JP7065468B2 - 非破壊材料検査システムを使用する方法 - Google Patents
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Description
B(x)=μ0(H(x)+M(x))=F(H(x))
ここで、H(x)は、空中の位置(x)と共に変化し得る印加された磁場強度(アンペア/メートルの単位)であり、M(x)は材料の当初磁化状態だけでなく位置(x)にも依存する磁化(アンペア/メートルの単位)であり、μ0は透磁率定数(ヘンリー/メートルの単位)であり、B(x)は空中の位置(x)と共に変化し得る磁束密度(テスラの単位)であり、F(H(x))はH(x)に線型に依存する関数である。以降、B(x)、H(x)、M(x)、F(H(x))はそれぞれB、H、M、F(H)と呼ばれる及び/又は対応パラメータが時間と共に変化すればB(t)、H(t)、M(t)、F(H(t))と呼ばれる。この線形従属性は静磁場において見られるタイプの応答である。漏洩磁束(MFL)及び電磁超音波トランスデューサ(EMAT)ツールなどの現在の検査ツールは、Hに主として線型に依存する関数に応答するように構成される。強磁性材料に関しこの依存性は複雑となり得るということに注意すべきである。印加磁場が時変である場合、線形演算子はもはや印加磁場と磁化との間の関係を記述しない。印加時変磁場H(t)による強磁性材料中の磁束密度B(t)は、一連の非線形関数の時間積分と共に線形演算子により近似され得る:
上に説明されるとともに添付図面に示される本開示の方法及びシステムは、優れた特性を有する非破壊材料検査を提供する。1つのアプリケーションでは、本方法及びシステムは、検査される鋼材内の1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性を識別するためにインライン検査の非破壊評価ツールとして使用され得る。検査される鋼材の例は、限定しないが、鋼板、ボルト、鍛造品、鋳造品、パイプ、ライザー、表面、溶接、溶接ルート、溶接キャップ、継手などを含む。材料内の材料状態及び不均質性の例は、限定しないが鋼材の硬度、鋼材のグレード又はタイプ、鋼材内の材料相の存在、鋼材内のハードスポットの存在、鋼材内の金属損失又はクラックの存在、鋼材内の欠陥の存在、及びそれらの任意の組み合わせを含む。
サービス中のパイプライン又はチューブの性能を劣化させ寿命を低減する硬質冶金学的相(例えば:マルテンサイト又はラスベイナイト)などの望ましくない相のパイプライン又はダウンホール用途のラインパイプへ作製される鋼板のような鋼部品を非破壊的に調査する必要性がある。大口径ラインパイプは通常、熱機械制御処理(TMCP)方法1711(図17A)を使用して熱間圧延鋼板から製造され、その後、「U」形状へ冷間成形され、続いて金型内で「O」形状へ成形され、ロングシーム溶接後にパイプへ展開され(UOE)、又は「J」、「C」及び「O」形状(JCO)へ順次押し曲げられ、その後、ロングシーム溶接され、最終形状及び寸法へ展開される。ロングシーム溶接は通常、サブマージアーク溶接(SAW:submerged arc welding)、ダブルサブマージアーク溶接(DSAW:double submerged arc welding)又は電気抵抗溶接プロセス(ERW:electric resistance welding process)により作られる。TMCP板の製造中、インゴット又は連続鋳造プロセス1701、熱間圧延1703、及び加速冷却(ACC:accelerated cooling)1705などの以下の鋼処理工程1700(図17Aに示す)のうちの任意のものにおいて、TMCP鋼鈑1707の表面上(又はバルク内)の望ましくない相の形成に至るプロセス乱れがあり得る。TMCP板1707製造のプロセス制御及び品質管理が望ましくない相を検査又はスクリーニングすることを可能にし得る非破壊検査技術の必要性がある。一実施形態では、上に開示された非線形磁気及び磁気音響検出方法及びシステムは、図17A及び図17Bに示すように加速冷却工程1705後にTMCP板表面を走査する(1713)ことができる検査デバイス1709内に取り込まれる。この検査デバイス1709は、台車(a trolley)を手動で使用することにより又は自動化走査システム上で板1707を走査し(1713)得る。走査からのデータは、望ましくない相が鋼鈑1707内に存在するかどうかと、望ましくない相(例えば板表面上の硬質微構造区域の形成)の量が所定閾値を越えるかどうかとを判断するために、オンラインで解析される(1715)か、又は格納され、オフラインで解析される(1715)。望ましくない相の量が閾値を超える場合(1717)、板1707は、ラインパイプへのさらなる処理から排除される(1719a)、又はラインパイプへさらに処理される前に好適な処理(例えば焼き戻し)により改善(remediated)される(1719b)。望ましくない相の量が閾値未満であれば(1721)、板1707はラインパイプへさらに処理される(1723)。ACC工程1705後の板1707のこのような検査は、望ましくない相の形成を最小化するプロセスを最適化するために鋼及び板処理工程へフィードバックを提供するであろう。
サービス中のパイプライン又はチューブの性能を劣化させ寿命を低減する硬質冶金学的相(例えば:マルテンサイト又はラスベイナイト)などの望ましくない相のパイプライン完全性を評価するための鋼パイプラインを非破壊的に調査する必要性もある。大口径ラインパイプは通常、TMCP方法を使用して熱間圧延鋼板から製造され、その後、JCO又はUOEプロセスを使用して最終形状及び寸法へ冷間成形される。ロングシーム溶接は通常、サブマージアーク溶接(SAW)、ダブルサブマージアーク溶接(DSAW)又は電気抵抗溶接プロセス(ERW)により作られる。大口径ラインパイプと小口径ラインパイプとの両方はまた、熱間圧延ストリップから製造され、ラインパイプを作るために好適なロングシーム溶接プロセスを使用して連続的に低温曲げされ溶接され得る。採用されるロングシーム溶接は、現代ラインパイプの高周波ERW(HF-ERW)であってもよいし、1970年以前に製造された年代物ラインパイプの低周波ERW(LF-ERW)又はHF-ERW、又はフラッシュバット溶接又は同様なプロセスのうちのいずれかであってよい。製鋼所におけるラインパイプの製造中、ロングシーム溶接プロセス又はロングシーム溶接のポスト溶接熱処理(PWHT:post-welding heat treatment)中にプロセス乱れがあり得る。例えば、ERWにより作られた1970年以前の年代物パイプにおけるロングシーム溶接は、通常は内径(ID)から外径(OD)にわたる2~10mm幅である熱変質区域(HAZ:heat affected zone)を含む。硬質冶金学的相などの望ましくない相は、接合ラインにおいて及び/又はHAZ内においての両方で形成される可能性がある。溶接部が熱処理されなければパイプ製造中の不適切なポスト溶接熱処理プロセスは、ラインパイプシーム溶接部内の硬質冶金学的相などの望ましくない相を残し得、これらはその後、サービス中に導入され得る。したがって、現在サービス中であるパイプラインに関し、パイプ内の製品(例えば原油、天然ガス、ガソリンなど)の流れへの最小妨害により望ましくない相に関し検査又はスクリーニングすることによりパイプラインの完全性の脅威を評価し得る非破壊検査技術の必要性がある。一実施形態では、上記開示された非線形磁気及び磁気音響検出方法及びシステムは、図18Aに示すようにパイプ1803のIDを検査又は走査する(1807)ことができるパイプライン検査ゲージ(PIG)1801上の1つ又は複数の検査デバイス1800内に取り込まれる。検査1807中、PIG1801はパイプライン1803を介し送られ、オンボード検査デバイス1800は、データ取得及び収集(及び/又は初期解析)を行い(1807)、測定結果を格納する。パイプライン出口又はPIG受信機位置において、ユーザは、PIGを取り出し、格納済みデータをダウンロードする。このデータは、パイプライン内に望ましくない相が存在するかどうかと、望ましくない相の位置と、望ましくない相の量が所定閾値値を越えるかどうかとを判断する(1811)ためにさらに解析され、後処理され得る(例えば別のコンピュータにおいて)(1809)。望ましくない相の量が特定位置において閾値を超える場合(1813)、当該位置におけるパイプラインセグメントは、図18Bのフローチャートのように好適な処理(例えば焼き戻し又はアニーリング)により交換され得る(1815a)又は改善され得る(1815b)。望ましくない相の量が特定位置において閾値を超える場合(1817)、当該位置におけるパイプラインセグメントはサービス中のままであり得る。
ライザー、パイプライン及び他の配管システム内の周溶接部などの溶接部、又は硬質冶金学的相(例えば:マルテンサイト又はラスベイナイト)などの望ましくない相(サービス中のライザー、パイプライン又はチューブの性能を劣化させ寿命を低減し得る)の配管及び溶接構造内の隅肉溶接部又は重ね溶接部又は突き合せ溶接部を非破壊的に検査する必要性もある。ライザー、パイプライン及び他の配管システムの建設段階中、配管又はラインパイプの部分は通常、配管又はパイプライン又はライザーの連続的な又は長い部分を作り上げるために外周に沿って互いに接合/溶接される。これは周溶接と呼ばれる。同様に、溶接継手を有する配管システム又は構造の構築中、一般的に使用される溶接タイプは、限定しないが、周溶接、隅肉溶接、重ね溶接又は突き合せ溶接を含む。様々なタイプの溶接は通常、限定しないがガスメタルアーク溶接(GMAW:Gas Metal Arc Welding)、シールド金属アーク溶接(SMAW:Shielded Metal Arc Welding)、ガスタングステンアーク溶接(GTAW:Gas Tungsten Arc Welding)又はフラックス入りアーク溶接(FCAW:Flux-Cored Arc Welding)を含む溶接プロセスによりなされる。溶接中にプロセス乱れがあり得、硬質冶金学的相などの望ましくない/有害な相が、溶接部内に(例えば、ID中の周溶接部のルートにおいて、OD上の周溶接部の溶接キャップにおいて)形成し、パイプライン、ライザー又は配管システム又は溶接構造の構築中に改善を必要とする可能性がある。この結果、望ましくない相を検査するために溶接のプロセス制御及び品質管理を可能にし得る非破壊検査技術の必要性がある。一実施形態では、上記開示された非線形磁気及び磁気音響検出方法及びシステムはIDを検査/走査することができる手動(例えば繋留又は牽引式システム)又は自動(例えばロボットクローラ)検査ツール上の、又はパイプのOD又は構造又は配管溶接のキャップの検査の手動又は自動システム上の1つ又は複数の検査デバイス内に取り込まれる。周溶接部1905のルートを走査するためのID検査ツール1900の例が図19Aに示される。周溶接部1905の溶接キャップを走査するためのOD検査ツール1909の例が図19Aに示される。2つのラインパイプ部分1907aと1907bとの間の1つの周溶接部1905の構築1913の後、ルートパス若しくはルート及びホットパス、又はホット、ルート及びいくつかのフィルパスの堆積後に、並びに次の周溶接へ進む前に又は部分的に完成された周溶接後の検査の場合に現在の溶接を完成する前に、ID検査ツール1900又はOD検査ツール1909は、オンボード検査デバイス1903がパイプID又はODからの周溶接部1905の好適な近傍位置に到達し、次に、データ取得及び解析を行うようにパイプ1907a、1907bに沿って押され得る(1915)。次に、ユーザはID検査ツールを(例えば繋留器1901により)取り出し(1917)、データは、周溶接部1905のルートに望ましくない相が存在するかどうかと、望ましくない相の位置と、望ましくない相の量が所定閾値値を越えるかどうかとを判断する(1919)ためにオンボードコンピュータによりオンラインで解析される。望ましくない相の量が閾値を超える場合(1921)、フローチャート図19Bのように、周溶接部1905は除去/切り出され、次の周溶接へ進む前に次の溶接パス(例えば、IDにおけるルートパス又はルート及びホットパス後の)又はポスト溶接熱処理(例えば焼き戻し又は焼きならし)のための焼き戻しビーディング技術を適用するなどにより、新しい周溶接部と交換される(1923a)又は好適な処理により改善される(1923b)。望ましくない相の量が閾値未満であれば(1925)、ID検査ツール1900又はOD検査ツール1909は次の周溶接部へ移動される。
加えて、鋼部品(例えば鋼鈑、ボルト、鍛造品、鋳造品など)、シーム溶部接、周溶接部、隅肉溶接部、突き合せ溶接部及び重ね溶接部などの材料及び溶接部を、サービス中のパイプライン又はチューブ、配管、又は溶接構造の性能を劣化させ寿命を低減する硬質冶金学的相(例えば:マルテンサイト又はラスベイナイト)などの望ましくない相の携帯検査ツールにより非破壊的に調査する必要性がある。既にサービス中であるパイプラインの非破壊検査によりシームタイプ及び熱処理状態を識別する必要性もある。大口径ラインパイプは通常、TMCP方法を使用して熱間圧延鋼板から製造され、その後、JCO又はUOEプロセスを使用して最終形状及び寸法へ冷間成形される。TMCP板の製造中、インゴット又は連続鋳造プロセス、熱間圧延、及び加速冷却(ACC)などの以下の鋼処理工程(図10Aに示す)のうちの任意のものにおいて、TMCP鋼鈑の表面上(又はバルク内)の望ましくない相の形成に至るプロセス乱れがあり得る。ERW、SAW又はDSAWなどのロングシーム溶接プロセス中に又はポスト溶接熱処理(PWHT)中にプロセス乱れもあり得る。大口径ラインパイプと小口径ラインパイプとの両方はまた、熱間圧延ストリップから製造され、ラインパイプを作るために好適なロングシーム溶接プロセスを使用して連続的に低温曲げ及び溶接される。採用されるロングシーム溶接は、現代ラインパイプの高周波ERW(HF-ERW)であってもよいし、1970年以前に製造された年代物ラインパイプの低周波ERW(LF-ERW)又はHF-ERW、又はフラッシュバット溶接又は同様なプロセスのうちのいずれかであってよい。製鋼所におけるラインパイプの製造中、ロングシーム溶接プロセス又はロングシーム溶接のポスト溶接熱処理(PWHT)中にプロセス乱れがあり得る。例えば、ERWにより作られた1970年以前の年代物パイプにおけるロングシーム溶接は、内径(ID)から外径(OD)にわたる通常は2~10mm幅である熱変質区域(HAZ)を含む。硬質冶金学的相などの望ましくない相は、接合ラインにおいて及び/又はHAZ内においての両方で形成される可能性がある。溶接部が熱処理されない又は不適切なポスト溶接を受ければ、パイプ製造中の熱処理プロセスは、ラインパイプシーム溶接部内に硬質冶金学的相などの望ましくない相を残し得、これらの望ましくない相はその後、サービス中に導入される。ライザーの建設段階中、パイプライン及び他の配管システム、配管又はラインパイプの部分は通常、配管又はパイプライン又はライザーの連続的な又は長い部分を作り上げるために、外周に沿って互いに接合/溶接される。これは周溶接と呼ばれる。同様に、溶接継手を有する配管システム又は構造の構築中、一般的に使用される様々な溶接タイプは、限定しないが、周溶接、隅肉溶接、重ね溶接又は突き合せ溶接を含む。様々なタイプの溶接は通常、限定しないがガスメタルアーク溶接(GMAW)、シールド金属アーク溶接(SMAW)、ガスタングステンアーク溶接(GTAW)又はフラックス入りアーク溶接(FCAW)を含む溶接プロセスによりなされる。
高温条件(例えば、約450℃、約650℃)に晒される精製所運転装置内の溶接部を非破壊的に検査する必要性もある。例示的精製プロセスは、限定しないが水素化処理及び水酸化処理を含む。このような状態下では、シグマ相(ヒステリシス磁性材料相)がオーステナイトステンレス鋼内に形成し得、材料を壊れ易くする。したがって、精製所運転装置に関し、精製所運転装置の完全性に対する脅威を評価し得る非破壊検査技術の必要性、又は精製所運転に対する最小妨害でもって望ましくない相をスクリーニングする必要性がある。本明細書において説明される方法及びデバイスは、配管及び容器なとの精製所運転装置のすべて又は一部分内のシグマ相の量を測定する又はシグマ相の有無を検出するために使用され得る。水素化処理中、通常、精製所運転装置のバルクとその溶接部はオーステナイトステンレス鋼を含む。水酸化処理中、通常、反応器の下流の精製所運転装置のバルクはオーステナイトステンレス鋼を含み、反応器の上流の、反応器内の、及び反応器の下流の精製所運転装置内の溶接部のバルクはオーステナイトステンレス鋼を含む。水酸化処理における反応器は通常、Cr-Mo材料からなる。いくつかの実施形態では、本明細書において説明される方法及びデバイスはまた、D/S内の水酸化反応器内の厚肉Cr-Mo反応器のオーステナイトステンレス鋼配管、容器、及び溶接オーバーレイの製作のために使用される周溶接部及びシーム溶接部中のフェライト含有の量を測定する又はその有無を検出するために使用され得る。フェライト含有の量は、ステンレス鋼溶接部内の溶接凝固亀裂を防止するための所望量を満足する必要がある。
周溶接部中の硬度を非破壊的に検査する及び/又はハードスポットを識別する必要性もある。一実施形態では、上記開示された非線形磁気及び磁気音響検出方法及びシステムは、バグ2201に関連付けられた1つ又は複数の検査デバイス2200内に取り込まれる(図22A参照)。バグは、周溶接部2205を生成する及び/又は周溶接部2205を検査するためにパイプ2203の外周を回る自動機械である。本明細書において説明されるデバイス2200は、形成された(すなわち溶接バグにより)後に又は周溶接部2205の超音波応答を測定する(すなわち超音波試験バグにより)際にも周溶接部2205の非線形磁気応答信号を測定するためにバグ2201と共に取り込まれ得る。1つ又は複数のデバイス2200が周溶接部2205を検査する(2207)ために使用され得る。検査中、デバイス2200は、データ取得及び収集(2207)(及び/又は初期解析)を行い、測定結果を格納する。このデータは、周溶接部2205内に望ましくない相が存在するかどうかと、望ましくない相の位置と、望ましくない相の量が所定閾値値を越えるかどうかとを判断する(2211)ために、さらに解析され、後処理され得る(例えば別のコンピュータにおいて)(2209)。望ましくない相の量が特定位置において閾値を超える場合(2213)、当該位置における周溶接部2205又は周溶接部2205全体は図21Bのフローチャートのように好適な処理理(例えば焼き戻し又はアニーリング)により修理され得る(2215)。望ましくない相の量が特定位置において閾値を超える場合(2217)、パイプ2203は使用のために洗浄されないままであり得る。
第1の例示的実施形態は、鋼材内の1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性を識別するために少なくとも1つのヒステリシス強磁性材料及び/又は少なくとも1つの非ヒステリシス材料を含む鋼材を検査する非破壊評価方法を利用する方法を含む。本方法は、ヒステリシス強磁性材料及び/又は非ヒステリシス材料を入力時変磁場により調査する工程と;鋼材を走査しヒステリシス強磁性材料及び/又は非ヒステリシス材料からの経時的な磁気応答及び/又は音響応答を検出する工程と;受信された磁気応答及び/又は音響応答の時間依存非線形特性を判断する工程と;受信された磁気応答及び/又は音響応答の時間依存非線形特性と鋼材内の1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性とを相関付ける工程とを含み、鋼材内の前記1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性は、鋼材の硬度、鋼材のグレード又はタイプ、鋼材内の材料相の存在、鋼材内のハードスポットの存在、鋼材内の金属損失又は亀裂の存在、鋼材内の欠陥の存在、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される1つを含む。この例示的実施形態は、以下の要素のうちの1つ又は複数を任意選択的に含み得る:
要素1:鋼部品は、鋼鈑、ボルト、鍛造品、鋳造品、パイプ、ライザー、表面、溶接部、溶接ルート、溶接キャップ及び継手からなる群から選択される;
要素2:鋼部品は鋼金属板であり、鋼金属板の走査工程は熱間圧延及び/又は加速冷却工程後に発生する;
要素3:走査工程は台車又は携帯デバイスを使用して手動で行われる;
要素4:走査工程は自動化走査システムを使用して自動的に行われる;
要素5:受信された磁気応答及び/又は音響応答はオンラインで解析される又はオフラインで格納され解析される;
要素6:鋼材内の1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性は鋼材内の材料相の存在であり、材料相は鋼材内には望ましくなく、前記方法はさらに、鋼材内に存在する望ましくない相の量が所定閾値レベルを超える場合にさらなる処理のために鋼材を改善する(または修正する、remediating)又は不合格とする(または除去する、rejecting)工程を含む;
要素7:改善工程が焼き戻し処理工程及び/又は焼なまし及び/又は焼きならし及び/又はポスト溶接熱処理工程に関わる要素6;
要素8:1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性に基づきフィードバックを鋼材処理工程へ提供する工程をさらに含む;
要素9:材料相はオーステナイト、マルテンサイト、フェライト、パーライト、ラスベイナイト、ベイナイト、針状フェライト及び準多角形状フェライトからなる群から選択される少なくとも1つを含む;
要素10:本方法はさらに、磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するためのコンピュータ制御自動移動プラットフォーム(a computer-controlled automatic moving platform)と、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを提供する工程を含む;
要素11:本方法は、磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するための手動制御並進(manually controlled translating)及び回転プラットフォームと、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを提供する工程を含む;
要素12:本方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、磁気センサ又は音響センサの少なくともいずれか1つと、1つの任意選択的直流磁石とを含む携帯デバイスを提供する工程を含む;
要素13:調査及び走査する工程は、調査用時変磁場を出力するように構成された少なくとも1つの磁気送信機と、磁気応答及び/又は音響応答を受信するように構成された少なくとも1つの磁気センサ及び/又は音響センサとを含むデバイスにより行われる;
要素14:少なくとも1つの磁気センサ及び/又は音響センサは周囲の様々な位置における及び/又は少なくとも1つの磁気送信機のそれぞれと対をなす磁気センサ及び/又は音響センサの4つの複製である要素13;
要素15:少なくとも1つの磁気センサ及び/又は音響センサは周囲の様々な位置における及び/又は少なくとも1つの磁気送信機のそれぞれと対をなす磁気センサ及び/又は音響センサの8つの複製である要素13;
要素16:入力時変磁場は追加磁場を含む;
要素17:追加磁場が一定直流磁場を含む要素16;
要素18:入力時変磁場は消磁磁場を含む;
要素19:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の1つの材料相を分離する工程を含む;
要素20:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の非ヒステリシス材料の存在を分離する工程を含む;
要素21:時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データを生成するために、受信された磁気応答及び/又は音響応答のパワースペクトル密度解析を含む周波数領域解析を行う工程を含む;
要素22:時間依存非線形特性を判断する工程はパワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程を含む要素21;
要素23:1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの1つ又は複数の高調波係数を判断する工程を含む要素22;
要素24:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素23;
要素25:奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第3及び/又は第5高調波を判断する工程を含む要素24;
要素26:時間依存非線形特性を相関付ける工程は第3及び/又は第5高調波と1つ又は複数の材料状態とを比較し相関付ける工程を含む要素25;
要素27:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素23;
要素28:偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第2高調波を判断する工程を含む要素27;
要素29:時間依存非線形特性を相関付ける工程は、第2高調波と、材料の磁化状態及び材料の既存残留磁化を含む追加材料情報とを比較し相関付ける工程を含む要素28。例示的組み合わせは、限定しないが、要素13及び任意選択的に任意の他の要素と組み合わせられた要素14又は15;任意の他の要素と組み合わせられた要素1;組み合わせられた及び任意選択的に任意の他の要素とさらに組み合わせられた要素21、22、23、24(任意選択的に要素25~26の一方又は両方を有する)及び27(任意選択的に要素28~29の一方又は両方を有する);要素3及び/又は11と組み合わせられた及び任意選択的に要素6~8のうちの1つ又は複数の要素とさらに組み合わせられた要素2;要素4及び/又は10と組み合わせられた及び任意選択的に要素6~8のうちの1つ又は複数の要素とさらに組み合わせられた要素2;要素12と組み合わせられた及び任意選択的に要素6~8のうちの1つ又は複数の要素とさらに組み合わせられた要素2;任意の他の要素と組み合わせられた要素17を任意選択的に有する要素16;任意の他の要素と組み合わせた要素18;及び上記の組み合わせの組み合わせを含む。
要素30:鋼部品は鋼金属板、ボルト、鍛造品及び鋳造品からなる群から選択される;
要素31:鋼部品は鋼金属板であり、鋼金属板の走査工程は熱間圧延及び/又は加速冷却工程後に発生する;
要素32:走査工程は台車又は携帯デバイスを使用して手動で又は自動化走査システムを使用して自動的に行われる;
要素33:受信された磁気応答及び/又は音響応答はオンラインで解析される又はオフラインで格納され解析される;
要素34:鋼部品内に存在する望ましくない相の量が所定閾値レベルを超える場合、鋼部品はさらなる処理から排除される又は処理により改善される;
要素35:この処理が焼き戻し処理工程である要素34;
要素36:望ましくない相の量の形成を最小化するためにフィードバックを鋼部品処理工程へ提供する工程をさらに含む;
要素37:材料相は、オーステナイト、マルテンサイト、フェライト、パーライト、ラスベイナイト、ベイナイト、針状フェライト又は準多角形状フェライトのうちの少なくとも1つを含む;
要素38:鋼部品は、平板又は湾曲版である鋼金属板である;
要素39:本方法は、磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するためのコンピュータ制御自動移動プラットフォームと、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを提供する工程を含む;
要素40:本方法は、磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するための手動制御並進及び回転プラットフォームと、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを提供する工程を含む;
要素41:本方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、磁気センサ又は音響センサの少なくともいずれか1つと、1つの任意選択的直流磁石とを含む携帯デバイスを提供する工程を含む;
要素42:入力時変磁場は追加磁場を含む;
要素43:追加磁場が一定直流磁場を含む要素42;
要素44:入力時変磁場は消磁磁場を含む;
要素45:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の1つの材料相を分離する工程を含む;
要素46:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の非ヒステリシス材料の存在を分離する工程を含む;
要素47:時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データを生成するために、受信された磁気応答及び/又は音響応答のパワースペクトル密度解析を含む周波数領域解析を行う工程を含む;
要素48:時間依存非線形特性を判断する工程はパワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程を含む要素47;
要素49:1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの1つ又は複数の高調波係数を判断する工程を含む要素48;
要素50:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素49;
要素51:奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第3及び/又は第5高調波を判断する工程を含む要素50;
要素52:時間依存非線形特性を相関付ける工程は第3及び/又は第5高調波と1つ又は複数の材料状態とを比較し相関付ける工程を含む要素51;
要素53:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素49;
要素54:偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第2高調波を判断する工程を含む要素53;
要素55:時間依存非線形特性を相関付ける工程は、第2高調波と、材料の磁化状態及び材料の既存残留磁化を含む追加材料情報とを比較し相関付ける工程を含む要素54。
要素56:非破壊評価方法は、鋼パイプラインのシーム溶接部の1つ又は複数の材料品質を検出するためのパイプライン検査ゲージ(PIG)上に取り込まれる;
要素57:パイプライン検査ゲージ(PIG)が鋼パイプラインの内径を検査する要素56;
要素58:受信された磁気応答及び/又は音響応答は、パイプライン検査中にオンラインで格納され解析される又はパイプライン検査からオフラインで格納され解析される要素57;
要素59:シーム溶接のある位置における鋼パイプライン内に存在する望ましくない相の量が所定閾値レベルを超える場合、パイプラインの変質部分は、シーム溶接部の当該位置において交換される、又はシーム溶接部の当該位置において冶金学的処理により又はシーム溶接部の当該位置において又は修理溶接することにより改善される要素58;
要素60:冶金学的処理は焼き戻し又は焼なまし処理工程である要素59;
要素61:材料相は、オーステナイト、マルテンサイト、フェライト、パーライト、ラスベイナイト、ベイナイト、針状フェライト又は準多角形状フェライトのうちの少なくとも1つを含む;
要素62:非破壊評価方法はパイプライン検査ゲージ(PIG)(パイプラインの内側に置かれた)の外周周囲の位置に置かれた磁気送信機、磁気センサ及び/又は音響センサ、並びに任意選択的磁石の複数の複製を含む;
要素63:非破壊評価方法は1つ又は複数の磁気センサ及び/又は音響センサと対をなす少なくとも1つの磁気送信機と、鋼パイプラインの内側の好適な近傍位置に置かれた任意選択的直流磁石とを含む要素62;
要素64:磁気送信機、磁気センサ及び/又は音響センサ及び任意選択的磁石の1つ又は複数の複製は1つ又は複数の長手方向位置において検査ツールの外周をカバーする配置で置かれ得る要素62;
要素65:非破壊評価方法は、その2本の脚がパイプラインの内壁と接触する少なくとも1つの馬蹄形磁石を含む要素62;
要素66:非破壊評価方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、馬蹄形磁石の中心に位置する磁気センサ又は音響センサのいずれか1つとを含む;
要素67:本方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、磁気センサ又は音響センサの少なくともいずれか1つと、1つの任意選択的直流磁石とを含む鋼パイプラインを走査する携帯デバイスを提供する工程を含む;
要素68:入力時変磁場は追加磁場を含む;
要素69:追加磁場は一定直流磁場を含む要素68;
要素70:入力時変磁場は消磁磁場を含む;
要素71:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の1つの材料相を分離する工程を含む;
要素72:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の非ヒステリシス材料の存在を分離する工程を含む;
要素73:時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データを生成するために、受信された磁気応答及び/又は音響応答のパワースペクトル密度解析を含む周波数領域解析を行う工程を含む;
要素74:時間依存非線形特性を判断する工程はパワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程を含む要素73;
要素75:1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの1つ又は複数の高調波係数を判断する工程を含む要素74;
要素76:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素75;
要素77:奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第3及び/又は第5高調波を判断する工程を含む要素76;
要素78:時間依存非線形特性を相関付ける工程は第3及び/又は第5高調波と1つ又は複数の材料状態とを比較し相関付ける工程を含む要素77;
要素79:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素75;
要素80:偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第2高調波を判断する工程を含む要素79;
要素81:時間依存非線形特性を相関付ける工程は、第2高調波と、材料の磁化状態及び材料の既存残留磁化を含む追加材料情報とを比較し相関付ける工程を含む要素80。
要素82:システムはライザー、パイプライン又は他の配管システムを含む;
要素83:非破壊評価方法は、システムの1つ又は複数の溶接部の1つ又は複数の材料品質を検出するためのシステムの内径又は外径を走査及び検査することができる手動ツール又は自動検査ツール上に取り込まれる;
要素84:鋼パイプライン又は配管の内径及び/又は外径の手動検査ツールは繋留又は牽引式システムである要素83;
要素85:鋼パイプライン又は配管の内径及び/又は外径の自動検査ツールはロボットクローラシステムである要素83;
要素86:受信された磁気応答及び/又は音響応答はパイプライン又は配管又は溶接構造検査中にオンラインで格納され解析される又はパイプライン又は配管又は溶接構造からオフラインで格納され解析される要素83;
要素87:溶接部内に存在する望ましくない相の量が所定閾値レベルを超える場合溶接部は交換される又は冶金学的処理により改善される;
要素88:冶金学的処理は、走査へ進み次の溶接部を検査する前の溶接の次の溶接パスの焼き戻しビーディング工程又はポスト溶接熱処理工程である要素87;
要素89:材料相は、オーステナイト、マルテンサイト、フェライト、パーライト、ラスベイナイト、ベイナイト、針状フェライト又は準多角形状フェライトのうちの少なくとも1つを含む;
要素90:ツールは磁気送信機、磁気センサ及び/又は音響センサ並びに任意選択的磁石の1つ又は複数の複製を含む要素83;
要素91:磁気送信機、磁気センサ、音響センサ及び任意選択的磁石は、パイプラインの内側及び/又は外側に位置する牽引式パイプライン検査ツールの外周周囲の位置に置かれた要素90;
要素92:磁気送信機、磁気センサ及び/又は音響センサ及び任意選択的磁石の1つ又は複数の複製は1つ又は複数の長手方向位置において検査ツールの外周をカバーする配置で置かれ得る;
要素93:非破壊評価方法は、1つ又は複数の磁気センサ及び/又は音響センサと対をなす少なくとも1つの磁気送信機と、システムの好適な近傍位置に置かれた任意選択的磁石とを含む;
要素94:非破壊評価方法はその2本の脚がパイプラインの内壁と接触する少なくとも1つの馬蹄形磁石を含む;
要素95:非破壊評価方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、馬蹄形磁石の中心に位置する磁気センサ又は音響センサのいずれか1つとを含む;
要素96:本方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、磁気センサ又は音響センサの少なくともいずれか1つと、1つの任意選択的直流磁石とを含む鋼パイプ、配管、及び溶接構造を走査する携帯デバイスを提供する工程を含む;
要素97:入力時変磁場は追加磁場を含む;
要素98:追加磁場は一定直流磁場を含む要素97;
要素99:入力時変磁場は消磁磁場を含む;
要素100:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の1つの材料相を分離する工程を含む;
要素101:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の非ヒス
テリシス材料の存在を分離する工程を含む;
要素102:時間依存非線形特性を判断する工程はパワースペクトル密度データを生成するために、受信された磁気応答及び/又は音響応答のパワースペクトル密度解析を含む周波数領域解析を行う工程を含む;
要素103:時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程を含む要素102;
要素104:1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの1つ又は複数の高調波係数を判断する工程を含む要素103;
要素105:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素104;
要素106:奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第3及び/又は第5高調波を判断する工程を含む要素105;
要素107:時間依存非線形特性を相関付ける工程は第3及び/又は第5高調波と1つ又は複数の材料状態とを比較し相関付ける工程を含む要素106;
要素108:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素102;
要素109:偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第2高調波を判断する工程を含む要素108;
要素110:時間依存非線形特性を相関付ける工程は、第2高調波と、材料の磁化状態及び材料の既存残留磁化を含む追加材料情報とを比較し相関付ける工程を含む要素109。
要素111:鋼パイプラインシーム溶接部は、ポスト溶接熱処理式低周波ERWパイプ、非熱処理低周波ERWパイプ、ポスト溶接熱処理式高周波ERWパイプ及び非熱処理高周波ERWパイプを含む;
要素112:非破壊評価方法は磁気送信機、磁気センサ及び/又は音響センサ及び任意選択的磁石の1つ又は複数の複製を含む;
要素113:非破壊評価方法は、磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するためのコンピュータ制御自動移動プラットフォームと、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを含む。
要素114:非破壊評価方法は、磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するための手動制御並進及び回転プラットフォームと、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを含む。
要素115:非破壊評価方法は、少なくとも1つの磁気送信機と、磁気センサ又は音響センサの少なくともいずれか1つと、1つの任意選択的直流磁石とを含む携帯デバイスを含む。
要素116:受信された磁気応答及び/又は音響応答は、鋼板若しくはパイプライン検査中にオンラインで格納され解析される、又は鋼板若しくはパイプライン検査からオフラインで格納され解析される;
要素117:鋼鈑又はパイプライン内に存在する望ましくない相の量が所定閾値レベルを超える場合当該位置における鋼材は冶金学的処理により交換又は改善される;
要素118:冶金学的処理は焼入れ工程又はポスト溶接熱処理工程である要素117;
要素119:材料相は、オーステナイト、マルテンサイト、フェライト、パーライト、ラスベイナイト、ベイナイト、針状フェライト又は準多角形状フェライトのうちの少なくとも1つを含む;
要素120:非破壊評価方法は、シーム溶接タイプ、周溶接タイプ、及びシーム溶接又は周溶接のポスト溶接熱処理状態を判断するために使用される;
要素121:シーム溶接タイプはLF-ERW又はHF-ERWである要素120;
要素122:入力時変磁場は追加磁場を含む;
要素123:追加磁場は一定直流磁場を含む要素122;
要素124:入力時変磁場は消磁磁場を含む;
要素125:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の1つの材料相を分離する工程を含む;
要素126:時間依存非線形特性を相関付ける工程はヒステリシス強磁性材料内の非ヒステリシス材料の存在を分離する工程を含む;
要素127:時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データを生成するために、受信された磁気応答及び/又は音響応答のパワースペクトル密度解析を含む周波数領域解析を行う工程を含む;
要素128:時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程を含む要素127;
要素129:1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの1つ又は複数の高調波係数を判断する工程を含む要素128;
要素130:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素129;
要素131:奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第3及び/又は第5高調波を判断する工程を含む要素130;
要素132:時間依存非線形特性を相関付ける工程は第3及び/又は第5高調波と1つ又は複数の材料状態とを比較し相関付ける工程を含む要素131;
要素133:1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む要素129;
要素134:偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程はスペクトル密度データの第2高調波を判断する工程を含む要素133;
要素135:時間依存非線形特性を相関付ける工程は、第2高調波と、材料の磁化状態及び材料の既存残留磁化を含む追加材料情報とを比較し相関付ける工程を含む要素134。
Claims (21)
- 鋼材内の1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性を識別するために少なくとも1つのヒステリシス強磁性材料及び/又は少なくとも1つの非ヒステリシス材料を含む鋼材を検査する非破壊評価方法を利用する方法であって、前記方法は、
調査用時変磁場を出力するように構成された磁気送信機を用いて、前記ヒステリシス強磁性材料及び/又は前記非ヒステリシス材料を入力時変磁場により調査する工程と;
前記鋼材と対向し、前記磁気送信機と並んで配置された磁気センサ及び/又は音響センサを用いて前記ヒステリシス強磁性材料及び/又は前記非ヒステリシス材料からの経時的な磁気応答及び/又は音響応答を検出する工程と;
前記受信された磁気応答及び/又は音響応答の時間依存非線形特性を判断する工程と;
前記受信された磁気応答及び/又は音響応答の前記時間依存非線形特性を鋼材内の前記1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性とを相関付ける工程と、
を含み、
鋼材内の前記1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性は、前記鋼材内の材料相の存在とし、
前記時間依存非線形特性を判断する工程は、強磁性材料に結び付く奇数高調波係数及び/又はピーク値と、残留磁化状態に結び付く偶数高調波係数及び/又はピーク値に基づいて前記材料状態を判断する、方法。 - 前記鋼部品は、鋼鈑、ボルト、鍛造品、鋳造品、パイプ、ライザー、表面、溶接部、溶接ルート、溶接キャップ及び継手からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記鋼部品は鋼金属板であり、前記鋼金属板の前記検出工程は熱間圧延及び/又は加速冷却工程後に発生する、請求項1に記載の方法。
- 前記検出工程は台車又は携帯デバイスを使用して手動で行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記調査工程および検出工程は自動化走査システムを使用して自動的に行われる、請求項1に記載の方法。
- 鋼材内の前記1つ又は複数の材料状態及び/又は1つ又は複数の非均質性は前記鋼材内の前記材料相の存在であり、
前記材料相は前記鋼材内では望ましくなく、
前記方法はさらに、前記鋼材内に存在する前記望ましくない相の量が所定閾値レベルを超える場合にさらなる処理のために前記鋼材を改善する又は不合格とする工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するためのコンピュータ制御自動移動プラットフォームと、様々な空間位置における前記磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを提供する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 磁気送信機、磁気センサ、及び/又は音響センサの1つ又は複数の複製を移動するための手動制御並進及び回転プラットフォームと、様々な空間位置における磁気応答及び/又は音響応答を検出するための任意選択的磁石とを提供する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの磁気送信機と、磁気センサ又は音響センサの少なくともいずれか1つと、1つの任意選択的直流磁石とを含む携帯デバイスを提供する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入力時変磁場は追加磁場を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入力時変磁場は消磁磁場を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記時間依存非線形特性を相関付ける工程は前記ヒステリシス強磁性材料内の1つの材料相を分離する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記時間依存非線形特性を判断する工程は、パワースペクトル密度データを生成するために前記受信された磁気応答及び/又は音響応答のパワースペクトル密度解析を含む周波数領域解析を行う工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記時間依存非線形特性を判断する工程は前記パワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の高調波ピーク値を判断する工程は前記パワースペクトル密度データの1つ又は複数の高調波係数を判断する工程を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程は前記パワースペクトル密度データの奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記奇数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程は前記スペクトル密度データの第3及び/又は第5高調波を判断する工程を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記時間依存非線形特性を相関付ける工程は前記第3及び/又は第5高調波と前記1つ又は複数の材料状態とを比較し相関付ける工程を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程は前記パワースペクトル密度データの偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記偶数高調波係数及び/又はピーク値を判断する工程は前記パワースペクトル密度データの第2高調波を判断する工程を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記時間依存非線形特性を相関付ける工程は、第2高調波と、前記材料の磁化状態及び前記材料の既存残留磁化を含む追加材料情報とを比較し相関付ける工程を含む、請求項20に記載の方法。
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