[发明专利]检测铁磁材料中的缺陷的方法

说明书

本发明提供一种检测铁磁材料中的缺陷的方法。通过分析物品的磁场来检测和表征铁磁材料中的缺陷，以找到磁场中的与物品的非缺陷部分产生的剩余磁场在特性方式方面不同的部分。磁场中的在特性方式方面不同的部分对应于缺陷的位置。剩余磁场对应于物品中远离缺陷的部分。缺陷表征可包括由于每个缺陷和/或每个缺陷的宽度和/或深度而导致的材料损失的体积。

本申请是国家申请号为201580025745.6(国际申请号PCT/US2015/031092，国际申请日2015年5月15日，发明名称“测量铁磁材料中的缺陷的系统和方法”)之申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年5月18日提交的、名称为“System and Method of MeasuringDefects in Ferromagnetic Materials”的美国临时专利申请No.61/994,961的优先权，该申请的全部内容出于所有的目的在此以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及铁磁材料中的缺陷检测，更特别地，涉及使用磁力计进行的铁磁材料中的缺陷检测。

背景技术

诸如铁、镍、钢和其他材料的铁磁材料用于制作诸如管、梁和远洋船舶船体的许多物品。如本文中使用的，“铁磁材料”既包括铁磁体又包括铁磁材料。在许多情况下，这些材料遭受侵蚀和/或腐蚀。如本文中使用的，侵蚀意指由于化学反应(最常见地，氧化)导致的材料损失。如本文中使用的，腐蚀意指由于诸如磨损的机械处理导致的材料损失。例如，油或气井中产生的沙会磨损从井中带出油或气体的管道的内部。由于侵蚀和/或腐蚀导致的材料损失在本文中被统称为“缺陷”。如本文中使用的，术语缺陷还包括诸如会在制造期间或随后出现的裂缝、或空隙或夹杂外来物质。如果被允许超过临界点出现，则侵蚀或腐蚀会牺牲物品的结构完整性，从而有可能导致诸如漏油、建筑物倒塌或沉船的灾难性故障。

为了尝试检测铁磁材料和由铁磁材料制成的物品中的缺陷，在现有技术中已经使用了各种设备和方法。这些设备和方法中的一些需要进行去除热绝缘和剥离抗蚀表面处理，以直接触及铁磁材料的表面。在一些情况下，必须将表面抛光，以创建与传感器的原始界面或来自传感器的波传播。这些步骤是高成本、耗时的，常常累及热绝缘和/或表面处理。

发明人已知的用于检测铁磁材料中缺陷的所有现有技术的设备和方法涉及将能量引入材料中。例如，声学传感器将声波发送到材料中并且测量返回的信号。导波和地形传感器类似地将电磁波发送到材料中并且感测波的反射或传送时间。用将能量赋予到正被测量的物品中的不同观点，RohrbackCosasco Systems,Inc制作了品牌名为“Quicksand”的沙侵蚀检测探针线。这些探针并不直接测量管等的腐蚀。替代地，这些探针是牺牲性的，因为它们检测探针本身的部分的侵蚀。基于这些探针的系统假定管和其他物品以大致与探针牺牲部分相同的速率腐蚀。此外，探针依赖于通过管的流体流动，因此需要能量以流体流的形式被引入管中。这些系统可只检测管内部的腐蚀。这些系统不可检测别处的缺陷(诸如，管壁的内部或管的外表面上)，它们也不可推断传感器就位之前由于腐蚀而导致的管状况。

一些现有技术的设备和方法涉及尝试检测铁磁材料中的缺陷的磁力测定。例如，均属于Valerian Goroshevskiy等人的美国专利No.8,542,127和No.8,447,532公开了使用逆磁致伸缩维拉里(Villari)效应。逆磁致伸缩维拉里效应涉及在施加机械应力时材料磁化率的改变。如果管遭遇缺陷，则管在管材料承受机械应力时(例如，当管承受压力时)的磁化率不同于当管不承受机械应力时的。Goroshevskiy的专利依赖于检测随管内压力改变的此磁化率改变。因此，能量必须以对管内部施压的形式引入管中。诸如管的一些物品一直未被使用，因此在会形成缺陷的时间段内未被加压。诸如船体或结构元件的其他结构本身并不适于已知加压循环。然而，在没有加压的情况下，Goroshevskiy的设备和方法不可检测这些缺陷。此外，Goroshevskiy只可确定沿着管长度的缺陷位置；Goroshevskiy不可确定围绕管周缘的缺陷位置。