一種超聲波無損檢測管道裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲波無損檢測管道裝置，由控制中心、移動檢測裝置、機械運動單元、組合式EMAT傳感器組成；通過移動檢測裝置在管道外壁附著，沿軸向運行；根據(jù)超聲波能量和傳播時間的變化，首先對管道內(nèi)壁的腐蝕在管道軸向上定位；在確定有腐蝕的軸向位置之后，EMAT探頭在該位置環(huán)繞管道壁一周，檢測管道厚度，從而實現(xiàn)對腐蝕位置的定位和定形。本發(fā)明提供的超聲波無損檢測管道裝置對工件內(nèi)部及表面多種缺陷，采用了先進的EMAT技術(shù)和相關(guān)的信號處理技術(shù)，相對于漏磁法智能管道檢測，針對在運行狀態(tài)中，高溫高壓，環(huán)境噪音大的管道進行現(xiàn)場檢測，制造和運行成本低，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。
【專利說明】一種超聲波無損檢測管道裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于管道檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種超聲波無損檢測管道裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，換能率相對低EMAT和不可避免的環(huán)境溫度和現(xiàn)場噪音的影響導致接收到 的超聲波信號信噪比低，實際波形和理論波形誤差大，需要得到正確的超聲波反饋能量和 傳播時間。
[0003] 目前EAMT管道檢測系統(tǒng)需要專業(yè)技術(shù)人員配合操作人員在現(xiàn)場工作。技術(shù)人員 根據(jù)管道檢測實際情況選取合適探頭并確定超聲波模式。在軸向定位上系統(tǒng)只顯示檢測到 的超聲波能量衰減和傳播速度的變化。
[0004] 因此需要技術(shù)人員在控制中心觀測檢測結(jié)果，向在移動檢測裝置旁的操作人員提 供信息，在發(fā)現(xiàn)腐蝕的軸向位置做標記。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決管道檢測技術(shù)中存在的需要技術(shù)人員在控制中心觀測檢測結(jié)果，向 在移動檢測裝置旁的操作人員提供信息，在發(fā)現(xiàn)腐蝕的軸向位置做標記，帶來的工作效率 低，操作繁瑣的技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便、提高工作效率的超聲波無損 檢測管道裝置。
[0006] 本發(fā)明為解決管道檢測技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
[0007] 本發(fā)明實施例的超聲波無損檢測管道裝置，該超聲波無損檢測管道裝置包括：控 制中心、移動檢測裝置、機械運動單元、組合式EMAT傳感器組成；
[0008] 用于發(fā)射和接收超聲波信號的移動檢測裝置；
[0009] 與移動檢測裝置通過電源電纜和信號電纜連接，用于控制移動檢測裝置移動，超 聲波信號的發(fā)送和接收，以及接收信號的實時處理和檢測結(jié)果顯示的控制中心；
[0010] 與移動檢測裝置連接，用于實現(xiàn)軸向運動和圓周向運動的機械運動單元；
[0011] 與移動檢測裝置連接，用于實現(xiàn)探頭產(chǎn)生導波和體波兩種功能組合式EMAT傳感 器。
[0012] 本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：
[0013] 在本實施例中，移動檢測裝置由一對EMAT探頭組成，每個EMAT探頭各自發(fā)射和接 收超聲波信號。
[0014] 進一步，EMAT探頭組合使用，由一個EMAT探頭發(fā)射超聲波信號，另一個EMAT探頭 接收超聲波信號。
[0015] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明提供的超聲波無損檢測管道裝置對工件 內(nèi)部及表面多種缺陷，如：焊縫裂紋、夾雜和氣孔等進行檢測、定位、評估和診斷。主要應(yīng)用 于石油、化工和航空等國民經(jīng)濟等各領(lǐng)域。本發(fā)明采用了先進的EMAT技術(shù)和相關(guān)的信號處 理技術(shù)，相對于漏磁法智能管道檢測，針對在運行狀態(tài)中高溫高壓和環(huán)境噪音大的管道進 行現(xiàn)場檢測，制造和運行成本低，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明實施例提供的超聲波無損檢測管道裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中：1、控制中心；2、移動檢測裝置。

【具體實施方式】
[0018] 為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細說明如下：
[0019] 請參閱圖1:
[0020] 圖1是本發(fā)明提供的一種超聲波無損檢測管道裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該超聲波無損 檢測管道裝置包括：控制中心1和移動檢測裝置2 ;
[0021] 移動檢測裝置2則由一對EMAT探頭組成，每個EMAT探頭可以各自發(fā)射和接收超 聲波信號；也可以組合使用，由一個EMAT探頭發(fā)射超聲波信號，另一個EMAT探頭接收超聲 波信號；
[0022] EMAT探頭能夠?qū)崿F(xiàn)干燥檢測、高溫檢測、超聲波模式檢測的功能：非接觸式超聲 波的發(fā)送和接收，無需在探頭和管道之間使用耦合劑，因此適用于粗糙的管道表面，可以對 表面有保護油漆的管道檢測，并且不受表面污漬，氧化，和不平整的影響。EMAT探頭可在 450°C高溫下連續(xù)運行而無需冷卻裝置。EMAT探頭垂直管道表面，控制簡單，不需要傳統(tǒng)超 聲波方法中的角度轉(zhuǎn)換器，用以改變超聲波入射角來產(chǎn)生不同的波形，可以產(chǎn)生體波和各 種導波，特別可以產(chǎn)生壓電聲學傳感器所不能產(chǎn)生的橫向極化的橫波。
[0023] 與移動檢測裝置2通過電源電纜和信號電纜連接，控制移動檢測裝置2的移動，超 聲波信號的發(fā)送和接收，以及接收信號的實時處理和檢測結(jié)果顯示的控制中心1 ;
[0024] 要實現(xiàn)腐蝕在管道軸向和圓周上的定位，移動檢測裝置2需要在軸向和圓周兩個 方向都能運動。沿軸向的運動是現(xiàn)有的超聲波無損檢測管道電磁聲學傳感器金屬管道檢測 系統(tǒng)的唯一掃描方式。在移動檢測裝置2上添加沿圓周運動的機械運動單元同一個EMAT傳 感器超聲波無損探傷；可在軸向和圓周方向掃描的機械裝置一起，實現(xiàn)對腐蝕的兩維定形。
[0025] 該超聲波無損檢測管道裝置的實現(xiàn)方法為：
[0026] 移動檢測裝置2在管道外壁附著，沿軸向運行。
[0027] 根據(jù)超聲波能量和傳播時間的變化，首先對管道內(nèi)壁的腐蝕在管道軸向上定位。
[0028] 移動檢測裝置2行進速度至少可達4m/min。根據(jù)檢測要求的不同，1小時大約可 檢測管道200m左右。移動檢測裝置2定位精度至少5?6mm軸向長度，定位精確。移動檢 測裝置2基于人機界面的專家系統(tǒng)和實時顯示，提供各種超聲波頻散曲線。并且根據(jù)不同 的管道檢測應(yīng)用，提供探頭的選取和超聲波模式的建議，通過兩維圖形，實時顯示腐蝕的幾 何形狀。
[0029] 在確定有腐蝕的軸向位置之后，EMAT探頭在該位置環(huán)繞管道壁一周，檢測管道厚 度，從而實現(xiàn)對腐蝕位置的定位和定形。
[0030] 采用開發(fā)的基于MatchingPursuit原理的濾波方法，是一種時頻域方法。該算法 根據(jù)發(fā)射的導波信號的頻率，在時域和頻域上同時從追蹤信號頻率和波形的變化，可以在 很低的信噪比的情況下，過濾出有用信號。這種濾波方法是信號處理領(lǐng)域的先進算法，首次 應(yīng)用在EMAT管道檢測上。
[0031] 采用溫度補償算法能夠在不使用溫度儀的情況下，自動對超聲波信號進行溫度補 償。適用于高溫環(huán)境，溫度的變化也直接影響超聲波傳播的變化。通過導波的能量衰減和 傳播速度的變化，快速指示損傷的軸向位置，在軸向位置確定后，使用體波測量管壁厚度， 實現(xiàn)腐蝕在管道圓周上的定位，最終確定腐蝕在管道壁上的兩維的定位和定形。如圖1所 示，本發(fā)明的控制中心1還包括：控制計算機、超聲波激勵信號發(fā)射單元、超聲波信號接收 單元、移動檢測裝置運動控制單元和電能輸送單元；移動檢測裝置2還包括：電機驅(qū)動和定 位單元、機械運動單元和組合式EMAT探頭。
[0032] 腐蝕位置的兩維的定位和定形：首先在移動檢測裝置2當前的軸向位置，通過 EMAT探頭的組合使用（一個發(fā)射，另一個接收），在管道壁內(nèi)沿圓周方向產(chǎn)生導波。根據(jù)超 聲波能量衰減和傳播速度變化的兩重指標確定在該軸向位置的圓周上是否有腐蝕。若有腐 蝕，則EAMT探頭再環(huán)繞管道圓周掃描，使用單個探頭發(fā)射和接收的模式，產(chǎn)生體波來測量 管壁厚度，確定腐蝕在圓周上的位置。根據(jù)軸向和圓周上的兩個定位，最終實現(xiàn)對腐蝕在管 道壁上的定位和定形。
[0033] 該超聲波無損檢測管道裝置依托EMAT技術(shù)和超聲波信號處理的硬件和軟件集成 技術(shù)。EMAT技術(shù)通過其內(nèi)部的磁場和交流電源，在被檢測管道內(nèi)部直接誘發(fā)超聲波，是一種 非接觸式的檢測手段，非常適用于長距離管道的自動檢測。EMAT技術(shù)無需在傳感器和管道 外壁之間使用耦合劑，同時不受管道表面污漬、氧化和不平整的影響，從而為實現(xiàn)快速和全 自動的檢測提供了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，該檢測系統(tǒng)的檢測裝置在管道外壁自動爬行，實現(xiàn) 傳統(tǒng)逐點掃描式方法無法達到的連續(xù)無間隙自動檢測。同時得利于EMAT的高頻信號以及 可控性，該檢測系統(tǒng)可以提供和逐點掃描式方法相同精度檢測結(jié)果。
[0034] 根據(jù)不同檢測要求設(shè)計不同的EMAT激勵磁場和線圈，可以在管道壁內(nèi)產(chǎn)生橫波、 縱波、銳利波和蘭姆波等各種導波，使檢測裝置的探頭系列化和專業(yè)化，從而降低操作難 度，提高檢測效率。
[0035] 該超聲波無損檢測管道車載式管道檢測方法融合兩維定位和定形等獨有的技術(shù) 創(chuàng)新，實現(xiàn)對各種金屬管道內(nèi)壁腐蝕狀況的快速、準確和全自動的無損檢測。系統(tǒng)本身在 EMAT探頭、超聲信號處理和系統(tǒng)集成方面均相比同類設(shè)備有著技術(shù)上的突破，制造和運行 成本低，操作簡便。
[0036] 以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制， 凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于 本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波無損檢測管道裝置，其特征在于，該超聲波無損檢測管道裝置包括：控 制中心、移動檢測裝置、機械運動單元、組合式EMAT傳感器組成； 用于發(fā)射和接收超聲波信號的移動檢測裝置； 與移動檢測裝置通過電源電纜和信號電纜連接，用于控制移動檢測裝置移動，超聲波 信號的發(fā)送和接收，以及接收信號的實時處理和檢測結(jié)果顯示的控制中心； 與移動檢測裝置連接，用于實現(xiàn)軸向運動和圓周向運動的機械運動單元； 與移動檢測裝置連接，用于實現(xiàn)探頭產(chǎn)生導波和體波兩種功能組合式EMAT傳感器。
2. 如權(quán)利要求1所述的超聲波無損檢測管道裝置，其特征在于，移動檢測裝置由一對 EMAT探頭組成，每個EMAT探頭各自發(fā)射和接收超聲波信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的超聲波無損檢測管道裝置，其特征在于，EMAT探頭組合使用，由 一個EMAT探頭發(fā)射超聲波信號，另一個EMAT探頭接收超聲波信號。
【文檔編號】G01N29/14GK104155366SQ201410384354
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】程換新 申請人:烏魯木齊霞明創(chuàng)新電子科技有限公司