Eddy Current System for Complex Geometry Inspection in High Speed Application

• Autorzy: Camerini C. , Rebello J. M. A. , Braga L. , Santos R. , Santos J. M. , Pereira G.

Identyfikatory

DOI

10.26357/BNiD.2018.007

Warianty tytułu

PL

System wiroprądowy do kompleksowej kontroli geometrii w zastosowaniach z dużą prędkością

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Rigid pipelines installed in offshore structures for oil and gas production are built from pipe sections connected by circumferential welds. Such welds are generally points of stress concentration and therefore the regions that most demand periodic inspection. The weld geometry and the inspection speed required for in service inspection are the main challenges associated to the inspection procedure. In the present work an eddy current transducer with sensing coils placed orthogonally and connected in differential mode was introduced to evaluate fatigue cracks in weld root. A dedicated embedded electronic hardware was developed to drive the transducer and measure the electrical complex impedance of the coils and was specifically designed for operation under autonomous in-line inspection tool in a speed range between 0.5 – 1.0 m/s. The achieved results have confirmed that the introduced eddy current transducer is a potential solution for fatigue crack detection in irregular surfaces like weld root, while the hardware developed presented a reasonable SNR and achieved the data rate required to be incorporated in an autonomous in-line inspection tool.

PL

Sztywne rurociągi instalowane w morskich konstrukcjach do produkcji ropy i gazu budowane są z odcinków rur połączonych spoinami obwodowymi. Takie spoiny są zwykle punktami koncentracji naprężeń, a zatem regionami, które w największym stopniu wymagają okresowej kontroli. Geometria spoiny i prędkość kontroli wymagana do przeprowadzenia badania serwisowego stanowią główne wyzwania związane z procedurą inspekcji. W niniejszej pracy, w celu oceny pęknięć zmęczeniowych w rdzeniu spoiny, zaproponowano przetwornik wiroprądowy z cewkami pomiarowymi umieszczonymi ortogonalnie i połączonymi różnicowo. Opracowano specjalny wbudowany system elektroniczny do sterowania przetwornikiem i pomiaru impedancji złożonych cewek elektrycznych. System został zaprojektowany specjalnie do pracy jako autonomiczna jednostka inspekcji linii w zakresie prędkości od 0,5 do 1,0 m/s. Uzyskane wyniki potwierdziły, że wprowadzony przetwornik wiroprądowy jest potencjalnym rozwiązaniem umożliwiającym wykrywania pęknięć zmęczeniowych na nieregularnych powierzchniach, takich jak rdzeń spoiny. Ponadto opracowany sprzęt zapewnia odpowiedni współczynnik stosunku sygnału do szumu SNR i osiąga prędkość transmisji wymaganą dla zastosowania w jednostkach niezależnej kontroli w linii.

Słowa kluczowe

EN

fatigue crack; weld root; eddy current testing; in-line inspection tool

PL

pęknięcie zmęczeniowe; rdzeń spawu; testowanie wiroprądowe; jednostka kontroli inline

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Badania Nieniszczące i Diagnostyka
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 2
• Strony: 6--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Camerini C.

• Laboratory of Nondestructive Testing, Corrosion and Welding, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil

autor

Rebello J. M. A.

• Federal University of Rio de Janeiro, Metallurgy and Materials Department, Rio de Janeiro, Brazil

autor

Braga L.

• Laboratory of Nondestructive Testing, Corrosion and Welding, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil

autor

Santos R.

• Petrobras R&D Centre, Rio de Janeiro, Brazil

autor

Santos J. M.

• Petrobras R&D Centre, Rio de Janeiro, Brazil

autor

Pereira G.

• Laboratory of Nondestructive Testing, Corrosion and Welding, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil
• Federal University of Rio de Janeiro, Metallurgy and Materials Department, Rio de Janeiro, Brazil

Bibliografia

• [1] Jones R., Karunakara N. D., Mair J., Wang H., Reeled Clad SCR Weld Fatigue Qualification, Subsea 7 and Exxon Mobil Development, OMAE 2008.
• [2] Largura J. Prediction of Fatigue Behavior of Seal Welds of Lined Pipes. Master’s thesis, CO PPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, September, 2011.
• [3] Da Silva S.E. Fatigue Crack Propagation in Circumferential Welded Joints of Steels for Rigid Risers Class API 5l Grade X80. Engineering graduation project. Escola Politecnica/PEMM/ UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, March, 2010.
• [4] J. Freire. Engenharia de dutos. Rio de Janeiro: ABCM; 2009.
• [5] D. Babcock Energy Limited. “Evaluation of the effectiveness of non-destructive testing screening methods for in-service inspection” RR 659 Research Report, Health and Safety Executive, 2009.
• [6] Austin Albright, The Detection of Stress Corrosion Cracking in Natural Gas Pipelines Using Electromagnetic Acoustic Transducers [Masters Theses], University of Tennessee – Knoxville, 2007.
• [7] M. Ginten, T. Penny, I. Richardson and Q. Russel. “Integrity Management of Stress Corrosion Cracking in Pipelines – an Integrated Approach”. Pipeline Inspection Technical report ROSEN , Germany, 2014.
• [8] K. Reber, M. Beller, “Ultrasonic in-line inspection tools to inspect older pipelines for cracks in girth and long-seam welds”. NDT Systems & Services AG , Stutensee, Germany, 2003.
• [9] Cheng W., Shiwa H., Yoneyama H., Huang H., Takagi T., Uchimoto T., 2003. Ultrasonic and eddy current testing of defects in Inconel welding metals. In: Proceedings of the 12th MAGDA Conference, Oita, Japan, pp. 187–190.
• [10] A. Badidi Bouda, S. Lebaili, A. Benchaala, Grain size influence on ultrasonic velocities and attenuation, NDT & E International, Volume 36, Issue 1, 2003, Pages 1-5, ISSN 0963-8695, doi.org/10.1016/S0963-8695(02)00043-9.
• [11] Yusa Noritaka, Machida Eiji, Janousek Ladislav, Rebican Mihai, Chen Zhenmao, & Miya Kenzo (2005). Application of eddy current inversion technique to the sizing of defects in Inconel welds with rough surfaces. Nuclear Engineering and Design, 235(14), 1469-1480. doi:101016/ jnucengdes200501005
• [12] N. Yusa, L. Janousek, Z. Chen and K. Miya, Diagnostics of stress corrosion and fatigue cracks using benchmark signals, Materials Letters, vol. 59, no. 28, pp. 3656-3659, 2005.
• [13] Todorov E., et al. Inspection of laser welds with array Eddy current. AI P Conference Proceedings. Vol. 1511, 2013, doi:https://doi.org/10.1063/1.4789161
• [14] García-Martín J., Gomez-Gil J., Vazquez-Sanchez E. Non-Destructive Techniques Based on Eddy Current Testing. Sensors 2011, 11, 2525-2565, doi:10.3390/s110302525
• [15] H. Huang, N. Yusa, K. MIYA , Eddy current testing and sizing of fatigue cracks, 12th A-PCNDT 2006 – Asia-Pacific Conference on NDT , Auckland, New Zealand, 2006.
• [16] D. Lamtenzan, G. Washer, and M. Lovez, Detection and Sizing of Cracks in Structural Steel Using the Eddy Current Method, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, Report No. FHWA-RD -00-018, November 2000
• [17] Xie R., Chen D., Pan M., Tian W., Wu X., Zhou W., Tang Y. Fatigue Crack Length Sizing Using a Novel Flexible Eddy Current Sensor Array. Sensors 2015, 15, 32138-32151.
• [18] A. D. Watkins, D. C. Kunerth, “Eddy Current Examination of Spent Nuclear Fuel Canister Closure Welds” 2006 International High Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM), Idaho 2006
• [19] Tan Li. Digital Signal Processing: Fundamentals and Applications, Elsevier, 831 p., 2008
• [20] A. Barbian, M. Beller, S. Hartmann, U. Schneider, Resolution Ultrasonic In-Line Inspection: Added Value and Special Applications, 6th Pipeline Technology Conference, 2011

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).