CN107064307B - 一种防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置及检测方法。本发明设计由超声波相控阵检测仪器为主机，扫查装置、耦合装置为辅助装置组成。用于检测外径为Φ127mm‑Φ196mm的带漆层的防/放喷管线时，选择对应尺寸的探头，推动扫查装置沿着管体轴线往复运动，每次覆盖管体圆周不低于120°，分3次完成扫描。在扫查过程中，综合应用A扫查波形、B扫、C扫检测技术，超声波相控阵检测仪器实时显示扫查缺陷图像、波形，多角度反映检测情况，从而判断防/放喷管线管体质量情况。整个检测过程不超过10分钟。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井工程中井控装置的防/放喷管线质量检测，尤其是一种防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置及检测方法。
背景技术
随着石油钻井过程中对井控安全的要求越来越高，对井控装置的技术性能和质量要求也越来越高。按照井控管理规定，需要对防/放喷管线进行定期检测。
目前防/放喷管线常用的检测方式有超声波、磁粉检测方式，主要用于对防/放喷管线制造前对新光管件质量抽检。部分厂家采用射线检测方式，主要用于大批量检测，但是对操作环境和人员安全要求极高。
在防/放喷管线制造完成后，生产厂家需要对光管外表面进行除锈、喷漆防腐处理，漆层厚度0.2mm-0.5mm。
由于存在漆层，采用传统超声波A扫查方式时需要选择多个待检测部位，并用手工方式打磨出待检测点，进行多点检测。检测合格后再重新喷漆防腐。这种检测方式存在检测工艺环节较多、与检测人员的经验素质有较大的关系、检测覆盖面小、容易出现漏检、检测速度慢等不足。
因此，开发防/放喷管线快速无损检测系统，对提高检测质量和效率，保证防/放喷管线质量可靠性，是一项十分重要和有意义的工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种防/放喷管线快速无损检测装置及检测方法，采用超声波相控阵成像检测技术，实现A扫、B扫和C扫，实时获得检测波形和图像，检测出防/放喷管线缺陷情况，从而判定防/放喷管线质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，包括超声扫查主机、扫查工装、小推车、水箱和水泵,用于存储检测过程中所需要的耦合剂水的水箱和水泵安装在小推车下部，超声扫查主机安装在小推车上部，在超声扫查主机的下方安装有扫查工装；
超声扫查主机,具有多通道检测和相位延时控制聚焦和声束偏转的功能，同时具有A扫波形、B扫图像和C扫图像显示功能；
扫查工装，包括激光指示器、探头架、探头、编码器、行走轮、喷水嘴，激光指示器固定在探头架上，探头通过销钉固定在探头架上，探头包括相控阵凹型阵列探头和相控阵弧面楔块，相控阵凹型阵列探头的所有多晶片排列成一个圆弧形状，产生的超声波能够沿防/放喷管线的径向方向入射，相控阵弧面楔块具有内表面和外表面两个接触面，弧面楔块外表面与相控阵凹型阵列探头的晶片接触，曲率半径与晶片排列成圆弧的半径一致，弧面楔块内表面与防/放喷管线表面接触，曲率半径与防/放喷管线的外径一致；用于位置传感定位的编码器固定在探头架一侧的正中间位置上；具有磁吸附功能的行走轮具有4个，分别安装固定在探头架前后侧边缘位置，使整个扫查工装吸附固定在防/放喷管线表面上，喷水嘴安装在编码器的两侧位置，水泵的出水口通过水管与喷水嘴连接，使扫查过程中探头耦合所需要的耦合剂水从喷水嘴喷出。
所述探头架采用A型结构中空设计，两个横梁各有一个过线开口槽，用于探头安装前预先将探头线放入探头架内。
所述小推车采用两个正交方形的结构设计，一个方形架水平放置，一个方形架竖直放置，推行把手固定在竖直方形架的一个端角点，推行把手实现整个车体的推行移动。
所述水箱采用长方体结构设计，开有注水口和出水口，用于存储检测过程中所需要的耦合剂水。
所述水泵固定在水箱底面，通过水管与水箱的出水口连接，水泵的出水口通过水管与扫查工装上的喷水嘴连接。
一种防/放喷管线超声波相控阵成像检测方法，用于带有防腐漆层的防/放喷管线在线检测，采用超声波A扫、B扫、C扫的综合检测方式，超声波检测主机在防喷管线上分三次，每次检测120°圆面沿轴线运行，以水作为耦合剂，实时以波形、图像形式显示检测情况，实现全方位检测，检测速度不低于30mm/s。
包括以下步骤：
步骤一，根据待检测的防/放喷管线规格，选择对应的探头并安装在探头架上；
步骤二，在检测装置中输入待检测的防/放喷管线规格、扫查速度参数或者采用固化好的参数；
步骤三：将检测装置放置在待检测的防/放喷管线上，依靠磁性吸附轮紧贴在防喷管线表面；
步骤四：开启水泵，使水箱里的水从喷水嘴喷出，作为耦合剂覆盖在防/放喷管线外表面上；
步骤五：推动推行把手带动扫查工装沿着防喷管线轴线平行移动扫查；在扫查过程中，用激光指示器发出的射线确定居中位置；每次检测完成120°的一个圆面后，转动防喷管线，与1/3圆周标识线对准后，快速固定每个检测面；
步骤六：在扫查过程中，在超声扫查主机上实时观察检测波形、图像；检测时探头和编码器通过电缆与超声扫查主机对应的接口连接，装置同步采集探头检测防喷管线的探伤数据以及编码器的位置信息。
本发明的有益效果是：
1、选用相控阵检测方式，具有A扫波形、B扫图像和C扫图像显示缺陷情况的特点，为综合判断防/放喷管线缺陷情况提供多方面数据支持。
2、在探头楔块上加工与防/放喷管线曲面一致的耦合面，同时采用延时技术，消除漆层反射波，确保信号不失真。
3、通过更换不同的曲面尺寸的探头，可适用于不同规格外径的防/放喷管线，提高了该检测的应用范围和使用拓展性。
附图说明
图1是本发明防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置的结构示意图。
图2是扫查工装的结构示意图。
图3是扫查工装的分解示意图。
图4是检测圆面定位示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1-3所示，本发明的防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，包括超声扫查主机2、扫查工装3、小推车4、水箱5和水泵6，用于存储检测过程中所需要的耦合剂水的水箱5和水泵6安装在小推车4下部，超声扫查主机2安装在小推车4上部，在超声扫查主机2的下方安装有扫查工装3；
超声扫查主机2,具有多通道检测和相位延时控制聚焦和声束偏转的功能，同时具有A扫波形、B扫图像和C扫图像显示功能；
扫查工装3，包括激光指示器7、探头架8、探头9、编码器10、行走轮11、喷水嘴12，激光指示器7固定在探头架8上，探头9通过销钉固定在探头架8上，探头9包括相控阵凹型阵列探头13和相控阵弧面楔块14，相控阵凹型阵列探头13的所有多晶片排列成一个圆弧形状，产生的超声波能够沿防/放喷管线的径向方向入射，相控阵弧面楔块14具有内表面16和外表面15两个接触面，弧面楔块外表面15与相控阵凹型阵列探头13的晶片接触，曲率半径与晶片排列成圆弧的半径一致，弧面楔块内表面16与防/放喷管线表面接触，曲率半径与防/放喷管线的外径一致；用于位置传感定位的编码器10固定在探头架一侧的正中间位置上；具有磁吸附功能的行走轮11具有4个，分别安装固定在探头架8前后侧边缘位置，使整个扫查工装吸附固定在防/放喷管线表面上，喷水嘴12安装在编码器10的两侧位置，水泵6的出水口通过水管与喷水嘴12连接，使扫查过程中探头耦合所需要的耦合剂水从喷水嘴喷出。
优选，所述探头架8采用A型结构中空设计，两个横梁各有一个过线开口槽，用于探头安装前预先将探头线放入探头架内。
所述小推车4采用两个正交方形的结构设计，一个方形架水平放置，一个方形架竖直放置，推行把手1固定在竖直方形架的一个端角点，推行把手实现整个车体的推行移动。
所述水箱5采用长方体结构设计，开有注水口和出水口，用于存储检测过程中所需要的耦合剂水。
所述水泵6固定在水箱5底面，通过水管与水箱的出水口连接，水泵的出水口通过水管与扫查工装上的喷水嘴连接。
如图4所示，本发明的防/放喷管线超声波相控阵成像检测方法，用于带有防腐漆层的防/放喷管线在线检测，采用超声波A扫、B扫、C扫的综合检测方式，超声波检测主机在防喷管线上分三次，每次检测120°圆面沿轴线运行，以水作为耦合剂，实时以波形、图像形式显示检测情况，实现全方位检测，检测速度不低于30mm/s。
具体地说，包括以下步骤：
步骤一，根据待检测的防/放喷管线规格，选择对应的探头并安装在探头架上；
步骤二，在检测装置中输入待检测的防/放喷管线规格、扫查速度等参数或者采用固化好的参数；
步骤三：将检测装置放置在待检测的防/放喷管线上，依靠磁性吸附轮紧贴在防喷管线表面；
步骤四：开启水泵，使水箱里的水从喷水嘴喷出，作为耦合剂覆盖在防/放喷管线外表面上；
步骤五：推动推行把手带动扫查工装沿着防喷管线轴线平行移动扫查；在扫查过程中，用激光指示器发出的射线确定居中位置；每次检测完成120°的一个圆面后，转动防喷管线，与1/3圆周标识线对准后，快速固定每个检测面；
步骤六：在扫查过程中，在超声扫查主机上实时观察检测波形、图像；检测时探头和编码器通过电缆与超声扫查主机对应的接口连接，装置同步采集探头检测防喷管线的探伤数据以及编码器的位置信息。
检测时将扫查工装放置在待检测的防/放喷管线上，4个行走轮吸附在管体表面，探头和编码器通过电缆与超声扫查主机对应的接口连接，操作人员在扫查主机上进行操作，推动扫查工装沿着防/放喷管线轴线前移，系统自动进行水耦合。扫查主机同步采集探头检测防/放喷管线的检测数据以及编码器的位置信息，获得缺陷检测情况。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
Claims (6)
1.一种防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，包括超声扫查主机(2)、扫查工装(3)、小推车(4)、水箱(5)和水泵(6)，其特征在于，用于存储检测过程中所需要的耦合剂水的水箱(5)和水泵(6)安装在小推车(4)下部，超声扫查主机(2)安装在小推车(4)上部，在超声扫查主机(2)的下方安装有扫查工装(3)；
超声扫查主机(2),具有多通道检测和相位延时控制聚焦和声束偏转的功能，同时具有A扫波形、B扫图像和C扫图像显示功能；
扫查工装(3)，包括激光指示器(7)、探头架(8)、探头(9)、编码器(10)、行走轮(11)、喷水嘴(12)，激光指示器(7)固定在探头架(8)上，探头(9)通过销钉固定在探头架(8)上，探头(9)包括相控阵凹型阵列探头(13)和相控阵弧面楔块(14)，相控阵凹型阵列探头(13)的所有多晶片排列成一个圆弧形状，产生的超声波能够沿防/放喷管线的径向方向入射，相控阵弧面楔块(14)具有内表面(16)和外表面(15)两个接触面，弧面楔块外表面(15)与相控阵凹型阵列探头(13)的晶片接触，曲率半径与晶片排列成圆弧的半径一致，弧面楔块内表面(16)与防/放喷管线表面接触，曲率半径与防/放喷管线的外径一致；用于位置传感定位的编码器(10)固定在探头架一侧的正中间位置上；具有磁吸附功能的行走轮(11)具有4个，分别安装固定在探头架(8)前后侧边缘位置，使整个扫查工装吸附固定在防/放喷管线表面上，喷水嘴(12)安装在编码器(10)的两侧位置，水泵(6)的出水口通过水管与喷水嘴(12)连接，使扫查过程中探头耦合所需要的耦合剂水从喷水嘴喷出。
2.根据权利要求1所述的防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，其特征在于，所述探头架(8)采用A型结构中空设计，两个横梁各有一个过线开口槽，用于探头安装前预先将探头线放入探头架内。
3.根据权利要求1所述的防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，其特征在于，所述小推车(4)采用两个正交方形的结构设计，一个方形架水平放置，一个方形架竖直放置，推行把手(1)固定在竖直方形架的一个端角点，推行把手实现整个车体的推行移动。
4.根据权利要求1所述的防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，其特征在于，所述水箱(5)采用长方体结构设计，开有注水口和出水口，用于存储检测过程中所需要的耦合剂水。
5.根据权利要求4所述的防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置，其特征在于，所述水泵(6)固定在水箱(5)底面，通过水管与水箱的出水口连接，水泵的出水口通过水管与扫查工装上的喷水嘴连接。
6.一种使用权利要求1所述防/放喷管线超声波相控阵成像检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，根据待检测的防/放喷管线规格，选择对应的探头并安装在探头架上；
步骤二，在检测装置中输入待检测的防/放喷管线规格、扫查速度参数或者采用固化好的参数；
步骤三：将检测装置放置在待检测的防/放喷管线上，依靠磁性吸附轮紧贴在防喷管线表面；
步骤四：开启水泵，使水箱里的水从喷水嘴喷出，作为耦合剂覆盖在防/放喷管线外表面上；
步骤五：推动推行把手带动扫查工装沿着防喷管线轴线平行移动扫查；在扫查过程中，用激光指示器发出的射线确定居中位置；每次检测完成120°的一个圆面后，转动防喷管线，与1/3圆周标识线对准后，快速固定每个检测面；
步骤六：在扫查过程中，在超声扫查主机上实时观察检测波形、图像；检测时探头和编码器通过电缆与超声扫查主机对应的接口连接，装置同步采集探头检测防喷管线的探伤数据以及编码器的位置信息。
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