CN110133097A - 一种埋地管道环焊缝检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种埋地管道环焊缝检测装置及检测方法，检测装置包括支架、电机、转盘、滑轨和表面探头，支架包括台板，台板的前后端上侧对应架设有与埋地管道轴线垂直的前导轨和后导轨，电机固定在台板上，转盘与电机的输出轴垂直固定连接，滑轨的两端分别固定有第一滑块且使其对应与前导轨和后导轨滑动配合，滑轨上设有第二滑块，第二滑块与转盘之间设有连杆，连杆与转盘或/和第二滑块可相对转动，表面探头固定在第二滑块的上侧，表面探头包括两个相同且间隔分布的检测线圈，两个检测线圈的一端相互连接。检测装置具有结构简单、使用方便、动作灵敏、实用性强的优点。检测方法具有流程简单、实现容易、抗干扰能力强、检测精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道焊缝检测装置，具体涉及一种检测埋地管道环焊缝的装置，以及利用该装置检测埋地管道环焊缝的方法。
背景技术
与传统的化石燃料相比，天然气具有燃烧时产生的二氧化碳更少，且不会造成温室效应的优势，已成为人们生产、生活的主要燃料。安全输送是天然气应用的中间环节，目前我国的天然气长输管道已达7.7万km。管道内检测是保障天然气安全输送的重要技术，其将检测装置以及相应的数据处理和储存系统安装在管道爬行器上，通过爬行器沿管道行进并完成检测，检测内容包括腐蚀、剩余壁厚、管道变形、焊缝位置等。管道焊缝处是最容易发生天然气泄漏的部位，而天然气的长运输管道是由固定长度的短管道通过焊接形成的，存在着大量环焊缝，所以，当长运输管道发生天然气泄漏时通常需要对环焊缝进行检测定位。目前本领域对环焊缝的检测通常采用视觉检测，即通过爬行器携带的摄像头采集管道内部的图像，并通过图像来判断环焊缝位置。因管道埋于底下，经过一定的时间后其内表面会被沉积物覆盖，此时再通过图像来判断环焊缝位置就变得非常困难。针对这一问题，本领域技术人员研发了两种基于电磁感应的环焊缝涡流检测技术，一种是通过内穿式探头检测管壁上产生的涡流，并通过涡流变化来判断环焊缝位置，但对于大口径的天然气长运输管道来说，若采用内穿式探头其线圈会变得很大，无法在爬行器上携带，并不适用。另一种是通过表面探头检测管壁上产生的涡流，并通过涡流变化来判断环焊缝位置，表面探头虽然具有体积较小、便于携带的优点，但其检测时只是通过一小段环焊缝，检测结果很容易受到局部腐蚀的干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种埋地管道环焊缝检测装置及检测方法，检测装置具有结构简单、使用方便、动作灵敏、实用性强的优点；检测方法具有流程简单、实现容易、抗干扰能力强、检测精度高的优点。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种埋地管道环焊缝检测装置，包括支架、电机、转盘、滑轨和表面探头，所述支架包括台板，台板的前后端上侧对应架设有与埋地管道轴线垂直的前导轨和后导轨，所述电机固定在台板的上侧中部且使其输出轴朝上，所述转盘与电机的输出轴垂直固定连接，所述滑轨的两端分别固定有第一滑块且使其对应与前导轨和后导轨滑动配合，滑轨上设有与其滑动配合的第二滑块，第二滑块的下侧与转盘之间设有与其垂直的连杆，连杆与转盘或/和第二滑块可相对转动，所述表面探头固定在第二滑块的上侧，表面探头包括两个相同且间隔分布的检测线圈，两个检测线圈的一端相互连接。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述两个检测线圈的轴线呈竖直状态且使其中心连线与滑轨平行。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述台板的下侧设有与其垂直的抬升杆，所述抬升杆采用伸缩杆结构。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述支架在前导轨和后导轨的两端位置分别设有滚轮。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述前导轨和后导轨的两端分别通过立柱与台板固定连接，前导轨和后导轨的左右端之间对应设有左边杆和右边杆。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述滑轨、前导轨和后导轨均采用导向杆结构，所述第一滑块和第二滑块均采用滑套结构。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述连杆的上端与第二滑块固定连接，连杆的下端通过轴承与转盘连接。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置，其中，所述连杆的上端通过轴承与第二滑块连接，连杆的下端与转盘固定连接。
本发明提供的一种埋地管道环焊缝检测方法，包括以下步骤：
一、将上述的埋地管道环焊缝检测装置固定在管道爬行器上，使转盘呈水平状态且使其轴线与埋地管道的轴线垂直相交；
二、在管道爬行器沿埋地管道内壁行进的过程中，给表面探头的两个检测线圈输入交变的激励信号并实时记录两者的感应电压差，且使转盘高速旋转；
三、在设定的时间范围内，若多次出现数值相等符号相反的感应电压差，则确定检测到环焊缝；
所述时间范围是根据管道爬行器的速度和转盘的转速设置的。
进一步的，本发明一种埋地管道环焊缝检测方法，其中，在步骤三中，所述时间范围大于转盘的两倍周期，且小于管道爬行器通过环焊缝的时间。
本发明一种埋地管道环焊缝检测装置及检测方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置支架、电机、转盘、滑轨和表面探头，让支架设置台板，在台板的前后端上侧对应架设与埋地管道轴线垂直的前导轨和后导轨，将电机固定在台板的上侧中部且使其输出轴朝上，让转盘与电机的输出轴垂直固定连接，在滑轨的两端分别固定第一滑块且使其对应与前导轨和后导轨滑动配合，在滑轨上设置与其滑动配合的第二滑块，在第二滑块的下侧与转盘之间设置与其垂直的连杆，使连杆与转盘或/和第二滑块可相对转动，将表面探头固定在第二滑块的上侧，让表面探头设置两个相同且间隔分布的检测线圈，并使两个检测线圈的一端相互连接。由此就构成了一种结构简单、使用方便、动作灵敏、实用性强的埋地管道环焊缝检测装置。在实际应用中，将检测装置固定在管道爬行器上，并使转盘呈水平状态且使其轴线与埋地管道的轴线垂直相交，在管道爬行器沿埋地管道内壁行进的过程中，给表面探头的两个检测线圈输入交变的激励信号并实时记录两者的感应电压差，且使转盘高速旋转，在一定的时间范围内，若多次出现数值相等符号相反的感应电压差，就可以确定检测到了环焊缝。本发明通过设置由前导轨、后导轨、滑轨和第二滑块构成的十字滑块机构，将表面探头固定在第二滑块上，使第二滑块通过连杆与转盘连接，在旋转过程中可使表面探头两个检测线圈的相对方向保持不变，在其分别通过环焊缝时就会产生感应电压差，当其旋转180度再次通过环焊缝时就会产生数值相等符号相反的感应电压差，基于这一特性就可将局部腐蚀或其他缺陷产生的干扰排除，提高了检测的准确度，且具有检测速度快、灵敏度高的优点。本发明提供的一种埋地管道环焊缝检测方法具有流程简单、抗干扰能力强、检测精度高的优点。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种埋地管道环焊缝检测装置及检测方法作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明一种埋地管道环焊缝检测装置的正视图；
图2为本发明一种埋地管道环焊缝检测装置的俯视图；
图3为图1中A位置的局部放大图；
图4为图2中B位置的局部放大图；
图5为管道环焊缝检测原理图。
具体实施方式
首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。
如图1至图5所示本发明一种埋地管道环焊缝检测装置的具体实施方式，包括支架1、电机2、转盘3、滑轨4和表面探头5。让支架1设置台板11，在台板11的前后端上侧对应架设与埋地管道轴线垂直的前导轨12和后导轨13。将电机2固定在台板11的上侧中部且使其输出轴朝上，并使转盘3与电机2的输出轴垂直固定连接。在滑轨4的两端分别固定第一滑块41且使其对应与前导轨12和后导轨13滑动配合，在滑轨4上设置与其滑动配合的第二滑块42。在第二滑块42的下侧与转盘3之间设置与其垂直的连杆6，且使连杆6与转盘3或/和第二滑块42可相对转动。将表面探头5固定在第二滑块42的上侧，使表面探头5设置两个相同且间隔分布的检测线圈51，并使两个检测线圈51的一端相互连接。
通过以上结构设置就构成了一种结构简单、使用方便、动作灵敏、实用性强的埋地管道环焊缝检测装置。在实际应用中，将检测装置固定在管道爬行器8上，并使转盘3呈水平状态且使其轴线与埋地管道9的轴线垂直相交，在管道爬行器8沿埋地管道9内壁行进的过程中，给表面探头5的两个检测线圈51输入交变的激励信号并实时记录两者的感应电压差，且使转盘3高速旋转，在一定的时间范围内，若多次出现数值相等符号相反的感应电压差，就可以确定检测到了环焊缝。本发明通过设置由前导轨12、后导轨13、滑轨4和第二滑块42构成的十字滑块机构，将表面探头5固定在第二滑块42上，使第二滑块42通过连杆6与转盘3连接，在旋转过程中可使表面探头5两个检测线圈51的相对方向保持不变，在其分别通过环焊缝91时就会产生感应电压差，当其旋转180度再次通过环焊缝91时就会产生数值相等符号相反的感应电压差，基于这一特性就可将局部腐蚀或其他缺陷产生的干扰排除，提高了检测的准确度，且具有检测速度快、灵敏度高的优点。需要说明的是，如图5所示，本发明让表面探头5设置两个相同且间隔分布的检测线圈51，并使两个检测线圈51的一端相互连接，就形成了电桥。在对两个检测线圈51通入交变的激励信号后，两个检测线圈51的周围会分别产生交变的磁场，其对应位置的管道内壁表面就会因电磁感应感生出涡流。当其中一个检测线圈51位于环焊缝处时，其感生出的涡流场就会发生变化，进而影响该检测线圈51的感应电压，此时，两个检测线圈51的感应电压将不再相同，通过电桥将两个检测线圈51的感应电压输出，并用其中一个检测线圈51的感应电压减去另一个检测线圈51的感应电压即可得到两者的感应电压差。而当表面探头5旋转180度时，因两个检测线圈51的相对方向保持不变，此时的感应电压差与前一次的感应电压差必然呈数值相等符号相反的关系。特别需要指出的，这里所说的数值相等是指近似相等，因转盘3的转速远高于管道爬行器8的速度，两次得到的感应电压差在数值上因管道爬行器8移动造成的微小差异可以忽略不计。另外，在实际应用中，本发明还在两个检测线圈51的另一端分别连接了相同阻值的电阻，以保证其工作的稳定性。
作为优化方案，本具体实施方式让两个检测线圈51的轴线呈竖直状态，且使其中心连线与滑轨4平行。这一结构设置可增强检测线圈51产生的涡流场和感应电压，并使两个检测线圈51的通过方向与环焊缝垂直，即一个检测线圈51先经过环焊缝，待其完全通过环焊缝后，另一个检测线圈51才会经过环焊缝，使两者产生的感应电压差实现了最大化，提高了检测的灵敏度和可靠性。为方便使用，提高对管径的适应性，本具体实施方式在台板11的下侧设置了与其垂直的抬升杆7，并使抬升杆7采用了伸缩杆结构。通过抬升杆7调节高度，一方面可使表面探头5贴近管道内壁，增强检测的灵敏性，另一方面可使本发明适应不同口径的管道，提高了适用范围和实用性。同时，本具体实施方式使支架1在前导轨12和后导轨13的两端位置分别设置了滚轮14，通过滚轮14沿管壁滚动，增强了移动的平稳性。
作为具体实施方式，本发明让前导轨12和后导轨13的两端分别通过立柱15与台板11固定连接，并在前导轨12和后导轨13的左右端之间对应设置了左边杆16和右边杆17，增强了结构的稳定性。为简化结构和制备工艺，本发明使滑轨4、前导轨12和后导轨13均采用了导向杆结构，并使第一滑块41和第二滑块42采用了与导向杆配合的滑套结构。在实际应用中，为使连杆6与转盘3或/和第二滑块42可相对转动，本发明通常采用以下两种结构形式，一种是让连杆6的上端与第二滑块42固定连接，而让连杆6的下端通过轴承与转盘3连接；另一种是让连杆6的上端通过轴承与第二滑块42连接，而连杆6的下端与转盘3固定连接。但并不限于此，还可以让连杆6的上下端分别通过轴承对应与第二滑块42和转盘3连接；设置轴承只是为保证相对转动的平顺性，但并非必要，还可以采用孔结构，根据具体结构使连杆6的一端处于孔中同样可实现相对转动。
经实际应用表明，本发明一种埋地管道环焊缝检测装置具有以下有益效果：在管道爬行器行进过程中，通过对一条环焊缝进行多次检测，可有效排除局部腐蚀或其他类型焊缝的干扰，提高了检测的准确性；通过让表面探头两检测线圈正对管道内壁，并使线圈通过方向垂直于环焊缝，提高了检测的灵敏度和可靠性；通过让两检测线圈的相对方向保持不变，无需采用滑环将检测信号导出，避免了信号衰减。
基于同一构思，本发明还提供了一种埋地管道环焊缝检测方法，包括以下步骤：
一、将上述的埋地管道环焊缝检测装置固定在管道爬行器8上，使转盘3呈水平状态且使其轴线与埋地管道9的轴线垂直相交。这一方式可保证转盘3旋转过程中表面探头5通过环焊缝的位置呈对称分布。
二、在管道爬行器8沿埋地管道9内壁行进的过程中，给表面探头5的两个检测线圈51输入交变的激励信号并实时记录两者的感应电压差，且使转盘3高速旋转。
三、在设定的时间范围内，若多次出现数值相等符号相反的感应电压差，则确定检测到环焊缝。
在实际应用中，本发明通常将时间范围设置为大于转盘3的两倍周期，且小于管道爬行器8通过环焊缝的时间，以保证在管道爬行器8通过一条环焊缝的过程中，至少出现两对数值相等符号相反的感应电压差。
本发明提供的一种埋地管道环焊缝检测方法，具有流程简单、抗干扰能力强、检测精度高的优点。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，包括支架(1)、电机(2)、转盘(3)、滑轨(4)和表面探头(5)，所述支架(1)包括台板(11)，台板(11)的前后端上侧对应架设有与埋地管道轴线垂直的前导轨(12)和后导轨(13)，所述电机(2)固定在台板(11)的上侧中部且使其输出轴朝上，所述转盘(3)与电机(2)的输出轴垂直固定连接，所述滑轨(4)的两端分别固定有第一滑块(41)且使其对应与前导轨(12)和后导轨(13)滑动配合，滑轨(4)上设有与其滑动配合的第二滑块(42)，第二滑块(42)的下侧与转盘(3)之间设有与其垂直的连杆(6)，连杆(6)与转盘(3)或/和第二滑块(42)可相对转动，所述表面探头(5)固定在第二滑块(42)的上侧，表面探头(5)包括两个相同且间隔分布的检测线圈(51)，两个检测线圈(51)的一端相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述两个检测线圈(51)的轴线呈竖直状态且使其中心连线与滑轨(4)平行。
3.根据权利要求2所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述台板(11)的下侧设有与其垂直的抬升杆(7)，所述抬升杆(7)采用伸缩杆结构。
4.根据权利要求3所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述支架(1)在前导轨(12)和后导轨(13)的两端位置分别设有滚轮(14)。
5.根据权利要求4所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述前导轨(12)和后导轨(13)的两端分别通过立柱(15)与台板(11)固定连接，前导轨(12)和后导轨(13)的左右端之间对应设有左边杆(16)和右边杆(17)。
6.根据权利要求5所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述滑轨(4)、前导轨(12)和后导轨(13)均采用导向杆结构，所述第一滑块(41)和第二滑块(42)均采用滑套结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述连杆(6)的上端与第二滑块(42)固定连接，连杆(6)的下端通过轴承与转盘(3)连接。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种埋地管道环焊缝检测装置，其特征在于，所述连杆(6)的上端通过轴承与第二滑块(42)连接，连杆(6)的下端与转盘(3)固定连接。
9.一种埋地管道环焊缝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、将权利要求1-6任一项所述的埋地管道环焊缝检测装置固定在管道爬行器(8)上，使转盘(3)呈水平状态且使其轴线与埋地管道(9)的轴线垂直相交；
二、在管道爬行器(8)沿埋地管道(9)内壁行进的过程中，给表面探头(5)的两个检测线圈(51)输入交变的激励信号并实时记录两者的感应电压差，且使转盘(3)高速旋转；
三、在设定的时间范围内，若多次出现数值相等符号相反的感应电压差，则确定检测到环焊缝；
所述时间范围是根据管道爬行器(8)的速度和转盘(3)的转速设置的。
10.根据权利要求9所述的一种埋地管道环焊缝检测方法，其特征在于，在步骤三中，所述时间范围大于转盘(3)的两倍周期，且小于管道爬行器(8)通过环焊缝的时间。
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