專(zhuān)利名稱(chēng)：基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是有關(guān)于一種可應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，天然氣需求呈爆炸式增長(zhǎng)，高壓力大排量天然氣管道運(yùn)輸系統(tǒng)日漸龐大。特別是自從西氣東輸一線使用X70管線鋼開(kāi)始，高鋼級(jí)管道材料逐步推廣而且鋼級(jí)不斷增強(qiáng)。隨著管道運(yùn)營(yíng)時(shí)間不斷增長(zhǎng)，管線上的局部缺陷不斷增加并惡化，這為高壓力大排量輸氣管道的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，特別是由于不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)沿管道軸向的應(yīng)力腐蝕裂紋缺陷(SCC)而引發(fā)的管線爆裂惡性安全事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和 社會(huì)安全造成巨大危害。為了減小運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)管道安全狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)獲取管體上的缺陷信息以便對(duì)管線的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，油氣管道檢測(cè)最常用的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)是漏磁檢測(cè)(MFL)技術(shù)。但該技術(shù)無(wú)法檢測(cè)到管體上的細(xì)長(zhǎng)型類(lèi)裂紋缺陷，特別是軸向裂紋缺陷。而常規(guī)壓電超聲檢測(cè)方法因需要耦合劑而存在諸多不便。電磁超聲(EMAT)檢測(cè)具有非接觸、無(wú)耦合、重復(fù)性好、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，是目前可解決氣體輸送管道裂紋缺陷檢測(cè)的一種切實(shí)可行的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其超聲波傳感器能在管壁內(nèi)激發(fā)出超聲波，激發(fā)的超聲波沿管壁周向傳播，當(dāng)遇到軸向裂紋缺陷時(shí)反射回來(lái)，通過(guò)接收傳感器獲取管壁內(nèi)軸向裂紋缺陷的聲波反射信號(hào)，從而達(dá)到對(duì)管壁內(nèi)軸向裂紋缺陷檢測(cè)識(shí)別的目的。本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述內(nèi)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)管壁軸向裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)，其中，所述內(nèi)檢測(cè)裝置包括電氣密封艙，其內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集部分，信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，電氣密封艙的兩端分別一套周向排列的設(shè)有支撐輪；多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，其周向排列地連接在電氣密封艙外，并緊貼管道內(nèi)壁，每個(gè)超聲波傳感器包括永久磁鐵，超聲波線圈和彈簧支架，超聲波線圈位于永久磁鐵的N極和S極之間，彈簧支架連接在永久磁鐵與超聲波線圈之間；驅(qū)動(dòng)器，其通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與電氣密封艙相連，驅(qū)動(dòng)器兩端分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪，所述電氣密封艙的支撐輪和驅(qū)動(dòng)器的支撐輪中，其中一套周向排列的支撐輪上設(shè)有多個(gè)交錯(cuò)的里程輪。如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器形成交叉布置的兩個(gè)超聲波傳感器組，每組超聲波傳感器分別周向均勻地連接在所述電氣密封艙外。
如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述超聲波傳感器的傳感器控制部分位于所述永久磁鐵和超聲波線圈之間。如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述驅(qū)動(dòng)器還包括速度控制單元和驅(qū)動(dòng)皮碗，驅(qū)動(dòng)皮碗的前端連接速度控制單元。其中，速度控制單元確保內(nèi)檢測(cè)裝置在理想的速度范圍內(nèi)運(yùn)行。如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述超聲波線圈包括中心軸一致的超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈，所述超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈分別由折形線圈構(gòu)成。如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述超聲波激發(fā)線圈在管壁中激發(fā)超聲波，其超聲波傳播方向與折線間距的關(guān)系為Sin Θ = c/2Df，其中，Θ為聲波傳播方向與被測(cè)管道表面法向的夾角，c是波速，f是聲波頻率，D是折間距。如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述Θ =90度，sin Θ =1,D = c/2f,即折線間距D是超聲波波長(zhǎng)λ的一半。
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如上所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，三個(gè)所述里程輪交錯(cuò)位于所述電氣密封艙的后側(cè)的一套周向排列的所述支撐輪中。本發(fā)明實(shí)施例的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是I、其基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，利用鐵磁性材料在交變磁場(chǎng)和恒定偏置磁場(chǎng)下的磁致伸縮效應(yīng)及其逆效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣管道非接觸、無(wú)耦合檢測(cè)，具有重復(fù)性好、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。2、其超聲波傳感器采用永久磁鐵在管壁中實(shí)現(xiàn)了傳感器所需的偏置磁場(chǎng)，管壁中的偏置磁場(chǎng)方向與傳感器線圈平行，同時(shí)采用了彈簧支架來(lái)保證超聲波線圈緊貼管道內(nèi)壁。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的局部放大示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的超聲波傳感器在管壁內(nèi)的分布不意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的超聲波傳感器的不意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的聲波傳播方向不意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的波束擴(kuò)散示意圖，其中圖6的超聲波線圈呈現(xiàn)圖4中的超聲波線圈旋轉(zhuǎn)90度后的俯視狀態(tài)；圖7是本發(fā)明實(shí)施例的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置的聲波接收示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1，圖2和圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述內(nèi)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)管壁軸向裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)。所述內(nèi)檢測(cè)裝置包括電氣密封艙I，驅(qū)動(dòng)器2和多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，超聲波傳感器例如可米用電磁超聲(EMAT)傳感器。電氣密封艙I 內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集部分la，信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分Ib及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分lc，電氣密封艙I的兩端分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪4。多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器周向排列地連接在電氣密封艙I外，并緊貼管壁，每個(gè)超聲波傳感器包括永久磁鐵3a，超聲波線圈3b和彈簧支架3c,超聲波線圈3b位于永久磁鐵3a的N極和S極之間,彈簧支架3c連接在永久磁鐵3a與超聲波線圈3b之間。驅(qū)動(dòng)器2通過(guò)萬(wàn)向節(jié)6與電氣密封艙I相連，帶動(dòng)電氣密封艙I在管道內(nèi)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)器2的兩端亦分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪，所述電氣密封艙I的支撐輪4和驅(qū)動(dòng)器2的支撐輪4中，其中一套周向排列的支撐輪4上設(shè)有多個(gè)交錯(cuò)的里程輪5，在此處，三個(gè)里程輪5交錯(cuò)位于所述電氣密封艙I的后側(cè)的一套周向排列的支撐輪4中。支撐輪4保證內(nèi)檢測(cè)裝置與管道大致同心，里程輪5記錄檢測(cè)器運(yùn)行的里程信息。其中，所述數(shù)據(jù)采集部分la，信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分Ib及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic電連接。本發(fā)明實(shí)施例中，超聲波傳感器采用脈沖回波技術(shù)，即超聲波的激發(fā)和接收通過(guò)同一個(gè)超聲波傳感器完成。彈簧支架3c連接在永久磁鐵3a與超聲波線圈3b之間，使得超聲波線圈3b能保持貼近管道內(nèi)壁。此外，本實(shí)施例還實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣管道的非接觸和無(wú)耦合檢測(cè)，具有重復(fù)性好和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。所述超聲波傳感器的傳感器控制部分3d位于所述永久磁鐵3a和超聲波線圈3b之間，使得內(nèi)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，布線更加合理。傳感器控制部分3d用來(lái)控制超聲波傳感器激發(fā)和接收超聲波。本實(shí)施例的檢測(cè)方法如下(I)將內(nèi)檢測(cè)裝置放入管道內(nèi)后，驅(qū)動(dòng)器2帶動(dòng)電氣密封艙I在管壁內(nèi)運(yùn)行，并通過(guò)彈簧支架3c使超聲波線圈3b貼近管道內(nèi)壁，內(nèi)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，由支撐輪4和里程輪5支撐，可保證內(nèi)檢測(cè)裝置與管道大致同心，里程輪可用于檢測(cè)出內(nèi)檢測(cè)裝置所運(yùn)行的里程信號(hào)，運(yùn)行中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic接收里程輪5的里程信號(hào)；(2)永久磁鐵3a在基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器處的管壁內(nèi)建立一個(gè)平行于鐵磁性管道軸向的恒定偏置磁場(chǎng)；(3)位于超聲波傳感器的傳感器控制部分3d上的傳感器激發(fā)單元將在基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器內(nèi)的超聲波激發(fā)線圈內(nèi)通入高頻的正弦猝發(fā)脈沖；在電磁感應(yīng)作用下，交變電流將在超聲波激發(fā)線圈局部產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。與超聲波激發(fā)線圈部分緊貼的管壁在交變磁場(chǎng)和恒定偏置磁場(chǎng)的共同作用下，基于磁致伸縮效應(yīng)在管壁內(nèi)產(chǎn)生超聲波，產(chǎn)生的超聲波垂直于線圈沿管壁周向傳播；(4)超聲波在管壁周向傳播過(guò)程中，遇到沿管道軸向的裂紋缺陷等異常而被反射回來(lái)，反射波被位于超聲波激發(fā)傳感器內(nèi)的超聲波接收線圈所接收；(5)按照預(yù)先設(shè)置好的檢測(cè)間隔，每隔固定長(zhǎng)度的運(yùn)行距離，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic就經(jīng)過(guò)高速數(shù)據(jù)采集部分Ia通知傳感器控制部分3d可在當(dāng)前位置激發(fā)/接收超聲波。磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器完成發(fā)射接收。繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)采樣間隔后，海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic再次經(jīng)過(guò)高速數(shù)據(jù)采集部分Ia通知傳感器控制部分3d激發(fā)/接收超聲波，依此循環(huán)直到完成整個(gè)管道檢測(cè)；(6)在管道運(yùn)行過(guò)程中，由高速數(shù)據(jù)采集部分Ia獲取的據(jù)經(jīng)過(guò)信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分Ib的前期處理、壓縮、打包后被傳送給海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分lc。當(dāng)完成整個(gè)管道的檢測(cè)后，將 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)中。(7)在數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)中，分析基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器內(nèi)的超聲波接收線圈所接收到的波形，獲得管壁異常的具體形狀和尺寸大小。永久磁鐵3a為U形磁鐵，其N(xiāo)極和S極位于超聲波傳感器的兩端，形成的永久磁場(chǎng)與管壁軸向平行。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，再配合圖3所示，所述多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器形成交叉布置的兩個(gè)超聲波傳感器組3m、3n，每組超聲波傳感器3m、3n分別周向均勻地連接在所述電氣密封艙I外。也就是說(shuō)，本實(shí)施例配備兩組超聲波傳感器3m、3n，每組均有多個(gè)周向均勻布置或圓周環(huán)狀等間距排列的超聲波傳感器，由于超聲波傳感器向兩個(gè)方向發(fā)送超聲波，為了避免超聲波傳感器所發(fā)射聲波之間的相互串?dāng)_，每組超聲波傳感器3m和3n又具有多個(gè)超聲波傳感器，即3ml、3m2…和3nl、3n2...，如此可以增大同組超聲波傳感器之間的間距。此外，第二組超聲波傳感器3n的各超聲波傳感器3nl、3n2分別位于第一組超聲波傳感器3m的各超聲波傳感器3ml、3m2之間，形成交叉布置形態(tài)，如此內(nèi)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，可使超聲波傳感器的檢測(cè)區(qū)域完全覆蓋整個(gè)管體。其中，兩磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器組3m和3n按照3ml、3m2、3nl和3n2的順序依次完成發(fā)射接收。所述驅(qū)動(dòng)器2還包括驅(qū)動(dòng)皮碗2a和速度控制單元2b。驅(qū)動(dòng)皮碗2a的一端連接速度控制單元2b。本實(shí)施例的內(nèi)檢測(cè)裝置在管道中運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)器2的支撐輪4用于保證驅(qū)動(dòng)器2與管道大致同心，驅(qū)動(dòng)皮碗2a為內(nèi)檢測(cè)裝置的運(yùn)行提供驅(qū)動(dòng)力，整個(gè)裝置在驅(qū)動(dòng)皮碗2a的牽引下沿管道運(yùn)行，速度控制單元2b保證內(nèi)檢測(cè)裝置在管道中以合適的速度運(yùn)行，例如速度控制單元2b可使內(nèi)檢測(cè)裝置的運(yùn)行速度不大于2m/s，以確保傳感器線圈3b能夠采集最優(yōu)數(shù)據(jù)信息。此外，本實(shí)施例的內(nèi)檢測(cè)裝置共具有四組支撐輪4，且電氣密封艙I右側(cè)的一組支撐輪內(nèi)包含3個(gè)里程輪5，以360度均勻分布。所述超聲波線圈3b包括超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈，所述超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈分別由折形線圈(又稱(chēng)曲折線圈)構(gòu)成，如圖6和圖7所示，超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈的中心軸一致，以確保接收超聲波幅值最大。在此處，超聲波傳感器線圈采用基于印制電路板技術(shù)制作，電路板一面為超聲波激發(fā)線圈，一面為超聲波接收線圈，超聲波激發(fā)線圈設(shè)為3匝，超聲波接收線圈設(shè)為8匝。圖5所不為聲波傳播方向不意圖,本實(shí)施例所述基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，其聲波傳播方向和折線間距的關(guān)系為sin0 =c/2Df。其中，Θ為聲波傳播方向與被測(cè)管道表面法向的夾角，c是波速，f是聲波頻率，D是折形線圈間距。進(jìn)一步而言，本實(shí)施例中，上述角Θ為90度，使得折線間距D = c/2f，即超聲波波長(zhǎng)λ的一半，為恒定值，此時(shí)，超聲波激發(fā)線圈產(chǎn)生整板振動(dòng)且模式固定的導(dǎo)波，垂直于折形線圈向兩側(cè)輻射。如圖6和圖7所示，本實(shí)施例所述基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器激發(fā)和接收線圈為折形線圈，其中折線間距D，高度H，線圈寬度W。圖6所示為線圈右半側(cè)激發(fā)導(dǎo)波的波束擴(kuò)散示意圖，本實(shí)施例所述基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，以折線間距D確定進(jìn)入被測(cè)管壁的主要輻射方向和超聲波模式。
本發(fā)明激發(fā)的超聲波的理論波束寬度為一階衍射理論，如圖6所示。超聲波傳播一定的距離N即近場(chǎng)距離后，波束寬度隨著與傳感器的距離增加而增加，波束散射角Y (即聲速擴(kuò)散邊緣與超聲波線圈軸線的夾角)與超聲波長(zhǎng)λ和線圈寬度W的關(guān)系為sin Y =K λ/W。接收超聲波線圈是對(duì)傳感器角度Y依賴(lài)的逆效應(yīng)。來(lái)自一個(gè)固定超聲波的接收幅值是傳感器接收線圈中心軸角偏差(Y)的函數(shù)。如圖7所示，與超聲波接收線圈中心位于同一直線的波(Y =0° )具有最大的接收幅值，隨著角度的增加(Y >0° )，相同超聲波的接收幅值將會(huì)減小。本發(fā)明所述基于磁致伸縮效應(yīng)的傳感器通過(guò)接收線圈所接收的聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)高速數(shù)據(jù)采集部分Ia和信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分Ib后，存入海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分lc，待檢測(cè)結(jié)束后將檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)中，由數(shù)據(jù)分析人員對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以評(píng)估被測(cè)管線的裂紋缺陷狀況，結(jié)合管線的腐蝕檢測(cè)狀況，從而實(shí)現(xiàn)管道的完整性管理。本實(shí)施例具體檢測(cè)過(guò)程如下(I)將內(nèi)檢測(cè)裝置放入管道內(nèi)后，速度控制單元2b保證內(nèi)檢測(cè)裝置的運(yùn)行速度不大于2m/s，確保傳感器激發(fā)線圈和接收線圈能夠采集最優(yōu)數(shù)據(jù)信息；(2)里程輪觸發(fā)采樣信號(hào)后，海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic就經(jīng)過(guò)高速數(shù)據(jù)采集部分Ia通知傳感器控制部分3d在當(dāng)前位置激發(fā)/接收超聲波。位于傳感器控制部分3d上的傳感器激勵(lì)單兀I將在超聲波傳感器內(nèi)的超聲波激發(fā)線圈內(nèi)施加聞?lì)l正弦粹發(fā)脈沖；(3)在電磁感應(yīng)作用下,交變電流將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。在交變磁場(chǎng)和恒定偏置磁場(chǎng)的共同作用下，根據(jù)磁致伸縮效應(yīng)及其逆效應(yīng)，超聲波激發(fā)線圈將發(fā)射垂直于線圈導(dǎo)線的超聲波，該超聲波沿著管壁周向傳播；(4)超聲波在傳播的過(guò)程中，遇到裂紋、腐蝕等管壁異常而被反射回來(lái)，反射超聲波被超聲波傳感器內(nèi)的超聲波接收線圈所接收；(5)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器內(nèi)的超聲波接收線圈所接收的超聲波經(jīng)過(guò)信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分Ib后存入高速數(shù)據(jù)采集部分Ia和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic內(nèi)；(6)兩組磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器3m和3n上的所有超聲波傳感器依次完成發(fā)射接收超聲波后，基于磁致伸縮效應(yīng)管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置向前運(yùn)行，經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣距離后，里程輪觸發(fā)采樣信號(hào)，重復(fù)上述過(guò)程(2)，(3)，(4)，直至完成整個(gè)被檢管段的檢測(cè)；
(7)取出本發(fā)明所述基于磁致伸縮效應(yīng)管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置后，轉(zhuǎn)儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分Ic內(nèi)的數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)分析人員對(duì)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器內(nèi)的超聲波接收線圈所接收到的超聲波波形進(jìn)行分析，并與實(shí)際已知管壁異常波形模式進(jìn)行 對(duì)比，獲得管壁異常的具體形狀和尺寸大小。以上所述僅為本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請(qǐng)文件公開(kāi)的可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，所述內(nèi)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)管壁軸向裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，所述內(nèi)檢測(cè)裝置包括 電氣密封艙，其內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集部分，信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，電氣密封艙的兩端分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪； 多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，其周向排列地連接在電氣密封艙外，并緊貼管道內(nèi)壁，每個(gè)超聲波傳感器包括永久磁鐵，超聲波線圈和彈簧支架，超聲波線圈位于永久磁鐵的N極和S極之間，彈簧支架連接在永久磁鐵與超聲波線圈之間； 驅(qū)動(dòng)器，其通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與電氣密封艙相連，驅(qū)動(dòng)器兩端分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪，所述電氣密封艙的支撐輪和驅(qū)動(dòng)器的支撐輪中，其中一套周向排列的支撐輪上設(shè)有多個(gè)交錯(cuò)的里程輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器形成交叉布置的兩個(gè)超聲波傳感器組，每組超聲波傳感器分別周向均勻地連接在所述電氣密封艙外。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器的傳感器控制部分位于所述永久磁鐵和超聲波線圈之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器還包括速度控制單元和驅(qū)動(dòng)皮碗，驅(qū)動(dòng)皮碗的前端連接速度控制單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述超聲波線圈包括中心軸一致的超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈，所述超聲波激發(fā)線圈和超聲波接收線圈分別由折形線圈構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述超聲波激發(fā)線圈在管壁中激發(fā)超聲波，其超聲波傳播方向與折線間距的關(guān)系為sin0 =c/2Df，其中，Θ為聲波傳播方向與被測(cè)管道表面法向的夾角，c是波速，f是聲波頻率，D是折間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述Θ = 90度，sin Θ = I, D = c/2f,即折線間距D是超聲波波長(zhǎng)λ的一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其特征在于，三個(gè)所述里程輪交錯(cuò)位于所述電氣密封艙的后側(cè)的一套周向排列的所述支撐輪中。
全文摘要
一種基于磁致伸縮效應(yīng)的管壁軸向裂紋缺陷內(nèi)檢測(cè)裝置，其在管道內(nèi)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)管壁軸向裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)，內(nèi)檢測(cè)裝置包括電氣密封艙，其內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集部分，信號(hào)數(shù)據(jù)處理部分及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，電氣密封艙的兩端分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪；多個(gè)基于磁致伸縮效應(yīng)的超聲波傳感器，其周向排列地連接在電氣密封艙外，并緊貼管道內(nèi)壁，每個(gè)超聲波傳感器包括永久磁鐵，超聲波線圈和彈簧支架，超聲波線圈位于永久磁鐵的N極和S極之間，彈簧支架連接在永久磁鐵與超聲波線圈之間；驅(qū)動(dòng)器，其通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與電氣密封艙相連，驅(qū)動(dòng)器兩端分別設(shè)有一套周向排列的支撐輪，其中一套周向排列的支撐輪上設(shè)有多個(gè)交錯(cuò)的里程輪。
文檔編號(hào)G01N29/04GK102798666SQ201210277180
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者曹崇珍, 趙曉光, 張永江, 陳崇祺, 楊寒, 金瑩, 周春, 常連庚, 田愛(ài)民, 傅丹蓉, 楊金生, 臧延旭, 張?jiān)? 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣管道局, 中油管道檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司