Baru EmatScan ® CD yang mampu mendeteksi cacat retak-seperti di pipa gas dengan metode ultrasonik tanpa cairan kopling. The EmatScan CD ® menggunakan Emat (Electro Magnetic Acoustic Transducer) teknologi, dimana pulsa ultrasonik dihasilkan elektro-magnetik dalam material dengan pulsa listrik diterapkan pada kumparan di sensor. The EmatScan ® CD telah berhasil diperiksa beberapa jaringan pipa gas di Amerika Utara dan saat ini tersedia dalam ukuran 36 inci.
Pengantar
Tekanan tinggi pipa jarak jauh mengangkut gas, minyak mentah atau produk diperiksa oleh babi cerdas untuk lokasi cacat. Inspeksi ini merupakan kontribusi penting untuk operasi yang aman terus pipa tersebut.
Cacat khas anomali geometris, kerugian logam dan cacat retak-seperti. Babi cerdas mengukur robot yang didorong melalui pipa untuk mendeteksi cacat, menggunakan teknik pengukuran yang tepat.

Untuk anomali geometris, babi dengan sensor mekanik telah digunakan selama bertahun-tahun. Ini adalah adat untuk memeriksa jaringan pipa baru dengan calliper babi sebelum commissioning.
Pada 1970-an kerugian logam (korosi) adalah jenis anomali yang menyebabkan perkembangan babi cerdas pertama. Untuk kerugian logam dua teknologi yang lazim digunakan: metode ultrasonik, yang mengukur ketebalan dinding langsung, atau kebocoran fluks magnetik (MFL) metode, yang merespon perubahan medan magnet di hadapan kerugian logam.
Metode ultrasonik adalah metode yang lebih akurat, tetapi cairan kopling diperlukan untuk menerapkan pulsa ultrasonik ke dinding pipa. Oleh karena itu terutama digunakan dalam pipa cair. Metode MFL, di sisi lain, tidak memerlukan cairan kopling dan karena itu adalah metode yang disukai untuk jaringan pipa gas. Kedua jenis instrumen telah beroperasi selama bertahun-tahun dan memainkan peran sentral dalam perawatan dan pemeliharaan tekanan tinggi pipa jarak jauh.
Selama tahun 1990-an retak memanjang seperti cacat mulai muncul tambahan di lebih dan lebih pipa menyebabkan masalah serius. Hal ini menyebabkan perkembangan dari generasi baru babi deteksi retak.
Jenis Retak
Meskipun retakan kelelahan terisolasi telah terlihat sejak 1970-an, itu adalah peningkatan penampilan korosi retak tegang (SCC) cacat pada 1990-an yang menyebabkan beberapa kegagalan pipa spektakuler di Rusia dan Amerika Utara.Gambar 1 menunjukkan tipikal SCC koloni.
SCC berkembang pada jaringan pipa bawah kondisi yang didefinisikan secara sempit. Ini termasuk: kerentanan baja, kelembaban tanah, kimia tanah, kualitas lapisan, stres variabel dan sangat suhu meningkat. SCC pertama kali muncul di daerah yang disebutkan di atas terutama dalam pipa tekanan tinggi langsung hilir stasiun kompresor dan sekarang juga terjadi lebih banyak dan lebih sering pada pipa cair, meskipun garis-garis ini tidak menampilkan suhu meningkat.
Terlepas dari SCC, retakan kelelahan logam menjadi semakin umum, terutama karena meningkatnya akumulasi jumlah siklus tekanan pada populasi pipa penuaan.
Celah, yang mempengaruhi integritas struktural dari pipa, terutama longitudinal berorientasi, yang disebabkan oleh distribusi tegangan dominan dalam baja.Retakan kelelahan bisa tumbuh baik dari internal maupun eksternal dari permukaan dinding. Karena mekanisme pertumbuhan, retak SCC cacat eksternal.
Batching dengan UltraScan ® CD
Pada awal 1990-an UltraScan ® deteksi CD retak babi dikembangkan oleh GE Energy. Menggunakan balok sudut teknologi ultrasonik untuk mendeteksi retak memanjang. Sensor beroperasi dalam modus perendaman, cairan diangkut digunakan sebagai kopling cair.
Prinsip dasar ditunjukkan pada Gambar 2. Sinar ultrasonik sudut tercermin ke sana kemari antara dua permukaan pada sudut 45 °. Jika sinyal ini tercermin dari celah itu perjalanan kembali sepanjang jalan yang sama dan diterima oleh sensor yang sama dengan sinyal echo. Munculnya sinyal gema sepanjang waktu koordinat menunjukkan apakah retak terletak secara internal maupun eksternal.Sebagai alat ini dirancang untuk mendeteksi retak memanjang sensor miring dengan orientasi keliling untuk memungkinkan balok untuk melakukan perjalanan melalui dinding tegak lurus terhadap arah longitudinal. Dalam rangka untuk memindai setiap cacat dari kedua sisi dua set sensor yang digunakan, satu searah jarum jam operasi, yang lainnya di arah berlawanan jarum jam. Setiap pulsa ultrasonik dipantau hingga dua setengah refleksi penuh (melompat), artinya setiap retak dilihat oleh beberapa sensor dari jarak yang berbeda. Hal ini menyebabkan redundansi informasi yang penting untuk menjamin deteksi handal dari celah-celah dan untuk membedakan antara celah-celah nyata dan inklusi kecil tidak berbahaya dalam materi.
Banyaknya sensor yang dipasang pada pembawa sensor sehingga seluruh pipa lingkar dipindai dalam satu lulus (Gambar 3). Jarak efektif antara sensor dalam arah melingkar adalah sekitar 10 mm. Para meluncur individu pembawa sensor yang dipasang sedemikian rupa sehingga penyimpangan geometris pipa diberi kompensasi dan sensor selalu berorientasi lokal dengan sudut yang tepat ke dinding.
Selama pemeriksaan, sejumlah besar data yang dihasilkan. Selama perjalanan 24 inch UltraScan ® CD tool melalui 100 km pipa panjang, 100 terra byte data primer yang dihasilkan. Data tersebut diputar secara real time untuk sinyal yang berkaitan dengan retak seperti cacat dan hanya sinyal disimpan dalam di papan memori solid state. Untuk mencapai hal ini, FPGA komponen elektronik yang paling canggih yang digunakan dalam perangkat.
The UltraScan CD ® mendeteksi semua cacat dari 25 mm panjang minimum dan 1 mm kedalaman minimum. Data ditampilkan sebagai area scan berwarna (C-Scan).Warna menampilkan intensitas sinyal yang dipantulkan sesuai dengan kode warna. Intensitas sinyal merupakan indikasi kedalaman cacat (Gambar 4).UltraScan ® alat CD telah memeriksa lebih dari 15 000 km pipa sejak diperkenalkan pada tahun 1994 dan dideteksi total 3000 SCC koloni dan lebih dari 700 retakan kelelahan.
Teknologi ultrasonik didirikan sebagai metode industri yang paling handal dan akurat untuk mendeteksi retak. Dalam pipa cairan yang UltraScan ® CD dapat diterapkan secara langsung dalam media diangkut. Hal ini tidak terjadi di jaringan pipa gas, karena cairan kopling tidak tersedia. Untuk memeriksa pipa gas andal untuk retak UltraScan ® alat CD telah dijalankan dalam batch cair dalam beberapa tahun terakhir (Gambar 5). Meskipun teknologi ini batch terbukti dengan baik, hal itu menyebabkan gangguan dalam produksi dan biaya tambahan. Interupsi ini tidak hanya menyebabkan hilangnya pendapatan bagi operator line, tetapi sering hanya tidak mungkin karena ketergantungan konsumen akhir pada pengiriman.
Sebuah solusi dari dilema ini sekarang ditawarkan dengan EmatScan ® CD.
EmatScan ® CD
Untuk EmatScan ® CD teknologi Emat sudah bekerja. Teknologi ini memiliki keuntungan bahwa tidak ada cairan kopling diperlukan. Pulsa ultrasonik dihasilkan di dalam dinding dengan efek elektro magnetik.
Prinsip operasi
Gambar 6 menunjukkan perbedaan antara sensor piezoelektrik standar UltraScan ® CD dan sensor Emat. Dalam kasus sensor piezoelektrik, pulsa ultrasonik dihasilkan oleh kristal di dalam sensor dan ditransfer ke dinding melalui cairan kopling. Sensor Emat, di sisi lain, terdiri dari magnet permanen dan kumparan listrik. Dinding pipa yang magnetised lokal dengan magnet permanen dan pulsa listrik yang dikirim melalui kumparan menghasilkan arus eddy di dalam dinding.Sebuah arus eddy mengalir dalam medan magnet menimbulkan apa yang disebut gaya Lorentz, menyebabkan defleksi kisi kristal. Melalui gerakan ini kisi gelombang ultrasonik dihasilkan tepat di dalam logam itu sendiri.
Berdasarkan orientasi medan magnet dan arus eddy, gelombang ultrasonik diinduksi yang bepergian dalam arah yang berbeda di dalam dinding pipa.Mekanisme ini juga bekerja di terbalik untuk penerimaan pulsa ultrasonik.
Dalam kasus EmatScan ® sensor CD Emat tiga gelombang yang berbeda terbentuk: SH (geser horizontal) gelombang, RH (frekuensi tinggi Rayleigh) gelombang dan TS (ketebalan geser) gelombang.
Gelombang individu memenuhi tugas yang berbeda: The SH front gelombang membentang di atas seluruh ketebalan dinding dan perjalanan dalam arah melingkar melalui dinding. Gelombang ini memberikan informasi dasar, menanggapi setiap retak berorientasi pada arah longitudinal. The RH gelombang hanya berosilasi dekat dengan permukaan internal dan juga perjalanan di arah melingkar, menanggapi keretakan internal saja. Dengan menggabungkan informasi yang dihasilkan oleh SH dan RH gelombang adalah mungkin untuk membedakan antara retak internal dan eksternal. Gabungan informasi ini juga digunakan untuk memperkirakan kedalaman retak. TS gelombang perjalanan tegak lurus ke dinding dan digunakan untuk mengukur ketebalan dinding aktual dari pipa bersama.
The EmatScan ® CD memiliki tiga kepala sensor per carrier sensor sama spasi atas keliling. Sensor bertindak sebagai transmitter dan receiver. Setiap kepala sensor mengirimkan pulsa ultrasonik, yang, dalam kasus adanya celah seperti cacat, tercermin dan diterima oleh sensor yang sama. Bagian dari pulsa ini juga perjalanan di sekitar lingkar dan diterima oleh kepala sensor yang berdekatan sebagai sinyal transmisi yang sangat kuat.
Informasi yang relevan untuk retak terdeteksi dikurangi dari kekuatan echo dipantulkan dan gelombang transmisi. Bagian dari lingkar pipa terletak di antara dua sensor kepala masing-masing dibagi menjadi tiga zona: gerbang dekat retak gema yang datang menjelang sinyal transmisi dari kepala sensor tetangga, gerbang jauh untuk gema yang datang setelah sinyal transmisi dan transmisi gerbang untuk penerimaan gelombang transmisi itu sendiri. Selain itu ada zona mati langsung di daerah kepala sensor dari mana tidak ada sinyal yang diterima.
Berdasarkan fakta bahwa setiap kepala sensor Emat dapat memindai sebagian besar lingkar pipa, yang EmatScan ® CD alat hanya membutuhkan total 12 kepala sensor yang terletak di empat operator sensor. Operator sensor individu dipasang dengan sudut berangkat untuk memungkinkan untuk menutupi seluruh pipa lingkar.
Desain mekanik
The EmatScan ® CD adalah desain modular, mirip dengan yang modern alat inspeksi pipa (Gambar 7). Modul individu melakukan perjalanan di dalam pipa pada cangkir atau rol. Mereka terhubung dengan sambungan universal untuk memungkinkan berlalunya tikungan. Komponen elektronik ditempatkan di tekanan tubuh ketat. Elektronik tubuh individu dihubungkan oleh kabel khusus dirancang tekanan ketat dan colokan. Modul pertama rumah baterai untuk catu daya dari sistem elektronik, sedangkan rumah kedua komponen elektronik untuk perawatan data dan penyimpanan. Mengikuti di belakang modul ini adalah empat operator sensor dengan tiga kepala sensor masing-masing.
Cangkir dari modul pertama segel alat dalam pipa untuk memungkinkan membangun dari tekanan diferensial yang diperlukan untuk mendorong perangkat melalui pipa.
Karena depan gelombang SH membentang di atas ketebalan penuh dinding, frekuensi gelombang ini tergantung pada ketebalan dinding pipa. Untuk pipa dengan ketebalan dinding yang berbeda dari kisaran 9 sampai 16 mm kepala sensor dengan frekuensi yang berbeda harus digunakan.
Hasil tes
Hasil pemeriksaan ditampilkan sebagai B-Scan dan C-Scan. The B-Scan menampilkan sinyal dari sensor individu terhadap waktu (y-koordinat), dengan sensor merambat di pipa ditampilkan dalam x-koordinat. Intensitas sinyal yang diterima akan ditampilkan sebagai warna, dengan merah menunjukkan intensitas maksimum.
Gambar 8 menunjukkan hasil tes cacat dengan kedalaman minimal 1 mm.Kelompok cacat yang ditunjukkan pada Gambar 9 fitur yang berbeda sudut sehubungan dengan arah memanjang - ini jelas terlihat dalam hasil. Angka 10 dan 11 menunjukkan kemampuan sistem untuk menyelesaikan dua cacat di sekitar dekat, baik dalam arah longitudinal (Gambar 10) dan dalam arah melingkar (Gambar 11).
Dengan menggabungkan hasil dari jenis individu gelombang perkiraan untuk kedalaman retak seperti cacat dapat ditentukan. Dalam laporan pemeriksaan kedalaman dilaporkan dalam 3 kelas:
1) kurang dari 2 mm dalam
2) 2 mm sampai 5 mm mendalam
3) lebih dari 5 mm mendalam.
Menggunakan kedalaman dan informasi panjang pengaruh setiap cacat pada tekanan operasi yang aman dari pipa dapat dihitung.
Ekonomi
The EmatScan ® CD tool memberikan kontribusi penting untuk keselamatan operasi pipa gas, dalam hal mendeteksi dengan probabilitas tinggi semua cacat yang relevan untuk integritas struktural dari material pipa. Terlepas dari aspek perlindungan keselamatan dan lingkungan ini juga memiliki konsekuensi ekonomi yang positif, menghilangkan biaya kegagalan pipa gas akan menghasilkan, belum lagi hilangnya opini publik terhubung ke insiden semacam itu.
Aspek khusus
The EmatScan ® CD dapat digunakan dalam jalur gas saja. Karena kenyataan bahwa pulsa ultrasonik perlu melakukan perjalanan jarak yang relatif lama sekitar lingkar pipa, media atau bahan yang bersentuhan langsung dengan dinding pipa memiliki pengaruh yang besar pada perambatan gelombang. Dalam pipa cairan pembawa, banyak energi ultrasonik hilang oleh bagian dari gelombang migrasi ke dalam cairan, sehingga amplitudo sinyal hilang sebelum gelombang mencapai Gerbang Jauh atau sensor yang berdekatan.
Kumparan kepala uji harus dalam jarak 0,5 mm dari permukaan pipa internal yang.Untuk mencapai hal ini, bagian kumparan kepala uji lembut ditekan ke dinding, menyebabkan ia meluncur bersama sebagai alat ini maju melalui jalur pipa. Salah satu tantangan dalam pembangunan adalah untuk menemukan bahan yang tepat untuk lapisan tahan abrasi di atas kumparan sensor yang pada saat yang sama akan mempengaruhi kekuatan sinyal listrik sesedikit mungkin.
Uji lapangan
The EmatScan ® CD telah selesai berjalan dengan sukses di beberapa jaringan pipa gas di Amerika Utara. Salah satu garis adalah dari minat khusus, karena sudah diperiksa oleh UltraScan ® CD berjalan di batch cair. Sebagai konsekuensi dari ini, lokasi dan dimensi beberapa cacat retak-seperti yang dikenal sebelum EmatScan ® CD run. Semua cacat yang ditemukan oleh UltraScan ® CD alat yang handal juga ditemukan oleh CD EmatScan ®.