и принимающей антенны (приемник), а также, металлоискателя над наземной трассой подземного трубопровода, состоящего из двух труб.
На фиг. 3 представлена схема участка трубопровода с обозначенными на нем дефектами, стыками, фланцевым соединением, реакция дефектоскопа на которые отображена на диаграмме записи сигналов, полученных в процессе измерения.
Магнитоимпульсный дефектоскоп подземных ферромагнитных трубопроводов - труб, содержит источник питания 1, подключенный к нему генератор электрических импульсов 2, соединенные с ним усилитель мощности 3 и излучающую антенну в виде набора генераторных катушек индуктивности 4, приемную антенну в виде набора измерительных катушек 5
ЭДС вихревых токов, наведенных в трубах после выключения тока намагничивания в излучающей антенне, блок задержки принятого сигнала 6, усилитель мощности принятого сигнала 7, персональный компьютер 8.
Магнитоимпульсный дефектоскоп снабжен металлоискателем 9 и устройством наземного позиционирования 10 через глобальную навигационную спутниковую систему - ГЛОНАСС или систему глобального позиционирования - GPS.
Магнитоимпульсный дефектоскоп подземных ферромагнитных труб размещен на подвижной платформе 11 из магнито-прозрачного-материала, перемещаемой на колесах 12 вдоль наземной трассы 13 подземного трубопровода 14 (фиг. 1).
На фиг. 1 изображен участок трубопровода, состоящий из одной трубы, в этом случае размеры излучающей антенны выбраны из условия охвата воздействием тока намагничивания одной трубы, а размеры приемной антенны 5 соответствуют диаметру этой трубы.
На фиг. 2 изображен участок трубопровода, состоящий из двух труб 15, 16, расположенных рядом, в этом случае размеры излучающей антенны 4 выбраны из условия охвата воздействием тока намагничивания по диаметру всего ряда труб, а размер приемной антенны 5 для каждой трубы выбран с учетом диаметра каждой трубы в отдельности. Размер металлоискателя 9 также соответствует условию охвата его действием намагничивания по диаметру всего ряда труб.
На фиг. 3 представлен подземный участок трубопровода с обозначенными на нем дефектами 17, 18, сварочным стыком 19, стыком труб разного диаметра 20, фланцевым соединением 21, реакция дефектоскопа на которые отображена на диаграмме 22 записи сигналов, полученных в процессе измерения.
Во время работы подвижную платформу 11, перемещают на колесах 12 по поверхности земли вдоль наземной трассы 13 подземного трубопровода 14 с некоторой постоянной скоростью. Ориентация платформы 11 над
наземной трассой 13 трубы 14 обеспечивается с помощью металлоискателя 9, закрепленного под основанием платформы 11, сигнал от которого поступает на усилитель мощности принятого сигнала 7 и далее на подключенный к нему персональный компьютер 8, на экране которого происходит сопоставление принятого от металлоискателя 9 сигнала с сигналом устройства наземного позиционирования 10 через глобальную навигационную спутниковую систему - ГЛОНАСС или систему глобального позиционирования - GPS. При этом наблюдается реальное расположение платформы 11 на трассе 13 над трубой 14, которое можно корректировать с целью более точного расположения платформы 11 устройства над трубой 14.
При движении платформы 11 с магнитоимпульсным дефектоскопом от его генератора электрических импульсов 2, через усилитель мощности 3 по генераторным катушкам индуктивности излучающей антенны 4, размещенной под основанием платформы 11, пропускаются импульсы тока намагничивания, которые наводят в ферромагнитной трубе 14 ЭДС самоиндукции. В паузах между генерируемыми импульсами тока намагничивания измерительные катушки приемной антенны 5, расположенной под основанием платформы, фиксируют импульсы ЭДС самоиндукции, наведенные в материале трубы, и передают их далее в блок задержки принятого сигнала 6, позволяющий осуществлять временную селекцию импульсов ЭДС, наведенных только в трубе 14. После временной селекции ЭДС импульсы с блока задержки 6 поступают на усилитель мощности принятого сигнала 7 и далее на персональный компьютер 8, где воспроизводятся на экране в виде непрерывной диаграммы 22 интенсивности их амплитуды, изменяющейся синхронно с перемещением платформы 11 над трассой трубопровода 14. При прохождении приемной антенны 5 мимо дефектов 17, 18 в стенке трубы, например отверстий, коррозионных язв, трещин, сварочных стыков 19, стыка труб разного диаметра 20, фланцевого соединения 21 и т.д. отмечаются характерные изменения амплитуды импульсов ЭДС, фиксируемые
приемной антенной 5 в виде диаграммы 22, представленной на фиг. 3.
Известно, что величина и знак ЭДС самоиндукции, генерируемой металлом трубы, определяется его магнитной проницаемостью µ и напряженностью магнитного поля Н, создаваемого в нем электрическим зондирующим импульсом генераторной катушки индуктивности. При этом изменение указанной ЭДС в процессе перемещения платформы 11 по наземной трассе 13 подземного трубопровода 14, содержащего дефекты 17, 18, характеризующиеся дефицитом металла, будут фиксироваться на диаграмме 22 «отрицательными» аномалиями, а участки трубы с избытком металла - стык труб разного диаметра 20, фланцевое соединение 21 - будут фиксироваться на диаграмме 22 «положительными» аномалиями, а сварочный стык 19 с измененными магнитными свойствами - симметричными аномалиями.
В случае наличия двух труб 15, 16, расположенных рядом, размеры излучающей антенны 4 выбираются из условия охвата воздействием тока намагничивания двух подземных труб, уложенных по трассе, а размер приемной антенны 5 для каждой трубы должен быть выбран с учетом диаметра каждой трубы в отдельности. При этом измерительная схема дефектоскопа будет регистрировать диаграммы изменения амплитуды ЭДС для каждой трубы отдельно.
Предлагаемое устройство позволяет выполнить экспресс диагностику с дневной поверхности подземного трубопровода, состоящего, в том числе, из нескольких труб, путем перемещения вдоль его трассы, контролируемого через глобальную навигационную спутниковую систему - ГЛОНАСС или систему глобального позиционирования - GPS, магнитоимпульсного дефектоскопа надежной конструкции, что дает возможность определить точное местоположение аномальных участков труб, которые идентифицируются с наличием потенциально опасных дефектов. Обнаружение аномальных участков трубы, характеризующих наличие потенциально опасных дефектов, позволяет без дополнительных малопроизводительных
изысканий определить точное место для закладки ремонтных шурфов для получения прямого доступа к трубопроводу с целью уточнения истинного характера дефектов и их последующего устранения.