CN110824010A - 一种管道涂层超声波内检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管道涂层超声波内检测器，主要包括驱动机构和旋转机构。驱动机构主要包括：泡沫体、钢丝挡圈、深沟球轴承、销、直齿轮、直齿轮杆、深沟球轴承、电源线、步进电机、检测装置外壳；旋转机构主要包括：密封水圈、弹性挡圈、旋转装置、橡皮管、探头线、超声波探头、密封圈、探头装载器、滚针轴承、发射镜、发射镜搭载器等。检测器在管内介质的推动下向前行进，步进电机进行驱动，通过齿轮配合将动力传送给旋转装置保证其周向运转。水泵将水介质通过橡皮管传送至旋转装置，探头发出的超声波在水介质中传播，经过发射镜发射后波接触到管壁。本发明能够直接对涂层破损情况进行检测，同时能够实现超声波对管道涂层进行全方位的检测。

Description

一种管道涂层超声波内检测器
技术领域:
本发明公开一种管道涂层超声波内检测器，特别是一种用于临海油气管道涂层破损检测的自动检测器，可实现在管道内部检测管道涂层破损情况的超声波内检测器。
背景技术:
在石油、天然气行业中，海底管道作为海上油气运输的重要方式，作用至关重要。到目前为止，我国已有多条海底管道在使用。随着管线的增多，管龄的增长，管道事故频频发生。各国管道工作对管道运行过程中发生的事故进行统计分析认为，管道的腐蚀是影响管道系统可靠性及其使用寿命的关键因素。一旦管道涂层发生损坏，将对国民经济产生不可估量的影响。
目前对于管道涂层主要采用的检测方式是采用清管器搭载智能检测仪进行检测，这种检测方式是通过壁厚变化来分析管道的内腐蚀情况，不能直接用于检测管道的内防腐涂层状况，而且针对于小管径管道或者不适合使用清管器的管道则无法完成对管道内涂层破损情况的检测，局限性大。
在国外，针对海底管道涂层检测技术公开的案例并不多。已知的主要有电位分布测量法和金属磁记忆方法。单位分布测量技术在国外已成功实现在海底管道领域的使用。电位分布测量法在进行海底油气管道检测时，将自动电位记录仪安置在测量船上，电位记录仪一侧留有附着绝缘层的金属导线，将导线与海洋平台下立管绝缘法兰一下的油气管道进行接触连接；单位记录仪的另一侧与搭载在水下拖鱼或ROV上的测量电极相连接，从而构成整体的电位测量回路。由于电位分布测量技术主要是应用于海底管道阴极保护检测，并不是直接检测管道涂层是否存在破损，而且由于对于里平台较远的管道也没有进行测量，否则该测量方法应用于实际管道的条件有很大的局限性。
另一种管道涂层检测方法就是金属磁记忆法，由俄罗斯的杜波夫教授首次提出，主要是通过磁力检测计能够对铁磁构件表面应力集中进行检测，通过实验总结出金属磁记忆的产生是金属本身磁现象物理本质和材料内部位错过程导致的。因此金属磁记忆方法能够可以检测出管道存在的缺陷甚至材料组织的不均匀性。如某处的涂层出现破损，则管道基体受到侵蚀，引起管道局部应力增大，导致该处的磁特性发生相应变化，这种变化则可以通过磁力计可以探测出来。国外已使用磁记忆法对海底管道涂层进行检测。但此方法同通过管道基体的缺陷来发现涂层是否破损，而不是直接对涂层进行检测，而且此方法应用条件也较为复杂，不太适用于现场管道涂层的检测。
国内，针对海底管道涂层的检测起步较晚，诸多检测方法只是制定了相关标准，距离实际现场应用有较大距离。目前已知的是，在2013年，中海油能源发展装备技术有限公司在中海油海底管道检测技术验证评价中心进行了水下金属磁记忆检测技术的试验，并获得了成功，2014年该技术已成功在渤海某条海底管道进行机械缺陷的检测，为国内海底管道非接触式检测技术的发展奠定了基础，填补了一定的空白。但是对于海底管道涂层缺陷，该技术是通过发现已经发生腐蚀的海底管道来间接评价管道涂层的完整性和可靠性，并不能直接对管道涂层进行评价。
为了能够对油气管道涂层的破损情况进行直接的评定，本发明提出了一种管道涂层超声波内检测器，能够在管道内部运行并检测管道涂层的破损情况，并具备了一定的可行性。该检测装置能够直接对涂层破损情况进行检测，同时能够实现超声波对管道涂层进行全方位的检测，填补了国内对于管道涂层检测方面的空白，具有很高的使用价值。
发明内容：
如图1所示，本发明涉及一种管道涂层超声波内检测器，主要包括驱动机构和旋转机构。驱动机构主要包括：泡沫体(1)、钢丝挡圈(2)、深沟球轴承(3)、小销(4)、小直齿轮(5)、直齿轮杆(6)、深沟球轴承(7)、小直齿轮(9)、大销(10)、小销(11)、电源线(15)、步进电机(17)、检测装置外壳(18)、大直齿轮(19)、大直齿轮(22)；旋转机构主要包括：密封水圈(8)、弹性挡圈(12)、旋转装置(13)、橡皮管(14)、探头线(16)、超声波探头(20)、密封圈(21)、探头装载器(23)、滚针轴承(24)、发射镜(25)、发射镜搭载器(26)。深沟球轴承(3)通过检测装置外壳(18)预设凹槽固定，直齿轮杆(6)通过深沟球轴承(3)与钢丝挡圈(2)固定在检测装置外壳(18)上，小直齿轮(5)和小直齿轮(9)通过小销(4)和小销(11)与直齿轮杆(6)连接，步进电机(17)与大直齿轮(19)进行紧配合连接。旋转装置(13)与大直齿轮(22)通过大销(10)连接，超声波探头(20)与探头搭载器(23)通过螺纹连接；橡皮管(14)与探头搭载器(23)接入口紧配合连接；滚针轴承(24)通过外壳(18)预设凹槽固定，旋转装置(13)通过滚针轴承(24)和弹性挡圈(12)固定在外壳(18)上，发射镜(25)与发射镜搭载器(26)紧配合连接，发射镜搭载器(26)与旋转装置(13)紧配合连接。泡沫体(1)附着在外壳(18)上，紧贴合管道内壁。
所述的密封水圈为梯装环形，里侧内径是探头转载器外径的0.9倍，里侧外径与旋转装置的内径相同，里侧外径是外侧内径的0.75倍。密封水圈的材质是收缩性较好的非金属材料如NBR橡胶。
所述的泡沫体为环形，泡沫体的内径是检测器外径的0.9倍，其厚度为10mm，泡沫体的材质是高密度的聚氨酯发泡。
所述的橡皮管为环形，内径是探头装载器接嘴外径的0.9倍，其厚度为2mm，橡皮管的材质是收缩性较好的天然橡胶、丁基橡胶等。
所述的发射镜的材质为奥氏体不锈钢，待发射的那一面打磨成镜面。
本发明在工作时，整体检测器在管内介质的推动下向前行进，步进电机进行驱动，通过齿轮的配合将动力传送给旋转装置，保证旋转装置的周向运转。水泵将水介质通过橡皮管传送至旋转装置，探头发出的超声波在水介质中传播，经过发射镜发射后，超声波接触到管壁。
与现有的管道涂层检测装置相比，该检测装置具有如下益处：
1、相较于传统的管道涂层检测装置，该检测装置能够直接对涂层破损情况进行检测，对于涂层检测的发展有一定推动作用。
2、该检测装置能够实现超声波对管道涂层进行全方位的检测，检测准确率较高。
3、相较于传统的管道涂层检测技术，该检测装置的检测效率较高，检测的范围也更加全面，节省检测时间和人工费用等。
附图说明：
图1为本发明的组成示意图；
图2为本发明工作过程示意图；
图3为本发明组成部分局部放大图(1)；
图4为本发明组成部分局部放大图(2)；
图中：1.泡沫体；2.钢丝挡圈；3.深沟球轴承；4.小销；5.小直齿轮；6.直齿轮杆；7.深沟球轴承；8.密封水圈；9.小直齿轮；10.大销；11.小销；12.弹性挡圈；13.旋转装置；14.橡皮管；15.电源线；16.探头线；17.步进电机；18.检测装置外壳；19.大直齿轮；20.超声波探头；21.密封圈；22.大直齿轮；23.探头搭载器；24.滚针轴承；25.发射镜；26.发射镜搭载器。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明的实施例做详细说明：
如图1所示，一种管道涂层超声波内检测器，主要包括驱动机构和旋转机构。驱动机构主要包括：泡沫体(1)、钢丝挡圈(2)、深沟球轴承(3)、小销(4)、小直齿轮(5)、直齿轮杆(6)、深沟球轴承(7)、小直齿轮(9)、大销(10)、小销(11)、电源线(15)、步进电机(17)、检测装置外壳(18)、大直齿轮(19)、大直齿轮(22)；旋转机构主要包括：密封水圈(8)、弹性挡圈(12)、旋转装置(13)、橡皮管(14)、探头线(16)、超声波探头(20)、密封圈(21)、探头装载器(23)、滚针轴承(24)、发射镜(25)、发射镜搭载器(26)。深沟球轴承(3)通过检测装置外壳(18)预设凹槽固定，直齿轮杆(6)通过深沟球轴承(3)与钢丝挡圈(2)固定在检测装置外壳(18)上，小直齿轮(5)和小直齿轮(9)通过小销(4)和小销(11)与直齿轮杆(6)连接，步进电机(17)与大直齿轮(19)进行紧配合连接。旋转装置(13)与大直齿轮(22)通过大销(10)连接，超声波探头(20)与探头搭载器(23)通过螺纹连接；橡皮管(14)与探头搭载器(23)接入口紧配合连接；滚针轴承(24)通过外壳(18)预设凹槽固定，旋转装置(13)通过滚针轴承(24)和弹性挡圈(12)固定在外壳(18)上，发射镜(25)与发射镜搭载器(26)紧配合连接，发射镜搭载器(26)与旋转装置(13)紧配合连接。泡沫体(1)附着在外壳(18)上，紧贴合管道内壁。
所述的密封水圈为梯装环形，里侧内径是探头转载器外径的0.9倍，里侧外径与旋转装置的内径相同，里侧外径是外侧内径的0.75倍。密封水圈的材质是收缩性较好的非金属材料如NBR橡胶。
所述的泡沫体为环形，泡沫体的内径是检测器外径的0.9倍，其厚度为10mm，泡沫体的材质是高密度的聚氨酯发泡。
所述的橡皮管为环形，内径是探头装载器接嘴外径的0.9倍，其厚度为2mm，橡皮管的材质是收缩性较好的天然橡胶、丁基橡胶等。
所述的发射镜的材质为奥氏体不锈钢，待发射的那一面打磨成镜面。
本发明工作过程简述如下：
如图2所示，在进行管道检测作业时，在管道的入口处投入本发明，本发明在其后方管内介质的推动下向前行进，同时步进电机(17)进行驱动，通过齿轮的配合将动力传送给旋转装置(13)，使旋转装置(13)沿周向运转。水泵将水介质通过橡皮管(14)传送至旋转装置(13)内，使得超声波探头(20)发出的超声波能够在水介质中传播，经过发射镜(25)发射后，发射后的超声波方向垂直于管壁，接触到管壁后将发射的超声波又经过原路径被超声波探头接收。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单的修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种管道涂层超声波内检测器，主要包括驱动机构和旋转机构。驱动机构主要包括：泡沫体(1)、钢丝挡圈(2)、深沟球轴承(3)、小销(4)、小直齿轮(5)、直齿轮杆(6)、深沟球轴承(7)、小直齿轮(9)、大销(10)、小销(11)、电源线(15)、步进电机(17)、检测装置外壳(18)、大直齿轮(19)、大直齿轮(22)；旋转机构主要包括：密封水圈(8)、弹性挡圈(12)、旋转装置(13)、橡皮管(14)、探头线(16)、超声波探头(20)、密封圈(21)、探头装载器(23)、滚针轴承(24)、发射镜(25)、发射镜搭载器(26)。深沟球轴承(3)通过检测装置外壳(18)预设凹槽固定，直齿轮杆(6)通过深沟球轴承(3)与钢丝挡圈(2)固定在检测装置外壳(18)上，小直齿轮(5)和小直齿轮(9)通过小销(4)和小销(11)与直齿轮杆(6)连接，步进电机(17)与大直齿轮(19)进行紧配合连接。旋转装置(13)与大直齿轮(22)通过大销(10)连接，超声波探头(20)与探头搭载器(23)通过螺纹连接；橡皮管(14)与探头搭载器(23)接入口紧配合连接；滚针轴承(24)通过外壳(18)预设凹槽固定，旋转装置(13)通过滚针轴承(24)和弹性挡圈(12)固定在外壳(18)上，发射镜(25)与发射镜搭载器(26)紧配合连接，发射镜搭载器(26)与旋转装置(13)紧配合连接。泡沫体(1)附着在外壳(18)上，紧贴合管道内壁。
2.所述的密封水圈为梯装环形，里侧内径是探头转载器外径的0.9倍，里侧外径与旋转装置的内径相同，里侧外径是外侧内径的0.75倍。密封水圈的材质是收缩性较好的非金属材料如NBR橡胶。
3.所述的橡皮管为环形，内径是探头装载器接嘴外径的0.9倍，其厚度为2mm，橡皮管的材质是收缩性较好的天然橡胶、丁基橡胶等。
4.所述的发射镜的材质为奥氏体不锈钢，待发射的那一面打磨成镜面。
5.一种管道涂层超声波内检测器，在进行管道检测作业时，在管道的入口处投入本发明，本发明在其后方管内介质的推动下向前行进，同时步进电机(17)进行驱动，通过齿轮的配合将动力传送给旋转装置(13)，使旋转装置(13)沿周向运转。水泵将水介质通过橡皮管(14)传送至旋转装置(13)内，使得超声波探头(20)发出的超声波能够在水介质中传播，经过发射镜(25)发射后，发射后的超声波方向垂直于管壁，接触到管壁后将发射的超声波又经过原路径被超声波探头接收。
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