JP2004513365A - 複数の電気的抵抗測定（フィールドシグニチャー方法、電気抵抗断層撮影法）の手段による、物質の損失を誘発した腐食のモニタリング - Google Patents
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Abstract
フィールドシグニチャー方法を使用する腐食のモニタリング又は腐食を予期する方法は、屈曲、結合及びその他同種等などの非線形位置に適用することを目的として提供される。かかる方法は、電流が位置を通過する場合に最初の時間及び１つ以上の他の時間における位置と接触する２つ以上の電気的な接触間の位置において獲得される電圧測定を位置からの物質的損失にリンクする、関連する情報の獲得を含む。かかる関連する情報は、位置のモデルの発生を含み、その位置における２つ以上のポイントを含み、さらに、最初と少なくとも第二時間の位置に適用される電流での２つ以上のポイント間で測定されるであろう電圧において発生する値のモデル化を含むモデル化工程で使用される。位置からの物質の損失がモデル化されるように、モデルは最初の時間と第二時間との間の位置の形態変化を含む。かかる関係は、モデル電圧値に関する要因と形態及び／又は位置の変化に関する要因との関係を表す。
Description
【０００１】
本発明は、物質の損失をモニターすることに対する改良とその関連することに関し、特に、独占的ではないが、調査に基づいたフィールドシグニチャー方法（ｆｉｅｌｄ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）の使用とかかる調査に含まれる予測要因に基づくモデルにより侵食をモニターすることに関する。
【０００２】
フィールドシグニチャー方法は、位置により直流を供給し、位置の表面で電気的な接触のアレイを使用して、その結果、生成される電界の測定に基づく。時間にわたる電界の大きさと形状の変化は、位置で発生する腐食に関する重要な情報を提供できる。
【０００３】
時間にわたって一つ以上の接触ペア間の電圧変化が線形のパイプラインなどにおいて十分に理解される一方で、調査中の位置の他の形態における一つ以上の接触ペアの電圧の変化によって表される物理的な環境は理解し難い。
【０００４】
本発明は、それらの特性を引き出すためにモデルを使用して、測定された結果からの腐食の特徴づけに含まれる一つ以上の要因に関する情報を獲得することによってフィールドシグニチャーに基づいた技術のより広い適用可能性に備えることを目的とする。本発明は、屈曲、結合及びその他同種等などの様々な非線形位置での浸食の測定に対する技術のより広い適用可能性に備えることを目的とする。
【０００５】
本発明の第一の態様によると、我々は、電流が位置を通過する際に、最初の時間と一つ以上の他の時間での位置と接触する２つ以上の電気的な接触間で、かかる位置において得られた電圧測定を位置からの物質の減量にリンクする関連情報を獲得する方法を提供し、かかる関連情報はモデル化工程によって獲得され、かかるモデル化工程は位置のモデルを生成することを含み、かかるモデルはその位置における２つ以上のポイントを含んでおり、最初の時間と少なくとも第二の時間における位置に適用される電流で２つ以上のポイント間で測定される電圧のために生成される値をモデル化し、かかるモデルは位置による物質のモデルの損失に対する最初の時間と第二の時間との間の位置における形状の変化を含んでおり、関係はモデルの電圧値に関する要因とモデル位置の形状の変化に関する要因との間の関係で表される。
【０００６】
好ましくは、かかる関係についての情報は、実際の位置からの物質の損失を調査する方法で使用されるが、しかし、その関係についての情報はコンピュータモデルのデータベースを構築するために使用されるかもしれない。
【０００７】
考慮されている実際の位置との関係において、好ましくは、位置との接触において２つ以上の電気的な接触を使用する電圧測定がなされる。好ましくは、最初の時間と一つ以上の他の時間における２つ以上の電気的な接触との間の電圧が測定される。好ましくは、電流は電圧測定の時間における位置を通過する。好ましくは、獲得された電圧測定は、時間での位置からの物質の損失に関する情報を提供する。好ましくは、実際の物質の損失の表現は、前述の関係と電圧測定を使用して獲得される。
【０００８】
さらに、本発明の第一態様におけるオプション、可能性及び特質が下記に記載される。
【０００９】
本発明の第二態様にしたがって、我々は、位置からの物質の損失を調査する方法を提供し、かかる方法は、
位置を確定し、かかる位置と接触する２つ以上の電気的な接触を提供する段階と、
最初の時間と一つ以上の他の時間における２つ以上の電気的な接触との間の電圧を測定し、電流は電圧測定の時間における位置を通過しており、電圧測定は時間での位置からの物質の損失に関する情報を提供し、物質の損失に関する情報は、電圧測定が物質の損失とリンクする関係を使用して獲得される段階と、
モデル化工程によって獲得されるかかる関係に関する情報であって、かかるモデル化工程は位置のモデルを生成することを含み、かかるモデルはその位置における２つ以上のポイントを含んでおり、最初の時間と少なくとも第二の時間における位置に適用される電流で２つ以上のポイント間で測定される電圧のために生成される値をモデル化し、かかるモデルは位置からの物質のモデルの損失に対する最初の時間と第二の時間との間の位置における形状の変化を含んでおり、関係はモデルの電圧値に関する要因とモデル位置の形状の変化に関する要因との間の関係で表される段階と、
を含む。
【００１０】
本発明の第一及び／又は第二の態様は、下記の特質、オプション又は可能性を含むかもしれない。
【００１１】
物質の損失は、位置の腐食及び／又は浸食及び／又は化学的な攻撃によるであろう。損失は、位置に関して平等に行き渡るかもしれない。損失は、位置に関して不均一で行き渡るかもしれない。例えば、多大な損失はパイプの屈曲の内部と比較して外部で生じ、及び／又は多大な損失は穴が開いたりするような損失の場合に生じる。好ましくは、位置の最初の測定時間において物質の損失は生じない。
【００１２】
好ましくは、位置は物質の損失を潜在的に受ける実際の位置である。損失は、位置が接触される環境によって生じうる。例えば、内部において、位置の一部分だけが損失を引き起こす環境と接触されうる。特に、位置はパイプラインの非線形の一部でありうる。例えば、２つ以上のパイプライン間の湾曲部及び／又は屈曲部及び／又は接合部でありうる。特に、位置は、例えば、穴開き、ひび割れなどによる、局在化した物質の損失が予想される、線形及び／又は非線形の一部であるかもしれない。
【００１３】
好ましくは、すべての電気的な接触は単一の設置ユニットに提供される。好ましくは、２つ以上、理想的にはすべてが個別の電気的な接触は、一つ以上の方向に固定される。個別の接触は、設置ユニット内への又は設置ユニットからの潜在的な移動とは別な自由の、すべての方向に固定される。電気的な接触は移動可能であり、例えば、設置ユニットの表面に対して垂直に負荷が掛けられたバネであるかもしれない。電気的な接触は、例えば、溶接によって永久位置に提供されるかもしれない。
【００１４】
電気的な接触は、ピン又は他の電気的な伝導性素子によって提供される。好ましくは、電気的な接触は、例えば、バネによって弾性的な力で位置に対して接触する。電気的な接触は、好ましくは調査中に測定される所定のペア間の電圧を備える、ペアで提供される。電気的な接触及び／又は電気的な接触のペアは、電流の方向に沿って均一の間隔であるか、及び／又は電流の方向に沿って不均一の間隔である。電気的な接触は、位置の至る所で電流の方向及び／又は電流の方向に対して垂直に提供されるかもしれない。電気的な接触は、位置の断面のまわりすべてに提供されるかもしれない。本方法は、一つ以上の電気的な接触における電圧を動じに測定することを含む。４つ以上、好ましくは８つ以上のペアが同時に考慮される。提供されるピンの数は、８乃至２５６本のピンであるか、さらに好ましくは１６乃至１２８本のピンであり、理想的には２４乃至６４本のピンでありうる。
【００１５】
電気的な接触は設置ユニットによって提供されうる。好ましくは、設置ユニットは、調査される位置の一つ以上の表面と整合するように、理想的には位置の少なくとも１つの内部表面と整合するように形態化される一つ以上の表面を備えて提供される。好ましくは、電気的な接触は、一つ以上の整合する表面に提供されるか、又は一つ以上の整合する表面と関連して提供される。好ましくは、電気的な接触は設置ユニットから外部に向かって突出する。
【００１６】
設置ユニットは留められるか、あるいは、一旦位置へ導入された場所で放出できるように固定されるかもしれない。設置ユニットは、例えば溶接によって、位置に対して一旦導入された永久場所に提供されるかもしれない。
【００１７】
測定される電圧は、腐食が進行するにつれて電圧が上がる。時間における電圧の変化は、考慮されるそれぞれの電気的な接触のすべてにおいて均一に発生するかもしれない。時間における電圧の変化は、考慮されるそれぞれの電気的な接触のすべてにおいて不均一に発生するかもしれない。変化は、時間にわたって均等な率で発生するかもしれない。変化は、時間にわたって不均等な率で発生するかもしれない。
【００１８】
電圧測定は、電流が流れた始めた後でなされる。好ましくは、電圧測定は電流が適用された後で少なくとも２００ｍｓ−１でなされる。好ましくは、電圧測定は、適用されている電流の８００ｍｓ−１内でなされる。好ましくは、電圧測定は、電流がサンプルの表面部分で優先的な流れが停止した後でなされる。好ましくは、電圧測定がなされる場合、電圧は安定である。
【００１９】
好ましくは、２つ以上の電気的な接触の温度は、一つ以上の最初の時間及び一つ以上の他の時間で測定される。好ましくは、温度は、電圧が測定される各時間で測定される。２つ以上の電気的な接触の温度は、電気的な接触の温度を測定することによって測定されるかもしれない。２つ以上の電気的な接触の温度は、位置の温度を測定することによって測定されるかもしれない。２つ以上の電気的な接触の温度は、２つ以上の電気的な接触を取り囲む環境の温度を測定することによって測定される。
【００２０】
好ましくは、電圧測定は、電気的な接触及び／又は位置及び／又は基準位置及び／又はそれらの環境における温度変化のために補償される。
【００２１】
最初の時間における電圧測定は、基準線の電圧又は腐食が考慮される電圧を確定し、及び／又は位置若しくは位置の１つ以上の部分を形成する物質の厚さを確定し、及び／又は変化が考慮できる電界の型を確定するかもしれない。
【００２２】
好ましくは、最初の時間は、一つ以上の他の時間より前である。一つ以上の他の時間は、最初の時間に関して規則的な間隔であるかもしれない。
【００２３】
好ましくは、本方法は、適用される電流を提供するために位置の電源外部を提供することを含んでいる。電源は主電源であるか、又はバッテリーなどの携帯型電源であるかもしれない。電源は、それぞれの測定における同一か、又は異なる電流レベルを提供するかもしれない。
【００２４】
好ましくは、電流は直流電流であり、特に方形波の直流電流である。直流電流は単一方向に提供されるが、しかし、より好ましくは両方向に、理想的には交互に適用される。電流は、単位時間当たり２００乃至２０００ｍｓ−１間で適用され、より好ましくは５００乃至１０００ｍｓ−１間である。
【００２５】
電流は、位置の一方の端に向かって導入され、もう一方の端に向かって出て行く。電流は、電流接触ユニットによって導入され、及び／又は出て行く。好ましくは、電流接触ユニット及び／又は電気的な接触は、サンプルの一つ以上の表面と整合するように形態化される。電流接触ユニットは、例えば、溶接によって位置との永久的な接触に提供される。
【００２６】
サンプルにおける電圧測定は、望ましくは、位置と獲得された基準線において測定された様々な電気的な接触電圧間の一定変化による、位置からの損失の一般的なレベルを示すかもしれない。位置における電圧測定は、望ましくは、位置の一つ以上の部分と基準線における電気的な接触電圧間の不規則な変化と、位置の一つ以上の部分と基準線における電気的な接触電圧間の変化により、位置の部分からの特定の腐食を示すかもしれない。
【００２７】
物質の損失に関する情報は、損失の最大の厚さ及び／又は損失した物質の質量及び／又は損失率であるかもしれない。
【００２８】
好ましくは、モデル化工程はコンピュータモデル化工程である。モデル化工程は、位置の三次元モデルを生成するかもしれない。モデルは、複数のノードを用いて位置のモデルを生成するかもしれない。好ましくは、少なくとも５０のかかるノードは、位置の幾何学的配置をモデル化するために使用されるが、しかし数は１０，０００以上であるかもしれない。好ましくは、モデル化工程は、位置を形成する物質（及び／又は複数の物質）の電気的抵抗の情報を含む。好ましくは、モデル化工程は、位置を形成する物質（及び／又は複数の物質）の形態及び／又は断面の輪郭及び／又は厚さに関する情報を含む。
【００２９】
好ましくは、ノードは実際の測定装置の各ピンにおけるモデルに提供される。好ましくは、ノードは、対応する場所及び／又はノードが表わすピンに関する分離を有する。
【００３０】
好ましくは、モデル化工程は、モデルの電流をモデル位置に適用することと、２つ以上のノード及び理想的には位置のモデルを形成する、すべてのノードにおける誘導電流を計算することを含む。好ましくは、モデル化工程は、実際の装置でのピンの位置に対応するノードにおけるモデル電圧の抽出を含む。好ましくは、モデル化はノードペア間の電圧差の計算を含む。好ましくは、モデル化工程はは、理想的には物質の損失がない、最初の時間と、物質の損失がある一つ以上の他の時間における、電圧及び／又は電圧差を計算することを含む。好ましくは、モデルを使用して、少なくとも１０回計算される。モデル化工程は、すべての既知のペア及び／又はすべてのピンのペアからの信号の比較を含むかもしれない。
【００３１】
モデルは、位置をシミュレートするために使用されるノード数を削減することによって、及び／又は位置をシミュレートする一つ以上のノードを移動することによって、物質の損失をシミュレートするかもしれない。
【００３２】
好ましくは、モデル化工程は、一つ以上の位置のモデルの発生を含む。例えば、一つ以上の位置のタイプは、曲線、角度屈曲、結合にモデル化される。位置の一つ以上の異なるサイズは、異なるタイプにおいて潜在的に同様にモデル化される。一つ以上の異なる物質は、モデル内及び／又は異なるモデル間で位置を形成するかもしれない。モデル位置は、調査において関心のある実際の位置に整合する、サイズ及び／又は形態及び／又は物質であるかもしれない。
【００３３】
モデルは、電気的な接触と等しいポイントと、電圧測定がモデルによって考慮されるか又は発生されるポイントを含む。ポイントは実際の測定において電気的な接触の部位に対応するかもしれない。
【００３４】
モデル化に適用される電流は、電流のレベル及び／又は実際の測定に適用された他の特性に対応するかもしれない。
【００３５】
モデルにおける測定考察の最初及び／又は第二時間は、測定工程の最初の時間及び／又は一つ以上の他の時間に対応するかもしれない。
【００３６】
モデル位置の形態における変化は、位置の一つ以上の部分の厚さにおける削減を含むかもしれない。モデル位置の厚さは、位置の長さに沿って及び／又は長さに垂直に沿って均一な厚さで削減されるかもしれない。モデルの厚さは不均一な厚さで削減されるかもしれない。厚さは、優先的に物質の損失が予測される、位置の一つ以上の部分で優先的に削減される。物質の損失の範囲における段階的な増加は、優先的な損失が予期されない位置の部分と予期される優先的な損失が最大である位置との間に提供されるかもしれない。形態における変化は、位置の外部の範囲を減少することによって達成されるかもしれない。形態における変化は、空隙の内部範囲を増加することによって達成されるかもしれない。例えば、パイプラインなどの位置内の開口部の一つ以上の大きさは増加されるかもしれない。
【００３７】
開口部の直径を増大する、円形の断面の内部開口部を備える位置において、特に好ましい。例えば、均一な物質の損失を提供するために、開口部の中心が同じ位置で維持されるかもしれない。開口部の中心は、例えば、一方方向で位置の部分からの優先的な物質の損失を提供するために、一方方向に移動されるかもしれない。増大レベルは、例えば、大きさを異なる範囲に増大することによって、位置の範囲に沿って変化するかもしれない。
【００３８】
本方法は、電圧差の比較、又は、より好ましくは、かかる電圧差に対する金属損失のシミュレーションでのモデル化工程から生じる一つ以上のノード／ピンのペアにおけるフィンガープリント係数、又は、より好ましくは実際の位置における一つ以上のピンのペアにおいて生じる、フィンガープリント係数を含むかもしれない。方法は、比較が受け入れられる場合に実際の位置による物質の損失と一致するために物質の損失のシミュレーションの採用を含む、及び／又は比較が受け入れられない場合に、物質の損失の代替シミュレーションに基づく代替モデルの考察を含んでいるかもしれない。比較の受容性は、統計的な分析及び／又はフィッティング工程（ｆｉｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）に基づくかもしれない。
【００３９】
本方法は、物質の損失の異なるシミュレーションに基づく複数のモデルの生成と、及び理想的にはモデルの電圧差と実際の位置の電圧差の一致による、実際の腐食の発生を最も表すモデルの考慮を含むかもしれない。
【００４０】
関係は、厚さの損失としての腐食の表現、損失率などの物質の損失比率又は他の値を提供するかもしれない。腐食は、最初の時間測定によって表される新規状態と、一つ以上の他の時間測定の腐食された状態としての間の変化に関して表され、及び／又は最初の時間から進んだ際の腐食の進行度合いに関して表されるかもしれない。
【００４１】
かかる関係は要因において線形の関係であるかもしれない。かかる関係は、関係のプロットのＸ−Ｙ交点からの範囲であるかもしれない。
【００４２】
モデルの電圧値に関する要因はフィンガープリント係数であり、より詳細には、形態の変化において測定された最大のフィンガープリント係数であるかもしれない。フィンガープリント係数はｐｐｔ（１千分の１）で表される。
【００４３】
モデル位置における形態での変化に関する要因は物質の損失のレベルであり、より詳細には最大の物質の損失であるかもしれない。最大の物質の損失は、ミクロンで表される。
【００４４】
好ましくは、かかる関係は、特に、物質の損失に対して測定された電圧に関する測定された要因を等しくすることによって測定された位置における物質の損失に関する情報を提供するために使用される。より詳細には、測定された電圧の要因は、フィンガープリント係数であり、理想的には測定時間における最大のフィンガープリント係数であるかもしれない。好ましくは、測定された位置の物質の損失は、物質の損失の厚さとして表され、理想的には物質の損失における最大の厚さとして表される。
【００４５】
形態の変化のモデル化は、物質の均一な損失と物質の優先的な損失を反映する両変化を含むかもしれない。
【００４６】
本発明の様々な実施態様は、実施例だけの手法によって、添付図を参照して記載されるだろう。
【００４７】
電流が位置を通過する場合は常に電界が生成される。物質、物質の厚さ、位置の型及び形状はすべて、生じる電界のサイズ及び型に作用する。これらの潜在的な変化するものの１つ以上の変化は電界に作用する。特に、パイプラインのような位置の腐食は、一般に物質の厚さを減じ、抵抗を増加させて、従って電流の直接の位置に沿った異なる位置間の電圧降下を大きくする。
【００４８】
電界効果方法は、腐食、浸食又は他の金属の損失についての情報を提供するために、この基本的な原理を利用する。方法は、考慮する位置にほんの一瞬の短時間励起電流を適用して、さらに位置に接触している、多くの異なるペアの電気的な接触間の電圧降下を測定する。結果を考慮することによって、腐食の進行は評価することができる。一般的に、結果は、時間との電気的な接触の与えられたペアにおける、フィンガープリント係数（Ｆｃ）に関して考慮される。電極の参照ペアは、励起電流が位置へ通過する過程により、非腐食性の物質上で提供される。かかる基準は一般的に採用されて、その結果、電源によって提供される電流での測定で発生する変化は測定を影響しない。
【００４９】
測定時間における温度の変化を修正するように、電極の基準ペアと位置に接触する電気的な接触の異なるペアの温度は測定され、その温度変化の作用は発生する信号に関係するだろう。
【００５０】
時間にわたる電界の一般的な変化による一般的な腐食についての情報は調査しモニターすることができ、及び／又は、変化が電気的な接触のペアでの幾つかだけにおいて発生する場合に、局在化された腐食を調査し、モニターすることができる。
【００５１】
腐食と観察された電界形状の関係が変化し、及び／又は、電気的な接触のペア間の電圧変化が直線パイプのような線形の形状でかなり周知である一方、位置の形状がより複雑になると、特に、平均でないか又は局在化された摩耗／腐食が発生する、この相互関係については知られなくなる。当然のこととして、後者の状態は、パイプの曲がり、パイプの結合部又は均一でない磨耗が生じる、表面のピット等などの、より特定の位置において調査している位置の非線形の形状でより一般的である。
【００５２】
最も実際的な場合では、他の手段又は物理的な検査を用いる、事前及び事後の浸食測定を使用して、フィールドシグニチャーに基づいた測定を確認するか又はキャリブレートする存在可能なオプションではない。フィールドシグニチャーに基づいた分析の利点は、そのような場合では失ってしまう。
【００５３】
結果として、リンクにおいて確信される十分な正確さの度合いで位置内に実際に発生する腐食／浸食に対して測定された電圧及び電界形状を関連づけることができる必要がある。
【００５４】
そのような関係を決定するための技術を提供する目的で、本発明は、実際に測定されたシグニチャーを調査されている実際の寿命位置において発生する実際の腐食にリンクする特性における予期された値を得るために、調査中の位置のコンピュータモデルの周辺に基づいた技術を使用する。第一の実施例として、パイプの屈曲が考慮される。
【００５５】
図１ａに示されるように、ピンの形状における一連の電気的な接触が、パイプ長の周囲の様々な位置でパイプ長に沿って位置している。このようにして、ピン２５乃至３２はパイプ長の上部に沿って位置しており、一方でピン５７乃至６４はパイプ長の底部に沿って位置している。この形状は、パイプの長さが認識される図１ｂでより明白に示される。ピンは一定の間隔で提供されるが、しかし不規則な間隔が使用されうる。ピンのかかる形状は、調査されている実際の生命位置におけるピンのペア間の電圧低下の実際の測定を獲得するために使用される。
【００５６】
ピンに対して等しいコンピュータモデルにおける一連のノードの位置、したがって電圧降下測定位置を生じるために、ピンのかかる形状が使用されることは好ましい。コンピュータモデルにおけるノードピンのかかる形状を使用して、フィールドシグニチャーに対する浸食の作用が考慮される。モデルにおいて、屈曲の外部の中点に向かって最大の減量が、すなわち図１ａのピン２８と２９の間のどこかに、発生するだろうと仮定される。浸食は、図２の左から右に向かう形状で内部パイプの直径を増加することによってモデルでシミュレートされる。このようにして、直径が増大されるが、しかし屈曲内部の厚さは維持され、事実、直径が増大するにつれて、増加する直径の中心は左から右に移動する。
【００５７】
モデルは基本的に調査されている位置の表現を生成し、物質の抵抗、厚さ及び／又はその範囲におけるいたるところの位置における断面の輪郭を説明するようなことから成る物質を考慮し、電流が通過する場合に発生する電界を潜在的に他の要因が作用する。そのようなモデルは、ＡＮＳＹＳからの有限の要素分析（ＦＥＡ）パッケージを使用して、特にモジュールＥＭＡＧ（３Ｄ版）を使用して生成することができる。
【００５８】
モデル化された位置を通して電流を通過しピン位置に対応する個々のノードで誘導電圧を計算することによって、その形状における位置のための電界のモデル測定は得ることができる。次いで、モデルは、例えば、位置の一つ以上の部分から物質の損失を刺激するために変化でき、次いで、工程は、電界のモデル及び結果的に重要なノードにおける電圧差を獲得するために反復できる。
【００５９】
損失のないモデルにおいてピンを表わす隣接したノード間で見つかった電圧差は、本来の電圧を与える。また、損失がＦＣ係数を与えるようにコンピュータモデルになるので、これは電圧と比較される。ピンのペアに対応する、すべてのノードペアからの信号を比較することによって（例えば、輪郭プロットの形態）、モデルと実際の位置における損失の幾何学は比較できうる。原理において、信号と金属損失との間の関係は任意のノードペア／ピンのペアにおいて引き出すことができ、しかし実際には、これは、一般に、それが位置に関するほとんどの関係の領域であるので最大の金属損失を示す領域において単になされる必要がある。
【００６０】
モデルが成功裡に実行することを可能にするために、実際の位置を反映する十分な精度で記述されるために調査される位置の幾何学的配置を可能にするためにモデルは十分なノード（ピンと他のノードに対応する両ノード）を含む必要がある。追加として、金属損失をできるだけ大きな度合いで正確にシミュレートするか、又は理想的に模倣する必要がある。これは、多くの方法によって、及び特にノード（ピンを表す以外）を削除することによって及び／又はノード（ピンを表す以外）の位置を移動することによって金属損失を刺激することによって達成されうる。
【００６１】
この原理を使用して、腐食されたいないパイプと腐食されたパイプの両者のモデルは、１１の部分で構築された外径が３０ｍｍで３ｍｍの壁厚のパイプにおける９０ｍｍの９０°で曲がった半径を含む、位置の形態で生成される。パイプの一端はモデルにおける接地電位で維持され、パイプのもう一方の端は２０ａｍｐの電流が流された。部分１と１１の壁厚は一定であり、一方で、中間部分である、曲がった部分６の外側の壁厚は、０．０１、０．０２、０．０３、０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．３０．４、０．６、０．９、１．２、１．５、１．８、２．１及び２．４ｍｍ段階的に削減された。中間部分の金属損失は、比例して削減される。
【００６２】
多大な一連のノード／ピンにおける隣接するノード／ピン間からの電圧低下の考慮から得られる発生している電流密度の変化は、下記の式にしたがってフィンガープリント係数を与えるために使用できる。下記の式は、
【００６３】
【数１】
式中、Ｆｃｘはｘｍｍにおける最大金属損失におけるフィンガープリント係数であり、Ｖｘｎ及びＶｘｎ＋１はｘｍｍにおけるさいだい金属損失における隣接するノード／ピンでの電圧であり、Ｖ０ｎ及びＶ０ｎ＋１は金属損失を伴わない隣接するノード／ピンでの電圧である。
【００６４】
かかる式にしたがって引き出されたＦｃ係数は、パイプにおける様々な位置において獲得できる。パイプが９時の位置での長さに沿っている場合、スロットは平らにされて、次いで図５および６によって表された例示のタイプが獲得される。図５は計算されている５０ミクロンの最大の金属損失を備える位置を例示して、一方で図６は１．５ｍｍの最大金属損失の位置を例示する。それらの各プロットにおいて、金属損失は９時の位置である屈曲の外部で発生する一方、フィンガープリント係数での増加が獲得される。これは浸食がパイプの断面エリアの全面的な削減を表わすためであり、結果として局所的な電流密度の増加となる。
【００６５】
モデルにおいて既知の変化可能である、最大の金属損失間の関係、及びモデルから生じる結果から決定される、最大のＦｃ係数ｐｐｔは、図７に示されるように図式に表されることができ、したがって、ミクロンの最大の金属損失に関係するｐｐｔの最大のＦｃ係数を可能にする。この関係は、モデル位置の一般的な同一形態の形態における実際の試験結果の考慮において使用される。
【００６６】
しかしながら、局在化していない磨耗がなされて、適用された電流における変化が説明される場合、関係は精製されてより有用になりえる。壁厚が６０ミクロンの最大の損失におけるこの場合における、図８に表示されたＦｃ係数でのそれらのオフセット結果を除去することは、再度、最大金属損失と最大Ｆｃ係数は、図９に示されるようにこの修正された形態で互いに対してグラフ式に表現できうる。図７の場合において、ミクロンでの最大の金属損失は、図９のオフセットが修正された式において−０．００９５Ｆｃ２＋７．４２Ｆｃに等しい一方、ミクロンでの最大の金属損失は−０．００１３Ｆｃ２＋８．１８Ｆｃに等しい。
【００６７】
実際の生命状況に対するモデルから得られた関数を決定する、この最大金属損失の適用性を例示するために、適合モデルのための試験及び試験ループ位置形状は試みられた。試験ループの結果がそのような試験において図１０に示され、図８の比較は、モデルが局在化された損失の幾何学的配置を合理的にシミュレートすることを示す。
【００６８】
再度の合理的な比較である、図１１において示された、代替となる試験ループサンプルにおける結果が得られる。最大のＦｘ係数は９０ミクロンの局在化した金属の損失を与え、これが一般的な浸食損失（２５乃至５０ミクロン間であると予測される）に加えられた場合、予測として１５０〜１４５ミクロンの全体的な金属損失を与える。実際の試験ループサンプルの超音波検査は、１３０ミクロンの浸食を与える。したがって、同様の形状のモデル化により得られた特性に基づいて、現実に発生する実際の最大の金属損失は、そのような局在化された腐食の位置に関して良好な解像度を備えて、超音波調査と等価な測定の正確さを与える。
【００６９】
技術が、パイプ屈曲の外部の腐食／浸食に関して上に例証されている一方、腐食／浸食／金属損失が１つ以上のモデルを使用して、シミュレートされるか模倣することができるすべての状況に適用可能である。例えば、パイプＸに沿った流れが矢Ａによって示され、矢Ｂ及びＣによる、パイプＹ及びＺにおける流れをそれぞれ与えるために結合部で分割する、図１２において例証された実際の寿命位置を考慮することは可能である。位置Ｑにおける結合部外側の流れの衝撃は、皿形状の浸食／腐食工程を導く。再度、このタイプの位置はモデル化でき、さらに、電界及び電圧降下はさらに、一般的な位置Ｑの全体にわたる物質厚さを減じることによりシミュレートされた、進行する腐食でモデル化されるが、しかし、最も厚い中心で金属の厚さを減じてモデル化され、範囲は減少してその中心から離れた分離が増大する。
【００７０】
より局在化されて、容易に予期可能できない浸食／腐食／金属損失が潜在的に起こりうる場合、さらに、かかる技術は位置の考慮に適用可能である。例えば、図１３に例示されるように、パイプなどの全体の位置の一部は、完全に局在化された浸食／腐食／金属損失が時間が経たピットの形状で生じる際に例示される。図１３ａにおいて、その発生４の直後のピットの形状が例示される。しかしながら、ピット化は、上に言及された物質的損失の型ほど予言可能ではないかもしれない。しかしながら、シーム又は流れに沿って発生するかもしれない、図１３ｂの延伸するピット化、局在化だが深い流れにより発生するかもしれない図１３ｃの深いピット化、及び／又は、位置の一部分などを備える、より一般化された組織によって発生するかもしれない、図１３ｄの複数の小型のピット化に関するモデル結果を得るために、時間の経過で金属損失が発生する方法の様々なコンピュータモデルを生じることが可能である。実際に、一つ以上のそれらのシナリオから得られた結果のモデルは、発生する金属損失を定量化するために選択される最適なモデルで時間と共に実際の実際の寿命位置から得られる結果と比較できうる
一般的な用語において、コンピュータモデルは、状況の１つ以上のモデルにおいて実際上発生している金属損失の幾何学的配置を十分に二倍にすることができる限り、金属損失及びＦｃｃ係数の関係が決定されることを可能にするために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
試験ループ上のモデル及び接触におけるピンの周辺のポジショニングを示す図である。
【図１ｂ】
パイプの屈曲を考慮する試験ループ上のモデル及び接触における一連のピンの軸のポジショニングを示す図である。
【図２】
モデルによって提供された壁厚の変化を例示する図である。
【図３】
モデルにしたがって腐食されていないパイプにおいて獲得された共同密度を例示する図である。
【図４】
モデルにしたがって腐食されて、不均一な腐食を有するパイプにおいて獲得された共同密度を例示する図である。
【図５】
５０ミクロンの最大の金属損失におけるコンピュータモデルを使用して決定されるＦｃ係数である、包まれていないプロットを例示する図である。
【図６】
１．５ミクロンの最大の金属損失におけるコンピュータモデルを使用して決定されるＦｃ係数である、包まれていないプロットを例示する図である。
【図７】
モデルにおける最大Ｆｃ係数と最大の金属損失との関係を例示する図である。
【図８】
１６ミクロンの最大の金属損失における除去されたＦｃ係数でのオフセット効果でのコンピュータモデルを使用して決定されるＦｃ係数である、包まれていないプロットを例示する図である。
【図９】
モデルにおける最大Ｆｃ係数と除去されたオフセットでの最大の金属損失との関係を例示する図である。
【図１０】
コンピュータモデルに対応する形態の試験ループから得られる実際のシグナルを例示する図である。
【図１１】
コンピュータモデルに対する同様の形態を有する試験ループサンプルからさらに得られる実際の結果を例示する図である。
【図１２】
モデル化される代替位置を例示する図である。
【図１３ａ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
【図１３ｂ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
【図１３ｃ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
【図１３ｄ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
本発明は、物質の損失をモニターすることに対する改良とその関連することに関し、特に、独占的ではないが、調査に基づいたフィールドシグニチャー方法（ｆｉｅｌｄ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）の使用とかかる調査に含まれる予測要因に基づくモデルにより侵食をモニターすることに関する。
【０００２】
フィールドシグニチャー方法は、位置により直流を供給し、位置の表面で電気的な接触のアレイを使用して、その結果、生成される電界の測定に基づく。時間にわたる電界の大きさと形状の変化は、位置で発生する腐食に関する重要な情報を提供できる。
【０００３】
時間にわたって一つ以上の接触ペア間の電圧変化が線形のパイプラインなどにおいて十分に理解される一方で、調査中の位置の他の形態における一つ以上の接触ペアの電圧の変化によって表される物理的な環境は理解し難い。
【０００４】
本発明は、それらの特性を引き出すためにモデルを使用して、測定された結果からの腐食の特徴づけに含まれる一つ以上の要因に関する情報を獲得することによってフィールドシグニチャーに基づいた技術のより広い適用可能性に備えることを目的とする。本発明は、屈曲、結合及びその他同種等などの様々な非線形位置での浸食の測定に対する技術のより広い適用可能性に備えることを目的とする。
【０００５】
本発明の第一の態様によると、我々は、電流が位置を通過する際に、最初の時間と一つ以上の他の時間での位置と接触する２つ以上の電気的な接触間で、かかる位置において得られた電圧測定を位置からの物質の減量にリンクする関連情報を獲得する方法を提供し、かかる関連情報はモデル化工程によって獲得され、かかるモデル化工程は位置のモデルを生成することを含み、かかるモデルはその位置における２つ以上のポイントを含んでおり、最初の時間と少なくとも第二の時間における位置に適用される電流で２つ以上のポイント間で測定される電圧のために生成される値をモデル化し、かかるモデルは位置による物質のモデルの損失に対する最初の時間と第二の時間との間の位置における形状の変化を含んでおり、関係はモデルの電圧値に関する要因とモデル位置の形状の変化に関する要因との間の関係で表される。
【０００６】
好ましくは、かかる関係についての情報は、実際の位置からの物質の損失を調査する方法で使用されるが、しかし、その関係についての情報はコンピュータモデルのデータベースを構築するために使用されるかもしれない。
【０００７】
考慮されている実際の位置との関係において、好ましくは、位置との接触において２つ以上の電気的な接触を使用する電圧測定がなされる。好ましくは、最初の時間と一つ以上の他の時間における２つ以上の電気的な接触との間の電圧が測定される。好ましくは、電流は電圧測定の時間における位置を通過する。好ましくは、獲得された電圧測定は、時間での位置からの物質の損失に関する情報を提供する。好ましくは、実際の物質の損失の表現は、前述の関係と電圧測定を使用して獲得される。
【０００８】
さらに、本発明の第一態様におけるオプション、可能性及び特質が下記に記載される。
【０００９】
本発明の第二態様にしたがって、我々は、位置からの物質の損失を調査する方法を提供し、かかる方法は、
位置を確定し、かかる位置と接触する２つ以上の電気的な接触を提供する段階と、
最初の時間と一つ以上の他の時間における２つ以上の電気的な接触との間の電圧を測定し、電流は電圧測定の時間における位置を通過しており、電圧測定は時間での位置からの物質の損失に関する情報を提供し、物質の損失に関する情報は、電圧測定が物質の損失とリンクする関係を使用して獲得される段階と、
モデル化工程によって獲得されるかかる関係に関する情報であって、かかるモデル化工程は位置のモデルを生成することを含み、かかるモデルはその位置における２つ以上のポイントを含んでおり、最初の時間と少なくとも第二の時間における位置に適用される電流で２つ以上のポイント間で測定される電圧のために生成される値をモデル化し、かかるモデルは位置からの物質のモデルの損失に対する最初の時間と第二の時間との間の位置における形状の変化を含んでおり、関係はモデルの電圧値に関する要因とモデル位置の形状の変化に関する要因との間の関係で表される段階と、
を含む。
【００１０】
本発明の第一及び／又は第二の態様は、下記の特質、オプション又は可能性を含むかもしれない。
【００１１】
物質の損失は、位置の腐食及び／又は浸食及び／又は化学的な攻撃によるであろう。損失は、位置に関して平等に行き渡るかもしれない。損失は、位置に関して不均一で行き渡るかもしれない。例えば、多大な損失はパイプの屈曲の内部と比較して外部で生じ、及び／又は多大な損失は穴が開いたりするような損失の場合に生じる。好ましくは、位置の最初の測定時間において物質の損失は生じない。
【００１２】
好ましくは、位置は物質の損失を潜在的に受ける実際の位置である。損失は、位置が接触される環境によって生じうる。例えば、内部において、位置の一部分だけが損失を引き起こす環境と接触されうる。特に、位置はパイプラインの非線形の一部でありうる。例えば、２つ以上のパイプライン間の湾曲部及び／又は屈曲部及び／又は接合部でありうる。特に、位置は、例えば、穴開き、ひび割れなどによる、局在化した物質の損失が予想される、線形及び／又は非線形の一部であるかもしれない。
【００１３】
好ましくは、すべての電気的な接触は単一の設置ユニットに提供される。好ましくは、２つ以上、理想的にはすべてが個別の電気的な接触は、一つ以上の方向に固定される。個別の接触は、設置ユニット内への又は設置ユニットからの潜在的な移動とは別な自由の、すべての方向に固定される。電気的な接触は移動可能であり、例えば、設置ユニットの表面に対して垂直に負荷が掛けられたバネであるかもしれない。電気的な接触は、例えば、溶接によって永久位置に提供されるかもしれない。
【００１４】
電気的な接触は、ピン又は他の電気的な伝導性素子によって提供される。好ましくは、電気的な接触は、例えば、バネによって弾性的な力で位置に対して接触する。電気的な接触は、好ましくは調査中に測定される所定のペア間の電圧を備える、ペアで提供される。電気的な接触及び／又は電気的な接触のペアは、電流の方向に沿って均一の間隔であるか、及び／又は電流の方向に沿って不均一の間隔である。電気的な接触は、位置の至る所で電流の方向及び／又は電流の方向に対して垂直に提供されるかもしれない。電気的な接触は、位置の断面のまわりすべてに提供されるかもしれない。本方法は、一つ以上の電気的な接触における電圧を動じに測定することを含む。４つ以上、好ましくは８つ以上のペアが同時に考慮される。提供されるピンの数は、８乃至２５６本のピンであるか、さらに好ましくは１６乃至１２８本のピンであり、理想的には２４乃至６４本のピンでありうる。
【００１５】
電気的な接触は設置ユニットによって提供されうる。好ましくは、設置ユニットは、調査される位置の一つ以上の表面と整合するように、理想的には位置の少なくとも１つの内部表面と整合するように形態化される一つ以上の表面を備えて提供される。好ましくは、電気的な接触は、一つ以上の整合する表面に提供されるか、又は一つ以上の整合する表面と関連して提供される。好ましくは、電気的な接触は設置ユニットから外部に向かって突出する。
【００１６】
設置ユニットは留められるか、あるいは、一旦位置へ導入された場所で放出できるように固定されるかもしれない。設置ユニットは、例えば溶接によって、位置に対して一旦導入された永久場所に提供されるかもしれない。
【００１７】
測定される電圧は、腐食が進行するにつれて電圧が上がる。時間における電圧の変化は、考慮されるそれぞれの電気的な接触のすべてにおいて均一に発生するかもしれない。時間における電圧の変化は、考慮されるそれぞれの電気的な接触のすべてにおいて不均一に発生するかもしれない。変化は、時間にわたって均等な率で発生するかもしれない。変化は、時間にわたって不均等な率で発生するかもしれない。
【００１８】
電圧測定は、電流が流れた始めた後でなされる。好ましくは、電圧測定は電流が適用された後で少なくとも２００ｍｓ−１でなされる。好ましくは、電圧測定は、適用されている電流の８００ｍｓ−１内でなされる。好ましくは、電圧測定は、電流がサンプルの表面部分で優先的な流れが停止した後でなされる。好ましくは、電圧測定がなされる場合、電圧は安定である。
【００１９】
好ましくは、２つ以上の電気的な接触の温度は、一つ以上の最初の時間及び一つ以上の他の時間で測定される。好ましくは、温度は、電圧が測定される各時間で測定される。２つ以上の電気的な接触の温度は、電気的な接触の温度を測定することによって測定されるかもしれない。２つ以上の電気的な接触の温度は、位置の温度を測定することによって測定されるかもしれない。２つ以上の電気的な接触の温度は、２つ以上の電気的な接触を取り囲む環境の温度を測定することによって測定される。
【００２０】
好ましくは、電圧測定は、電気的な接触及び／又は位置及び／又は基準位置及び／又はそれらの環境における温度変化のために補償される。
【００２１】
最初の時間における電圧測定は、基準線の電圧又は腐食が考慮される電圧を確定し、及び／又は位置若しくは位置の１つ以上の部分を形成する物質の厚さを確定し、及び／又は変化が考慮できる電界の型を確定するかもしれない。
【００２２】
好ましくは、最初の時間は、一つ以上の他の時間より前である。一つ以上の他の時間は、最初の時間に関して規則的な間隔であるかもしれない。
【００２３】
好ましくは、本方法は、適用される電流を提供するために位置の電源外部を提供することを含んでいる。電源は主電源であるか、又はバッテリーなどの携帯型電源であるかもしれない。電源は、それぞれの測定における同一か、又は異なる電流レベルを提供するかもしれない。
【００２４】
好ましくは、電流は直流電流であり、特に方形波の直流電流である。直流電流は単一方向に提供されるが、しかし、より好ましくは両方向に、理想的には交互に適用される。電流は、単位時間当たり２００乃至２０００ｍｓ−１間で適用され、より好ましくは５００乃至１０００ｍｓ−１間である。
【００２５】
電流は、位置の一方の端に向かって導入され、もう一方の端に向かって出て行く。電流は、電流接触ユニットによって導入され、及び／又は出て行く。好ましくは、電流接触ユニット及び／又は電気的な接触は、サンプルの一つ以上の表面と整合するように形態化される。電流接触ユニットは、例えば、溶接によって位置との永久的な接触に提供される。
【００２６】
サンプルにおける電圧測定は、望ましくは、位置と獲得された基準線において測定された様々な電気的な接触電圧間の一定変化による、位置からの損失の一般的なレベルを示すかもしれない。位置における電圧測定は、望ましくは、位置の一つ以上の部分と基準線における電気的な接触電圧間の不規則な変化と、位置の一つ以上の部分と基準線における電気的な接触電圧間の変化により、位置の部分からの特定の腐食を示すかもしれない。
【００２７】
物質の損失に関する情報は、損失の最大の厚さ及び／又は損失した物質の質量及び／又は損失率であるかもしれない。
【００２８】
好ましくは、モデル化工程はコンピュータモデル化工程である。モデル化工程は、位置の三次元モデルを生成するかもしれない。モデルは、複数のノードを用いて位置のモデルを生成するかもしれない。好ましくは、少なくとも５０のかかるノードは、位置の幾何学的配置をモデル化するために使用されるが、しかし数は１０，０００以上であるかもしれない。好ましくは、モデル化工程は、位置を形成する物質（及び／又は複数の物質）の電気的抵抗の情報を含む。好ましくは、モデル化工程は、位置を形成する物質（及び／又は複数の物質）の形態及び／又は断面の輪郭及び／又は厚さに関する情報を含む。
【００２９】
好ましくは、ノードは実際の測定装置の各ピンにおけるモデルに提供される。好ましくは、ノードは、対応する場所及び／又はノードが表わすピンに関する分離を有する。
【００３０】
好ましくは、モデル化工程は、モデルの電流をモデル位置に適用することと、２つ以上のノード及び理想的には位置のモデルを形成する、すべてのノードにおける誘導電流を計算することを含む。好ましくは、モデル化工程は、実際の装置でのピンの位置に対応するノードにおけるモデル電圧の抽出を含む。好ましくは、モデル化はノードペア間の電圧差の計算を含む。好ましくは、モデル化工程はは、理想的には物質の損失がない、最初の時間と、物質の損失がある一つ以上の他の時間における、電圧及び／又は電圧差を計算することを含む。好ましくは、モデルを使用して、少なくとも１０回計算される。モデル化工程は、すべての既知のペア及び／又はすべてのピンのペアからの信号の比較を含むかもしれない。
【００３１】
モデルは、位置をシミュレートするために使用されるノード数を削減することによって、及び／又は位置をシミュレートする一つ以上のノードを移動することによって、物質の損失をシミュレートするかもしれない。
【００３２】
好ましくは、モデル化工程は、一つ以上の位置のモデルの発生を含む。例えば、一つ以上の位置のタイプは、曲線、角度屈曲、結合にモデル化される。位置の一つ以上の異なるサイズは、異なるタイプにおいて潜在的に同様にモデル化される。一つ以上の異なる物質は、モデル内及び／又は異なるモデル間で位置を形成するかもしれない。モデル位置は、調査において関心のある実際の位置に整合する、サイズ及び／又は形態及び／又は物質であるかもしれない。
【００３３】
モデルは、電気的な接触と等しいポイントと、電圧測定がモデルによって考慮されるか又は発生されるポイントを含む。ポイントは実際の測定において電気的な接触の部位に対応するかもしれない。
【００３４】
モデル化に適用される電流は、電流のレベル及び／又は実際の測定に適用された他の特性に対応するかもしれない。
【００３５】
モデルにおける測定考察の最初及び／又は第二時間は、測定工程の最初の時間及び／又は一つ以上の他の時間に対応するかもしれない。
【００３６】
モデル位置の形態における変化は、位置の一つ以上の部分の厚さにおける削減を含むかもしれない。モデル位置の厚さは、位置の長さに沿って及び／又は長さに垂直に沿って均一な厚さで削減されるかもしれない。モデルの厚さは不均一な厚さで削減されるかもしれない。厚さは、優先的に物質の損失が予測される、位置の一つ以上の部分で優先的に削減される。物質の損失の範囲における段階的な増加は、優先的な損失が予期されない位置の部分と予期される優先的な損失が最大である位置との間に提供されるかもしれない。形態における変化は、位置の外部の範囲を減少することによって達成されるかもしれない。形態における変化は、空隙の内部範囲を増加することによって達成されるかもしれない。例えば、パイプラインなどの位置内の開口部の一つ以上の大きさは増加されるかもしれない。
【００３７】
開口部の直径を増大する、円形の断面の内部開口部を備える位置において、特に好ましい。例えば、均一な物質の損失を提供するために、開口部の中心が同じ位置で維持されるかもしれない。開口部の中心は、例えば、一方方向で位置の部分からの優先的な物質の損失を提供するために、一方方向に移動されるかもしれない。増大レベルは、例えば、大きさを異なる範囲に増大することによって、位置の範囲に沿って変化するかもしれない。
【００３８】
本方法は、電圧差の比較、又は、より好ましくは、かかる電圧差に対する金属損失のシミュレーションでのモデル化工程から生じる一つ以上のノード／ピンのペアにおけるフィンガープリント係数、又は、より好ましくは実際の位置における一つ以上のピンのペアにおいて生じる、フィンガープリント係数を含むかもしれない。方法は、比較が受け入れられる場合に実際の位置による物質の損失と一致するために物質の損失のシミュレーションの採用を含む、及び／又は比較が受け入れられない場合に、物質の損失の代替シミュレーションに基づく代替モデルの考察を含んでいるかもしれない。比較の受容性は、統計的な分析及び／又はフィッティング工程（ｆｉｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）に基づくかもしれない。
【００３９】
本方法は、物質の損失の異なるシミュレーションに基づく複数のモデルの生成と、及び理想的にはモデルの電圧差と実際の位置の電圧差の一致による、実際の腐食の発生を最も表すモデルの考慮を含むかもしれない。
【００４０】
関係は、厚さの損失としての腐食の表現、損失率などの物質の損失比率又は他の値を提供するかもしれない。腐食は、最初の時間測定によって表される新規状態と、一つ以上の他の時間測定の腐食された状態としての間の変化に関して表され、及び／又は最初の時間から進んだ際の腐食の進行度合いに関して表されるかもしれない。
【００４１】
かかる関係は要因において線形の関係であるかもしれない。かかる関係は、関係のプロットのＸ−Ｙ交点からの範囲であるかもしれない。
【００４２】
モデルの電圧値に関する要因はフィンガープリント係数であり、より詳細には、形態の変化において測定された最大のフィンガープリント係数であるかもしれない。フィンガープリント係数はｐｐｔ（１千分の１）で表される。
【００４３】
モデル位置における形態での変化に関する要因は物質の損失のレベルであり、より詳細には最大の物質の損失であるかもしれない。最大の物質の損失は、ミクロンで表される。
【００４４】
好ましくは、かかる関係は、特に、物質の損失に対して測定された電圧に関する測定された要因を等しくすることによって測定された位置における物質の損失に関する情報を提供するために使用される。より詳細には、測定された電圧の要因は、フィンガープリント係数であり、理想的には測定時間における最大のフィンガープリント係数であるかもしれない。好ましくは、測定された位置の物質の損失は、物質の損失の厚さとして表され、理想的には物質の損失における最大の厚さとして表される。
【００４５】
形態の変化のモデル化は、物質の均一な損失と物質の優先的な損失を反映する両変化を含むかもしれない。
【００４６】
本発明の様々な実施態様は、実施例だけの手法によって、添付図を参照して記載されるだろう。
【００４７】
電流が位置を通過する場合は常に電界が生成される。物質、物質の厚さ、位置の型及び形状はすべて、生じる電界のサイズ及び型に作用する。これらの潜在的な変化するものの１つ以上の変化は電界に作用する。特に、パイプラインのような位置の腐食は、一般に物質の厚さを減じ、抵抗を増加させて、従って電流の直接の位置に沿った異なる位置間の電圧降下を大きくする。
【００４８】
電界効果方法は、腐食、浸食又は他の金属の損失についての情報を提供するために、この基本的な原理を利用する。方法は、考慮する位置にほんの一瞬の短時間励起電流を適用して、さらに位置に接触している、多くの異なるペアの電気的な接触間の電圧降下を測定する。結果を考慮することによって、腐食の進行は評価することができる。一般的に、結果は、時間との電気的な接触の与えられたペアにおける、フィンガープリント係数（Ｆｃ）に関して考慮される。電極の参照ペアは、励起電流が位置へ通過する過程により、非腐食性の物質上で提供される。かかる基準は一般的に採用されて、その結果、電源によって提供される電流での測定で発生する変化は測定を影響しない。
【００４９】
測定時間における温度の変化を修正するように、電極の基準ペアと位置に接触する電気的な接触の異なるペアの温度は測定され、その温度変化の作用は発生する信号に関係するだろう。
【００５０】
時間にわたる電界の一般的な変化による一般的な腐食についての情報は調査しモニターすることができ、及び／又は、変化が電気的な接触のペアでの幾つかだけにおいて発生する場合に、局在化された腐食を調査し、モニターすることができる。
【００５１】
腐食と観察された電界形状の関係が変化し、及び／又は、電気的な接触のペア間の電圧変化が直線パイプのような線形の形状でかなり周知である一方、位置の形状がより複雑になると、特に、平均でないか又は局在化された摩耗／腐食が発生する、この相互関係については知られなくなる。当然のこととして、後者の状態は、パイプの曲がり、パイプの結合部又は均一でない磨耗が生じる、表面のピット等などの、より特定の位置において調査している位置の非線形の形状でより一般的である。
【００５２】
最も実際的な場合では、他の手段又は物理的な検査を用いる、事前及び事後の浸食測定を使用して、フィールドシグニチャーに基づいた測定を確認するか又はキャリブレートする存在可能なオプションではない。フィールドシグニチャーに基づいた分析の利点は、そのような場合では失ってしまう。
【００５３】
結果として、リンクにおいて確信される十分な正確さの度合いで位置内に実際に発生する腐食／浸食に対して測定された電圧及び電界形状を関連づけることができる必要がある。
【００５４】
そのような関係を決定するための技術を提供する目的で、本発明は、実際に測定されたシグニチャーを調査されている実際の寿命位置において発生する実際の腐食にリンクする特性における予期された値を得るために、調査中の位置のコンピュータモデルの周辺に基づいた技術を使用する。第一の実施例として、パイプの屈曲が考慮される。
【００５５】
図１ａに示されるように、ピンの形状における一連の電気的な接触が、パイプ長の周囲の様々な位置でパイプ長に沿って位置している。このようにして、ピン２５乃至３２はパイプ長の上部に沿って位置しており、一方でピン５７乃至６４はパイプ長の底部に沿って位置している。この形状は、パイプの長さが認識される図１ｂでより明白に示される。ピンは一定の間隔で提供されるが、しかし不規則な間隔が使用されうる。ピンのかかる形状は、調査されている実際の生命位置におけるピンのペア間の電圧低下の実際の測定を獲得するために使用される。
【００５６】
ピンに対して等しいコンピュータモデルにおける一連のノードの位置、したがって電圧降下測定位置を生じるために、ピンのかかる形状が使用されることは好ましい。コンピュータモデルにおけるノードピンのかかる形状を使用して、フィールドシグニチャーに対する浸食の作用が考慮される。モデルにおいて、屈曲の外部の中点に向かって最大の減量が、すなわち図１ａのピン２８と２９の間のどこかに、発生するだろうと仮定される。浸食は、図２の左から右に向かう形状で内部パイプの直径を増加することによってモデルでシミュレートされる。このようにして、直径が増大されるが、しかし屈曲内部の厚さは維持され、事実、直径が増大するにつれて、増加する直径の中心は左から右に移動する。
【００５７】
モデルは基本的に調査されている位置の表現を生成し、物質の抵抗、厚さ及び／又はその範囲におけるいたるところの位置における断面の輪郭を説明するようなことから成る物質を考慮し、電流が通過する場合に発生する電界を潜在的に他の要因が作用する。そのようなモデルは、ＡＮＳＹＳからの有限の要素分析（ＦＥＡ）パッケージを使用して、特にモジュールＥＭＡＧ（３Ｄ版）を使用して生成することができる。
【００５８】
モデル化された位置を通して電流を通過しピン位置に対応する個々のノードで誘導電圧を計算することによって、その形状における位置のための電界のモデル測定は得ることができる。次いで、モデルは、例えば、位置の一つ以上の部分から物質の損失を刺激するために変化でき、次いで、工程は、電界のモデル及び結果的に重要なノードにおける電圧差を獲得するために反復できる。
【００５９】
損失のないモデルにおいてピンを表わす隣接したノード間で見つかった電圧差は、本来の電圧を与える。また、損失がＦＣ係数を与えるようにコンピュータモデルになるので、これは電圧と比較される。ピンのペアに対応する、すべてのノードペアからの信号を比較することによって（例えば、輪郭プロットの形態）、モデルと実際の位置における損失の幾何学は比較できうる。原理において、信号と金属損失との間の関係は任意のノードペア／ピンのペアにおいて引き出すことができ、しかし実際には、これは、一般に、それが位置に関するほとんどの関係の領域であるので最大の金属損失を示す領域において単になされる必要がある。
【００６０】
モデルが成功裡に実行することを可能にするために、実際の位置を反映する十分な精度で記述されるために調査される位置の幾何学的配置を可能にするためにモデルは十分なノード（ピンと他のノードに対応する両ノード）を含む必要がある。追加として、金属損失をできるだけ大きな度合いで正確にシミュレートするか、又は理想的に模倣する必要がある。これは、多くの方法によって、及び特にノード（ピンを表す以外）を削除することによって及び／又はノード（ピンを表す以外）の位置を移動することによって金属損失を刺激することによって達成されうる。
【００６１】
この原理を使用して、腐食されたいないパイプと腐食されたパイプの両者のモデルは、１１の部分で構築された外径が３０ｍｍで３ｍｍの壁厚のパイプにおける９０ｍｍの９０°で曲がった半径を含む、位置の形態で生成される。パイプの一端はモデルにおける接地電位で維持され、パイプのもう一方の端は２０ａｍｐの電流が流された。部分１と１１の壁厚は一定であり、一方で、中間部分である、曲がった部分６の外側の壁厚は、０．０１、０．０２、０．０３、０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．３０．４、０．６、０．９、１．２、１．５、１．８、２．１及び２．４ｍｍ段階的に削減された。中間部分の金属損失は、比例して削減される。
【００６２】
多大な一連のノード／ピンにおける隣接するノード／ピン間からの電圧低下の考慮から得られる発生している電流密度の変化は、下記の式にしたがってフィンガープリント係数を与えるために使用できる。下記の式は、
【００６３】
【数１】
【００６４】
かかる式にしたがって引き出されたＦｃ係数は、パイプにおける様々な位置において獲得できる。パイプが９時の位置での長さに沿っている場合、スロットは平らにされて、次いで図５および６によって表された例示のタイプが獲得される。図５は計算されている５０ミクロンの最大の金属損失を備える位置を例示して、一方で図６は１．５ｍｍの最大金属損失の位置を例示する。それらの各プロットにおいて、金属損失は９時の位置である屈曲の外部で発生する一方、フィンガープリント係数での増加が獲得される。これは浸食がパイプの断面エリアの全面的な削減を表わすためであり、結果として局所的な電流密度の増加となる。
【００６５】
モデルにおいて既知の変化可能である、最大の金属損失間の関係、及びモデルから生じる結果から決定される、最大のＦｃ係数ｐｐｔは、図７に示されるように図式に表されることができ、したがって、ミクロンの最大の金属損失に関係するｐｐｔの最大のＦｃ係数を可能にする。この関係は、モデル位置の一般的な同一形態の形態における実際の試験結果の考慮において使用される。
【００６６】
しかしながら、局在化していない磨耗がなされて、適用された電流における変化が説明される場合、関係は精製されてより有用になりえる。壁厚が６０ミクロンの最大の損失におけるこの場合における、図８に表示されたＦｃ係数でのそれらのオフセット結果を除去することは、再度、最大金属損失と最大Ｆｃ係数は、図９に示されるようにこの修正された形態で互いに対してグラフ式に表現できうる。図７の場合において、ミクロンでの最大の金属損失は、図９のオフセットが修正された式において−０．００９５Ｆｃ２＋７．４２Ｆｃに等しい一方、ミクロンでの最大の金属損失は−０．００１３Ｆｃ２＋８．１８Ｆｃに等しい。
【００６７】
実際の生命状況に対するモデルから得られた関数を決定する、この最大金属損失の適用性を例示するために、適合モデルのための試験及び試験ループ位置形状は試みられた。試験ループの結果がそのような試験において図１０に示され、図８の比較は、モデルが局在化された損失の幾何学的配置を合理的にシミュレートすることを示す。
【００６８】
再度の合理的な比較である、図１１において示された、代替となる試験ループサンプルにおける結果が得られる。最大のＦｘ係数は９０ミクロンの局在化した金属の損失を与え、これが一般的な浸食損失（２５乃至５０ミクロン間であると予測される）に加えられた場合、予測として１５０〜１４５ミクロンの全体的な金属損失を与える。実際の試験ループサンプルの超音波検査は、１３０ミクロンの浸食を与える。したがって、同様の形状のモデル化により得られた特性に基づいて、現実に発生する実際の最大の金属損失は、そのような局在化された腐食の位置に関して良好な解像度を備えて、超音波調査と等価な測定の正確さを与える。
【００６９】
技術が、パイプ屈曲の外部の腐食／浸食に関して上に例証されている一方、腐食／浸食／金属損失が１つ以上のモデルを使用して、シミュレートされるか模倣することができるすべての状況に適用可能である。例えば、パイプＸに沿った流れが矢Ａによって示され、矢Ｂ及びＣによる、パイプＹ及びＺにおける流れをそれぞれ与えるために結合部で分割する、図１２において例証された実際の寿命位置を考慮することは可能である。位置Ｑにおける結合部外側の流れの衝撃は、皿形状の浸食／腐食工程を導く。再度、このタイプの位置はモデル化でき、さらに、電界及び電圧降下はさらに、一般的な位置Ｑの全体にわたる物質厚さを減じることによりシミュレートされた、進行する腐食でモデル化されるが、しかし、最も厚い中心で金属の厚さを減じてモデル化され、範囲は減少してその中心から離れた分離が増大する。
【００７０】
より局在化されて、容易に予期可能できない浸食／腐食／金属損失が潜在的に起こりうる場合、さらに、かかる技術は位置の考慮に適用可能である。例えば、図１３に例示されるように、パイプなどの全体の位置の一部は、完全に局在化された浸食／腐食／金属損失が時間が経たピットの形状で生じる際に例示される。図１３ａにおいて、その発生４の直後のピットの形状が例示される。しかしながら、ピット化は、上に言及された物質的損失の型ほど予言可能ではないかもしれない。しかしながら、シーム又は流れに沿って発生するかもしれない、図１３ｂの延伸するピット化、局在化だが深い流れにより発生するかもしれない図１３ｃの深いピット化、及び／又は、位置の一部分などを備える、より一般化された組織によって発生するかもしれない、図１３ｄの複数の小型のピット化に関するモデル結果を得るために、時間の経過で金属損失が発生する方法の様々なコンピュータモデルを生じることが可能である。実際に、一つ以上のそれらのシナリオから得られた結果のモデルは、発生する金属損失を定量化するために選択される最適なモデルで時間と共に実際の実際の寿命位置から得られる結果と比較できうる
一般的な用語において、コンピュータモデルは、状況の１つ以上のモデルにおいて実際上発生している金属損失の幾何学的配置を十分に二倍にすることができる限り、金属損失及びＦｃｃ係数の関係が決定されることを可能にするために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
試験ループ上のモデル及び接触におけるピンの周辺のポジショニングを示す図である。
【図１ｂ】
パイプの屈曲を考慮する試験ループ上のモデル及び接触における一連のピンの軸のポジショニングを示す図である。
【図２】
モデルによって提供された壁厚の変化を例示する図である。
【図３】
モデルにしたがって腐食されていないパイプにおいて獲得された共同密度を例示する図である。
【図４】
モデルにしたがって腐食されて、不均一な腐食を有するパイプにおいて獲得された共同密度を例示する図である。
【図５】
５０ミクロンの最大の金属損失におけるコンピュータモデルを使用して決定されるＦｃ係数である、包まれていないプロットを例示する図である。
【図６】
１．５ミクロンの最大の金属損失におけるコンピュータモデルを使用して決定されるＦｃ係数である、包まれていないプロットを例示する図である。
【図７】
モデルにおける最大Ｆｃ係数と最大の金属損失との関係を例示する図である。
【図８】
１６ミクロンの最大の金属損失における除去されたＦｃ係数でのオフセット効果でのコンピュータモデルを使用して決定されるＦｃ係数である、包まれていないプロットを例示する図である。
【図９】
モデルにおける最大Ｆｃ係数と除去されたオフセットでの最大の金属損失との関係を例示する図である。
【図１０】
コンピュータモデルに対応する形態の試験ループから得られる実際のシグナルを例示する図である。
【図１１】
コンピュータモデルに対する同様の形態を有する試験ループサンプルからさらに得られる実際の結果を例示する図である。
【図１２】
モデル化される代替位置を例示する図である。
【図１３ａ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
【図１３ｂ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
【図１３ｃ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
【図１３ｄ】
実際の結果と比較することができる金属損失の発生方法の様々な異なるモデルを例示する図である。
Claims (15)
- 電流が位置を通過する際に、最初の時間と一つ以上の他の時間での位置と接触する２つ以上の電気的な接触間で、前記位置において得られた電圧測定を前記位置からの物質の損失にリンクする関連する情報を獲得する方法であって、前記関連する情報はモデル化工程によって獲得され、前記モデル化工程は前記位置のモデルを生成することを含み、前記モデルは前記位置における２つ以上のポイントを含んでおり、最初の時間と少なくとも第二の時間における前記位置に適用される電流で２つ以上のポイント間で測定される前記電圧のために生成される値をモデル化し、前記モデルは前記位置からの物質のモデルの損失に対する前記最初の時間と前記第二の時間との間の前記位置における形状の変化を含んでおり、前記関係は前記モデルの電圧値に関する要因と前記モデル位置の形状の変化に関する要因との間の関係で表されることを特徴とする方法。
- 位置からの物質の損失を調査する方法であって、該方法は、
前記位置を確定し、前記位置と接触する２つ以上の電気的な接触を提供する段階と、
最初の時間と一つ以上の他の時間における２つ以上の電気的な接触との間の電圧を測定し、電流は前記電圧測定の前記時間における位置を通過しており、前記電圧測定は前記時間での前記位置からの前記物質の損失に関する情報を提供し、前記物質の損失に関する情報は、前記電圧測定が前記物質の損失とリンクする関係を使用して獲得される段階と、
モデル化工程によって獲得される前記関係に関する情報であって、前記モデル化工程は前記位置のモデルを生成することを含み、前記モデルは前記位置における２つ以上のポイントを含んでおり、最初の時間と少なくとも第二の時間における前記位置に適用される電流で前記２つ以上のポイント間で測定される前記電圧のために生成される値をモデル化し、前記モデルは前記位置からの前記物質のモデルの損失に対する前記最初の時間と前記第二の時間との間の前記位置における形状の変化を含んでおり、前記関係は前記モデルの電圧値に関する要因と前記モデル位置の前記形状の変化に関する要因との関係で表される段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記モデル化工程はコンピュータモデル化工程であり、前記モデル化工程は前記位置の三次元モデルを生成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記モデル化工程は、前記物質の電気的抵抗及び／又は前記位置を形成する物質及び／又は形態及び／又は断面の輪郭及び／又は前記位置を形成する前記物質の厚さに関する情報を含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- ノードが実際の測定装置での各ピンにおける前記モデルで提供され、前記ノードは対応する位置を有し、及び／又は前記ノードが表わすピンに関する分離を有することを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記モデル化工程は、モデルの電流を前記モデル位置に適用することと、２つ以上の前記ノード及び理想的には前記位置の前記モデルを形成する、すべての前記ノードにおける誘導電流を計算することを含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記モデル化工程は、前記実際の装置での前記ピンの位置に対応する前記ノードにおけるモデル電圧の抽出を含み、ノードペア間の電圧差の計算を含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記モデル化工程は、理想的には物質の損失を伴わない、前記最初の時間と、物質の損失がある一つ以上の他の時間における、電圧及び／又は電圧差を計算することを含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記モデル位置の前記形態の変化は、前記位置の一つ以上の部分における厚さの減少を含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記方法は、前記実際の位置における一つ以上のピンのペアにおいて生じる、前記電圧差に対する金属損失のシミュレーションでの前記モデル化工程から生じる、前記一つ以上のノード／ピンのペアにおける前記電圧差の比較を含み、前記方法は、前記比較が受け入れられる場合に前記実際の位置による前記物質の損失と一致するために物質の損失におけるシミュレーションの採用を含む、及び／又は前記比較が受け入れられない場合に、前記物質の損失の代替シミュレーションに基づく代替モデルの考察を含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記比較の受容性は、統計的な分析及び／又はフィッティング工程に基づくことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
- 前記方法は、物質の損失の異なるシミュレーションに基づく複数のモデルの生成と、及び理想的には前記モデルの電圧差と前記実際の位置における電圧差の一致による、前記実際の腐食の発生を最良に表す前記モデルの考慮を含むことを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記関係は、厚さの損失としての腐食の表現、損失率などの物質の損失比率又は他の値を提供することを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記モデルの電圧値に関する前記要因はフィンガープリント係数であり、より詳細には、前記形態の変化において測定された前記最大のフィンガープリント係数であることを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
- 前記関係は、特に、物質の損失に対して測定された前記電圧に関する測定された要因を等しくすることによって、前記測定された位置における前記物質の損失に関する情報を提供するために使用されることを特徴とする、前述までの何れかの請求項に記載の方法。
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