DE102007004223A1

DE102007004223A1 - Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohren, Stangen o. dgl. Fertigteilen zur Ausrüstung von Ölfeldern

Info

Publication number: DE102007004223A1
Application number: DE102007004223A
Authority: DE
Inventors: Andreas Boenisch
Original assignee: Individual
Current assignee: Innospection Group Ltd
Priority date: 2007-01-27
Filing date: 2007-01-27
Publication date: 2008-07-31
Also published as: WO2008090370A2; WO2008090370A3; CA2676511C; CA2676511A1; US20100102808A1; EP2108120A2; AU2008208688A1; EP2835635A3; GB2476199B; GB2458836B; EP2835635A2; EP2108120B1; GB2458836A; GB0911857D0; GB201105344D0; AU2008208688B2; EP2835635B1; GB2476199A; US8536860B2; DK2108120T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Futterrohren, Steigrohren, Leitungsrohren, Bohrgestängen o. dgl. aus elektrisch leitendem Metall gefertigten Fertigteilen für Erschließungs-, Ausrüstungs- und Transportbereiche in Öl- und Gasfeldern sowie zur Erstellung von Fernleitungen und Geothermiebohrungen. Diese Fertigteile werden als einzelne Prüfobjekte vor einem Einbau inspiziert, bewertet und bei Feststellung von einen Grenzwert überschreitenden Schäden aussortiert. Erfindungsgemäß werden mittels an sich bekannter Wirbelstromprüfung, Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung und Ultraschallprüfung zumindest drei Prüfphasen am jeweiligen Prüfobjekt durchgeführt. Damit werden entlang vorgebbarer Prüfstrecken jeweilige Prüfpositionen mit Schadensinformationen erfaßt, diese als jeweilige Meßdaten der drei Prüfungen in einer Datenverarbeitungseinrichtung zusammengeführt und von dieser sämtliche Meßdaten mittels eines Computerprogramms verarbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Fertigteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 14, wobei derartige Fertigteile zur Erschließung und Ausrüstung in Öl- und Gasfeldern sowie zur Erstellung von Fernleitungen und Geothermiebohrungen verwendet werden.
Zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohren o. dgl. Stangenmaterial sind Verfahren und Vorrichtungen in Form von unterschiedlichen berührungslosen bzw. zerstörungsfreien Prüfverfahren bekannt, wobei diese insbesondere auf der Grundlage von Ultraschall-Meßtechnik bzw. Wirbelstrom-Meßtechnik durchgeführt werden. Diese Prüfverfahren sind bei der Herstellung bzw. Anwendung metallisch leitfähiger Erzeugnisse wie Rohre, Stäbe, Profile, Drähte o. dgl. als Teil einer jeweiligen Qualitätskontrolle vorgesehen. Vom Anwender werden dabei jeweilige Sensoranordnungen aufweisende Prüfvorrichtungen mit entweder Ultraschallsensoren oder Wirbelstromsensoren genutzt, so daß die an Hand von Vergleichsgrößen durchgeführte Qualitätskontrolle ein werksseitig bei der Auslieferung von Fertigteilen bereitstell bares Prüfprotokoll ergibt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit dieser auf einer jeweiligen Sensoranordnung basierenden Prüfvorrichtung jeweilige Meßdaten gewonnen werden, die Restfehler in Form von kleineren Materialschäden, geringen Materialveränderungen und/oder Wanddickenverlusten nicht erfassen. Deshalb werden von Firmen, die insbesondere im Bereich von Ölfeldern o. dgl. Einsatzorten langzeitig einzusetzende Rohre als Fertigteile verwenden, zusätzliche und bisher nachteilig zeitaufwendige Prüfungen gefordert.
Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von rohrförmigen Bauteilen in Form von Ölfeld-Fertigteilen zu schaffen, wobei mit geringem technischen Aufwand und höherer Produktivität präzisere Schadensinformationen erreichbar sind, eine vor Ort einfach handhabbare Vorrichtung für weitgehend beliebige metallische Fertigteile einsetzbar ist und diese mit hoher Zuverlässigkeit auswählbar sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 13 bzw. 15 bis 18.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Fertigteilen für Ölfelder werden an sich bekannte Verfahrensschritte einer Wirbelstromprüfung, einer Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung und einer Ultraschallprüfung bei der Erfassung des jeweiligen Fertigteiles so aufeinander abge stimmt, daß durch eine Verknüpfung jeweiliger Meßdaten dieser zumindest drei Prüfungen eine genauere Aussage zur Qualität des Fertigteils bzw. dessen Schadensumfang möglich wird. Die bei den Prüfungen erstellten Meßdaten-Sätze werden jeweiligen Schäden am Prüfobjekt positionsgenau zugeordnet, so daß mit geringem Meßaufwand eine komplexe Datenauswertung in einer Auswerteeinheit möglich ist, die Genauigkeit bei der Beurteilung von Bauteilfehlern erhöht wird, damit die Qualitätskontrolle an den Fertigteilen unmittelbar vor deren Anwendung bzw. Einsatz im Ölfeld insgesamt verbessert ist und in dessen Bereich Folgeschäden vermeidbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit hoher Produktivität und Zuverlässigkeit unmittelbar vor der Ausrüstung von Ölfeldern einsetzbar, wobei die Prüfobjekte unmittelbar vor ihrem Einsatz inspiziert und denkbare Fehler detektiert werden. Mittels einer in die Prüfeinheit bzw. deren Datenverarbeitungseinrichtung integrierten Spezial-Software werden die Prüfobjekte nach vorgebbaren Qualitätskriterien bewertet und so nach optimaler Sortierung bereitgestellt. Dazu werden gemäß dem Computer-Programm spezielle Analyseschwellen als Bewertungs-Kriterien vorgegeben, auf deren Grundlage dann auch die detektierten Schadensparameter darstellbar sind. Durch Vorgabe von jeweiligen "Ausschußschwellen" (Analyseschwellen) werden programmtechnisch Qualitätskriterien umgesetzt und durch deren jeweilige Größen, z. B. als maximales Maß einer jeweiligen Schadenstiefe, jeweilige Grenzen definiert, die nutzerspezifisch variabel vorgebbar sind.
Eine komplexe Schadensanalyse mittels des Computerprogramms der Prüfeinheit ist dadurch möglich, daß die mittels der drei Prüftechniken bzw. Prüfphasen als Einheit gewonnenen und verarbeitbaren Meßdaten-Sätze vor Ort zur Bewertung dienen. Dabei kann durch einen direkten Vergleich schnell festgestellt werden, ob eine Überschreitung der gewählten Analyseschwellen vorhanden ist.
Dabei besteht mittels des Programms die Möglichkeit, eine direkte Anzeige im Display der Datenverarbeitungsanlage durch beispielsweise farbige Hervorhebungen zu erreichen oder bei Detektierung einer schadhaften Prüfposition ein Warnsignal zu erzeugen. Insbesondere ist eine Ausgabe des erreichten Prüfergebnisses als eine farblich gestaltete Gesamtdarstellung des geprüften Rohres vorgesehen, woraus eine objektive Bewertung des Prüfobjektes möglich wird. Ebenso ist vorgesehen, eine Schwellenüberschreitung als programmtechnisch vorausgesetztes Ausgabesignal zu nutzen und dieses als sichtbares oder hörbares Signal direkt am Prüfcomputer bzw. Display der Prüfeinheit zu erzeugen.
Die jeweiligen Prüfvorgaben (Analyseschwellen) beziehen sich beispielsweise auf maximal tolerierbare Wanddickenminderungen, Lunker, Risse o. dgl. Fehlerstellen, die im Vergleich zur nominalen Wanddicke des zu prüfenden Rohres bewertet werden. Diese möglichen unterschiedlichen Auswerteschwellen (Analyseschwellen) sind im Programm vorgebbar, so daß Rohre nach unterschiedlichen Qualitätsansprüchen sortiert und danach anwenderspezifisch nach Gefahrenklassen o. dgl. Einbau-Kriterien weiterverwendbar sind.
Die für die Verfahrensführung vorgesehene Vorrichtung ist insbesondere als eine mobile Prüfeinheit ausgebildet, mit der die drei Prüfverfahren kombiniert so eingesetzt werden können, daß eine positionsgenaue zerstörungsfreie Prüfung auch in nur einem Arbeitsgang möglich ist und damit der zeitliche Aufwand der Qualitätskontrolle verringert ist. Diese komplexe Materialprüfung von Rohren, Bohrgestängen u. dgl. Fertigteilen ist dabei auf eine verbesserte Erfassung von Materialschäden, Materialveränderungen und Wanddickenschwankungen an den bereitgestellten Fertigteilen gerichtet. Die Daten der jeweiligen Prüfschritte bzw. des einen Prüfdurchlaufs werden in einer mit der Vorrichtung zusammenwirkenden Datenverarbeitungseinrichtung erfaßt und danach kann eine – gegenüber den bekannten Einzelmessungen – erweiterte und präzisierte Schadensdokumentation bereitgestellt werden. Insbesondere ist auch die Prüfung von Rohren o. dgl. Fertigteilen aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise auch legiertem Stahl, möglich.
Beim Einsatz der Wirbelstromprüftechnik als erste Prüfphase werden Wirbelstromsensoren in Brückenschaltung in Längs- und Umfangsrichtung entlang dem Fertigteil so geführt, daß in der Materialschicht bzw. der Rohrwandung sowohl Materialveränderungen als auch Materialschäden in entsprechender Position zur Längsachse des Prüfobjektes erfaßt werden. Dabei erzeugen die an einen Wirbelstromgenerator mit veränderbarer Frequenz angeschlossenen Wirbelstromsensoren ein induziertes Sekundärfeld in der Rohrwandung bzw. Rohrwandoberfläche, so daß in diesem Bereich durch Oberflächenmaterialveränderungen oder -materialschäden entsprechende Veränderungen des Sekundärfeldes hervorgerufen werden und mit diesem die Impedanz des Wirbelstromsensors beeinflußt wird. Diese Impedanzänderung wird in einem Anzeigegerät, insbesondere einem Oszilloskop, erfaßt, so daß aus der jeweiligen Signalamplitude bzw. Signalphase und deren digital erfaßbaren Veränderungen nach der Verarbeitung in der Prüfeinheit eine positionsgenaue Zustandsaussage ableitbar ist.
In einem zweiten (bzw. parallelen) Prüfschritt wird das Prinzip der Wirbelstromprüftechnik mit Gleichstromvormagnetisierung eingesetzt, wobei jeweilige Wirbelstromsensoren in Brückenschaltung zwischen den Polen eines Gleichstrommagneten in Längsrichtung der Fertigteilachse bzw. der Rohrachse positioniert sind. Damit erzeugt der der Materialoberfläche parallel angepaßte Gleichstrommagnet jeweilige Magnetfeldlinien zwischen den Magnetpolen, wobei eine entsprechende Flußdichte der Magnetfeldlinien erreicht wird. Zusätzlich zu diesen Magnetfeldlinien wird durch die Wirbelstromsensoren ein Sekundärfeld induziert. Durch jeweilige positionsgenau erfaßbare Materialschäden oder Materialveränderungen wird die Flußdichte der durch den Gleichstrommagneten erzeugten Magnetfeldlinien verändert, die ihrerseits eine Veränderung des mit den Wirbelstromsensoren erzeugten Sekundärfeldes bewirken, derart, daß damit eine Impedanzänderung der Wirbelstromquelle hervorgerufen wird und durch die Erfassung dieser Signalamplituden bzw. Signalphasen entsprechende Veränderungen ableitbar und diese in der Prüfeinheit bewertbar sind.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, an einem Oszilloskop des Wirbelstromprüfgerätes eine Zustandsaussage gegenüber einer Kalibrierung an Vergleichsmustern zu treffen. Die mit dieser Wirbelstromtechnik mit Gleichstromvormagnetisierung erzeugten Meßdaten aus Signalamplitude und Signalphase werden der Datenverar beitungseinrichtung zugeführt und zur Feststellung der positionsgenau lokalisierbaren Materialschäden und Materialveränderungen genutzt.
Als dritte (parallele) Prüfphase wird eine Ultraschallprüftechnik mit Rollenprüfköpfen eingesetzt, wobei die an sich bekannte Auswertung eines Schallimpulses mittels des aus diesem folgenden Echoimpulses erfolgt. Mit Hilfe eines Oszilloskops wird diese Reflexion als Amplitude dargestellt, wobei aus den Meßwerten eine Dickenmessung ableitbar ist. Vorteilhaft werden Ultraschall-Prüfköpfe zur Senkrechteinschallung mit einem 5 MHz-Sensor/Empfängersystem verwendet. Der jeweilige Ultraschallprüfkopf ist in einem Rollenrad vorgesehen, wobei eine elastische Gummimasse oder eine Flüssigkeit als Koppelmittel zur Wandungsoberfläche dient. Damit kann auch eine trockene Ankopplung der Rollenprüfköpfe genutzt und insbesondere die Rohrwanddicke bestimmt werden. Die Anordnung von mehreren parallel verlaufenden Rollenprüfköpfen in Umfangsrichtung des Prüfkörpers ergibt ein entsprechend breites Tastfeld, so daß mit wenigen Prüfzyklen der gesamte Umfang des Fertigteils erfaßbar wird und entsprechende Daten in der Prüfeinheit mit den Informationen der ersten und zweiten Prüfphase kombinierbar sind und ein komplexes Schadensbild zur Beurteilung ergeben.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, aus der sich der Aufbau der Prüftechnik und der prinzipielle Verfahrensablauf ergeben.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Übersichtsdarstellung der Prüfeinheit mit Sensoren und einer Datenverarbeitungseinrichtung,
2 eine Übersichtsdarstellung der Datenverarbeitungseinrichtung ähnlich 1 in erweiterter Ausführung,
3 eine Einzeldarstellung von Vorrichtungsteilen zur Messung im Innenraum eines Rohres,
4 eine Einzeldarstellung von Vorrichtungsteilen zur Messung am Außenumfang des Rohres,
5 Darstellungen von künstlichen Vergleichsmarken in einem Kalibrierkörper, und
6 eine Bewertungstabelle gemäß API-Vorgaben zur Prüfung von Rohren.
In 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Prüfeinheit dargestellt, die mit entsprechenden Sensoren für die Wirbelstromprüfung, Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung und Ultraschallprüfung versehen ist. Diese Sensoren sind beispielhaft im Bereich eines als Fertigteil in einem Öl- oder Gasfeld bereitgestellten Rohres 2 dargestellt, in dem eine Wirbelstromsensorbaugruppe 3 verlagert werden kann und eine zweite außenseitige Messung mit Wirbelstromprüftechnik mit Gleichstromvormagnetisierung und Ultraschallprüftechnik als Baugruppe 4 vorgesehen ist.
Für die Innenrohrprüfung (1, 3 – Phase A) werden zur Detektierung von Oberflächenmaterialveränderungen oder -materialschäden einzelne Wirbelstromsensoren 5 auf zwei Ringen so nebeneinander im Umfang auf der Sensorbaugruppe 3 platziert, daß mittels der beiden Sensorringe eine vollständige Abdeckung der Innenseite 6 des Rohres 2 erreicht wird und durch diese Vielzahl der Wirbelstromsensoren 5 ein radial geschlossener Detektierungsbereich gebildet wird. Dabei sind die Sensoren 5, die eine Breite von 5 mm bis 30 mm, vorzugsweise 20 mm, haben, so auf den Innenumfang 6 des Rohres 2 gepreßt, daß die erforderliche Empfindlichkeit des Systems 3 erreicht wird.
In der dargestellten Ausführung (3) werden die Sensorringe mittels an beiden Enden auf Federn gelagerter Rollen geführt. Die Sensorbaugruppe 3 ist dabei im Bereich der Sensorringe mit einem Schrittmotor (Steuerteil 7) verbunden, mit dem die Baugruppen in Richtung der Rohrlängsachse M verlagerbar sind (Pfeil F). Dabei kann die Verlagerung F in einem Stahlrohr durch entsprechende magnetisierbare Räder, Kufen o. dgl. am Schrittmotor 7' gesichert werden. Der Schrittmotor 7' seinerseits ist mit einer Schrittmotorsteuerung 7 verbunden, mittels der der Antrieb des Systems realisiert wird (Pfeil F).
Die Prüfbaugruppe 3 mit dem Wirbelstromsensor 5 kann durch jeweilige bis zu 50 m Länge aufweisende Kabel 8 bzw. 8' (2) mit einem Mehrfachkanal-Multiplexer 9 verbunden werden, mit dem die jeweiligen Impedanz-Veränderungen im Bereich des Wirbelstromsensors 5 erfaßt werden. Ausgehend von diesem Multiplexer 9 werden nacheinander getaktet die entsprechenden Meßdaten an eine allgemein mit 10 bezeichnete Datenverarbeitungseinrichtung weitergegeben, wobei diese vorteilhaft in Form eines mit Display, Audioteil und weiterem Zubehör versehenen Personalcomputers o. dgl. ausgebildet sein kann.
Die Aufnahme der Meßdaten der Wirbelstromsensoren 5 erfolgt dabei mit geringem Aufwand über PC-Wirbelstromkarten, die mittels einer angepaßten Software eine Aufteilung der erfaßten Impedanz-Zustände ermöglichen und insbesondere eine Darstellung der einzelnen Kanäle des Multiplexers 9 vorsieht. Die so aufbereiteten Meßsignale in Form von Amplituden- und Phasenänderungen der einzelnen Sensoren 5 ermöglichen insbesondere eine Analyse des Materialzustandes der Wandung des Fertigteils 2.
Als weiterer Teil der Prüfeinheit 1 ist auf der Außenoberfläche 11 des zu prüfenden Fertigteils, insbesondere des Rohres 2 (4), eine zweite Prüfbaugruppe 4 (1, Prüfphase: B) vorgesehen. Diese Prüfbaugruppe 4 ist für eine Wirbelstromprüftechnik mit Gleichstromvormagnetisierung und eine Ultraschallprüftechnik mit kontaktlosen Rollenprüfköpfen 12 ausgerüstet. Dabei sind jeweilige Wirbelstromsensoren 13 in einem Breitenbereich von 5 mm bis 30 mm ausgeführt und werden im wesentlichen mittig zwischen jeweiligen Elektro- bzw. Permanentmagneten 19 angeordnet. Entsprechend dem Durchmesser des Fertigteils 2 können diese Teile der Prüfbaugruppe 4 mit den Magnet- und Wirbelstromsensoren 13, 19 so bemessen sein, daß der Durchmesser des Fertigteils in einem Bogenbereich von 90° bis 360° abdeckbar ist.
Die Magnetteile 19 und die Wirbelstromsensoren 13 werden durch jeweilige Trägerrollen 14 in einem konstanten Abstand zur metallischen Oberfläche 11 gehalten, wobei die Wirbelstromsensoren 13 ebenfalls über eine Verbindung 17 mit dem Mehrfachkanal-Multiplexer 9 an die EDV-Anlage 10 angeschlossen sind (2). Damit können die Signalamplituden und -phasen der einzelnen Sensoren 13, 19 erfaßt und für die Auswertung des Materialzustandes genutzt werden.
Zusätzlich tragen sowohl die Innenrohrprüfbaugruppe 3 als auch die Außenrohrprüfbaugruppe 4 eine entsprechend dem Durchmesser des Fertigteils 2 variable Anzahl von Ultraschall-Rollenprüfköpfen 15 als dritte Prüfbaugruppe. Diese kontaktlosen Rollenprüfköpfe 15 sind insbesondere über eine Verbindung 17' (4) an ein 8-Kanal-Ultraschall-Gerät 16 angeschlossen. Dieses 8-Kanal-Ultraschall-Prüfgerät 16 erzeugt digitale Ausgangssignale, die über Verbindungen 18, 18' in die EDV-Anlage 10 übertragen werden. Damit sind die Meßwerte der Ultraschall-Rollenprüfköpfe 15 erfaßbar, können in digitale Signale umgewandelt und Online zur Datenverarbeitungseinrichtung 10 weitergeleitet werden. Am Display eines PC 10 sind danach die Meßdaten, beispielsweise zur Wanddicke des Fertigteils 2, darstellbar.
Die Magnetköpfe 19 der Außenprüfbaugruppe 4 werden durch die direkt vor den Magneten angebauten Trägerteile 14 der Rollenprüfköpfe 12 in einem konstanten Abstand gehalten. Bei der Innenrohrprüfbaugruppe 3 tragen jeweilige Ringe mit im Umfang versetzten Rädern die ringförmigen Wirbelstromsensoren 5. Außerdem ist ein zusätzlicher Ring vorgesehen, der die Rollenprüfköpfe mit konstantem Anpreßdruck gegen die innere Materialoberfläche 6 des Rohres 2 drückt.
Bei der Durchführung des komplexen Verfahrens mit der in 2 bis 4 in Einzelteilen dargestellten Prüfeinheit 1 werden vor Beginn der drei Prüfphasen die einzelnen Inspektionsgeräte mittels jeweiliger Kalibrierkörper kalibriert. Diese Kalibrierkörper haben im wesentlichen gleiche Dimensionen und Materialeigenschaften wie die zu prüfenden Fertigteile 2. In diesen Kalibrierkörpern sind künstlich erzeugte Materialschäden vorgesehen, wobei deren Abmessungen auch mechanisch bestimmbar sind. In zweckmäßiger Ausführung werden die Kalibrierfehler anhand der Vorgaben von internationalen Standards angebracht, wobei insbesondere die Vorgaben des American Petroleum Institutes (API) gelten. Mit Hilfe dieser auch durch Funkenerosion erzeugbaren Testfehler wird die Empfindlichkeit der Sensorbaugruppen 3 und 4 entsprechend der Amplitude, der Phase und des Abstandes der Meßdaten so eingestellt, daß eine Vergleichsprüfung, wiederholte Einstellungen und eine Nachkalibrierung jederzeit möglich sind.
In 5 und 6 ist ein Beispiel mit mehreren für die Vor-Ort-Praxis relevanten API-Vorgaben verdeutlicht. In der Tabelle gemäß 6 sind mit 12, 13 und 14 jeweilige für das erfindungsgemäße Prüfverfahren anwendbare Inspektionsstufen definiert, die auf künstlichen Vergleichsmarken an jeweiligen Test-Rohren 2'' (5) beruhen. Dabei sind in 5a eine Nut N in einer Innenoberfläche 6', in 5b eine Nut N' in einer Außenoberfläche 11' und in 5c eine Bohrung N'' in der Rohrwand so vorgegeben, daß diese künstlichen Vergleichsmarken als weitgehend einheitlicher API-Standard für den Anwender des 3-Phasen-Prüfverfahrens nutzbar sind. In der linken Spalte der Tabelle gemäß 6 sind die drei annehmbaren Bewertungsstufen dargestellt, denen in einer Spalt T eine jeweilige Tiefe X der Nut N, N' als prozentualer Wert der jeweiligen Wandstärke des Rohres 2' zugeordnet ist. Dabei beträgt die Tiefentoleranz ± 15% der vorgesehenen Tiefe X der Nut N, N', derart, daß bei einer minimalen Nuttiefe X = 0,3 mm die Tiefen-Toleranz einen Wert von ca. ± 0,05 mm aufweisen darf. In einer Spalte R ist die Länge der Nut N, N' (bei maximaler Tiefe gemäß Spalte T) dargestellt und in einer Spalte W ist eine Breite S der Nut N, N' der jeweiligen Stufe 12, 13, 14 zugeordnet. In einer Spalte Z wird ein Innendurchmesser K der radial zur Oberfläche 11' verlaufenden Bohrung N'' vorgegeben.
Ausgehend von diesen geometrischen Bedingungen sind die Nuten N, N' für die Wirbelstrommessung mit einer maximalen Länge von 38,1 mm (entspr. 1,5 Zoll) und für die Ultraschallmessung (bei maximaler Tiefe) mit einer Länge von 50,8 mm (entspr. 2 Zoll) einzubringen. Für eine Kalibrierung von Messungen mit Magnetisierung (Streufluß-Messung) ist die Länge der Nut N, N' entsprechend der jeweiligen Geräteausführung so zu bemessen, daß ein reproduzierbares Signal erzeugt werden kann. Dazu wird ein mit den Nuten N, N' als Vergleichsmarken versehenes Rohr 2'' als Testteil mit der vorgesehenen Inspektionsgeschwindigkeit durch das Prüfgerät bewegt. Um die Reproduzierbarkeit der Meßwerte sicherzustellen, sind drei Durchläufe des Test-Rohres 2'' durch das Prüfgerät vorgesehen.
Auf diesen API-Standard eingestellt werden dann bei der Vor-Ort-Prüfung die Prüfbaugruppen 3, 4 (1, Phase A) eingesetzt. Die Prüfbaugruppe 3 wird an das fernere Ende des Fertigteils 2 verlagert, und zur Prüfung erfolgt danach eine Rückverlagerung der Prüfbaugruppe 3 mit konstanter Geschwindigkeit (Pfeil F). Über diese Prüfstrecke P erfolgt eine Online-Auswertung der Meßdaten im Bereich der insbesondere als Personalcomputer (PC) vorgesehenen Datenverarbeitungseinrichtung 10.
Die Außenrohrprüfbaugruppe 4 wird auf das Fertigteil 2 aufgesetzt, die Magnete 13, 19 im Bereich der Rollenprüfköpfe 12 werden aktiviert und danach kann diese Prüfbaugruppe 4 in Richtung der Rohrlängsachse M mit konstanter Geschwindigkeit verfahren (Pfeil F') werden. Damit erfolgt eine Rohrprüfung während der Bewegung der Prüfbaugruppe 4 in Rohrlängsachse M, wobei ebenfalls eine Online-Auswertung der erfaßten Meßdaten im Bereich der Datenverarbeitungseinrichtung 10 (PC) erfolgt. Die Prüfbaugruppe 4 weist dabei eine als Hand- oder Motorbetrieb ausführbare Längsführung 20 auf, die mit einem entsprechenden Positionsgeber 21 und/oder einem Klemmsystem 22 zusammenwirkt. Im Bereich einer Anschlußbox 23 sind die entsprechenden elektrischen Verbinder 17, 17', 17'' zur EDV-Anlage 10 bzw. zu den Signalwandlern 7, 9, 16 hin vorgesehen.
Nach einem Verlagern des Gerätes 4 über die Länge des Fertigteils 2 wird die Prüfeinheit in dessen Umfangsrichtung versetzt und in einem zweiten Prüfdurchlauf wird ein weiterer Bereich des Fertigteils 2 überfahren. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis die gesamte Rohroberfläche 11 erfaßt ist.
Sämtliche der in den Prüfphasen bzw. auf den jeweiligen Prüfstrecken F, F' erfaßten Daten können über den Multiplexer 9 bzw. den 8-Kanal-Ultraschallwandler 16 direkt an die Datenverarbeitungseinrichtung 10 bzw. deren jeweilige Steckkarten übergeben werden, so daß die damit verbundene Software des Systems in kurzer Zeit eine Aussage zu Materialschäden, Materialveränderungen und/oder Wanddickenveränderungen ermöglicht (Ablaufplan gemäß 1 bzw. 2). Die damit vorliegenden und noch eine spätere Analyse des geprüften Fertigteils 2 ermöglichenden Daten bzw. Datensätze werden unter Kennzeichnung entsprechend gespeichert und für den Kunden bereitgestellt.
Die Verarbeitung der im Bereich der Datenverarbeitungseinrichtung 10 (PC) erfaßten Meßdaten ergibt sich aus einem verfahrensspezifischen und an das jeweilige Fertigteil 2 anpaßbaren Ablaufplan (1, 2), der nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen und den drei Prüfphasen näher beschrieben wird.
In der Phase B (externes Prüfsystem) werden folgende Daten im Positionsvergleich P ausgewertet (2):

C1-1 Bei der Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung werden die Signalphasen (C1-1A) und die Signalamplitude (C1-1B) individuell ausgewertet. Hierbei beschreibt der Analyse-Algorithmus die Signalphase (C1-1A) als Art des Ereignisses in der gesamten Wandung des Rohres 2, und die Si gnalamplitude (C1-1B) stellt die Größenordnung des Ereignisses dar (Auswertung: E1).
C1-2 Bei der Ultraschall-Laufzeitmessung wird die Wanddicke der Rohrwand ausgewertet (Auswertung: E2).
C1-3 Mit der zusätzlichen Möglichkeit der direkten Wirbelstromprüfung ohne Gleichstromvormagnetisierung werden die Signalphase (C1-1A) und die Signalamplitude (C1-1B) individuell ausgewertet. Hierbei beschreibt der Analyse-Algorithmus die Signalphase (C1-1A) als Art des Ereignisses auf der Rohrwandoberfläche, und die Signalamplitude (C1-1B) stellt die Größenordnung des Ereignisses dar (Auswertung: E3).

Die Auswertung der Daten von C1-1, C1-2 und C1-3 erfolgt für die gleiche Position P mit dem Ziel des Vergleichs V1 der gemeinsamen Ereignis- und Schadensanalysen. Das Ergebnis wird direkt dokumentiert und zum Vergleich mit der Prüfphase B (internes Prüfsystem) verwendet (Gesamtauswertung gemäß Feld D1-2).
In der Phase A (internes Prüfsystem) wird eine bekannte Rohrprüfbaugruppe 3 mit Wirbelstromsensoren 5 alternativ in Kombination mit Ultraschalltechnik eingesetzt. Das motorgesteuerte Vorschubmodul liefert die Schadensposition P über die Steuereinheit 7 zur Auswertung in Kombination mit den genannten Prüftechniken. In dieser Phase A (internes Prüfsystem) werden folgende Daten im Positionsvergleich P ausgewertet (2):

C2-1 Mit der zusätzlichen Möglichkeit der direkten Wirbelstromprüfung ohne Gleichstromvormagnetisierung werden die Signalphase (C2-1A) und die Signalamplitude (C2-1B) individuell ausgewertet. Hierbei beschreibt der Analyse-Algorithmus die Signalphase (C2-1A) als Art des Ereignisses auf der Rohrwandoberfläche, und die Signalamplitude (C2-1B) stellt die Größenordnung des Ereignisses dar (Auswertung: I1).
C2-2 Bei der Ultraschall-Laufzeitmessung wird die Wanddicke der Rohrwand ausgewertet (Auswertung: I2).

Die Prüfeinheit 1 bzw. der PC 10 ermöglicht damit eine gemeinsame Schadensanalyse der Phase A (internes Prüfsystem) und der Phase B (externes Prüfsystem), in deren Ergebnis die Positionen P miteinander verglichen (Vergleich V1 und V2), ausgewertet und dokumentiert (D1-2) bzw. angezeigt werden.
Mit der Prüfeinheit 1 und den einzelnen Ereignis- bzw. Schadensauswertungen C1-1, C1-2, C1-3, C2-1 und C2-2 wird eine hohe Nachweisempfindlichkeit erreicht. In dieser erfindungsgemäßen Kombination der Auswertung der Prüftechniken (gemäß Phase A und Phase B) im Zusammenhang mit dem Positionsvergleich P erhält man in der gesamten Auswertung folgende Vorteile gegenüber bisher bekannten Prüfsystemen:

– ein absolut optimiertes Schadensbild,
– eine Unterscheidung von unterschiedlichen Ereignissen, d. h. unterschiedlichen Schadenstypen,
– eine höhere Prüfempfindlichkeit zur Detektion von kleinsten Schadensstellen und
– eine eindeutigere Klassifizierung von unterschiedlichen Fehlern und somit eine verbesserte Definition der Grenze zwischen Ausschuss oder Akzeptanz eines Rohres.

Ausgehend von der Prüfeinheit 1 gemäß 1 ist gemäß 2 eine zweite erweiterte Ausführung des Ablaufplans dargestellt, bei dem eine zusätzliche Bewertung der Prüfobjekte mittels jeweiliger als die Analyseschwellen vorgebbarer Qualitätskriterien vorgesehen ist. Dabei wird eine entsprechende Anzahl der Analyseschwellen S1 bis Sn vorgegeben, und diese können bei H1 bis Hn mit den hier zur Auswertung zugeführten Signalen E1, E2, E3 sowie I1–1I2 verglichen werden. Danach erfolgt bei K eine entsprechende Signalanzeige bzw. -ausgabe in dem Fall, daß eine Überschreitung der Analyseschwelle vorliegt und beispielsweise das Prüfobjekt 2 aussortiert werden muß. Für die Dokumentation bzw. Anzeige sind die Phasen V1-V2 bzw. D1-D2 entsprechend 1 vorgesehen.

Claims

Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Futterrohren, Steigrohren, Leitungsrohren, Bohrgestängen o. dgl. aus elektrisch leitendem Metall gefertigten Fertigteilen für Erschließungs-, Ausrüstungs- und Transportbereiche in Öl- und Gasfeldern sowie zur Erstellung von Fernleitungen und Geothermiebohrungen, wobei diese Fertigteile als einzelne Prüfobjekte (2) vor einem Einbau inspiziert, bewertet und bei Feststellung von einen Grenzwert überschreitenden Schäden aussortiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß mittels an sich bekannter Wirbelstromprüfung, Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung und Ultraschallprüfung zumindest drei Prüfphasen am jeweiligen Prüfobjekt (2) durchgeführt, dabei entlang vorgebbarer Prüfstrecken (F) jeweilige Prüfpositionen (P) mit Schadensinformationen erfaßt, diese als jeweilige Meßdaten der drei Prüfungen in einer Datenverarbeitungseinrichtung (10) zusammengeführt und von dieser sämtliche Meßdaten mittels eines Computerprogramms verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Datenverarbeitungseinrichtung (10) ein objektbezogener Gesamtvergleich erstellt wird und nach dieser dreifachen Bewertung von Schäden in den jeweiligen Prüfpositionen (P) die Prüfobjekte (2) als Fertigteile zur Weiterverwendung ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile (2) bereits bei Überschreiten eines Grenzwertes in einer der drei Prüfphasen aussortiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Prüfphasen gleichzeitig an einer Prüfposition (P) durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Prüfphasen nacheinander an einer Prüfposition (P) durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfobjekte (2) nach jeweiligen dem Programm vorgebbaren Qualitätskriterien bewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfobjekte (2) nach jeweiligen in das Computerprogramm als Analyseschwelle eingegebenen Qualitätskriterien bewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer die Wandung des rohrförmigen Fertigteils (2) erfassenden Prüfung die drei Prüfphasen wahlweise vom Innenraum (6) des Rohres (2) und/oder von dessen Außenseite (11) aus durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfphasen in Abhängigkeit vom Durchmesser bzw. der Wanddicke des Fertigteils (2) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Innenraum des Rohres (2) aus die Wirbelstromprüfung sowie eine Ultraschallprüfung erfolgen und vom Außenumfang (11) des Rohres (2) aus die Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vom Außenumfang (11) des Prüfobjektes (2) aus zusätzlich eine Ultraschallprüfung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Prüfphase die Prüfung vom Innenraum des Rohres (2) aus vorgesehen ist und dabei der gesamte Rohrquerschnitt erfaßt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der am Außenumfang (11) des Rohres (2) erfolgenden Prüfphase in Abhängigkeit vom Durchmesser des Fertigteils (2) nur ein Prüfschritt durchgeführt oder mehrere radial versetzte Prüfschritte durchgeführt wird/werden.
Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohren (2) o. dgl. Fertigteilen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei eine an sich bekannte Wirbelstromprüfung, eine Wirbelstromprüfung mit Gleichstromvormagnetisierung sowie eine Ultraschallprüfung ausführende Sensorbaugruppen (3, 4) und eine deren positionsgenau erfaßte Daten zu einer erweiterten Schadensaussage zusammenfassende Datenverarbeitungseinrichtung (10) eine Prüfeinheit (1) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten der Sensorbaugruppen (3, 4) im Bereich einer Schrittsensorsteuerung (7) und/oder eines 8-Kanal-Prüfgerätes (9) erfaßbar sind, an die Datenverarbeitungseinrichtung (10) weiterleitbar sind und damit das Prüfobjekt (2) klassifizierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorbaugruppen (3, 4) über einen Mehrfachkanal-Multiplexer (9) mit der Datenverarbeitungseinrichtung (10) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die EDV-Einrichtung (10) mit jeweiligen die Meßdaten aufnehmenden programmierbaren Steckkarten versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die das Prüfobjekt (2) klassifizierenden Meßdaten als Dokument (D1-2) in Form eines komplexen Prüfprotokolls, als Warnsignal, als Displaydarstellung o. dgl. Ausgangsgrößen ausgebbar und/oder speicherbar sind.