CN109668956A - 隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头 - Google Patents

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刘书杰
李强
文敏
谢仁军
武治强
何新霞
李伟
李红雨
赵建明
袁新安
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Abstract

本发明提供隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头。包括阵列探头单元和环形轨道单元，所述阵列探头单元包括外壳、激励线圈、U型磁芯和磁传感器，所述外壳包括外壳本体，以及位于外壳本体上方的壳盖、外壳一侧的凸台帽和外壳两侧的凹槽；所述环形轨道单元包括两个半环形轨道、齿轮电机驱动轴和连接片，所述半环形轨道开设安装所述齿轮电机驱动轴的半环形齿轮凹槽，所述齿轮电机驱动轴用于驱动阵列探头单元，所述连接片用于连接两个半环形轨道；所述检测探头通过与环形轨道单元配合，一方面可防止探头抖动提高检测信号的精度，另一方面减小提离高度提高检测信号的灵敏度，实现隔水管焊缝及热影响区域的全面覆盖检测，提高检测的精度与效率。

Description

隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头
技术领域
本发明涉及检测探头领域，尤其涉及隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头。
背景技术
深水钻井隔水管是海洋平台工作中极其重要的一个设备，它连接着钻井船与井口，隔水管服役在海洋恶劣的环境中，极易受到复杂的海洋环境载荷和作业载荷的影响，在隔水管焊缝及热影响区域容易产生应力腐蚀裂纹，造成管柱破裂、泄露，甚至断裂。因此为了深水钻井隔水管的安全工作，避免安全事故，需要定期对其进行缺陷检测和评估。
目前，交流电磁场检测技术具有诸多优点并被广泛应用在深水钻井隔水管检测中，然而，现有技术中，利用交流电磁场技术进行检测时，大多使用单传感器检测探头对其进行扫查，一次扫查只能检测局部区域，检测效率低。而且传统的交流电磁场检测探头激励线圈距被检测物表面提离较大，激励效果较差，因而检测灵敏度较低。
发明内容
本发明提供隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，实现一次扫描覆盖隔水管主环焊缝和两侧热影响区检测的目的，而且激励线圈距被检测物表面的提离距离较小，有效地提高了检测灵敏度，采用自动化台架设计可有效提升检测自动化水平和检测效率。
本发明提供隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，包括外壳、激励线圈、U型磁芯、磁传感器、环形轨道、齿轮电机驱动轴和连接片，其中，外壳包括外壳本体，所述外壳包括外壳本体，以及位于所述外壳本体一侧的凸台帽，以及位于所述外壳本体上方的壳盖；所述外壳本体上等间隔开设若干用于安装所述磁传感器的凹槽，所述外壳本体上等间隔开设若干用于安装所述U型磁芯的凹槽，所述外壳本体上左右两侧分别开设一个用于安装所述齿轮电机驱动轴的凹槽，所述齿轮电机驱动轴上面带有电机用于驱动探头单元的匀速行进，所述激励线圈缠绕并包覆在所述U型磁芯上，并使所述磁传感器置于所述凹槽和激励线圈围成的容纳空间中。
进一步地，环形过道是由两个半环形的轨道组成的，半环形轨道通过连接片连接成一个环形轨道。
进一步地，一个环形轨道根据齿轮电机驱动轴的尺寸固定在隔水管焊缝一侧，另一个环形轨道对称固定在隔水管焊缝的另一侧。
进一步地，半环形轨道一侧开设有与齿轮电机驱动轴齿轮端配合的齿轮凹槽。
进一步地，外壳本体左右两侧的开设有与齿轮电机驱动轴螺纹端配合的凹槽。
进一步地，外壳本体上方的壳盖通过螺栓与外壳本体固定。
进一步地，外壳本体一侧的凸台帽通过螺栓与外壳本体固定，进而固定航空插头。
进一步地，磁传感器为隧道磁阻磁传感器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的阵列检测探头与环形轨道装配结构示意图；
图2是本发明实施例提供的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头的装配结构示意图；
图3是本发明实施例提供的阵列检测探头外壳的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的用于驱动阵列检测探头的齿轮电机驱动轴结构示意图。
图5是本发明实施例提供的阵列检测探头与齿轮电机驱动轴配合示意图。
图6是本发明实施例提供的阵列检测探头与被测深水钻井隔水管配合示意图。
附图标记：
10-外壳骨架 20-磁传感器 30-U型磁芯
40-激励线圈 50-航空插头 60-环形轨道 70-环形轨道
80-连接片 90-连接片 100-连接片 110-连接片
120-齿轮电机驱动轴 130-齿轮电机驱动轴
1201-齿轮电机驱动轴齿轮端 1202-电机
1203-齿轮电机驱动轴螺纹端
1301-齿轮电机驱动轴齿轮端 1302-电机
1303-齿轮电机驱动轴螺纹端
101-壳盖 102-外壳本体 103-凸台帽
1011-螺纹孔
1021-U型磁芯安装槽 1022-磁传感器安装槽 1023-齿轮电机驱动轴安装槽1024-螺纹孔
601-半环形轨道 602-半环形轨道 701-半环形轨道 702-半环形轨道
6011-半环形齿轮凹槽 6021-半环形齿轮凹槽 7011-半环形齿轮凹槽 7021-半环形齿轮凹槽
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的阵列检测探头与环形轨道装配结构示意图；
图2是本发明实施例提供的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头的装配结构示意图；图3是本发明实施例提供的阵列检测探头外壳的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的阵列检测探头与被测深水钻井隔水管配合示意图。如图1至图3所示，本实施例的阵列式传感器交流电磁场检测探头，包括外壳10、磁传感器20、U型磁芯30、激励线圈40、航空插头50、环形轨道60、环形轨道70、连接片80、连接片90、连接片100、连接片110、齿轮电机驱动轴120和齿轮电机驱动轴130，其中，外壳10包括外壳本体102，以及位于外壳本体102一侧的凸台帽103，外壳本体102上等间隔开设若干用于安装磁传感器20的凹槽1022，以及位于外壳本体102上方的壳盖101，以及位于壳盖上的螺纹孔1011，其中，环形轨道60包括半环形轨道601以及位于半环形轨道601上的半环形齿轮凹槽6011和半环形轨道602以及位于半环形轨道602上的半环形齿轮凹槽6021，环形轨道70包括半环形轨道701以及位于半环形轨道701上的半环形齿轮凹槽7011和半环形轨道702以及位于半环形轨道702上的半环形齿轮凹槽7021，在激励线圈50缠绕并包覆在U型磁芯40上，使激励线圈50与被测物表面的提离距离减小，增强了激励强度，并使磁传感器20置于凹槽1022和激励线圈50围成的容纳空间中，有效的增强了检测灵敏度。上述磁传感器凹槽1022的大小和形状根据安装在其内的磁传感器20的大小和形状设置，使磁传感器凹槽1022和磁传感器20相适配，达到磁传感器20稳定不晃动的安装在凹槽1022和U型磁芯40围成的容纳空间，并且等间隔开设的磁传感器安装槽1022的数量根据被检测物的检测区域和尺寸进行设置，避免出现检测盲区。
为了方便阵列检测探头中激励线圈40和磁传感器20的接线端的引出和供电，磁传感器安装槽1022内安装与激励线圈40以及磁传感器20相连的航空插头50，航空插头50提供的端口数量大于等于激励线圈40和磁传感器20的接线端需求数量。
进一步地，结合交流电磁场的检测原理，磁传感器20为隧道磁阻传感器。
本发明提供的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，包括阵列探头单元和环形轨道单元，阵列探头单元包括外壳、激励线圈、U型磁芯、磁传感器，环形轨道单元包括环形轨道、齿轮电机驱动轴和连接片，其中，所述外壳包括外壳本体，以及位于所述外壳本体一侧的凸台帽，以及位于所述外壳本体上方的壳盖，以及位于所述外壳本体两侧的凹槽；所述外壳本体上等间隔开设若干用于安装所述磁传感器的凹槽，所述外壳本体上等间隔开设若干用于安装所述U型磁芯的凹槽，所述外壳本体两侧的凹槽分用于安装所述齿轮电机驱动轴，所述激励线圈缠绕并包覆在所述U型磁芯上，并使所述磁传感器置于所述凹槽和激励线圈围成的容纳空间中，增大激励强度，信号灵敏度可显著增强。激励线圈通入激励电流后可产生均匀的交变磁场，磁传感器配合激励线圈利用交流电磁场检测原理可实现对缺陷的检测。该阵列检测探头，所述检测探头通过与环形轨道单元配合，一方面可防止探头抖动提高检测信号的精度，另一方面减小提离高度提高检测信号的灵敏度，一次扫查可实现隔水管焊缝及热影响区域的全面覆盖检测，大大提高检测的精度与效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，包括阵列探头单元和环形轨道单元，所述阵列探头单元包括外壳、激励线圈、U型磁芯和磁传感器，其特征在于：
所述外壳包括外壳本体，位于外壳本体上方的壳盖，位于外壳一侧的凸台帽，位于外壳两侧的凹槽；
所述外壳本体上等间隔开设若干用于安装所述磁传感器的凹槽，所述外壳等间隔开设若干用于安装所述U型磁芯的凹槽，所述激励线圈缠绕并包覆在所述U型磁芯上；
所述环形轨道单元包括两个半环形轨道、齿轮电机驱动轴和连接片，其特征在于：
所述半环形轨道开设用于安装所述齿轮电机驱动轴的半环形齿轮凹槽，所述齿轮电机驱动轴用于驱动阵列探头单元，所述连接片用于连接两个半环形轨道；
所述阵列探头单元通过与所述环形轨道单元配合形成隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头。
2.根据权利要求书1所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述外壳上方的壳盖上设有若干用于连接外壳本体的螺栓孔，所述外壳一侧的凸台帽上设有若干用于连接外壳本体的螺栓孔，位于外壳两侧的凹槽用于安装齿轮电机驱动轴螺纹端。
3.根据权利要求书1所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述半环形轨道开设的齿轮凹槽用于安装所述齿轮电机驱动轴齿轮端。
4.根据权利要求书1所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述连接片通过螺栓将半环形轨道连接一个环形轨道。
5.根据权利要求书4所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述的半环形轨道通过连接片连接成一个环形轨道后，所述的连接好的环形轨道固定在隔水管焊缝的一侧，另一个环形轨道对称的固定在隔水管焊缝的另一侧。
6.根据权利要求书2所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述壳盖上的螺栓孔通过螺栓来连接外壳与壳盖。
7.根据权利要求书2所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述凸台帽上的螺栓孔通过螺栓来连接外壳与凸台帽。
8.根据权利要求书2所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述外壳两侧的凹槽通过齿轮电机驱动轴螺纹端与凹槽配合。
9.根据权利要求1所述的隔水管焊缝缺陷交流电磁场阵列检测探头，其特征在于，所述磁传感器为隧道磁阻传感器。
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