[发明专利]磁化组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于管道检查工具的磁化装置。

背景技术

运载液态或气态产品的管道可使用称为智能清管器的装置从内部自动地检查。这些装置通常在产品在管道中流动的作用下顺着管推进，并利用磁性、超声或其它无损技术来检查管壁的状态。

对于称为MFL(磁通量泄漏)技术的磁性检查方法而言，清管器具有限定邻近管内壁定位的第一极块和第二极块的永磁体。这些磁体产生磁化管壁的磁场。MFL技术基于以下原理进行工作：管壁中的异常特征(例如缺陷、焊缝或壁厚变化)将破坏施加到其中的任何磁通量，并且这种破坏(或泄漏)例如可通过设置在磁极之间检测管内表面处的磁通量密度的传感器进行检测。当沿着管驱动管道清管器时，极块且因此传感器的位置沿着管移动，从而能够检查管的内表面。

图1显示了用于常规MFL检查装置的磁化组件100的示意图。组件100包括沿轴向延伸的软钢或其它铁磁性材料的中心本体1，且沿径向磁化的磁体2围绕各端固定以形成环带(annulus)。磁体在各端的极化或磁化方向(DOM)彼此相对，如通过相应箭头12、13所示。当将装置插入管内时，铁磁性通量耦合器3将来自磁体2的通量耦合到管壁。通量耦合器3可以是柔性的或半刚性的，例如，软钢毛束(bristle)。它们可提供对装置的悬置，例如，用以保持在管中的向心性。铁磁性安装板或环4允许容易地更换通量耦合器3。磁体2分别由形成包壳(enclosure)以提供对磁体的保护的钢板5、6和7保护。为了允许在磁体2与安装板4之间的磁耦合，顶板5由铁磁性材料制成，并且为了防止磁体2短路，侧板6和7由非磁性材料制成。

图1所示的装置关于本体的轴线A-B旋转对称以在管壁中分配均匀的轴向(沿着管)磁化，容许通过MFL方法进行检查。图2显示了来自管内的此类装置的磁性势能线的典型等高线图。这里可以看到，产生了磁通量回路，其路径穿过管壁和中心本体1在磁体2之间流动。中心本体1通常称为返回路径，因为它的作用是在磁体之间提供用于磁通量回路的返回路线。

在检查装置的一个实例中，环形排列的传感器(未示出)将在与管壁接触的环形磁体之间安装在本体上。在存在缺陷的情况下，一些磁通量从管壁泄漏出来并通过一个或若干传感器进行检测。

在US 4,447,777中描述了上述方案的实例。其它实例可在管道成线性、稍微弯曲或不弯曲的情况下使用，磁体可以是定形的，并且甚至不接触管壁(参见，例如US 6,198,277)。

图1所示的装置只是MFL技术一个可能的实例。在另一实例中，中心本体可分为沿轴向延伸的部段并脱离中间悬置机构安装。这避免了对于前述实例的柔性通量耦合器的需要，允许使用更短、柔性更小的部件来提供替代的磁耦合。此类装置的实例可在US 4,105,972、US4,310,796、US 5,864,232和US 6,762,602中找到。所有这些实例依赖于具有安装在铁磁性磁条或返回路径的两端上的相对地极化的磁体的磁化组件。

除了使用轴向磁场的MFL检查以外，还可通过沿圆周(围绕管)方向磁化管壁来实现横向磁场检查。

发明内容

最一般而言，本发明的目的在于将附加的永磁体安装在用于内置式管检查工具的磁化组件上，以与常规的同尺寸工具相比增强管壁中的磁通量(例如，增加磁通量的密度)。增加的通量密度可容许工具对更厚的管壁、更小的管直径以及多直径管道网络进行可靠的检查。

根据本发明，提供了一种用于内置式管检查工具的磁化装置，该磁化装置包括：铁磁性基部部件；安装在基部部件上的在空间上分离的位置处的一对驱动磁体，该磁体的磁化方向分别朝向和远离基部部件在彼此相对的方向上延伸以形成磁回路，该磁回路包括穿过基部部件的位于驱动磁体之间的通量路径；以及通量增强磁体，其邻近驱动磁体中的一个或两个而安装在基部部件上并且具有与磁通量在通量路径上的方向大致对准的磁化方向，该通量增强磁体磁耦合到相邻的驱动磁体上用以驱动围绕磁回路的通量。

在通量增强磁体与驱动磁体之间的磁耦合优选发生在基部部件表面上的位置，其中，在用于管道检查工具的常规磁化组件方面认为需要磁隔离用以避免短接磁回路。一定程度上有悖于直觉的是，已发现在该点包括磁体实际上增加了回路中的通量，其中，通量存在于磁化装置外部。因此，通量增强磁体可构造成用以增强在磁化装置外部由磁回路所呈现的磁场的量度(magnitude)，即提供磁化装置的磁化性能方面的明显增加。