CN106198720A - 一种内穿式管道内壁缺陷 acfm 探头 - Google Patents

一种内穿式管道内壁缺陷 acfm 探头 Download PDF

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李伟
陈国明
杨伟超
刘健
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Abstract

本发明公开了一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头，包括管道、激励线圈、骨架和电路板，所述激励线圈为紧密缠绕在圆柱形骨架的凹槽内且与管道同轴的单层螺线管，所述激励线圈位于管道内孔，加载交变正弦信号的激励线圈在激励线圈内部和外部产生交变磁场回路，激励线圈外部的交变磁场在管道内壁感应出360°环形均匀电场，环形电场经过管道内壁缺陷产生扰动，扰动电场引起空间轴向和径向磁场畸变，所述电路板分别安装在骨架侧面十五个均布的卡槽内，传感器甲和传感器乙分别检测轴向和径向磁场用于评估缺陷的形状和尺寸。本发明的有益效果是：借助与管道内孔同轴的螺线管在管道内壁激励出360°环形电流区域，借助阵列传感器实现管道内壁缺陷的全面检测。

Description

一种内穿式管道内壁缺陷 ACFM 探头
技术领域
本发明涉及一种交流电磁场检测(ACFM)探头，特别涉及一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头。
背景技术
石油石化行业管道通常输送高腐蚀性介质，管道内壁会产生腐蚀凹坑，腐蚀凹坑聚集发展形成开裂，最终导致管道破裂泄露。传统漏磁技术需要对管道进行饱和磁化，漏磁管道猪会吸附大量铁屑，造成管道猪的堵塞，漏磁作业完成后需要对管道进行退磁处理。涡流检测对提离效应敏感，内管道检测器容易晃动，造成误检和漏检，检测过程需要对管道内壁进行彻底清理。同时，为了实现管道内壁的360°区域覆盖检测，涡流和漏磁均需要采用阵列激励技术，大大增加了系统设计的难度和降低了内检测装置在管道内的可通过性，容易在转弯和变形管道内堵塞。本发明利用交流电磁场检测(ACFM)技术对表面裂纹检测无需标定、提离效应低的优势，在管道内孔引入内穿式ACFM技术，借助与管道内孔同轴的螺线管在管道内壁激励出360°环形电流区域，借助阵列传感器实现管道内壁缺陷的全面检测。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术不足，利用交流电磁场检测(ACFM)技术对表面裂纹检测无需标定、提离效应低的优势，在管道内孔引入内穿式ACFM技术，借助与管道内孔同轴的螺线管在管道内壁激励出360°环形电流区域，借助阵列传感器实现管道内壁缺陷的检测。
一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头，其特征是：包括管道、激励线圈、骨架和电路板，所述激励线圈为紧密缠绕在圆柱形骨架的凹槽内且与管道同轴的单层螺线管，所述激励线圈位于管道内孔且激励线圈厚度小于骨架的凹槽深度，加载交变正弦信号的激励线圈在激励线圈内部和外部产生交变磁场回路，激励线圈外部的交变磁场在管道内壁感应出360°环形均匀电场，环形电场经过管道内壁缺陷产生扰动，扰动电场引起空间轴向和径向磁场畸变，所述骨架材料为具有变形能力的橡胶，所述电路板分别安装在骨架侧面十五个均布的卡槽内，所述电路板设有灵敏轴沿着管道轴向方向的隧道磁电阻传感器甲、放大器甲、灵敏轴沿着管道径向方向的隧道磁电阻传感器乙和放大器乙，所述传感器甲与放大器甲连接，传感器乙和放大器乙连接。
所述骨架设有安装孔、航空插头、凹槽和卡槽，所述安装孔位于圆柱形骨架的中轴线上，所述航空插头安装在骨架的侧面，所述骨架外弧面设有凹槽并在骨架两端侧面形成与 管道内径相同的凸台，所述骨架的外弧面设有沿周向均布的十五个矩形卡槽，所述卡槽长度方向与骨架中轴线方向平行且卡槽长度尺寸与电路板长度相同，卡槽宽度方向沿着骨架外弧面周向方向且卡槽的宽度尺寸与电路板的总厚度相同，卡槽深度方向沿着圆柱形骨架的弧面径向方向且卡槽的深度尺寸与电路板的宽度相同。
所述传感器甲位于电路板长度方向的中心且传感器甲灵敏轴与电路板长度方向平行，传感器甲的长度侧边与电路板长度方向的顶面位于同一平面，传感器乙位于电路板长度方向的中心且传感器乙灵敏轴与电路板宽度方向平行，传感器乙的宽度侧边与电路板长度方向的顶面位于同一平面，所述电路板长度方向的底面与骨架的卡槽底面接触，电路板长度方向的顶面与骨架的外弧面凹槽平齐，所述电路板形成均布在管道内孔的十五个环形阵列。
附图说明
附图1是本发明的整体示意图。
附图2是本发明的骨架示意图。
附图3是本发明的管道内部示意图。
附图4是本发明的激励线圈和电路板结构示意图。
附图5是本发明的电路板结构示意图。
附图6是本发明的电路板空间排布示意图。
上图中：管道1、激励线圈2、骨架3、安装孔3.1、航空插头3.2、凹槽3.3和卡槽3.4、电路板4、传感器甲4.1、放大器甲4.2、传感器乙4.3、放大器乙4.4、顶面4.5、底面4.6。
具体实施方式
结合附图1-6，对本发明作进一步的描述：
如图1-3所示，本发明包括管道1、激励线圈2、骨架3和电路板4，所述激励线圈2为紧密缠绕在圆柱形骨架3的凹槽3.3内且与管道1同轴的单层螺线管，所述激励线圈2位于管道1内孔且激励线圈2厚度小于骨架3的凹槽3.3深度，用于保护激励线圈2，避免激励线圈2与管道1内壁接触破坏，加载交变正弦信号的激励线圈2在激励线圈2内部和外部产生交变磁场回路，激励线圈2外部交变磁场在管道1内壁感应出360°均匀环形电场，环形电场经过管道1内壁缺陷产生扰动，扰动电场引起空间轴向和径向磁场畸变，所述骨架3材料为具有变形能力的橡胶，可增强内穿式探头在管道1内孔的通过能力，所述电路板4分别安装在骨架3侧面十五个均布的卡槽3.4内，所述电路板4设有灵敏轴沿着管道轴向方向的隧道磁电阻传感器甲4.1、放大器甲4.2、灵敏轴沿着管道径向方向的隧道磁电阻传感器乙 4.3和放大器乙4.4，所述传感器甲4.1与放大器甲4.2连接，传感器甲4.1用于测管道1内孔轴向磁场，放大器甲4.2用于放大轴向磁场，传感器乙4.3和放大器乙4.4连接，传感器乙4.3用于测管道1内孔径向磁场，放大器乙4.4用于放大径向磁场。
如图2所示，所述骨架3设有安装孔3.1、航空插头3.2、凹槽3.3和卡槽3.4，所述安装孔3.1位于圆柱形骨架3的中轴线上，所述航空插头3.2安装在骨架3的侧面，航空插头3.2用于传输信号，所述骨架3外弧面设有凹槽3.3并在骨架3两端侧面形成与管道1内径相同的凸台，骨架3的凸台与管道1内壁接触用于保持稳定性，同时保证一定的变形能力，增强骨架3在管道1内孔的通过能力，所述骨架3的外弧面设有沿周向均布的十五个矩形卡槽3.4，所述卡槽3.4长度方向与骨架3中轴线方向平行且卡槽3.4长度尺寸与电路板4长度相同，卡槽3.4宽度方向沿着骨架3外弧面周向方向且卡槽3.4的宽度尺寸与电路板4的总厚度相同，卡槽3.4深度方向沿着圆柱形骨架3的弧面径向方向且卡槽3.4的深度尺寸与电路板4的宽度相同。
如图5-6所示，所述传感器甲4.1位于电路板4长度方向的中心且传感器甲4.1灵敏轴与电路板4长度方向平行，保证传感器甲4.1测量的畸变轴向磁场是由激励线圈中心处感应的均匀电场在缺陷处引起的，传感器甲4.1的长度侧边与电路板4长度方向的顶面4.5位于同一平面，传感器乙4.3位于电路板4长度方向的中心且传感器乙4.3灵敏轴与电路板4宽度方向平行，保证传感器乙4.3测量的畸变径向磁场是由激励线圈中心处感应的均匀电场在缺陷处引起的，传感器乙4.3的宽度侧边与电路板4长度方向的顶面4.5位于同一平面，所述电路板4长度方向的底面4.6与骨架的卡槽3.4底面接触，电路板4长度方向的顶面4.5与骨架3的外弧面凹槽3.3平齐，为了使传感器更接近管道1内壁缺陷处畸变磁场，所述电路板4形成均布在管道1内孔的十五个环形阵列，电路板4上的传感器可以覆盖整个管道1内壁，一次扫查可以实现全部内壁缺陷的检测。
本发明的有益效果是：利用单个螺线管在管道内壁激励出360°环形电流区域，激励结构简单，增加内穿式探头在管道内部的通过性；阵列检测传感器一次扫查可实现管壁所有缺陷的覆盖检测；利用ACFM技术对管道内壁缺陷检测无需标定，提离效应小，无需对管道内壁清理，无需后续退磁处理。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头，其特征是：包括管道、激励线圈、骨架和电路板，所述激励线圈为紧密缠绕在圆柱形骨架的凹槽内且与管道同轴的单层螺线管，所述激励线圈位于管道内孔且激励线圈厚度小于骨架的凹槽深度，加载交变正弦信号的激励线圈在激励线圈内部和外部产生交变磁场回路，激励线圈外部的交变磁场在管道内壁感应出360°环形均匀电场，环形电场经过管道内壁缺陷产生扰动，扰动电场引起空间轴向和径向磁场畸变，所述骨架材料为具有变形能力的橡胶，所述电路板分别安装在骨架侧面十五个均布的卡槽内，所述电路板设有灵敏轴沿着管道轴向方向的隧道磁电阻传感器甲、放大器甲、灵敏轴沿着管道径向方向的隧道磁电阻传感器乙和放大器乙，所述传感器甲与放大器甲连接，传感器乙和放大器乙连接。
2.根据权利要求1所述的一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头，其特征是：所述骨架设有安装孔、航空插头、凹槽和卡槽，所述安装孔位于圆柱形骨架的中轴线上，所述航空插头安装在骨架的侧面，所述骨架外弧面设有凹槽并在骨架两端侧面形成与管道内径相同的凸台，所述骨架的外弧面设有沿周向均布的十五个矩形卡槽，所述卡槽长度方向与骨架中轴线方向平行且卡槽长度尺寸与电路板长度相同，卡槽宽度方向沿着骨架外弧面周向方向且卡槽的宽度尺寸与电路板的总厚度相同，卡槽深度方向沿着圆柱形骨架的弧面径向方向且卡槽的深度尺寸与电路板的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的一种内穿式管道内壁缺陷ACFM探头，其特征是：所述传感器甲位于电路板长度方向的中心且传感器甲灵敏轴与电路板长度方向平行，传感器甲的长度侧边与电路板长度方向的顶面位于同一平面，传感器乙位于电路板长度方向的中心且传感器乙灵敏轴与电路板宽度方向平行，传感器乙的宽度侧边与电路板长度方向的顶面位于同一平面，所述电路板长度方向的底面与骨架的卡槽底面接触，电路板长度方向的顶面与骨架的外弧面凹槽平齐，所述电路板形成均布在管道内孔的十五个环形阵列。
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