NO344647B1 - Apparat og metode for overvåking av strukturell integritet i en rørledning ved bruk av en superledende magnet - Google Patents
Apparat og metode for overvåking av strukturell integritet i en rørledning ved bruk av en superledende magnet Download PDFInfo
- Publication number
- NO344647B1 NO344647B1 NO20140936A NO20140936A NO344647B1 NO 344647 B1 NO344647 B1 NO 344647B1 NO 20140936 A NO20140936 A NO 20140936A NO 20140936 A NO20140936 A NO 20140936A NO 344647 B1 NO344647 B1 NO 344647B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pipeline
- magnetic
- control tool
- magnetic field
- cryostat
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 105
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 14
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co] Chemical compound [Fe].[Co] QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- PZKRHHZKOQZHIO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Mg] Chemical compound [B].[B].[Mg] PZKRHHZKOQZHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- KJSMVPYGGLPWOE-UHFFFAOYSA-N niobium tin Chemical compound [Nb].[Sn] KJSMVPYGGLPWOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000657 niobium-tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910020073 MgB2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
APPARAT OG METODE FOR OVERVÅKING AV STRUKTURELL INTEGRITET I EN RØRLEDNING VED BRUK AV EN SUPERLEDENDE MAGNET
Den foreliggende oppfinnelsen er relatert til et kontrollapparat, og den tilhørende metoden, for bestemmelse av den strukturelle integriteten i en rørledning laget av et metallisk materiale.
Nærmere bestemt er den foreliggende oppfinnelsen relatert til et kontrollapparat for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning, enten denne er offshore eller på land, ved bruk av et kontrollverktøy vanligvis kjent som et "kontrollverktøy for rørledning" eller "rørskrape/pigg".
Det finnes flere metoder for inspisering av tilstanden i en rørledning. Disse metodene benytter vanligvis hjelpemidler kjent i prinsippet som "rørskraper/pigger" eller "skumpigger", der sistnevnte er produsert av polymerskum.
De omtalte "rørskrapene/piggene" har vanligvis sylindrisk form, rund form eller kuleform, og innføres eller settes inn i en rørledning, i en bestemt lengde i den samme.
De enkleste versjonene brukes til rengjøring av rørledninger, mens de mer utviklede versjonene er utstyrt med elektronikk og instrumentasjon ombord, noe som muliggjør ulike typer målinger og undersøkelser.
Evaluering av integriteten i rørledninger er av prinsipiell betydning, fremfor alt i oljeindustrien. Mulige skader eller store uregelmessigheter i rørledningens vegger kan faktisk gjøre den farlig, og følgelig ubrukelig.
Rørledninger som frakter gass, petroleum eller andre oljeprodukter kan være utsatt for skader på grunn av ulike faktorer som for eksempel mekaniske påkjenninger, støt eller kjemisk og elektrolytisk virkning på stoffene som inneholdes heri.
Nærmere bestemt kan fortynning av veggtykkelsen i en rørledning på enkelte punkter over tid føre til sprekker eller brudd.
Systemer som bruker teknikker med magnetisk induksjon for verifisering av integriteten til en metallisk rørledning er kjent i teknikken. US5864232A og JPS60147649A kan være nyttig for forståelsen av oppfinnelsen og dens forhold til teknikkens stilling.
Det er også kjent at fortynningen av veggene i en rørledning fører til en variasjon i strømningen av magnetfeltet som induseres i det samme. De omtalte teknikkene med magnetisk induksjon er faktisk i stand til å detektere variasjoner i rørledningens veggtykkelse, som for eksempel kan være forårsaket av fortynning eller av annen type skade.
I disse teknikkene med magnetisk induksjon, fremkalles et magnetfelt i den ferromagnetiske veggen i rørledningen ved hjelp av et system som er plassert inne i rørledningen. Dette systemet utfører samtidige effektmålinger av det induserte magnetfeltet. Nærmere bestemt er bruken av disse systemene installert i enheter for inspeksjon av rørledninger, eller "rørskraper/pigger", kjent i teknikken.
For eksempel beskriver US 4072894 et apparat for ikke-destruktive inspeksjoner av rørledninger som omfatter en enhet som kan generere et magnetfelt, med blader som er egnet til å overføre magnetfeltet på innsiden av magnetfeltet, og metoder for detektering av tap i magnetfeltet på grunn av mulig fortynning eller skade på veggen i rørledningen.
Apparatet som beskrives i patentet over er svært omfangsrikt og mekanisk rigid, og krever preventiv rengjøring av rørledningen før apparatet kan brukes og for å unngå driftsskader på det samme. I tilfelle apparatet blokkeres inne i rørledningen, på grunn av avsmalning eller delvis obstruksjon i den samme, krever faktisk uthenting av apparatet tiltak som medfører vesentlig med arbeid og kostnader. Jo større apparatets omfang er, desto vanskeligere er det å hente det ut fra rørledningen.
Selv om apparatet som beskrives i ovennevnte patent US 4072894 muliggjør detektering av mulige belastningspunkter, har søkeren funnet at det ikke er uten ulemper og kan forbedres på ulike områder, hovedsakelig med hensyn til det faktum at det omtalte apparatet krever en akkumulator som er egnet for levering av den elektriske strømforsyningen som elektromagnet krever i løpet av hele overvåkingens varighet.
Videre, i patentet over er det beskrevne apparatet svært tungt, også på grunn av batteriet som er installert i det, noe som gjør det svært vanskelig å fremføre det i rørledningen ved hjelp av fremdriften som utøves av strømningen deri, alene.
En mulig blokkering av apparatet i rørledningen kan føre til at det midlertid settes ut av drift. Nærmere bestemt, i tilfellet med en rørledning som frakter hydrokarboner, kan et brudd i frakten føre til betydelige økonomiske tap og driftsproblemer i alle faser nedstrøms av bruddet.
I teknikken finnes det også enheter, eller "rørskraper/pigger" utstyrt med permanente magneter fremfor elektromagneter. I denne typen apparater genereres magnetfeltet uten bruk av elektrisk strøm.
Søkeren har imidlertid funnet av de permanente magnetene som brukes i denne typen "rørskrape/pigg" ikke er i stand til å generere et magnetfelt som er kraftig nok i forhold til vekten av magneten som brukes, og dens påheng.
Den permanente magneten og dens påheng kan faktisk føre til komplikasjoner under overvåkingen og gjøre det vanskeligere å hente ut "rørskrapen/piggen" dersom den blokkeres i rørledningen.
Nærmere bestemt, har søkeren funnet at i tilfelle "rørskrapen/piggen" ødelegges, har den magnetiske effekten til den permanente magneten inneholdt deri en tendens til å føre til at magneten festes til veggene i rørledningen. Dette gjør uthentingen vanskeligere.
En målsetning med den foreliggende oppfinnelsen er å overkomme ulempene oppgitt over, og nærmere bestemt finne opp et kontrollapparat for overvåking av integriteten i en rørledning ved bruk av teknikken med magnetisk induksjon, som kan være mer effektiv med hensyn til den kjente teknikken.
Nærmere bestemt, en målsetning i den foreliggende oppfinnelsen er å sørge for et kontrollapparat for overvåking av integriteten i en rørledning ved bruk av magnetisk induksjonsteknikk, som maksimerer magnetfeltet som genereres av magneten i forhold til vekten på kontrollapparatet og dets påheng.
En ytterligere målsetning i den foreliggende oppfinnelsen er å sørge for et kontrollapparat for overvåking av integriteten i en rørledning, som minimerer faren for at magneten festes til veggene i rørledningen i tilfelle magneten kobles fra kontrollapparatet.
En annen målsetning med den foreliggende oppfinnelsen er å sørge for et apparat for overvåking av integriteten i en rørledning, som ikke krever preventiv rengjøring av det samme for å kunne brukes.
Disse, og andre målsetninger i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, oppnås ved å sørge for et apparat for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning, ved bruk av en superledende magnet, som oppgitt i krav 1, og en metode for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning, som oppgitt i krav 19.
Ytterligere egenskaper for kontrollapparatet for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning ved bruk av en superledende magnet, er objektene i underkravene.
Egenskapene og fordelene for apparatet for kontrollapparatet for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning ved bruk av en superledende magnet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, vil være tydeligere utfra de følgende illustrative og ikke-begrensende beskrivelsene, som henviser til de vedlagte skjematiske tegningene i hvilket: Figur 1 er en skjematisk visning av en foretrukket utførelse av et kontrollapparat for en rørledning for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning ved bruk av en superledede magnet.
Med referanse til figur 1, viser denne et kontrollapparat for en rørledning, angitt som en helhet med 100, for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning 101 ved bruk av magnetisk induksjonsteknikk.
Det omtalte kontrollapparatet 100 for en rørledning 101 kan omfatte:
en superledende elektromagnet 102 som forlenges i rørledningens 101 lengderetning, egnet for generering av et magnetfelt 106;
- en kryostat 103 egnet for å inneholde og oprettholde en superledende elektromagnet 102 ved en lav temperatur;
minst to magnetiske transportører 104', 104” tilkoblet i hver sin ende av kryostaten 103 egnet for transportering av magnetfeltet 106 generert av den superledende elektromagneten 102 til veggen i rørledningen 101 for å muliggjøre lukking av en magnetisk krets;
minst ett sensorsystem 105 for detektering av magnetfeltets 106 styrke.
I en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen består den omtalte superledende elektromagneten 102, med hovedsakelig sylindrisk form, av en kjerne 107 laget av et svært magnetisk materiale som fortrinnsvis består av en jern-koboltlegering, og minst én magnetspole 108 som omslutter kjernen 107, enten delvis eller i hele dens lengde, der den omtalte magnetspolen 108 og den omtalte kjernen 107 er i kontakt med hverandre. I forbindelse med den foreliggende oppfinnelsen, betyr uttrykket svært magnetisk materiale et ferromagnetisk materiale som har høy magnetisk metning, for eksempel en jern-kobolt-legering.
Den omtalte magnetspolen 108 kan være en hul sylinder laget av et superledende materiale, fortrinnsvis en magnesium-diborid- eller niobium-tinn-legering, eller et keramisk materiale.
Magnetspolens 108 omtalte hule sylinder kan ha en tykkelse mellom 2 og 10 mm.
I en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelsen, kan den omtalte magnetspolen 108 være en spole, med ett eller flere sjikt, laget av et superledende materiale, fortrinnsvis en magnesium-diborid- eller niobium-tinn-legering.
For å kunne fungere under superledende forhold, må den omtalte superledende elektromagneten 102 kunne avkjøles til kryogeniske temperaturer, dvs, temperaturer lavere enn 133 °K.
Nærmere bestemt, hvis magnetspolen 108 holdes i en temperatur lavere enn den kritiske temperaturen for materialet den er laget av, fungerer den som en elektrisk superlader med null elektrisk motstand. For eksempel, når magnetspolen 108 er laget av MgB2, er den omtalte kritiske temperaturen 39 °K.
I forbindelse med den foreliggende oppfinnelsen er et materials kritiske temperatur, temperaturen under den hvor det omtalte materialet gir null elektrisk motstand.
Under disse temperaturforholdene opprettholdes en mulig strøm indusert i magnetspolen 108 i en lang tidsperiode. Nærmere bestemt, ved å gi null elektrisk motstand muliggjør magnetspolen 108 at strømmen indusert deri kan opprettholdes autonomt så lenge det finnes superledende forhold, dvs. så lenge som magnetspolens 108 temperatur holdes under den kritiske temperaturen for materialet den er laget av.
Etter hvert som strømmen passerer gjennom magnetspolen 108 genererer den et magnetfelt 106, som går aksielt ut av magnetspolen 108 og trenger inn i kjernen 107.
Under kryogeniske temperaturforhold kan den superledende elektromagneten 102 generere et spesielt kraftig og konstant magnetfelt. Disse høye ytelsene fra den superledende elektromagneten 102 gjør det mulig, med det det samme magnetfeltet som genereres, å bruke en kjerne 107, som har reduserte dimensjoner i forhold til tradisjonelle magneter eller elektromagneter som brukes i "rørskrapene/piggene" som er kjent i teknikken, med en følgende reduksjon i vekten på kontrollapparatet 100.
Alternativt, med samme vekt og dimensjoner som kontrollapparatet 100, er magnetfeltet 106 kraftigere i forhold til tradisjonelle magneter eller elektromagneter som brukes i "rørskrapene/piggene" som er kjent i teknikken.
For å holde den superledende elektromagneten 102 ved kryogeniske temperaturer under hele overvåkingens varighet, settes den superledende elektromagneten 102 inn i en kryostat 103.
Den omtalte kryostaten 103 omfatter fortrinnsvis en sentral hoveddel 109, som hovedsakelig har form som en hul sylinder, og to lokk 110', 110”, som hovedsakelig har form som en skive, koblet til den sentrale hovedenheten 109 for å utgjøre en hul kapsel.
Den omtalte sentrale hoveddelen 109 er laget av ikke-magnetisk metallisk materiale, fortrinnsvis rustfritt stål, for å motstå mekanisk stress og hindre at magnetfeltets 106 linjer lukkes på den sentrale hoveddelen 109.
De omtalte lokkene 110', 110” er laget av et ferromagnetisk materiale, fortrinnsvis en jern-kobolt-legering, for å garantere en magnetisk permeabilitet til magnetfeltet 106 som genereres av den superledende elektromagneten 102, og begrenser mellomrommet mellom den superledende elektromagneten 102 og de magnetiske transportørene 104', 104”.
Den omtalte kryostaten 103 omfatter også støtter 111 laget av et materiale med lav termisk konduktivitet, fortrinnsvis Aerogel, egnet til opprettholdelse av den superledende elektromagneten 102 og å termisk isolere den fra kryostatens 103 indre overflate.
For å begrense varmeutvekslingen mellom den superledende elektromagnetens 102 og kryostaten 103, er det også mulig å dekke den superledende elektromagneten 102 med et lag superisolerende materiale [ikke vist] egnet for å begrense strålingen.
I henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen, for å holde den superledende elektromagneten 102 ved kryogeniske temperaturer, er det å foretrekke at den først kjøles ned til en temperatur lavere enn den som kreves for å opprettholde den superledende effekten. Nærmere bestemt er det å foretrekke å kjøle magnetspolen 108 til en temperatur lavere enn halvparten av den kritiske temperaturen for materialet den er laget av. Hvis magnetspolen er laget av MgB2, for eksempel, kan forhåndskjølingstemperaturen være 20 °K.
Det foretrekkes at det er mulig å bruke et eksternt kjølesystem [ikke vist] til kjøling av den superledende elektromagneten 102.
Nærmere bestemt kan det omtalte eksterne kjølingssystemet være en kjølebeholder for nedsenkning, av typen lavtemperaturkjøler, dvs. en regenerativ varmeutveksler som brukes til oppnåelse av kryogeniske temperaturer.
Det omtalte eksterne kjølesystemet kjøler fortrinnsvis ned kjernen 107 når den omtalte superledende elektromagneten 102 allerede er plassert inne i kryostaten 103.
Nærmere bestemt, er det mulig å sette det eksterne kjølesystemet i kontakt med kjernen 107 ved bruk av termisk kontakt i vakuum [ikke vist] tilstede i kryostaten 103.
Når det er oppnådd ønsket temperatur for kjernen 107 frakobles det eksterne kjølesystemet og kjernen 107 fortsetter å kjøle ned omgivelsene inne i kryostaten 103. Nærmere bestemt, den nå nedkjølte kjernen 107, kjøler magnetspolen 108 ned til den temperaturen som kreves for å oppnå den elektriske superledereffekten.
For å minimere varmeutvekslingen mellom kjernen 107 og kryostaten 103, skapes det i forkant et vakuum inne i kryostaten 103.
Fraværet av luft inne i kryostaten 103 tillater faktisk kraftig reduksjon av varmeutvekslingen mellom den superledende elektromagneten 102 og kryostaten 103.
Vakuumet inne i kryostaten 103 skapes ved bruk av en vakuumpumpe [ikke vist] som kobles til kryostaten 103 ved bruk av en ventil 112 på kryostaten 103.
Alternativt kan den superledende elektromagneten 102 kjøles ved å sette inn væske med lavt kokepunkt, for eksempel flytende helium, i kryostaten 103.
Den omtalte kryostaten 103 er i stand til å opprettholde en temperatur i sitt indre, som er lavere enn den kritiske temperaturen for materialet magnetspolen 108 er laget av, over en tidsperiode lenger eller lik 1,2 ganger overvåkingens forventede varighet, og i alle tilfeller i en tidsperiode som ikke overstiger 72 timer, og fortrinnsvis mindre enn 12 timer.
I tilfelle ødeleggelse eller fragmentering av kontrollapparatet 100, kan den omtalte kryostaten 103, som inneholder den superledende elektromagneten 102, festes til veggen i rørledningen på grunn av magnetisk effekt.
Til tross for dette, i motsetning til en permanent magnet, har den magnetiske effekten generert av den superledende elektromagneten 102 en tendens til å bli svakere med en temperaturstigning inne i kryostaten 103, på grunn av distinksjon av magnetspolens 108 superleding.
Når kjernen 107 har blitt nedkjølt, og med dette kryostatens 103 indre, induserer en ekstern magnetspole [ikke vist] en indusert strøm i magnetspolen 108.
Ved sirkulasjon i magnetspolen 108 under superledende forhold, genererer den omtalte induserte strømmen et magnetfelt 106 som holdes stabilt over tid, uten behov for ytterligere elektrisk tilførsel.
Den omtalte superledende elektromagneten 102 krever følgelig ikke akkumulatorer inne i kontrollapparatet 100, noe som gir betydelig reduksjon i den totale vekten på kontrollapparatet 100.
To magnetiske transportører 104', 104” internt tilkoblet kryostaten 103, nærmere bestemt til lokkene 110', 110” på kryostaten 103, brukes fortrinnsvis til transportering av magnetfeltet 106, generert av den superledende elektromagneten 102, til veggen i rørledningen 101.
De omtalte magnetiske transportørene 104', 104” kan være laget av et polymerisk materiale og omfatter en indre fleksibel kjerne laget av ferromagnetisk materiale 113', 113”.
I en foretrukket utførelse, har de omtalte magnetiske transportørene 104', 104” en tverrgående skive eller en rosettutforming, og i lengderetningen en buet form som tar hensyn til enhetens fremadgående bevegelse, og forenkler dens passering gjennom rørledningen 101.
Den omtalte buede formen garanterer også konstant feste av de magnetiske transportørene 104', 104” til rørledningens 101 innvendige vegg, takket være det fleksible trykket de magnetiske transportørene 104', 104” utøver på rørledningens 101 innvendige vegg så snart kontrollapparatet 100 har blitt innført i det samme.
I en bestemt utførelse av den foreliggende oppfinnelsen omfatter de magnetiske transportørenes 104', 104” fleksible kjerne laget av ferromagnetisk materiale 113', 113” av en bunt eller pakke med stålledninger, helst laget av en legering med lav magnetisk metning, og der diameteren på hver ledning er mindre enn 0,5 mm og hvori ledningens magnetiske permeabilitet ligger mellom 1500 og 2000 H/m.
De magnetiske transportørenes 104', 104” fleksibilitet gjør det mulig for kontrollapparatet 100 å overkomme alle potensielle forandringer i rørledningens 101 seksjoner på grunn av defekter i den samme, akkumuleringsområder, avleiringer eller ventiler.
Generelt sett vil de omtalte magnetiske transportørene 104', 104” optimalisere opprettholdelse av magnetisk fluks og begrense avstanden mellom enden på de magnetiske transportørene 104', 104” og rørledningens innvendige vegg 101. I en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen kan det omtalte sensorsystemet 105 være av LF-typen 105' [lokalisert feil] eller av LMA-typen 105” [tap av metalltverrsnitt].
Det omtalte sensorsystemet av LF-typen 105' kan bestå av magnetiske sensorer 114', som er egnet for detektering av magnetfeltet 106, tilkoblet til en fleksibel støtte 115' laget av polymerisk materiale.
Den omtalte fleksible støtten 115' i det omtalte sensorsystemet av LF-typen 105' kan ha en tverrgående sirkulær form eller form som en rund krone med en diameter nær rørledningens 101 innvendige diameter, og kan plasseres vinkelrett i forhold til kryostaten 103.
De omtalte sensorer 114' settes opp i en rund konfigurasjon hovedsakelig langs langs kanten på den fleksible støtten 115', slik at den plasseres nær den innvendige veggen i rørledningen 101.
De omtalte magnetiske sensorenes 114' nærhet til den innvendige veggen i rørledningen 101 gjør det mulig for sensorsystemet av LF-typen 105' å detektere lokale variasjoner i magnetfeltet 106, nærmere bestemt den radielle komponenten, nær veggen i rørledningen 101. Denne type detektering gjør det mulig å hente inn nyttig informasjon om tilstedeværelsen av defekter med reduserte dimensjoner 119, og informasjon om disse defektenes vinkelposisjon.
Det omtalte sensorsystemet av LF-type 105' kan bestå av en fleksibel mantel 118 som egner seg til å inneholde den omtalte fleksible støtten 115' og de omtalte magnetiske sensorene 114'. Den omtalte fleksible mantelen 118 kan kobles vinkelrett på den omtalte kryostaten 103 og forlenges herfra til den berører den innvendige veggen i rørledningen 101.
Den fleksible mantelens 118 fleksibilitet kombinert med den fleksible støttens 115' fleksibilitet gjør det mulig for kontrollapparatet 100 å passere over alle potensielle avsetninger eller deformasjoner som finnes i rørledningen 101.
Det omtalte sensorsystemet av LMA-typen 105” kan bestå av magnetiske sensorer 114”, som er egnet for detektering av magnetfeltet 106, tilkoblet til en støtte 115”.
Det omtalte sensorsystemet av LMA-typen 105” kan plasseres koaksialt til kryostaten 103 og ha en hovedsakelig rund form.
Det koaksiale oppsettet av sensorsystemet av LMA-typen 105” muliggjør detektering av omfattende korrosjonsfenomener 120, via måling av det totale aksielle magnetfeltet 106 som passerer gjennom de magnetiske sensorene 114”.
Det omtalte sensorsystemet av LMA-typen 105” kan kobles mellom én av de magnetiske transportørene 104', 104” og den omtalte kryostaten 103.
Videre kan det omtalte sensorsystemet av LMA-typen 105” omfatte et beskyttende deksel 121 som er egnet for å beskytte og inneholde støtten 115” og de magnetiske sensorene 114” koblet til det.
Det omtalte kontrollapparatet 100 kan samtidig omfatte det omtalte sensorsystemet av LF-typen 105' og sensorsystemet av LMA-typen 105” eller alternativt kun ett av de to.
Det omtalte kontrollapparatet 100 omfatter også et et system for romlig lokalisering 122, egnet for posisjonering av kontrollapparatet 100.
Det omtalte systemet for romlig lokalisering 122 omfatter en klokke [ikke vist] for henting av en tidsreferanse som er tilknyttet minst én måling av posisjonsvariasjon, innhentet ved bruk av minst ett av de følgende instrumentene:
et gyroskop [ikke vist] for bestemmelse av kontrollapparatets 100 helling; et akselerometer [ikke vist] for måling av kontrollapparatets 100 akselerasjon og følgelig dets variasjoner i hastighet;
en trykksensor [ikke vist] for detektering av variasjoner i trykket som utøves på kontrollapparatet 100. Dette er nyttig for å forstå om apparatet [100] har passert over potensielle forandringer i rørledningens 101 seksjoner, som for eksempel sveiseskjøter eller ventiler som har faste posisjoner i rørledningen 101.
Ved å knytte dataene som detekteres av sensorsystemet 105 til magnetfeltet 106 til dataene relatert til tidsreferansen og posisjonen som innhentes av lokaliseringssystemet 122, er det mulig å lokalisere de strukturelle defektene som finnes på veggene i rørledningen 101.
Det omtalte kontrollapparatet 100 omfatter også elektrisk enhet 123 egnet for innhenting og lagring av dataene som detekteres av det omtalte sensorsystemet 105, og det omtalte systemet for romlig lokalisering 122, og egnet for strømforsyning til det omtalte sensorsystemet 105 og det omtalte systemet for romlig lokalisering 122.
Et ytterligere objekt i den foreliggende oppfinnelsen er relatert til en metode for overvåking av den strukturelle tilstanden i en rørledning 101, som omfatter fasene beskrevet i det følgende.
Da det omtalte kontrollapparatet 100 ikke har egen fremdriftsmetode, forflyttes det i rørledningen 101 takket være fremdriften som utøves av fluidet som strømmer i den samme rørledningen.
Når kontrollapparatet 100 har blitt innført i rørledningen 101 starter det overvåkingen som varer helt til det når rørskraperfellen [ikke vist], hvori kontrollapparatet 100 går inn i straks det har fullført overvåkingen.
Under overvåkingen genererer kontrollapparatet 100 et magnetfelt 106 som transporteres til veggen i rørledningen 101 ved hjelp av de magnetiske transportørene 104', 104” og detekteres av sensorsystemet 105.
Nærmere bestemt detekterer sensorsystemet 105 variasjonene i magnetfeltet 106 som kan indikere potensielle områder med reduksjon av tykkelsen på veggen i rørledningen 101.
Disse dataene som måles av sensorsystemet 105, i tillegg til dataene som innhentes av systemet for romlig lokalisering 122, lagres ved hjelp av den elektriske enheten 123 på kontrollapparatet 100, og kan gjenopprettes av det samme når overvåkingen er fullført.
En analyse av dataene gjenopprettet av kontrollapparatet 100 kan gi nyttige indikasjoner med hensyn til potensielle strukturelle defekter 119, 120 på veggene i rørledningen 101.
Det omtalte apparatet for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning ved bruk av en superledende magnet, som er objektet i den foreliggende oppfinnelsen, er spesielt egnet for bruk i rørledninger som er beregnet på frakt av hydrokarboner.
Egenskapene til kontrollapparatet og egenskapene til metoden for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning ved bruk av en superledende magnet, som er objektet i den foreliggende oppfinnelsen, kommer tydelig fram i beskrivelsene. Det samme gjelder de relative fordelene.
Nærmere bestemt er en av fordelene med apparatet og metoden i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, muliggjøring av lokalisering av potensielle strukturelle defekter eller avvik i veggene i en rørledning ved bruk av en mer effektiv magnet i forhold til de som vanligvis brukes i "rørskrapene/piggene" som er kjent i teknikken.
Den superledende elektromagneten i kontrollapparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er faktisk i stand til å generere et kraftigere magnetfelt, med samme påheng og vekt på kontrollapparatet, i forhold til det som genereres av en "rørskrape/pigg" som er utstyrt med en normal elektromagnet eller en permanent magnet.
En annen fordel med kontrollapparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen ligger i det faktum at, hvis kontrollapparatet ødelegges, har den magnetiske effekten som kan ha en tendens til å føre til at den superledende elektromagneten festes til veggen i rørledningen, en tendens til å opphøre i løpet av ett par dager. Dette forenkler mulig uthenting av kontrollapparatet eller dets komponenter.
En ytterligere fordel med kontrollapparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen representeres av det faktum at den fleksible strukturen av den samme muliggjør bruk av kontrollapparatet til overvåking av rørledninger som ikke på forhånd har blitt rengjort for avsetninger av voks, parafiner, asfaltener eller sand.
Takket være dets strukturelle fleksibilitet kan kontrollapparatet faktisk passere over hindringer og/eller delvise obstruksjoner som finnes i rørledningen uten å bli sittende fast.
Kontrollapparatet er også egnet for bruk i rørledninger som har en liten diameter, helst en diameter fra 7,6 cm [3 tommer] og oppover.
Apparatet og metoden for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning ved hjelp av en superledende elektromagnet i den foreliggende oppfinnelsen slik den er tenkt, kan i alle tilfeller gjennomgå flere modifiseringer og varianter, alle inkludert i det samme oppfinnelseskonseptet. Oppfinnelsens beskyttelsesomfang er derfor definert i de vedlagte kravene.
Claims (20)
1. Kontrollverktøy for rørledninger [100] for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning [101] ved bruk av magnetisk induksjonsteknikk, karakterisert ved at den omfatter:
en superledende elektromagnet [102] egnet for generering av et magnetfelt [106]; en kryostat [103] egnet for å inneholde og opprettholde den omtalte superledende elektromagneten [102] ved kryogeniske temperaturer; og
minst to magnetiske transportører [104', 104”] tilkoblet kryostaten [103] egnet for transportering av magnetfeltet [106] generert av den superledende elektromagneten [102] til veggen i rørledningen [101] og som muliggjøre lukking av en magnetisk krets, de magnetiske transportørenes [104', 104”] omfatter fleksible kjerne laget av ferromagnetisk materiale [113', 113”] av en bunt eller pakke med stålledninger.
2. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 1, omfattende minst ett sensorsystem [105] for detektering av magnetfeltet [106],
3. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av de foregående kravene, omfattende et system for romlig lokalisering [122] egnet for posisjonering av kontrollverktøyet [100],
4. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 2 og 3, omfattende elektrisk enhet [123] egnet for innhenting og lagring av dataene som detekteres av det omtalte sensorsystemet [105], og det omtalte systemet for romlig lokalisering [122], og som er egnet for strømforsyning til det omtalte sensorsystemet [105] og det omtalte systemet for romlig lokalisering [122],
5. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av de foregående kravene, hvori den omtalte elektromagneten [102] omfatter en kjerne [107] i et svært magnetisk materiale og minst én magnetspole [108] som omslutter kjernen [107], den omtalte magnetspolen [108] og den omtalte kjernen [107] i kontakt med hverandre.
6. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 5, hvori den omtalte magnetspolen [108] er en hul sylinder laget av et superledende materiale.
7. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 5, hvori den omtalte magnetspolen [108] er en enkelt- eller flersjiktsspole laget av et superledende materiale.
8. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av de foregående kravene 5 - 7, hvori, når den omtalte magnetspolen [108] holdes ved en temperatur som er lavere enn den kritiske temperaturen for materialet den er laget av, har egenskaper som en elektrisk superleder.
9. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 8, hvori en strøm indusert i den omtalte magnetspolen [108] genererer et magnetfelt [106] som går aksielt ut av magnetspolen [108] og trenger inn i kjernen [107],
10. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av de foregående kravene, hvori den omtalte elektromagneten [102] er konfigurert til å settes inn i en kryostat [103] for å holde den superledende elektromagneten [102] ved kryogeniske temperaturer, under hele overvåkingens varighet.
11. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 10, hvori den omtalte kryostaten [103] omfatter en sentral hoveddel [109] og to lokk [110', 110”] koblet til den sentrale hoveddelen [109] for å utgjøre en hul kapsel.
12. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av de foregående kravene, hvori et eksternt kjølesystem kommer i kontakt med kjernen [107] for å kjøle kjernen [107] ved bruk av termisk kontakt i vakuum tilstede i kryostaten [103],
13. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av de foregående kravene, hvori vakuumet dannes inne i den omtalte kryostaten [103] for å minimere varmeutvekslingen mellom kjernen [107] og kryostaten [103],
14. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 1, hvori de omtalte magnetiske transportørene [104', 104”] er laget av et polymerisk materiale og omfatter i sitt indre en indre fleksibel kjerne laget av ferromagnetisk materiale [113', 113"].
15. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 2, hvori det omtalte sensorsystemet [105] er av LF-typen [105'] eller av LMA-typen [105”].
16. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 15, hvori det omtalte sensorsystemet av LF-typen [105'], egnet for å detektere lokale variasjoner i magnetfeltet [106] nær veggen i rørledningen [101], omfatter magnetiske sensorer [114'], koblet til en fleksibel støtte [115'] og satt opp i en rund konfigurasjon hovedsakelig langs kanten på den fleksible støtten [115'].
17. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 15, hvori det omtalte sensorsystemet av LMA-typen [105”], egnet for måling av det totale aksielle magnetfeltet [106], plassert koaksialt til kryostaten [103], omfatter magnetiske sensorer [114”] koblet til en støtte [115”].
18. Kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til krav 3, hvori det omtalte systemet for romlig lokalisering [122] omfatter en klokke for innhenting av en tidsreferanse som er tilknyttet minst en måling av variasjonen i posisjonen, innhentet ved bruk av minst ett av følgende instrumenter:
et gyroskop;
- et akselerometer;
en trykksensor.
19. En metode for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning (101), omfattende de følgende fasene:
sørge for et kontrollverktøy for rørledninger (100) i henhold til krav 1; føre det omtalte kontrollverktøyet for rørledninger (100) inn i rørledningen (101) for overvåking;
generering av et magnetfelt (106) ved bruk av det omtalte kontrollverktøyet for rørledninger (100), som transporteres til veggen i rørledningen (101);
detektere, ved bruk av det omtalte kontrollverktøyet for rørledninger (100), variasjoner i magnetfeltet (106) som transporteres til veggen i rørledningen (101); - lagre de omtalte dataene relatert til variasjonene i magnetfeltet (106) i kontrollverktøyet for rørledninger (100);
gjenopprette de omtalte dataene relatert til variasjonene i magnetfeltet (106) fra kontrollverktøyet for rørledninger (100);
analysere de omtalte dataene relatert til variasjonene i magnetfeltet (106) for å få indikasjoner med hensyn til potensielle strukturelle defekter (119, 120) på veggene i rørledningen (101).
20. Bruk av kontrollverktøyet for rørledninger i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 19, for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning beregnet på frakt av hydrokarboner.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT002451A ITMI20112451A1 (it) | 2011-12-30 | 2011-12-30 | Apparato e metodo per monitorare l'integrita' strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore |
| PCT/IB2012/057556 WO2013098729A1 (en) | 2011-12-30 | 2012-12-20 | Apparatus and method for monitoring the structural integrity of a pipeline by means of a superconducting magnet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20140936A1 NO20140936A1 (no) | 2014-07-23 |
| NO344647B1 true NO344647B1 (no) | 2020-02-17 |
Family
ID=45809454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20140936A NO344647B1 (no) | 2011-12-30 | 2014-07-23 | Apparat og metode for overvåking av strukturell integritet i en rørledning ved bruk av en superledende magnet |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9535037B2 (no) |
| IT (1) | ITMI20112451A1 (no) |
| NO (1) | NO344647B1 (no) |
| WO (1) | WO2013098729A1 (no) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10605776B2 (en) * | 2016-06-13 | 2020-03-31 | General Electric Company | Power systems and methods for a pipeline inspection apparatus |
| WO2024028817A1 (en) * | 2022-08-05 | 2024-02-08 | Zenno Astronautics Limited | An improved satellite system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147649A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-03 | Hitachi Ltd | 配管用電磁探傷素子 |
| US5134368A (en) * | 1987-09-21 | 1992-07-28 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for magnetically detecting degradation of metal material using superconductor sensor system and reference material data comparison |
| US5864232A (en) * | 1996-08-22 | 1999-01-26 | Pipetronix, Ltd. | Magnetic flux pipe inspection apparatus for analyzing anomalies in a pipeline wall |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1816207A1 (de) * | 1968-12-20 | 1970-07-02 | American Mach & Foundry | Verfahren zur zerstoerungsfreien Materialpruefung und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens |
| US4072894A (en) | 1972-10-19 | 1978-02-07 | Amf Incorporated | Rotating pipeline inspection apparatus |
| US5004724A (en) * | 1989-03-09 | 1991-04-02 | International Superconductor Corp. | Superconductive quantum interference device for the non-destructive evaluation of metals |
| US5589772A (en) * | 1993-07-12 | 1996-12-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Non-destructive eddy current sensor having a squid magnetic sensor and selectively positionable magnets |
| US5633583A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-27 | Gas Research Institute | Magnetic telescope with enhanced noise suppression |
| US7218102B2 (en) * | 2004-10-07 | 2007-05-15 | Battelle Memorial Institute | Pipeline inspection apparatus and method |
| WO2007087615A2 (en) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Redzone Robotics, Inc. | Spatio-temporal and context-based indexing and representation of subterranean networks and means for doing same |
| US8319494B2 (en) * | 2009-06-26 | 2012-11-27 | Tdw Delaware Inc. | Pipeline inspection tool with double spiral EMAT sensor array |
-
2011
- 2011-12-30 IT IT002451A patent/ITMI20112451A1/it unknown
-
2012
- 2012-12-20 WO PCT/IB2012/057556 patent/WO2013098729A1/en not_active Ceased
- 2012-12-20 US US14/364,129 patent/US9535037B2/en active Active
-
2014
- 2014-07-23 NO NO20140936A patent/NO344647B1/no unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147649A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-03 | Hitachi Ltd | 配管用電磁探傷素子 |
| US5134368A (en) * | 1987-09-21 | 1992-07-28 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for magnetically detecting degradation of metal material using superconductor sensor system and reference material data comparison |
| US5864232A (en) * | 1996-08-22 | 1999-01-26 | Pipetronix, Ltd. | Magnetic flux pipe inspection apparatus for analyzing anomalies in a pipeline wall |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9535037B2 (en) | 2017-01-03 |
| US20140312890A1 (en) | 2014-10-23 |
| WO2013098729A1 (en) | 2013-07-04 |
| ITMI20112451A1 (it) | 2013-07-01 |
| NO20140936A1 (no) | 2014-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2518017C2 (ru) | Способ и устройство для измерения толщины отложений | |
| US20210062954A1 (en) | Intelligent data acquisition system and method for pipelines | |
| US8261601B2 (en) | Top of the line corrosion apparatus | |
| EP2464822A1 (en) | Pipeline inspection apparatus and method | |
| US20200057026A1 (en) | Systems, apparatus, and methods for inspecting submerged surfaces | |
| US20250283854A1 (en) | Magnetic inspection and monitoring device for a pipe | |
| NO20131151A1 (no) | System for tilstandskontroll | |
| NO20150263A1 (no) | Apparat og framgangsmåte for detektering av korrosjon | |
| CN106415253A (zh) | 一种检测装置及方法 | |
| NO344647B1 (no) | Apparat og metode for overvåking av strukturell integritet i en rørledning ved bruk av en superledende magnet | |
| NO20140935A1 (no) | Apparat og metode for overvåking av den strukturelle integriteten i en rørledning | |
| CN103543420A (zh) | 带有替代的失超设备的磁场产生装置 | |
| CN219624923U (zh) | 一种低温管道表面温度测量装置 | |
| Beller et al. | Inspecting challenging pipelines | |
| Jamoussi | Robotic NDE: A new solution for in-line pipe inspection | |
| WO2025058643A1 (en) | Movable inspection system for a pipe | |
| Laursen et al. | Robotic inspection of unpiggable natural gas transmission and distribution pipeline | |
| Harbers | Online Detection of Coiled Tubing Anomalies on a Small Scale for Safe CT Operations | |
| de Raad et al. | Development, testing and experience collected with an ultrasonic riser pipe inspection tool | |
| WO2018022012A1 (en) | Electro acoustic technology (eat) for real time intelligent pigging | |
| Sinha | Pipeline corrosion: its remote detection and corrosion management | |
| Somani et al. | Detecting Pinhole Leaks Using Free Swimming In-Line Acoustic Leak Detection Tool | |
| Yuan et al. | Circumferential Current Field Testing Method for Innerwall Cracks Detection in Aluminum Tube | |
| Asher et al. | Pipeline In-Line Inspection Enhancement Opportunities | |
| BR102020005348A2 (pt) | Equipamento para inspeção interna de tubos de pequeno diâmetro |