BE1031018B1

BE1031018B1 - Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des Kathodenschutzes sowie Verfahren hierzu

Info

Publication number: BE1031018B1
Application number: BE20225901A
Authority: BE
Inventors: Andrey Danilov
Original assignee: Rosen Ip Ag
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-06-10
Also published as: BE1031018A1; WO2024100059A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des Kathodenschutzes einer ferromagnetischen Rohrleitung, wobei die Inspektionsvorrichtung rohrleitungsgängig und insbesondere mediumgetrieben ausgebildet ist und eine Magnetisiervorrichtung zur Erzeugung eines als magnetisches Wechselfeld ausgebildeten primären Magnetfeldes in der Wand der Rohrleitung mit zumindest einer Magneteinheit und eine wenigstens einen Magnetfeldsensor aufweisende Messvorrichtung zur Messung eines im Innern der Rohrleitung ausgebildeten Magnetfelds aufweist, wobei der Magnetfeldsensor eine Ebene schneidet oder dicht an dieser angeordnet ist, zu der die zumindest im Betrieb der Magnetisiervorrichtung vorhandenen Magnetfeldlinien der zumindest einen Magnetfeldeinheit bei Berücksichtigung der Richtung der Magnetfeldlinien spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung des Kathodenschutzes einer ferromagnetischen Rohrleitung mit einer solchen Vorrichtung.

Description

-1- BE2022/5901

Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des Kathodenschutzes sowie Verfahren hierzu

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des

Kathodenschutzes einer ferromagnetischen Rohrleitung, wobei die Inspektionsvor- richtung rohrleitungsgängig und insbesondere mediumgetrieben ausgebildet ist und eine Magnetisiervorrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes mit zumindest einer Magneteinheit und eine wenigstens einen Magnetfeldsensor aufwei- sende Messvorrichtung zur Messung eines an der Innenseite der Wand der Rohrlei- tung ausgebildeten Magnetfeldes aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein

Verfahren zur Untersuchung des Kathodenschutzes einer ferromagnetischen Rohr- leitung.

Metallische Rohrleitungen werden oft im Boden oder im Wasser verlegt. Diese Um- gebungen stellen in der Regel ein elektrolytisches Medium dar. An Fehlstellen der

Beschichtung der Rohrleitung entsteht ein Ladungstransport vom Metall der Rohrlei- tung in Richtung des Elektrolyten. Durch den Transport von Metallionen korrodiert die Rohrleitung. Um die Korrosionsentwicklung zu verhindern, wird im Stand der

Technik ein Gleichstrom auf die zu schützenden Rohrleitungen aufgebracht. Dieser

Schutzstrom erzeugt eine kathodische Polarisation der Rohrleitung und verhindert, dass Metallionen von der Rohroberfläche gelöst werden.

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Versagt dieser sogenannte Kathodenschutz, kann sich die Korrosion an den Be- schichtungsfehlstellen in den Rohrleitungswänden sehr schnell entwickeln. Daher er- folgt die Überprüfung des Kathodenschutzes in relativ kleinen Abständen von einem oder wenigen Monaten. Darüber hinaus helfen solche Inspektionen, die Beschich- tungsfehlstellen rechtzeitig zu finden und zu beseitigen. Ein Loch einer als beispiels- weise Öl- oder Gas-Pipeline ausgebildeten Rohrleitung kann zu verheerenden Um- weltschäden führen. Der Kathodenschutz wird in der Regel an einigen kritischen

Messpunkten durch Messung des Anlage-Boden-Potentials überprüft. An den Mess- stellen werden die entsprechenden Vorrichtungen stationär installiert. Zusätzlich kann das Potentialfeld an der Oberfläche entlang der Pipeline und in der Pipeline-

Umgebung gemessen werden. Für Offshore-Pipelines werden Potentialmessungen mit Hilfe von ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen durchgeführt. Die Potential- messung ist in der Regel sehr teuer und mit großem manuellem Aufwand verbun- den.

Eine weitere Methode zur Überprüfung des Kathodenschutzes basiert auf der Mes- sung des Gleichstroms direkt in der Rohrleitungswand mit einer rohrleitungsgängi- gen, d.h. in der Rohrleitung bewegbaren Inspektionsvorrichtung, welche auch als

Molch bezeichnet werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht Messungen entlang der gesamten Rohrleitung und stellt eine kostengünstige, zuverlässige Methode zur Ab- schätzung der Effizienz des Kathodenschutzes und zur Detektion von Beschich- tungsfehlern dar. Allerdings erfordert die Messung ein robustes Verfahren, das auch unter schwierigen Messbedingungen einer beispielsweise als Öl-Pipeline ausgebil- deten Rohrleitung eingesetzt werden kann.

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Aus der US 2022/113283 A1 sind ein Verfahren und eine Methode zur Detektion von

Korrosion unter einer Isolierung von Rohrleitungen oder Platten bekannt. Eine

Sonde umfasst erste und zweite Erregermittel und mindestens ein Paar von Detek- tormitteln, wobei die Erregermittel durch einen Wechselstrom angetrieben werden, um ein magnetisches Wechselfeld Zu erzeugen, und die Detektormittel so konfigu- riert sind, dass sie das Magnetfeld eines induzierten Wirbelstroms erfassen, der durch das Magnetfeld der Erregermittel verursacht wird.

In der CN 205808996 U ist ein Gerät zur Erkennung von Oberflächendefekten in Me- tallrohrleitungen offenbart, bei dem ein auf Basis einer 220 Volt Wechselstromver- sorgung erzeugtes elektromagnetisches Wechselfeld verwendet wird. Mittels eines

Hallelements kann die Streuung des magnetischen Flusses erkannt werden.

Die CN 209264626 U offenbart ein mehrdimensionales Erfassungssystem zur Abbil- dung innerer Defekte einer Stahlplatte. Ein dreidimensionales Rekonstruktionspro- gramm verarbeitet hierfür Magnetfluss-Streuinformationen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Stand der Technik bekannten Ver- fahren zur Untersuchung des Kathodenschutzes zu verbessern.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 17. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind

-4- BE2022/5901 den auf diese Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden

Beschreibung zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist eine Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des Kathoden- schutzes einer ferromagnetischen Rohrleitung gemäß dem Oberbegriff des An- spruchs 1 vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass der Magnetfeldsensor eine Ebene schneidet oder dicht an dieser angeordnet ist, zu der die zumindest im

Betrieb der Magnetisiervorrichtung vorhandenen Magnetfeldlinien der zumindest ei- nen Magneteinheit bei Berücksichtigung der Richtung der Magnetfeldlinien spiegel- symmetrisch ausgebildet sind.

Mit einer solchen Vorrichtung ist es möglich, den Magnetfeldsensor möglichst wenig vom magnetischen Wechselfeld beeinträchtigt zu betreiben, so dass die Magneti- siervorrichtung zur Erzeugung eines primären magnetischen Wechselfeldes den

Sensor möglichst wenig beeinträchtigt. Durch die Erzeugung des primären magneti- schen Wechselfeldes wird in der Rohrleitungswand eine Änderung der Permeabilität bewirkt, so dass ein durch einen Gleichstrom des Kathodenschutzes vorhandenes sekundäres Gleichstrom-Magnetfeld in der Wand der Rohrleitung in das Innere der

Rohrleitung streut, wobei das Wechselfeld aufgrund der Anordnung des Magnetfeld- sensors diese Messung möglichst wenig beeinträchtigt.

Vorteil der erfindungsgemäRen Inspektionsvorrichtung ist, dass zur Erzeugung eines vom primären Wechselfeld möglichst wenig beeinflussten Messbereichs die Vekto-

-5- BE2022/5901 ren des Magnetfelds sich zumindest in einer vorzugsweisen Messrichtung des Mag- netfeldsensors aufheben oder möglichst aufheben. Da das primäre Wechselfeld deutlich stärker ist als das wünschenswerterweise zu messende sekundäre Gleich- strom-Magnetfeld, wird durch das erfindungsgemäße Setup ein Bereich geschaffen, in dem in einer bevorzugten Messrichtung die Wirkung des im Vergleich zum zu messenden Feld insbesondere mehrere GröBenordnungen größeren primären Mag- netfelds deutlich reduziert ist.

Die Spiegelsymmetrie der Magnetfeldlinien des zumindest im Betrieb der Vorrich- tung vorhandenen Magnetfelds ergibt sich zumindest in einem Setup der Inspekti- onsvorrichtung, in der durch die Magnetisiervorrichtung ein primäres Magnetfeld er- zeugt wird, beispielsweise durch einen oder mehrere Dauer- oder Elektromagneten.

Hierbei wirkt das Magnetfeld nicht notwendigerweise auf eine Rohrleitung ein. Im

Betrieb der Inspektionsvorrichtung in der Rohrleitung mit vorhandenem primären

Magnetfeld ist dieses gegebenenfalls durch das in das Rohrleitungsinnere gestreute

Gleichstrom-Magnetfeld des Kathodenschutzes (geringfügig) beeinflusst, so dass sich strenggenommen auch im Bereich der Magneteinheiten ein resultierendes Mag- netfeld ergibt. Aufgrund der äußerst geringen Amplitude des Streufelds, die insbe- sondere mehrere Größenordnungen geringer ist als die des primären Magnetfelds, kann das primäre Magnetfeld allerdings weiterhin als unbeeinflusst gelten, so dass im Sinne der Erfindung die Magnetfeldlinien des primären Magnetfelds mit ihrer

Richtung bzw. ihrem Richtungssinn zur Definition der Ebene, an der oder in der diese schneidend der Magnetfeldsensor liegt, weiterhin als spiegelsymmetrisch an-

-6- BE2022/5901 genommen werden können. Hierbei wird die oder werden die Magneteinheiten be- trachtet, die das für die Messung relevante primäre Magnetfeld ausbilden, insbeson- dere in der wandnächsten Position der Magneteinheit(en).

Der Magnetfeldsensor gilt liegt insbesondere dann dicht an der Ebene an, wenn er insbesondere inkl. eines etwaigen Gehäuses oder einer Einhausung in Form bei- spielsweise eines keramischen oder elastomeren Materials nicht weiter als 15 cm vorzugsweise nicht mehr als 10 cm und weiter vorzugsweise nicht weiter als 5 cm von der Ebene beabstandet ist. Dieser Abstand ist insbesondere vom Rohrleitungs- durchmesser abhängig. Bei größeren Durchmesser oberhalb von einem 1m können insbesondere die Abstände bis 15 cm passen, während bei geringeren Durchmes- sern von 50 bis 100 cm der Abstand nicht weiter als 10 cm betragen sollte sowie bei noch geringeren Durchmessern der Abstand nicht mehr als 5 cm betragen sollte. Je dichter der Magnetfeldsensor an der Symmetrieebene liegt, desto besser. Insbeson- dere liegt er in der Ebene. Als Magnetfeldsensor wird somit der Sensor selbst, bei- spielsweise eine Spule, insbesondere zuzüglich eines etwaigen Sensorgehäuses o- der einer Einhausung zum Schutz des Sensors verstanden, so dass der Magnetfeld- sensor auch dann bereits die Ebene schneidet, wenn das Sensorgehäuse oder die

Einhausung die Ebene schneidet.

Das magnetische Wechselfeld ist ein solches, dessen Nord-Süd-Ausrichtung, mithin dessen Polarität sich mit der Zeit und/oder dem Weg durch die Rohrleitung ändert.

„7 - BE2022/5901

Das primäre magnetische Wechselfeld wird entweder durch einen oder mehrere

Elektromagneten erzeugt, die insbesondere im Betrieb der Inspektionsvorrichtung in einem möglichst festen Abstand zur Wand positioniert sind. Alternativ oder ergän- zend kann das Wechselfeld wie nachfolgend beschrieben auch durch mehrere Dau- ermagnete erzeugt werden, die sich im Betrieb der Inspektionsvorrichtung um eine insbesondere quer zur Fortbewegungsrichtung des Inspektionsgeräts ausgerichtete

Achse bewegen, wobei die Magneteinheiten dergestalt angeordnet sind, dass sich ihre Polaritäten bzw. die Nord-Süd-Ausrichtung (N-S-Ausrichtung) der einzelnen

Magneteinheiten in Form von Dauermagneten einzeln oder gruppenweise im wand- nächsten Punkt abwechseln.

Das magnetische Wechselfeld wird hierbei aus der Sicht des Magnetfeldsensors be- trachtet, ungeachtet dessen, dass sich die Inspektionsvorrichtung durch die Rohrlei- tung bewegt und die ein oder mehreren Magneteinheiten entsprechend in Längsrich- tung der Rohrleitung aufeinander folgende Wandabschnitte polarisieren. So kann eine Änderung des Kathodenstroms entlang der Rohrleitung indirekt über das einge- streute Gleichstrom-Magnetfeld bestimmt werden.

Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor zur Messung eines Magnetfelds oder einer

Magnetfeldkomponente des resultierenden und/oder sekundären Magnetfelds senk- recht zu der Ebene ausgebildet ist. Somit kann der Sensor möglichst unbeeinflusst vom primären Magnetfeld das im Rohrleitungsinneren vorhandene Streufeld bzw. sekundäre Magnetfeld aufgrund des Kathoden-Gleichstroms messen, da sich auf-

-8- BE2022/5901 grund der Symmetrie die Effekte des primären Magnetfelds aufheben. Der Magnet- feldsensor ist demnach zur Messung des Magnetfelds in eine Richtung ausgebildet, in der sich die magnetischen Kräfte der zumindest einen Magneteinheit môglichst aufheben. Beispielsweise erfolgt die Messung bei einer durch einen als Stabmagnet ausgebildeten Magneteinheit auf einer Geraden, die deckungsgleich mit der Nord-

Süd-Achse des Magneten liegt, wobei eine Magnetfeldkomponente senkrecht zu dieser Geraden gemessen wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die oder zumindest eine der Magnet- einheiten spiegelsymmetrisch von der Ebene geschnitten, so dass Teile des jeweili- gen Pols im Spiegelfall aufeinander fallen. Dies gilt insbesondere bei stabförmigen

Magneten oder anderen Magneten, deren N-S-Ausrichtung im Betrieb im wand- nächsten Punkt in einem Schnitt betrachtet senkrecht zur Wand der Rohrleitung liegt.

Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in einem Bereich divergierender oder kon- vergierender Magnetfeldlinien des primären Magnetfelds der Inspektionsvorrichtung angeordnet, so dass sich bei geeigneter Wahl der Richtung des zu messsenden

Magnetfelds die vom primären Magnetfeld ausgeübten Kräfte kompensieren.

Insbesondere wenn in der Messung auch Anteile des primären Magnetfelds mitge- messen werden, erfolgt eine Analyse der Signalanteile zumindest des sekundären

Gleichstrom-Magnetfelds unter Berücksichtigung der Änderung der Permeabilität in

-9- BE2022/5901 einer EDV-Vorrichtung. Das Ableiten der Größe des Gleichstroms erfolgt entspre- chend auf Basis der Signalanteile des sekundären Magnetfelds. Die Analyse der

Signalanteile erfolgt typischerweise nach einem Auslesen der Daten aus der Inspek- tionsvorrichtung, nachdem diese den Inspektionslauf beendet hat, und einem Ein- spielen der Messergebnisse in eine EDV-Vorrichtung. Als EDV-Vorrichtungen kom- men sowohl im Feld verwendete Laptops, Destop-PCs als auch Server in Frage, auf denen jeweils eine zugehörige Auswertungssoftware läuft. Diese hat insbesondere

Zugriff auf die jeweiligen Arbeits- und Permanentspeicher, die jeweiligen Prozesso- ren und Schnittstellen zum Datentransfer zwischen den benötigten EDV-Mitteln.

Ebenfalls können Datenbanken lokal oder cloudbasiert angebunden sein, in denen für die Auswertung notwendige Daten, insbesondere Kalibrierdaten, vorgehalten werden.

Der Erfindung liegt wie vorbeschreiben die Erkenntnis zugrunde, dass das Anlegen eines stärkeren Magnetfeldes an die Rohrleitungswand die magnetische Permeabili- tät in diesem Bereich der Rohrleitungswand ändert und das dann aufgrund der inho- mogenen Verteilung der magnetischen Permeabilität der ansonsten nicht von inner- halb der Rohrleitung messbare magnetische Streufluss des Gleichstroms in das In- nere der Rohrleitung dringen und auf der Innenseite der Rohrleitung, d.h. durch ein in der Rohrleitung bewegtes Messgerät gemessen werden kann.

Für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird das sekundäre Gleichstrom-

Magnetfeld der Einfachheit halber auch als sekundäres Magnetfeld bezeichnet.

- 10 - BE2022/5901

Die Magnetisiervorrichtung wird in Abhängigkeit der Wanddicke und des Materials so ausgebildet, dass eine möglichst große Änderung der Permeabilität erreicht wird, so dass bei eventuellem Uberlagern des primären Wechselfeldes mit einem durch den Gleichstrom erzeugten sekundären Magnetfeld, welches aufgrund der lokalen

Permeabilitätsänderung und der hiermit einhergehenden inhomogenen Verteilung der magnetischen Permeabilität mit einem (Streu-)Flussanteil in das Rohrleitungs- innere reicht, ein auswertbares Signal erzeugt wird und die Größe des Gleichstroms auf Basis der Signalanteile des sekundären Magnetfelds bestimmt werden kann. So kann auf einfache Weise und ohne die bisherigen Limitierungen durch beispiels- weise Öl-verschmutzte, innere Oberflächen der Rohrleitungswand über die gesamte

Strecke einer Rohrleitung der Gleichstrom indirekt gemessen und bestimmt werden.

Das Ableiten der Größe des Gleichstroms erfolgt insbesondere durch Vergleich der bestimmten Signalanteile mit den Daten einer Kalibrierungsdatenbank, die für eine

Vielzahl von Magnetfeldstärken, Materialien, Rohrleitungswandstärken und/oder

Gleichstromgrößen die sich auf der Innenseite einer Rohrleitung ergebenen

Streuflussanteile des sekundären Magnetfelds umfasst.

Die Stärke des lokal durch eine Magnetisiervorrichtung erzeugten magnetischen

Wechselfelds ist insbesondere zumindest um einen Faktor 50, vorzugsweise zumin- dest um einen Faktor 100 und weiter vorzugsweise um einen Faktor 500 größer als die Stärke des Gleichstrom-Magnetfelds. Um eine ausreichende Änderung der mag- netischen Permeabilität zu erreichen, wird somit ein starkes primäres Magnetfeld in-

- 11 - BE2022/5901 duziert. Das im Rohrleitungsinneren induzierte sekundäre Magnetfeld ist im Verhält- nis zum primären Magnetfeld sehr klein. Aufgrund der Erkenntnis, dass die magneti- sche Permeabilität nur von der Amplitude des angelegten Magnetfeldes abhängt, va- riiert sie allerdings doppelt so schnell wie das primäre Magnetfeld. Das sekundäre

Magnetfeld ändert sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die magnetische Per- meabilität, d.h. es variiert doppelt so schnell wie das primäre Magnetfeld, was zur

Identifikation der Signalanteile des sekundären Magnetfelds verwendet wird.

Vorzugsweise liegen die Frequenzen des eingebrachten magnetischen Wechselfel- des kleiner 500 Hz, wobei sie insbesondere größer als 2 Hz sind. Unterhalb von 500

Hz lassen sich die Effekte besonders gut beobachten.

Insbesondere erfolgt die Messung des sich aus dem sekundären und/oder des pri- mären und sekundären Magnetfeldes ergebenden Magnetfeldes während der Erzeu- gung des Wechselfeldes, so dass der zeitliche Verlauf des gemessenen Signals während der Erzeugung des Wechselfeldes aufgenommen und ausgewertet werden kann.

Vorzugsweise wird in der EDV-Vorrichtung das Spektrum des sekundären Magnet- feldes bestimmt, wobei es sich zunächst um die Analyse des gesamten Signals han- deln kann, aus welchem dann die Signalanteile des sekundären Feldes abgeleitet werden. Die an sich bekannte Spektralanalyse, beispielweise in Form einer Fourier-

Analyse, wird nun für die Bestimmung eines eigentlich innenseitig der Rohrleitungs- wand sonst nicht messbaren äußeren Gleichstrom-Magnetfeldes verwendet.

„12 - BE2022/5901

Vorzugsweise wird in der Analyse für die Bestimmung des Gleichstroms zumindest ein Signalanteil ausgewählt wird, der ein gerades Vielfaches der Frequenz der Rich- tungsänderung des Magnetfeldes ist. Insbesondere werden in der Spektralanalyse alle Signalanteile berücksichtigt, die einem geraden Vielfachen der Frequenz der

Richtungsänderung des Wechselfeldes entsprechen, wobei die Nullfrequenz nicht berücksichtigt wird. Die Frequenz der Stärke des sekundären Magnetfeldes Hs (t) ist doppelt so groß wie die Frequenz der Stärke des primären Magnetfeldes Hp (t). Die- ser Unterschied in der Variation erlaubt es, die Signale Hp (t) und Hs (t) im Frequenz- raum zu trennen. Aus dem Signal des sekundären Feldes wird wiederum die Strom- stärke des Kathodenschutzes abgeleitet.

Zwecks genauer Auswertung werden insbesondere Signallängen von 5 bis 15

Hauptperioden des angelegten Wechselfeldes berücksichtigt.

Insbesondere wird in der EDV-Vorrichtung auf Basis der Amplitude zumindest eines geraden Vielfachen der Frequenz der Richtungsänderung des Magnetfeldes die

Stromstärke mittels einer oder mehrerer Regressionsfunktionen bestimmt. Die eine oder mehreren Regressionsfunktionen werden insbesondere in Abhängigkeit der vorliegenden Randbedingungen, insbesondere der Wandstärke der Rohrleitung, des

Materials derselben, des aufgeprägten Magnetfelds, der Geschwindigkeit der Mess- vorrichtung und/oder des Setups der zugehörigen Magnetfelderzeugungsvorrichtung

„13 - BE2022/5901 bestimmt. Vorzugsweise werden hierbei die Analysedaten des sekundären Magnet- feldes mittels der Analysedaten des primären Magnetfeldes normalisiert und/oder kalibriert.

Um die Stromstärke / des Kathodenschutzes zu berechnen, kann beispielsweise eine Regressionsfunktion des Merkmalsvektors V = Ee, Zn, 20m) Fan) be- stimmt werden, wobei F( ) die Amplituden des jeweiligen Spektrums sind. Die ein- zelnen Werte aus dem Spektrum sind auf den Hauptfrequenzwert aus dem Sig- nalspektrum normiert. Diese Normalisierung reduziert die Abhängigkeit von der Vari- ation der Magnetisierungsstärke und / = R(V), wobei R für die Regressionsfunktion steht.

Zur Definition der Regressionsfunktion können insbesondere eine Fit-Funktion oder gängige Methoden des maschinellen Lernens wie lineare Regression, neuronale

Netze, Entscheidungsbäume, Support-Vektor-Maschine usw. verwendet werden. Zur

Definition der Regressionsfunktion können Daten im Rahmen einer Kalibrierung ge- wonnen werden. Je nach Geräteausführung kann es notwendig sein, unterschiedli- che Regressionsfunktionen für verschiedene Messbedingungen wie Wandstärke wt, magnetische Eigenschaften des Rohrleitungsmaterials und Geschwindigkeit v der

Messvorrichtung zu definieren.

R,(V) wenn wt = wt,,v = v,, …

I= fr wenn wt = Wt,, V = V2, …

„14 - BE2022/5901

Diese Abhängigkeiten können auch als zusätzliche Parameter in die Regressions- funktion eingeführt werden, d.h. / = R(V,wt, v, …). Der Strom / kann demnach wie folgt definiert werden.

RV, wt, v) für Stahl st37 [I= | (V, wt, v) für Stahl st52

Eine Kalibrierung kann ebenfalls über die Änderung der Amplituden der ungeraden

Frequenzen und/oder mittels der B-H-Kurven der ungeraden Frequenzen erfolgen.

Die Messbedingungen können durch den Verlauf der primären Magnetisierung defi- niert werden. Es kann ausreichen, hierfür das gemessene Signal direkt zu verwen- den, unter Vernachlässigung des Teils der sekundären Magnetisierung. Ebenfalls ist es möglich, die Frequenzen 2f%,4fn, 6fm, 8fm - aus dem Signal zu filtern, um den

Einfluss der sekundäres Magnetfeldes auszuschließen. Insbesondere erfolgt gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung in der EDV-Vorrichtung die Bestimmung der Messbedingungen auf Basis eines Spektrums des primären Wechselfeldes, so dass separate, zusätzliche Arbeits- oder Messvorgänge zur Bestimmung der Mess- bedingungen entfallen können.

Einige der Messbedingungen können gleichwohl bekannt sein oder auch durch an- dere Messmethoden gegebenenfalls redundant vorab bestimmt werden.

Eine weitere Möglichkeit, die Trennung der Signale des primären und des sekundä- ren Magnetfelds zu verbessern, besteht darin, das Gerät so zu konfigurieren, dass das Spektrum des primären Magnetfeldes im Fourier-Spektrum hauptsächlich durch

-15- BE2022/5901 die Hauptfrequenzkomponente vertreten wird. Dadurch wird es im Fourier-Spektrum leichter, die Signale von primären und sekundären Magnetfeldern zu trennen.

Insbesondere wird für die Bestimmung der Stromstärke eine Vielzahl von Daten ei- nes Messlaufes fusioniert. Wenn die Beschichtung einer Rohrleitung unbeschädigt ist, ändert sich die Stromstärke sehr langsam und kann sich nur bei Beschichtungs- fehlern und Installationen schlagartig ändern. Dies ermöglicht eine genauere Ab- schätzung der Stromstärke durch Datenfusion der Daten aus einem Lauf, z.B. mit- tels Kalman-Filter.

Vorzugsweise kônnen die gesammelten Messdaten aus mehreren Läufen fusioniert werden, um die Genauigkeit der Auswertung weiter zu verbessern.

Insbesondere ist die Inspektionsvorrichtung Teil eines Inspektionsgeräts, welches als Molch passiv durch eine Rohrleitung fährt. Sie kann auch Teil eines Inspektions- geräts sein, welches sich aktiv durch eine Rohrleitung bewegen kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Magnetisiervorrichtung wenigs- tens eine Gruppe von zumindest zwei Magneteinheiten auf, deren zumindest im Be- trieb der Inspektionsvorrichtung vorhandene Pole voneinander abstoßende Kräfte ausüben, wobei die Magnetisiervorrichtung dergestalt ausgebildet ist, dass sich die zwei Magneteinheiten im Betrieb, d.h. im Zeitpunkt der Erzeugung der Änderung der

Permeabilität und insbesondere im Zeitpunkt der Messung, gleichzeitig in ihrer

- 16 - BE2022/5901 wandnächsten Position befinden. Die paarweise gegeneinander stehenden Magne- ten erzeugen einerseits in einem lokal begrenzten Bereich der Rohrleitung eine rela- tiv große Änderung der Permeabilität. Andererseits kann bei einer Anordnung des

Magnetfeldsensors auf der im Betrieb von der nächstliegenden Wand der Rohrlei- tung abgewandten Seite der Magneteinheiten dieser gut auf einer zwischen den bei- den Magneteinheiten verlaufenden Senkrechten zur Wand angeordnet werden. Ins- besondere sind die N-S-Ausrichtungen der Magneteinheiten zumindest anteilig und insbesondere genau einander entgegengesetzt, was den Aufbau der Vorrichtung und die Betrachtung der Magnetfelder vereinfacht. Die Magneteinheiten sind in ihrer wandnächsten Position vorzugsweise nicht weiter als 10 cm voneinander entfernt.

Bei nur zwei Magneteinheiten handelt es sich vorzugsweise um Elektromagneten, deren Polaritäten vorzugsweise gleichzeitig wechseln. Bei der Verwendung von

Dauermagneten, beispielsweise stabförmig ausgebildeten Magneten sind zumindest zwei Gruppen von zumindest jeweils zwei Dauermagneten mit entsprechend ausge- richteten Polen vorhanden, die abwechselnd eine Permeabilitätsänderung des vom

Magnetfeldsensor aus betrachteten Bereichs der Rohrleitungswand bewirken. Zur

Entdeckung von lokalen Änderungen des Kathodenstroms bewegt sich die Inspekti- onsvorrichtung durch die Rohrleitung, so dass sich das Wechselfeld zumindest mit der Bewegung entlang der Wand der Rohrleitung ergibt.

Insbesondere sind in dem gewünschten Setup einander abstoBende Pole exakt ei- nander zugewandt, was beispielsweise durch in einer Linie angeordnete Stabmag- neten bzw. magnetischer Dipole oder Quadrupole erreicht werden kann.

„17 - BE2022/5901

Vorzugsweise weist die Magnetisiervorrichtung wenigstens einen im Betriebsfall durch die Rohrleitung insbesondere in deren Längsrichtung rollbaren Träger auf, der in einem quer zu einer Drehachse des Trägers verlaufenden Schnitt mit einem vor- zugsweise zumindest im Wesentlichen kreisartigen Umfang versehen ist und entlang des Umfangs zumindest zwei Gruppen von zumindest zwei der Magneteinheiten zur

Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes aufweist. Insbesondere weisen die

Magneteinheiten einer Gruppe eine zu den Magneteinheiten einer nachfolgenden

Gruppe genau entgegengesetzte N-S-Ausrichtung bzw. Polarisation auf.

Insbesondere misst der zumindest eine Magnetfeldsensor der Messvorrichtung der

Inspektionsvorrichtung das Magnetfeld parallel zur Drehachse des Trägers und ins- besondere in einem Bereich, der in einem zur Nord-Süd-Ausrichtung der Magnetein- heiten parallelen Schnitt betrachtet auf einer Linie angeordnet ist, die zu den Nord-

Süd-Ausrichtungen der Magneteinheiten der Gruppe gleich angewinkelt ist und zwi- schen den Magneteinheiten oder diese randseitig berührend verläuft.

Die Messvorrichtung umfasst neben dem Magnetfeldsensor üblicherweise noch die für die Aufnahme und Speicherung der Daten notwendige Elektronik einschließlich einer Energieversorgung.

In diesem Bereich sind die Magnetfeldlinien der zumindest zwei Magnete dergestalt ausgerichtet, dass sie sich in einer Messrichtung parallel zur Drehachse des Trägers

„18 - BE2022/5901 bzw. insbesondere dann auch parallel zu einer gedachten Tangente an die Rohrlei- tungswand möglichst aufheben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnetein- heiten einer Gruppe von zumindest zwei Magneteinheiten durch ein dazwischen an- geordnetes Ausrichtelement getrennt. Dies sorgt für eine optimale Ausrichtung der

Magnetfeldlinien in Richtung der Rohrleitungswand, insbesondere dann, wenn das

Ausrichteelement in Richtung der Rohrleitungswand überstehend angeordnet ist und somit dichter als die Pole der Magneteinheiten im Betrieb der Inspektionsvorrichtung an die Rohrleitungswand herankommt.

Vorteilhafterweise sind entlang des Umfangs des Trägers zumindest wenigstens zwei Gruppen von zumindest zwei insbesondere als Dauermagneten ausgebildete

Magneteinheiten zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes vorgesehen, wo- bei die Magnetfeldrichtungen in Umfangsrichtung benachbarter Gruppen zur Erzeu- gung des magnetischen Wechselfeldes zumindest teilweise und insbesondere ge- nau entgegengerichtet ausgebildet sind. Mit dem Abrollen des Trägers auf der In- nenseite der Wand der Rohrleitung wird somit ein Wechselfeld in die Rohrleitungs- wand eingeprägt, welches zu einer Änderung der Permeabilität der Rohrleitung führt.

Eine solche Vorrichtung ist insbesondere für den Fall, dass sie als Teil eines Mol- ches verwendet wird, und somit durch das Medium in der Rohrleitung gedrückt wird, besonders energiesparend ausgebildet.

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Um die Datenaufnahme durch den Magnetfeldsensor weiterhin zu verbessern, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zwischen Magnet- feldsensor und Magneteinheit eine metallische und insbesondere ferromagnetische

Abschirmvorrichtung angeordnet. Dies führt zu einer noch besseren Abschirmung des Magnetfeldsensors vom primären Magnetfeld, so dass sich das aufgenommene

Messsignal stärker oder komplett aufgrund des sekundären Magnetfelds ergibt.

Insbesondere umfasst die Abschirmvorrichtung zumindest ein ferromagnetisches und insbesondere zylindrisches Abschirmelement, beispielsweise in Form wenigs- tens eines Rohres, welches sich vorzugsweise parallel zur Drehachse des Trägers erstreckt. Dieses Abschirmelement, welches sich insbesondere nicht mit dem Träger mitdreht, schirmt den Messbereich des Magnetfeldsensors nicht nur von dem oder den Magnetfeldern der wandnächsten Magneteinheiten ab, sondern ebenfalls auch von denjenigen der sich entlang des Umfangs des Trägers und insbesondere au-

Benseitig eines außenseitig rotationssymmetrischen Abschirmelements erstrecken- den weiteren Magneteinheiten. Insbesondere ist das zylindrische Abschirmelement innerhalb des Trägers angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung kann das zumindest eine Abschir- melement auch als Lager für den Träger dienen oder dieses mit ausbilden. Das Ab- schirmelement selbst ist an einem weiteren Gestell oder Zentralkörper der Inspekti- onsvorrichtung angeordnet oder bildet diesen mit aus.

_ 20 - BE2022/5901

Bei Varianten, in denen sich das Abschirmelement mit den Magneteinheiten des

Trägers mitdreht, ist das Abschirmelement dann an einem Zentralkôrper oder einem zum Zentralkôrper gehörenden Gestell der Inspektionsvorrichtung gelagert.

Das im Rohrleitungsinneren durch Beeinflussung der Permeabilität der Rohrleitung vorhandene Streufeld des sekundären Magnetfeldes kann durch die Abschirmvor- richtung ebenfalls wiederum beeinflusst werden. Zur Unterbrechung des magneti- schen Flusses des eingestreuten sekundären Magnetfeldes in den Abschirmelemen- ten bzw. der Abschirmvorrichtung weist diese daher zumindest zwei über wenigs- tens eine Ausnehmung getrennte Abschirmelemente, insbesondere von konzent- risch zueinander angeordneten zumindest teilweise zylindrischen Abschirmelemen- ten, z.B. auf, die sich insbesondere entlang der Drehachse des Trägers erstrecken.

Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung im Vergleich zur Längserstreckung des Ab- schirmelements klein, d.h. beträgt weniger als 10 % bezogen auf die Länge der Ab- schirmvorrichtung, betrachtet zur Drehachse des Trägers, so dass das primäre Mag- netfeld môglichst wenig in das Innere des Abschirmelements bzw. der Abschirmvor- richtung eindringt.

Außenseitig kann die Abschirmvorrichtung in Form von aufRenseitig zylindrischen

Abschirmelementen eine Oberfläche aufweisen, entlang derer sich im Betrieb der

Vorrichtung die Magneteinheiten bewegen kônnen und/oder entlang derer sich der

Träger mit den Magneteinheiten bewegt. Die Magneteinheiten müssen die Oberflä- che des Abschirmelements hierbei nicht notwendigerweise berühren, sondern kôn- nen durch ein ebenfalls rotationssymmetrisches Abstandselement, beispielsweise

- 21 - BE2022/5901 den Träger, auf Abstand gehalten werden, um die Wechselwirkung zwischen Mag- neten und dem Abschirmelement môglichst gering zu halten.

Wie vorbeschrieben, ist die Abschirmvorrichtung insbesondere Teil des rollbaren

Trägers und/oder ein Teil einer Lagerung des Trägers, also insbesondere Teil des

Zentralkôrpers. Die Verwendung der Abschirmung als Teil der Lagerung des Trägers vereinfacht die Konstruktion, insbesondere wenn zusätzlich der Magnetfeldsensor innerhalb der Abschirmung angeordnet ist.

Insbesondere ist der Magnetfeldsensor innerhalb des rollbaren Trägers angeordnet, wobei eine Anordnung des Magnetfeldsensors innerhalb eines in dem rollbaren Trä- ger angeordneten Abschirmelements als Teil der Abschirmvorrichtung dazu führt, dass das primäre Magnetfeld den Magnetfeldsensor geringstmöglich bewirkt.

Weiterhin ist die Bestimmung des Kathodenschutzes verbessert, wenn die Inspekti- onsvorrichtung wenigstens ein Fokussierelement zur Fokussierung des zu messen- den bzw. aufzunehmenden Magnetfelds aufweist. Insbesondere ist das Fokussier- element für eine Fokussierung des Streumagnetfelds vorgesehen. Hierfür kann das

Fokussierelement einen Aufnahmebereich bzw. eine vom Magnetfeldsensor weg ge- richtete, auskragende Basis aufweisen. Diese Basis ist insbesondere in einem quer zu einer Rohrleitung durch eine im Betrieb befindliche Inspektionsvorrichtung seitlich der wandnächsten Magneteinheiten angeordnet und wird bis zu einem Bereich dicht an die Wand der Rohrleitung geführt. Vorzugsweise ein weiteres Fokussierelement vorhanden, welches spiegelsymmetrisch das Streufeld von dem Magnetfeldsensor

„22 - BE2022/5901 weg leitet. Das oder die Fokussierelemente können insbesondere durch Metallble- che ausgebildet werden.

Insbesondere reicht das zumindest eine Fokussierelement somit von außerhalb des

Trägers in diesen hinein und insbesondere bis zum Magnetfeldsensor, um das auf- zunehmende Streumagnetfeld besonders gut zum Magnetfeldsensor zu leiten.

Zur Glättung von des den Magneteinheiten aufgeprägten Wechselfeldes weist die In- spektionsvorrichtung wenigstens einen und vorzugsweise zwei Magnetkränze und/o- der Magnetkranzsegmente auf, welche in Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung, die parallel zu einer Längsrichtung der Rohrleitung bei einer im Betrieb befindlichen

Inspektionsvorrichtung verläuft, vorne und/oder hinter den Magneteinheiten insbe- sondere am jeweiligen Ende der Inspektionsvorrichtung wandnah angeordnet sind und die sich quer zur Längsrichtung erstrecken, um einen möglichst breiten Bereich der Wand der Rohrleitung abzudecken.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Untersuchung des Kathodenschutzes einer ferromagnetischen Rohrleitung gelöst, bei dem durch

Erzeugen eines primären magnetischen Wechselfeldes und einer lokalen Änderung der Permeabilität in einer Wand der Rohrleitung mittels einer Magnetisiervorrichtung einer durch die Rohrleitung bewegten Inspektionsvorrichtung ein durch ein in der

Wand der Rohrleitung durch einen Gleichstrom des Kathodenschutzes verursachtes sekundäres Gleichstrom-Magnetfeld in das Rohrleitungsinnere einkoppelt und somit

-23- BE2022/5901 ein resultierendes Magnetfeld mit einer durch die Rohrleitung bewegten Messvor- richtung umfassend einen Messfeldsensor gemessen werden kann, wobei sich die- ses resultierende Magnetfeld entweder bereits als allein durch die in das Rohrlei- tungsinnere eingekoppelten Anteile des Gleichstrom-Magnetfeldes oder durch eine

Überlagerung des primären Wechselfeldes und des sekundären Gleichstrom-Mag- netfeldes ergeben. Außerdem erfolgt eine Analyse der Signalanteile zumindest des sekundären Magnetfelds unter Berücksichtigung der Anderung der Permeabilität in einer EDV-Vorrichtung sowie ein Ableiten der Größe des Gleichstroms auf Basis der

Signalanteile des sekundären Magnetfelds und vorzugsweise auf Basis einer Daten- bank mit Kalibrierungsdaten, wobei das Magnetfeld der Magnetisiervorrichtung vom

Magnetfeldsensor mittels einer Abschirmvorrichtung abgeschirmt wird und/oder in einem Bereich divergierender oder konvergierender Magnetfeldlinien des primären

Magnetfelds der Inspektionsvorrichtung gemessen wird.

Mittels der Abschirmvorrichtung und/oder der geschickten Anordnung des Magnet- feldsensors in einem Bereich divergierender oder konvergierender Magnetfeldlinien und entsprechend in einer Ebene, zu der die Magnetfeldlinien der zumindest einen

Magneteinheit der Magnetisiervorrrichtung auch bei Berücksichtigung der Richtung der Magnetfeldlinien spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, ergibt sich ein deutlich besseres Messsignal.

Ergänzend kann der im Inneren der Rohrleitung messbare Teil des sekundären

Gleichstrommagnetfelds durch ein zum Magnetfeldsensor hin wirkendes Fokussie- relement verstärkt werden.

-24- BE2022/5901

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind den nachfolgend beschriebe- nen Figuren zu entnehmen. Insbesondere zeigt:

Fig.1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemälen Gegenstands,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung wesentlicher Teile der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäBen Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise Ansicht des erfindungsgemälen Gegenstands in einer aufgeschnittenen Rohrleitung,

Fig. 5 eine weitere teilweise Ansicht eines erfindungsgemäBen Gegenstands,

Fig. 6 den erfindungsgemälen Gegenstand nach Fig. 1 in einer Unteransicht,

Fig. 7 einen weiteren erfindungsgemäBen Gegenstand in einer Ansicht ge- mäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht der relevanten Magnetfelder,

Fig. 9 eine Ansicht der Berechnung des sekundären Gleichstrom-Magnet- felds.

_ 25 - BE2022/5901

Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele kön- nen auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den

Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemälen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll werden funk- tional zumindest in Teilen gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.

Eine erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung 2 ist gemäß Fig. 1 auf einen Durch- messer einer Rohrleitung 4 angepasst und liegt schwerkraftbedingt in der unteren

Hälfte der Rohrleitung 4, die in den Figuren nach oben abgeschnitten dargestellt ist.

Die Inspektionsvorrichtung 2 ist bidirektional ausgebildet, d.h. kann also sowohl in eine Fahrtrichtung F als auch entgegen dieser Fahrtrichtung F in der Rohrleitung 4 bewegt werden (Fig. 1). Über ein Kopplungsmittel 6, welches in Fahrtrichtung F vorne an der Inspektionsvorrichtung 2 angeordnet ist, kann die Inspektionsvorrich- tung 2 als Teil eines Molches, mithin als Molchsegment, verwendet werden und mit weiteren Elementen eines Molches gekoppelt werden. Ein entsprechendes Kopp- lungsmittel 6 befindet sich auch am Ende der Vorrichtung (vergl. Fig. 7). Die Inspek- tionsvorrichtung 2 umfasst einen Zentralkörper, der im Wesentlichen durch zwei längsverlaufende Bleche 8 sowie zwei mit Haltegriffen 10 versehene Stirnbleche 12 ausgebildet wird. Weiterhin sind Bodenbleche 13 vorhanden (Fig. 6 und 7). In den

Blechen 8 ist eine Magnetisiervorrichtung 14 drehbar gelagert (Fig. 1). In Fahrtrich- tung vor und hinter der Magnetisiervorrichtung befinden sich Elektronikeinheiten 16,

_ 26 - BE2022/5901 die zur Aufnahme der Daten und zur Stromversorgung der hierfür benötigten Elekt- ronik vorgesehen sind und somit Teil der Messvorrichtung sind. Diese Elektronikein- heiten 16 können weiterhin für den Betrieb weiterer Elemente der Inspektionsvorrich- tung verwendet werden. Nach Abschluss des Inspektionslaufs können die Daten über eine dann vorhandene, gestrichelt dargestellte Datenleitung 17 drahtgebunden oder drahtlos auf eine EDV-Einheit 19 übertragen werden

Sowohl am Ende als auch am Beginn der Inspektionsvorrichtung 2 befinden sich

Magnetkranzsegmente 18, die zur Glättung des in der Wand aufgeprägten Wechsel- felds vorgesehen sind. Diese Magnetkranzsegmente können durch senkrecht zur

Rohrleitungswand ausgebildete, zylindrische oder auch stabförmig ausgebildete

Magneten ausgebildet werden (vergl. Fig. 4).

Im Betrieb der Inspektionsvorrichtung rollt diese in Längsrichtung der Rohrleitung und mithin in Richtung F auf der Rohrleitung ab, wobei über die unter Abdeckungen liegenden Magneteinheiten und zugehörigen Ausrichtelemente 21 in der Rohrlei- tungswand ein magnetisches Wechselfeld indiziert wird. Dieses primäre Magnetfeld bewirkt in der Wand der Rohrleitung 4 Änderungen der Permeabilität, so dass letzt- lich das in Fig. 9 dargestellte sekundäre Magnetfeld bzw. Gleichstrom-Magnetfeld 20 des Kathodenschutzes in das Rohrleitungsinnere einstreuen kann und dort gemes- sen werden kann.

- 27 - BE2022/5901

Das durch Magneteinheiten 22 (Fig. 2) erzeugte primären Magnetfeld ist um meh- rere GrôBenordnungen größer als das sekundäre Gleichstrom-Magnetfeld des Ka- thodenschutzes. Der in das Innere der Rohrleitung 4 einkoppelnde Teil hiervon ist entsprechend schwierig zu messen. Das Signal, das der Magnetfeldsensor 24 wahr- nimmt, ergibt sich entweder durch das Gleichstrom-Magnetfeld alleine oder aus ei- ner Überlagerung des primären und des sekundären Magnetfelds. Es ist insbeson- dere dann sehr gut messbar, wenn einerseits der Magnetfeldsensor 24 eine in der

Fig. 2 (oder der Fig. 6) senkrecht auf der Figurenebene stehende Ebene 26 schnei- det oder zumindest dicht an dieser Ebene angeordnet ist, wobei die von den Mag- neteinheiten 22 ausgebildeten Magnetfeldlinien spiegelsymmetrisch hierzu angeord- net sind. Die Spiegelsymmetrie der Magnetfeldlinien wird vorliegend durch gestri- chelt indizierte Magnetfeldlinien 27 indiziert. Der Magnetfeldsensor 24 ist somit in ei- nem Bereich angeordnet, der, sofern die Magnetfeldlinien des primären Magnetfelds in diesen Bereich hineingelangen würden, dann hiervon unbeeinflusst wäre, da das

Magnetfeld in Richtung des Doppelpfeils 30 gemessen wird. Der Doppelpfeil 30 steht senkrecht zur Ebene 26. Die N-S-Ausrichtung der Magneteinheiten 22 ist vor- liegend senkrecht zur Ebene 26. Der Magnetfeldsensor 24 ist auf einer vorliegend in der Ebene 26 liegenden Linie angeordnet, ist demnach zu den N-S-Ausrichtungen gleich angewinkelt mit jeweils 90°, wobei die Linie zwischen den Magneteinheiten 22 verläuft.

Zusätzlich ist eine Abschirmvorrichtung in Form von zwei konzentrisch zueinander angeordneten Abschirmelementen 32 vorhanden, die innerhalb eines in Fig. 2 nicht dargestellten Trägers der Magneteinheiten 22 den Magnetfeldsensor 24 zusätzlich

_ 28 - BE2022/5901 von dem primären Magnetfeld, welches durch die Magneteinheiten 22 ausgebildet wird, abschirmt. Ein Ausnehmung 34 in Form eines Spaltes zwischen den Abschirm- elementen 32 verhindert, dass der magnetische Fluss des Streufelds (sekundäres

Magnetfelds) bzw. des resultierenden magnetischen Feldes durch die Abschirmung fließt. Darüber hinaus sind zwei Fokussierelemente 36 vorhanden, welche das zu messende Magnetfeld zum Sensor 24 hin konzentrieren.

Mittels dieser drei Maßnahmen (Ausrichtung der Magnete bzw. Magneteinheiten 22 bei gleichzeitiger Anordnung des Magnetfeldsensors 24 in einem für die Messung günstigen Bereich, Abschirmung des primären Magnetfeldes und Konzentration des zu messenden Magnetfelds) lässt sich das für die Auswertung zu verwendende

Messsignal sehr gut messen.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung 2 senkrecht zur Wand der

Rohrleitung 4 geschnitten dargestellt. Entlang des Umfangs eines Trägers 38, der auf der AuRenoberfläche der Abschirmelemente 32 gleitet, sind Gruppen von jeweils zwei Magneteinheiten 22 angeordnet. Die Pole der Magneteinheiten 22 sind durch gestrichelte Linien voneinander getrennt sichtbar gemacht. Erkennbar verlaufen die

Nord-Süd-Ausrichtungen der jeweiligen Magneteinheiten parallel zur Drehachse 40, um die sich der Träger 38 mit den Magneteinheiten 22 dreht. In Umfangsrichtung stehen die Magnetfeldrichtungen, d.h. die N-S-Ausrichtungen der Magneteinheiten 22, benachbarter Gruppen von Magneteinheiten in der Rohrleitungswand gegenei- nander, so dass während des Abrollens aus Sicht des Magnetfeldsensors 24 ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird. Zwischen den Magneteinheiten 22 sowie

-29- BE2022/5901 an deren âuBeren Polen befinden sich Ausrichtelemente 21, die die Magnetfelder der Magneteinheiten 22 in Richtung der Wand bzw. von dieser weg ausrichten. Der

Magnetfeldsensor 24 ist an den Abschirmelementen 32 fest angeordnet und mit der in den Elektronikeinheiten 16 vorhandenen Elektronik gekoppelt.

An den Blechen 8 ist ein durch tonnen- bzw. zylinderfôrmige Dauermagneten 42 ausgebildetes Magnetkranzsegment angeordnet, welches eine Glättung des in der

Rohrleitung 4 vorhandenen Magnetfelds bewirkt (Fig. 4). Die in der Fig. 4 teilweise dargestellte Magnetisiervorrichtung ist in der Fig. 5 noch einmal verdeutlicht darge- stellt. Erkennbar weist die Magnetisiervorrichtung insgesamt vier Gruppen von je- weils zwei Dauermagneten auf, deren Nord-Süd-Ausrichtung parallel zur Drehachse 40 ausgerichtet ist. Entsprechend ist die Magnetisiervorrichtung mit insgesamt acht

Dauermagneten versehen, deren Magnetfeld einerseits zur im Innern der im We- sentlichen zylindrischen Abschirmelemente 32 abgeschirmt ist und die in der Wand der Rohrleitung 4 für die Änderung der Permeabilität Sorge tragen.

Die Vorrichtung wird durch nicht näher dargestellte Molchsegmente, die beispiels- weise mit Cups oder Disks versehen sind, in einer Rohrleitung angetrieben und fährt schwerkraftbedingt auf dem unteren Abschnitt der Rohrleitung 4 innenseitig über

Rollen 44.

Weiterhin weist die Inspektionsvorrichtung einen Sensor 41 zur Messung des Dreh- winkels auf.

- 30 - BE2022/5901

Die Messung des innerhalb der Abschirmung am Magnetfeldsensor 24 messbaren

Magnetfeldes erfolgt vorliegend mit einem als Spule ausgebildeten Magnetfeld- sensor 24, der vorliegend eingehaust dargestellt ist.

Ergänzend können Magnetstreifen 46 verwendet werden, die den magnetischen

Fluss vor und hinter der Magnetisiervorrichtung 14 erschweren, indem sie das Mate- rial der Rohrleitung 4 magnetisieren und so den Streufluss erhöhen. Insbesondere sind die Magnetstreifen in einem quer zu ihrer Längsausrichtung durchgeführten und senkrecht auf die Figurenebene stehenden Schnitt jeweils mit einem parallel zu ei- ner Tangente an die Rohrleitungswand ausgerichteten Dauermagneten ausgebildet.

In Fig. 8 ist mittels einer Vielzahl von Pfeilen 48 das primäre Magnetfeld insbeson- dere in seiner Größe gegenüber dem durch Pfeile 50 dargestellten sekundären Mag- netfeld abbildet, während die Inspektionsvorrichtung nur in Teilen im Hintergrund ab- gebildet ist. Sowohl in Fig. 8 als auch in Fig. 9 ist die Rohrleitung mit der Inspekti- onsvorrichtung 2 halbiert dargestellt, da das primäre und das sekundäre Magnetfeld zur Senkrechten 49, die die Figuren begrenzt und die durch die Ebene 26 führt, spie- gelsymmetrisch ausgebildet sind. Insbesondere reichen die Pfeile 48 des primären

Magnetfeldes nicht bis zu dem Magnetfeldsensor 24, sondern werden von der Ab- schirmvorrichtung abgeschirmt. Hingegen sind die Pfeile 50 des sekundären Mag- netfeldes, welches sich im Innern der Rohrleitung 4 ausbildet, erkennbar im Fokus- sierelement vorhanden und werden von diesem zu dem Magnetfeldsensor 24 gelei- tet bzw. von diesem weg geführt (Fig. 8). Zwecks Verbesserung der Darstellung sind

- 31 - BE2022/5901 sowohl in Fig. 8 als auch Fig. 9 die das sekundäre Magnetfeld darstellenden Pfeile 50 im Vergleich zu den Pfeilen 48 vergrößert dargestellt.

Gemäß der Simulation des sekundären magnetischen Feldes nach Fig. 9 dringt die- ses aufgrund der sich ändernden Permeabilität in das Innere der Rohrleitung 4 ein und wird durch das Fokussierelement 36 hin zu dem Magnetfeldsensor 24 geleitet.

Claims

Patentansprüche

1. Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des Kathodenschutzes einer ferro- magnetischen Rohrleitung (4), wobei die Inspektionsvorrichtung (2) rohrleitungsgän- gig und insbesondere mediumgetrieben ausgebildet ist und eine Magnetisiervorrich- tung (14) zur Erzeugung eines als magnetisches Wechselfeld ausgebildeten pri- mären Magnetfeldes in der Wand der Rohrleitung (4) mit zumindest einer Magnet- einheit (22) und eine wenigstens einen Magnetfeldsensor (24) aufweisende Mess- vorrichtung zur Messung eines im Innern der Rohrleitung (4) ausgebildeten Magnet- felds aufweist, wobei die Magnetisiervorrichtung (14) wenigstens einen im Betriebs- fall durch die Rohrleitung (4) in deren Längsrichtung rollbaren Träger (38) aufweist, der in einem quer zu einer Drehachse (40) des Trägers (38) verlaufenden Schnitt mit einem vorzugsweise zumindest im Wesentlichen kreisartigen Umfang versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (24) eine Ebene (26) schnei- det oder dicht an dieser angeordnet ist, zu der die zumindest im Betrieb der Magneti- siervorrichtung (14) vorhandenen Magnetfeldlinien der zumindest einen Magnetein- heit (22) bei Berücksichtigung der Richtung der Magnetfeldlinien spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.

2. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (24) zur Messung eines Magnetfelds senkrecht zu der Ebene (26) ausgebildet ist.

3. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinheit (22) spiegelsymmetrisch von der Ebene (26) geschnitten wird.

4 Inspektionsvorrichtung nach Anspruch einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisiervorrichtung (14) wenigstens eine Gruppe von zumindest zwei Magneteinheiten (22) aufweist, deren zumindest im Be- trieb der Inspektionsvorrichtung (2) vorhandenen Pole voneinander abstoßende Kräfte ausüben, wobei die Magnetisiervorrichtung (14) dergestalt ausgebildet ist, dass sich die zwei Magneteinheiten (22) im Betrieb gleichzeitig in ihrer wandnächs- ten Position befinden.

5. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die N-S-Ausrichtungen der Magneteinheiten (22) zumindest anteilig und insbesondere genau einander entgegengesetzt sind.

6. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (24) in einem zur N-S-Ausrichtung parallelen Schnitt auf einer Linie angeordnet ist, die zu den N-S-Ausrichtungen der Magneteinheiten (22) der Gruppe gleich angewinkelt ist und zwischen den Magneteinheiten (22) oder diese randseitig berührend verläuft.

7. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Magneteinheiten (22) der Gruppe durch ein dazwischen angeord- netes Ausrichtelement (21) getrennt sind.

8 Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass entlang des Umfangs des Trägers zumindest wenigstens zwei Gruppen von zumindest zwei insbesondere als Dauermagnete ausgebildete Magnet- einheiten (22) zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes vorgesehen sind, wobei die Magnetfeldrichtungen in Umfangsrichtung benachbarter Gruppen zur Er- Zzeugung des magnetischen Wechselfeldes zumindest teilweise und insbesondere genau entgegengerichtet ausgebildet sind.

9. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zwischen Magnetfeldsensor (24) und Magneteinheiten (22) eine metallische und insbesondere ferromagnetische Abschirmvorrichtung angeordnet ist.

10. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmvorrichtung zumindest ein ferromagnetisches und insbesondere zylindri- sches Abschirmelement (32), vorzugsweise in Form eines Rohres, umfasst, insbe- sondere welches sich parallel zur Drehachse (40) erstreckt.

11. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmvorrichtung zur Unterbrechung des magnetischen Flusses eines sekundären Magnetfeldes zumindest zwei über wenigstens eine Ausnehmung (34) getrennte Abschirmelemente (32) aufweist.

12. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmvorrichtung Teil des rollbaren Trägers (38) ist und/oder Teil einer Lagerung des Trägers (38) ist.

13. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (24) innerhalb des rollbaren Trägers (38) angeordnet ist.

14. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeich- net durch wenigstens ein Fokussierelement (36) zur Fokussierung des aufzuneh- menden Magnetfelds.

15. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das zumindest eine Fokussierelement (36) von außerhalb des Trägers (38) in diesen hineinreicht, insbesondere bis zum Magnetfeldsensor (24).

16. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Inspektionsvorrichtung (2) wenigstens einen und vorzugs- weise zwei Magnetkränze und/oder Magnetkranzsegmente (18) zur Glättung des von den Magneteinheiten (22) aufgeprägten Wechselfeldes aufweist.

17. Verfahren zur Untersuchung des Kathodenschutzes einer ferromagnetischen Rohrleitung (4), durch Erzeugen eines primären magnetischen Wechselfeldes und einer lokalen Änderung der Permeabilität in einer Wand der Rohrleitung (4) mittels einer Magnetisiervorrichtung (14) einer durch die Rohrleitung bewegten Inspektions- vorrichtung (2), wobei in der Wand der Rohrleitung (4) ein durch einen Gleichstrom des Kathodenschutzes verursachtes sekundäres Gleichstrom-Magnetfeld ausgebil- det ist, Messung des in das Rohrleitungsinnere eingekoppelten sekundären Magnetfelds oder eines resultierenden Magnetfeldes, welches sich durch Überlagerung des pri- mären Wechselfeldes und des sekundären Gleichstrom-Magnetfeldes ergibt, mit ei- ner durch die Rohrleitung bewegten Messvorrichtung umfassend einen Magnetfeld- sensor (24), Analyse der Signalanteile zumindest des sekundären Magnetfelds unter Berücksich- tigung der Änderung der Permeabilität in einer EDV-Vorrichtung (19), Ableiten der Größe des Gleichstroms auf Basis der Signalanteile des sekundären Magnetfelds und vorzugsweise auf Basis einer Datenbank mit Kalibrierungsdaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld der Magnetisiervorrichtung (14) vom Magnetfeldsensor (24) mittels einer Abschirmvorrichtung abgeschirmt wird und/oder in einem Bereich divergierender oder konvergierender Magnetfeldlinien (27) des pri- mären Magnetfelds der Inspektionsvorrichtung gemessen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der im Innern der Rohrleitung (4) messbare Teil des sekundären Gleichstrom-Magnetfelds ver- stärkt wird.