Способ обнаружения трещин и потери металла в металлических конструкциях

1. Способ обнаружения трещин и потери металла в металлических конструкциях, таких как железнодорожные рельсы, буровые трубы, трубопроводы, стояки и мосты, в котором:
размещают по меньшей мере один первый набор электропроводящих контактных точек, причем каждый набор содержит пару контактных точек, расположенных на расстоянии друг от друга,
размещают по меньшей мере один второй набор электропроводящих контактных точек, причем каждый набор содержит пару контактных точек, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом упомянутый второй набор контактных точек размещают между соответствующими контактными точками из первого набора контактных точек, и:
a) подают импульсный ток возбуждения на по меньшей мере один первый набор контактных точек,
b) измеряют отклик электрического напряжения между контактными точками во втором наборе контактных точек,
c) анализируют как переходную часть, так и стационарную часть отклика электрического напряжения,
d) сравнивают измеренный отклик электрического напряжения с калибровочными данными или с измеренным опорным значением для известных условий измерения и вычисляют значения отклонения для количественной оценки размера повреждения, связанного с калибровочными данными или опорными данными, как функцию времени, и
e) повторяют шаги от а) до d) с выбранными интервалами времени в течение периода времени, чтобы получить набор значений отклонения для выбранного местоположения в металлической конструкции для контроля развития повреждения в течение периода времени,
отличающийся тем, что:
f) формируют набор нормализованных значений отклонения из набора значений отклонения как функцию времени после возникновения тока,
g) выбирают значение из нормализованных значений отклонения в момент времени, когда разницы между соответствующими нормализованными значениями отклонения дают наилучшие чувствительность и разрешение, что соответствует наибольшей разнице между нормализованными значениями отклонения для фактического применения, и
h) при выбранном нормализованном значении отклонения, отбирают одно или более значений измерения для времени после возникновения тока из соответствующих измерений,
i) сравнивают упомянутое по меньшей мере одно значение измерения для времени после возникновения тока с другим значением измерения для времени после возникновения тока для того же местоположения в металле, но в более поздний момент времени, когда состояние металлической конструкции является другим, или со значением для времени после возникновения тока из измерения, проведенного для конструкции, имеющей повреждение с известными размерами, тем самым определяя геометрию повреждения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисляют глубину потери металла или трещины из выбранного значения для времени после возникновения тока на шаге h).
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что анализируют значения отклонения из шага d) для начальной части и последней части переходной фазы, чтобы определить, произошла ли потеря металла на той же самой стороне металлической конструкции или на противоположной стороне от контактных точек в металлической конструкции, в том числе на внешней поверхности или на внутренней стенке трубы.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что анализируют значение отклонения в стационарной части кривой отклонения вместе со временем после возникновения тока на нормализованной кривой отклонения, чтобы определить, является ли дефект, локализованный на другой стороне металлической конструкции, коррозией или трещиной.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что выполняют ряд последовательных измерений с небольшим промежутком времени между ними, чтобы снять намагниченность металла, вызванную любыми изменениями магнитных свойств, которые вызваны предыдущим механическим напряжением.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что выполняют от пяти до шести последовательных измерений.
7. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что время между каждыми последовательными измерениями составляет несколько миллисекунд.
8. Способ по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что результат измерения сравнивают с результатом подобного измерения в более ранний момент времени, чтобы определить максимальное механическое напряжение, которому была подвергнута конструкция после предыдущего измерения.
9. Способ по любому из пп. 5-8, отличающийся тем, что выполняют измерение, которое состоит из нескольких последовательных дискретных измерений с коротким интервалом времени между ними, и отклонение между первым и вторым измерением вычисляют, чтобы определить максимальное механическое напряжение, которому была подвергнута конструкция после предыдущего такого измерения.
10. Способ по любому из пп. 5-9, отличающийся тем, что
i) обеспечивают наличие первого и второго наборов контактных точек для получения первого комплекта наборов контактных точек,
ii) обеспечивают наличие по меньшей мере одного дополнительного комплекта наборов контактных точек,
iii) размещают упомянутый первый комплект наборов контактных точек и дополнительные комплекты контактных точек по углом друг к другу.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что угол выбирают в диапазоне от 0 до 90 градусов.
12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что управляют временем нарастания, уровнем и длительностью тока возбуждения для их оптимизации для рассматриваемого применения.
13. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что измеренные результаты используют для калибровки моделей данных, используемых для вычисления усталости всей конструкции, чтобы повысить точность таких моделей.
14. Способ по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что его применяют на стояке на морской платформе, причем начальное измерение выполняют перед тем, как стояк начинают использовать, а за этим следует одно или более измерений после того, как стояк начали использовать, тем самым обнаруживая изменения в стали как следствие механического напряжение, прикладываемого во время использования.