A model development for reconstruction of three-dimensional defects based on MFL signals

Abstract

Corrosion has been statistically placed as the primary cause for pipeline failures well beyond other factors. The inability to accurately size corrosion defects located in pipelines can result in erroneous integrity strategies with fatal consequences, even when appropriate inspection processes have been conducted. Underestimation or overestimation of the defect size causes on one hand pipeline failures and on the other unnecessary assessments. Several strategies for defect sizing based on MFL signals have been developed in recent years. However, the industry still urges for reliability improvements. The current thesis develops a model based on calibration curves for the reconstruction of defects, based on MFL signals. A thorough study of different parameters involved allows for the understanding of the relationships between defect dimensions and MFL signal features. The methodology of this research includes theoretical, numerical and experimental assessments resulting in the development of a reliable three-dimensional model. Calibration curves are reported for inner as well as for outer defect configuration. Such curves permit the accurate establishment of the defect length and depth by means of the signal duration and amplitude. The results of this study for a single defect can be further implemented in order to investigate the superposition of MFL signals coming from adjacent defects. The MFL signal superposition is demonstrated through simulations and experiments.

Nach der Statistik ist Korrosion, neben anderen Faktoren, die primäre Ursache für Rohrleitungsversagen. Die Unfähigkeit, Korrosionsfehler in Rohrleitungen genau zu dimensionieren, kann zu fehlerhaften Integritätsstrategien mit fatalen Folgen führen, selbst wenn geeignete Prüfprozesse angewendet werden. Eine Unterschätzung oder Überschätzung der Fehlergröße führt einerseits zu Pipelineversagen und andererseits zu unnötigen Untersuchungen. In den letzten Jahren wurden verschiedene Strategien zur Fehlergrößenbestimmung basierend auf Signalen des magnetischen Streuflusses entwickelt. Die Industrie drängt jedoch weiterhin auf eine Verbesserung der Zuverlässigkeit durch diese Technik. In der vorliegenden Arbeit werden Kalibrierkurven für die Rekonstruktion von Fehlstellen basierend auf Signalen des magnetischen Streuflusses beschrieben. Eine gründliche Untersuchung der verschiedenen Einflussparameter ermöglicht die Beziehungen zwischen den Dimensionen der Fehlstellen und Signalmerkmalen des magnetischen Streuflusses zu verstehen. Die Methodik dieser Forschung umfasst theoretische, numerische und experimentelle Bewertungen, die zur Entwicklung eines zuverlässigen dreidimensionalen Modells führen. Kalibrierkurven werden sowohl für Innen- als auch für Außenfehler angegeben. Solche Kurven ermöglichen die genaue Ermittlung der Fehlstellenlänge und -tiefe anhand der Signallänge und -amplitude. Die Ergebnisse, die in dieser Studie für Einzelfehler gewonnen wurden können verwendet werden, um Untersuchungen an benachbarten Fehlstellen durchzuführen, bei denen sich die Signale des magnetischen Streuflusses überlagern.