устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов

Формула изобретения

Устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов, содержащее электронные блоки, размещенные в герметичном контейнере, устройство перемещения контейнера по трубопроводу, датчики замера глубины дефекта и деформации, подвижно соединенные с герметичным контейнером, датчики регистрации местонахождения, соединенные с герметичным контейнером, датчики электрически связаны с электронными блоками в герметичном контейнере, отличающееся тем, что герметичный контейнер выполнен с прозрачными участками на своей поверхности, устройство дополнительно содержит формирователь магнитного потока в исследуемом участке трубопровода, кольцевую магнитную ленту с устройством прижима к стенке трубопровода и системой протяжки ленты, зона контакта которой со стенкой трубопровода расположена в области сформированного магнитного потока, пленку магнитооптического материала, расположенную на прозрачном участке поверхности герметичного контейнера, соприкасающуюся с кольцевой магнитной лентой, матрицу фотоприемников, электрически соединенную с электронными блоками, и источник поляризованного света, оптически связанные между собой через пленку магнитооптического материала, поляризатор и оптическую систему формирования изображения, расположенные в герметичном контейнере, причем система протяжки магнитной ленты синхронизирована с устройством перемещения герметичного контейнера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в дефектоскопии стенок газонаполненных трубопроводов, в других областях техники.

Известен магнитооптический дефектоскоп, состоящий из источника поляризованного света, формирователя светового пучка, пленки магнитооптического материала (МОМ) с защитным покрытием, анализатора, оптической системы формирования изображения дефектов, расположенных последовательно по ходу светового пучка, источника постоянного магнитного поля для возбуждения магнитного потока в исследуемом образце параллельно плоскости МОМ, полюса источника магнитного поля расположены симметрично с двух сторон относительно МОМ (Вилесов Ю.Ф., Вишневский В.Г., Грошенко Н.А. Устройство для визуализации и топографирования магнитных полей. - ИЛ 38-98, Крымский ЦНТИ, 1998). Устройство позволяет визуализировать скрытые дефекты в ферромагнитных материалах. Для этого в исследуемом образце создается магнитный поток, на дефектах исследуемого образца, например, в трещинах в его объеме, образуются магнитные заряды, которые создают поле рассеяния, перпендикулярное поверхности образца. Поля рассеяния индуцируют в МОМ структуру намагниченности, перпендикулярную ее поверхности, которая визуализируется за счет эффекта Фарадея.

Недостатком устройства является низкий контраст изображения дефектов с малой величиной полей рассеяния. Дефекты, расположенные на большом расстоянии от поверхности трубопровода или имеющие малые геометрические размеры, создают магнитные поля рассеяния с малой напряженностью.

Известен способ контроля трубопроводов ультразвуковым методом (Евразийский патент по заявке N 199600002, МКИ⁶ G 01 N 29/00, 1998). Для контроля газопроводящих трубопроводов с помощью ультразвука чувствительные элементы должны быть погружены в жидкость.

Недостатком способа является его неэкономичность, связанная с расходом в процессе контроля контактной жидкости, и невысокое качество контроля.

Известно также устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов, содержащее электронные блоки, размещенные в герметичном контейнере, датчики замера глубины дефекта и деформации, выполненные в виде колес, снабженных подпружиненными рычагами с сигнальными датчиками, подвижно соединенными с герметичным контейнером, датчики регистрации местоположения, выполненные в виду двух колес (А.С. СССР N 1656284, МКИ⁶ F 17 D 5/00, 1991 г.).

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов за счет повышения надежности путевого обследования внутренней поверхности трубопровода.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов, содержащем электронные блоки, размещенные в герметичном контейнере, устройство перемещения контейнера по трубопроводу, датчики замера глубины дефекта и деформации, подвижно соединенные с герметичным контейнером, датчики регистрации местонахождения, электрически соединенные с электронными блоками, согласно изобретению герметичный контейнер выполнен с прозрачными участками на своей поверхности, дополнительно содержатся формирователь магнитного потока в исследуемом участке трубопровода, кольцевая магнитная лента с устройством прижима к стенке трубопровода и системой протяжки ленты, зона контакта магнитной ленты со стенкой трубопровода расположена в области сформированного магнитного потока, устройство протяжки магнитной ленты синхронизировано с устройством перемещения герметичного контейнера, пленку МОМ, расположенную на прозрачном участке поверхности герметичного контейнера, соприкасающуюся с кольцевой магнитной лентой, источник поляризованного света и матрицу фотоприемников, оптически связанные между собой через пленку МОМ, поляризатор и оптическую систему формирования изображения, расположенные в герметичном контейнере, матрица фотоприемников электрически соединена с электронными блоками.

Магнитные поля рассеяния дефектов трубопровода отображаются на магнитной ленте. В свою очередь записанные на магнитной ленте поля перестаивают структуру намагниченности в МОМ, которая считывается за счет эффекта Фарадея. Электронные блоки складывают результаты измерений, произведенных механическим и магнитооптическим способом. Одновременная дефектоскопия механическим и магнитооптическим способом повышает надежность путевого обследования внутренней поверхности трубопровода, во-первых, за счет того, что магнитооптическим способом обнаруживаются дефекты, во-вторых, совпадение сигналов от механического и магнитооптического датчиков уменьшает вероятность ошибки.

На фиг. 1 представлена схема устройства, где 1 - стенка трубопровода, 2 - герметичный контейнер, 3 - датчик замера глубины дефекта и деформации, подвижно соединенный с герметичным контейнером, 4 - датчик регистрации местонахождения, соединенный с герметичным контейнером, датчики 3 и 4 электрически соединены с электронными блоками, 5 - формирователь магнитного потока в исследуемом участке трубопровода подвижно соединен с герметичным контейнером, 6 - кольцевая магнитная лента с устройством прижима к стенке трубопровода 7 и системой протяжки ленты 8, система протяжки соединена с герметичным контейнером, 9 - пленка МОМ, расположенная на прозрачном участке 10 поверхности герметичного контейнера 2, 11 - устройство прижима кольцевой магнитной ленты к МОМ 9, 12 - источник поляризованного света и 13 - матрица фотоприемников, оптически связанные между собой через пленку МОМ 9, поляризатор 14 и оптическую систему формирования изображения 15, матрица фотоприемника электрически связана с электронными блоками 16.

Устройство работает следующим образом. Герметичный контейнер устройства для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов располагается внутри трубопровода. Датчики замера глубины дефекта и деформации, соединенные с герметичным контейнером, регистрируют на поверхности трубопровода дефекты, например углубления. Углубления могут быть обусловлены деформацией трубы без изменения толщины стенки или уменьшением стенки трубопровода. Эксплуатационную надежность трубопровода уменьшают дефекты, связанные с уменьшением толщины стенки. Характер дефекта определяют магнитооптическим датчиком.

Для этого в исследуемом участке трубопровода источником постоянного поля 6 создается магнитный поток. В бездефектном участке трубопровода силовые линии магнитного поля не выводят из стенок. На дефектах в стенках трубопровода, например трещинах, образуются магнитные заряды, которые создают поля рассеяния, силовые линии которых выходят из образца и наводят в магнитной ленте 3 структуру намагничивания, отображающую дефект. Геометрия структуры намагниченности, наведенной в магнитной ленте, совпадает с геометрией дефектов. В процессе движения устройства по трубопроводу происходит перемещение кольцевой магнитной ленты относительно МОМ. Магнитные "отпечатки" дефектов трубопровода на магнитной ленте перестраивают структуру намагниченности в МОМ.

Источник поляризованного света 1 освещает пленку МОМ 3. Свет, прошедший через участки МОМ, содержащие "отпечатки" дефектов, изменит вследствие эффекта Фарадея ориентацию плоскости поляризации. Поляризатор пропустит на матрицу фотоприемников только свет, отраженный от участков с дефектами, и погасит свет от бездефектных участков. Таким образом, на матрице фотоприемников оптической системы сформируется изображение дефектов, которое будет преобразовано в электрический сигнал и поступит для дальнейшей обработки в электронные блоки.

Одновременное наличие сигнала об углублении в стенке трубопровода и о дефекте, приводящем к выходу силовых линий магнитного поля из стенки трубопровода, свидетельствует об уменьшении толщины стенки и об опасности разрушения трубопровода на данном участке.

Заявляемое устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов позволяет повысить надежность определения дефектных участков, могущих привести к аварии. Устройство не только определяет дефектный участок стенки трубопровода, но и получает изображение дефекта, которое может быть подвергнуто дополнительному анализу. Магнитооптическая дефектоскопия по сравнению с другими способами дефектоскопии, например, акустооптической, отличается простотой, надежностью, высокой разрешающей способностью, малой энергоемкостью.