CN111351861A - 金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质 - Google Patents

金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质 Download PDF

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CN111351861A
CN111351861A CN201811567457.5A CN201811567457A CN111351861A CN 111351861 A CN111351861 A CN 111351861A CN 201811567457 A CN201811567457 A CN 201811567457A CN 111351861 A CN111351861 A CN 111351861A
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罗华权
张华�
杨力能
何小东
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China National Petroleum Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves

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Abstract

本发明提供了一种金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质。该方法，包括：S1利用超声检测金属管道存在的缺欠；S2判断所述缺欠是否合格；S3若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。通过超声检测金属管道存在的缺欠，提高了缺欠检测的准确性，并且，超声检测能够进一步检测出合格的缺欠，因此，可以根据检测出合格的缺欠的缺欠程度划分出多个程度区间，并确认每个缺欠处于哪个程度区间，以此更加方便和细化对合格缺欠的管理，从而能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生。

Description

金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质
技术领域
本发明属于金属管材检验的技术领域，具体涉及一种金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质。
背景技术
金属油管是在油井中用于采油、采气、注水和酸化压裂的管子。在油管作业的过程中，承受着拉、压、弯、扭载荷外，钻柱还承受强烈的振动载荷，受力情况复杂，如果油管存在缺欠，极易发生失效，甚至造成重大事故及财产损失。因此，对油管缺欠的早期发现，及早处理是预防油管失效的重要措施之一。
目前，对油管缺欠检测有多种方法。中国专利CN202485871U公布了“一种液压油管管壁缺陷检测装置”，该装置用于检验液压油管，其管壁是否存在缺陷(如微裂纹)，通过对油管注入略大于工况压力的液压油试验检测管壁是否存在微裂纹、渗漏点等隐患。中国专利CN101915364A公布了“一种基于磁记忆检测的油管无损检测装置”，该装置使用磁记忆检测技术，既可以检测出油管存在的宏观缺陷，又可检测出油管存在的微观缺陷，而且还能进行未来危险的预报。
通常，油管如果在下井前的检测中，如果发现缺欠超过标准要求，通常会被判废，然后不会再使用。但是如果缺欠不超过标准要求，就现有技术来看，通常放行，也没有做任何分级及管理，因此导致小的缺欠，转化成大的缺欠。油管在使用过程中的失效事故频发，部分主要原因是因为对油管检测过程中发现的缺欠缺乏分级管理，没有管理。上述公开的专利均未能够准确检测金属油管的缺欠，并且缺少对合格缺欠的分级管理，存在诸多不足。
发明内容
为了能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生，本发明提供一种金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质。
在某些实施例中，一种金属管道缺欠检测方法，包括：
利用超声检测金属管道存在的缺欠；
判断所述缺欠是否合格；
若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
在某些实施例中，所述方法还包括：
建立程度区间与缺欠程度的映射关系；
所述根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，包括：
根据所述映射关系确定所述缺欠的程度所在的程度区间。
在某些实施例中，所述映射关系根据所述缺欠的长度、深度和位置的至少一个设定。
在某些实施例中，所述利用超声检测管壁存在的缺欠，包括：
利用超声检测金属管道的第一方向缺欠；
利用超声检测金属管道的第二方向缺欠。
在某些实施例中，所述第一方向为金属管道的周向，所述第二方向为金属管道的轴向。
在某些实施例中，所述利用超声检测金属管道的第一方向缺欠，包括：
采用横波探头对金属管道进行轴向扫查，其中，所述横波探头的K值选择范围为1.5-2.0。
在某些实施例中，所述利用超声检测金属管道的第二方向缺欠，包括：
采用横波探头对金属管道进行周向扫查，其中，所述横波探头的K值小于
Figure BDA0001913690770000021
其中，r为金属管道的内径，R为金属管道的外径。
在某些实施例中，所述判断所述缺欠是否合格，包括：
提供与所述金属管道内径、外径和材质相同的对比试块，所述对比试块上形成有预设深度的刻槽，所述刻槽作为标准对照缺欠；
在相同条件下利用超声对所述金属管道和所述对比试块进行检测；
若所述金属管道的超声回波时长超过所述对比试块的超声回波时长，则判定缺欠不合格，反之判定为缺欠合格。
在某些实施例中，所述超声的回波时长通过计算规则反射体的回波声压得到，所述规则反射体为平底孔；
所述平底孔的回波声压计算公式为：
Figure BDA0001913690770000031
其中，Hf1为第一个平底孔的回波高度、Hf2为第二个平底孔的回波高度，Pf1为第一个平底孔的回波声压、Pf2为第二个平底孔的回波声压，x1为第一个平底孔距离波源的距离、x2为第二个平底孔距离波源的距离、Df1为第一个平底孔的直径、Df2为第二个平底孔的直径。
在某些实施例中，所述程度区间包括第一程度区间、第二程度区间和第三程度区间，所述预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度的超出程度。
在某些实施例中，所述第一程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度大于所述对比试块的回波高度的25％；
所述第二程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度处于所述对比试块的回波高度的5％-25％之间；
所述第三程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度小于所述对比试块的回波高度5％。
在某些实施例中，一种金属管道缺欠检测系统，包括：
检测模块，利用超声检测金属管道存在的缺欠；
判断模块，判断所述缺欠是否合格；
确定模块，若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
在某些实施例中，所述系统包括：
关系建立模块，建立程度区间与缺欠程度的映射关系；
所述确定模块根据所述映射关系确定所述缺欠的程度所在的程度区间。
在某些实施例中，所述映射关系根据所述缺欠的长度、深度和位置的至少一个设定。
在某些实施例中，所述检测模块包括：
第一检测单元，利用超声检测金属管道的第一方向缺欠；
第二检测单元，利用超声检测金属管道的第二方向缺欠。
在某些实施例中，所述第一方向为金属管道的周向，所述第二方向为金属管道的轴向。
在某些实施例中，所述第一检测单元采用横波探头对金属管道进行轴向扫查，其中，所述横波探头的K值选择范围为1.5-2.0。
在某些实施例中，所述第二检测单元采用横波探头对金属管道进行周向扫查，其中，所述横波探头的K值小于
Figure BDA0001913690770000041
其中，r为金属管道的内径，R为金属管道的外径。
在某些实施例中，所述判断模块包括：
提供单元，提供与所述金属管道内径、外径和材质相同的对比试块，所述对比试块上形成有预设深度的刻槽，所述刻槽作为标准对照缺欠；
对比检测单元，在相同条件下利用超声对所述金属管道和所述对比试块进行检测；
确定单元，若所述金属管道的超声回波时长超过所述对比试块的超声回波时长，则判定缺欠不合格，反之判定为缺欠合格。
在某些实施例中，所述超声的回波时长通过计算规则反射体的回波声压得到，所述规则反射体为平底孔；
所述平底孔的回波声压计算公式为：
Figure BDA0001913690770000042
其中，Hf1为第一个平底孔的回波高度、Hf2为第二个平底孔的回波高度，Pf1为第一个平底孔的回波声压、Pf2为第二个平底孔的回波声压，x1为第一个平底孔距离波源的距离、x2为第二个平底孔距离波源的距离、Df1为第一个平底孔的直径、Df2为第二个平底孔的直径。
在某些实施例中，所述程度区间包括第一程度区间、第二程度区间和第三程度区间，所述预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度的超出程度。
在某些实施例中，所述第一程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度大于所述对比试块的回波高度的25％；
所述第二程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度处于所述对比试块的回波高度的5％-25％之间；
所述第三程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度小于所述对比试块的回波高度5％。
在某些实施例中，一种金属管道缺欠检测设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：
利用超声检测金属管道存在的缺欠；
判断所述缺欠是否合格；
若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
在某些实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现：
利用超声检测金属管道存在的缺欠；
判断所述缺欠是否合格；
若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质。通过超声检测金属管道存在的缺欠，提高了缺欠检测的准确性，并且，超声检测能够进一步检测出合格的缺欠，因此，可以根据检测出合格的缺欠的缺欠程度划分出多个程度区间，并确认每个缺欠处于哪个程度区间，以此更加方便和细化对合格缺欠的管理，从而能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生。本发明提高了油管使用的安全性，避免因油管缺欠产生的危险和事故，所需设备简单，经济成本低，可靠性高，便于油田和企业推广使用。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的流程示意图。
图2示出图1中步骤S1的详细流程示意图。
图3示出图1中步骤S2的详细流程示意图。
图4示出本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的示意图之一。
图5示出本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的示意图之二。
图6示出本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的示意图之三。
图7示出本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的示意图之四。
图8示出本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的示意图之五。
图9示出本发明实施例中金属管道缺陷检测系统的结构示意图。
图10示出图9中检测模块101的结构示意图。
图11示出图9中判断单元102的结构示意图。
图12示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
所谓缺欠，在本申请中表示能够构成危险或者潜在危险的裂纹、孔穴等。本申请中，当缺欠达到一定程度可以判定为“缺陷”。对于具体技术标准而言，缺欠并非表示不能满足具体产品的具体使用要求，但缺陷表示不能满足具体产品的具体使用要求。以裂纹为例，当裂纹的长度和宽度小于一个标准值时，可以认为该裂纹对产品的使用没有影响或者影响甚微，能够正常使用，该裂纹可以认为是“缺欠”，而不能认为是缺陷。但是，如果该裂纹在后期使用时，扩大了长度和宽度，导致长度和宽度大于上述的标准值，即对产品的使用产生一定程度的影响，此时该裂纹应当判定为“缺陷”。
由于金属油管需要承受拉、压、弯、扭载荷外，钻柱还承受强烈的振动载荷，受力情况复杂。因此，金属油管的缺欠很容易在使用中变成缺陷，容易发生失效，造成重大事故和财产损失。
但是目前现有技术均未能够准确检测金属油管的缺欠，并且缺少对合格缺欠的分级管理，存在诸多不足。
显然，本申请不仅仅局限于金属油管，根据本申请的启示，可以对于任意一个金属管道进行缺欠检测，本发明不限于此。
为了能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生，本发明提供一种金属管道缺欠检测方法、系统、设备及可读介质。在金属管道缺欠检测系统中，首先利用超声检测金属管道存在的缺欠，然后判断所述缺欠是否合格，如果合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。通过超声检测金属管道存在的缺欠，提高了缺欠检测的准确性，并且，超声检测能够进一步检测出合格的缺欠，因此，可以根据检测出合格的缺欠的缺欠程度划分出多个程度区间，并确认每个缺欠处于哪个程度区间，以此更加方便和细化对合格缺欠的管理，从而能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生。本发明提高了油管使用的安全性，避免因油管缺欠产生的危险和事故，所需设备简单，经济成本低，可靠性高，便于油田和企业推广使用。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本申请中，不合格的缺欠即为缺陷，在此不再赘述。
本发明的一个方面提供一种金属管道缺欠检测方法，图1示出了本发明实施例中金属管道缺陷检测方法的流程示意图。如图1所示，该检测方法包括：
S1：利用超声检测金属管道存在的缺欠。
具体的，超声检测的仪器可以采用数字式超声波探伤仪，该数字式超声波探伤仪上配套设置有横波斜探头，组成了便携式的超声波检测系统，超声波探伤仪采用数字式可以显示缺欠的深度和位置，这样可以获取详细的缺欠参数。
横波斜探头的频率可以设置为2.5-5MHz。
在一些实施例中，所述预设条件基于所述缺欠对金属管道在后续使用时的影响设定。
例如，所述映射关系根据所述缺欠的长度、深度和位置的至少一个设定。从而基于预设条件划分的程度区间能够合理确定出缺欠后续带来的影响，从而能够提前维护或者提前保修等。
在一些具体实施例中，结合图2，S1步骤具体包括：
S11:利用超声检测金属管道的第一方向缺欠。
S12:利用超声检测金属管道的第二方向缺欠。
本发明对第一方向和第二方向不做限制，但为了避免两个方向的缺欠会有影响，一般可以设置第一方向和第二方向相互垂直，这样第一方向的检测分量不会影响第二方向的检测分量，避免了重复计算。
在某些情况下，所述第一方向为金属管道的周向，所述第二方向为金属管道的轴向。
此时，所述利用超声检测金属管道的第一方向缺欠，包括：采用横波探头对金属管道进行轴向扫查，其中，所述横波探头的K值选择范围为1.5-2.0。
当超声检测第二方向缺欠(本实施例中为轴向的缺欠)，则需要在金属管道上进行周向扫描，此时的K值选择按照如下方法：
如图4所示，超声波探头1发射超声波声束3，倾斜入射至油管2管体中，此时声束3与油管内表面相切，探头的K值定义为tgβ(β为折射角)，只有声束3的折射角0＜β＜∠OAB，超声波声束3才能到达油管内表面，才能对油管内表面缺欠进行检测。否则，如果β＞∠OAB，则油管内表面及管材内部一部分区域存在超声波达不到的情况，就可能存在缺欠漏检。
由三角几何关系得，
Figure BDA0001913690770000081
所以，只有当
Figure BDA0001913690770000082
油管内部及内外表面缺欠才能完全检测。因此K值大小的选择须小于
Figure BDA0001913690770000083
本实施例中，对金属管道横向缺欠检测时，采用平行扫查(如图5和图6)，平行扫查的间距不超过探头晶片宽度的1/2。对纵向缺欠扫查时，采用锯齿形扫查方式(如图7和图8，图7和图8中的虚线为扫查的路径)，扫查间距不超过晶片宽度的1倍。
以油管为例，在油管外表面，对油管纵向、横向缺欠进行检测。超声波能够检测出油管内部、内外表面的缺欠。检测精度高，检测效率高，能够对缺欠的位置进行精确的判定，检测可靠。
S2：判断所述缺欠是否合格。
具体的，超声波的方法需要使用对比试块，对比试块又称校验试块、灵敏度试块、平底孔试块、横波试块等等。
在一个具体实施例中，如图3所示，S2步骤具体包括：
S21:提供与所述金属管道相同的对比试块，所述对比试块上形成有预设深度的刻槽。
S22:在相同条件下利用超声对所述金属管道和所述对比试块进行检测。
S23:若所述金属管道的超声回波时长超过所述对比试块的超声回波时长，则判定缺欠不合格，反之判定为缺欠合格。
检测用对比试块采用与油管材质相同，热处理工艺相同的一段油管，在其内外表面的纵向和横向刻一定深度的刻槽，刻槽的深度为5％、10％或12.5％。根据检测等级要求来确定。
本实施例的检测超声的回波时长通过规则反射体模拟计算获得，具体的，这里作了一个简化，假定夹杂物、裂纹(面积形缺陷)、白点等均为圆片形缺陷，而圆片形缺陷可以采用规则反射体来模拟讨论，该规则反射体即平底孔。这里用平底孔的回波声压来模拟夹杂物、裂纹等的回波声压计算。平底孔的回波声压计算公式为：
Figure BDA0001913690770000091
式中，Hf1为第一个平底孔的回波高度、Hf2为第二个平底孔的回波高度，Pf1为第一个平底孔的回波声压、Pf2为第二个平底孔的回波声压，x1为第一个平底孔距离波源的距离、x2为第二个平底孔距离波源的距离、Df1为第一个平底孔的直径、Df2为第二个平底孔的直径。
当缺欠当量尺寸(Df2)为人工反射体(根据对比试块模拟获得)尺寸(Df1)的0.5倍时，即Df2＝0.5Df1，相同的传播距离，即x1＝x2，此时其缺欠回波高度Hf2和人工反射体回波高度Hf1的关系为：Hf2＝1/4Hf1。
a)当缺欠当量尺寸(Df2)为人工反射体尺寸(Df1)的0.2～0.5倍时，即Df2＝0.5D f1，相同的传播距离，即x1＝x2，此时其缺欠回波高度Hf2和人工反射体回波高度Hf1的关系为：Hf2＝1/25～1/4Hf1。
b)当缺欠当量尺寸(Df2)为人工反射体尺寸(Df1)的0.2倍以下时，相同的传播距离，即x1＝x2，此时其缺欠回波高度Hf2和人工反射体回波高度Hf1的关系为：Hf2＜1/25Hf1。缺欠回波很小，几乎掩盖在杂波中，难以分辨。
通常人工反射体回波设定为100％屏幕高度。
对超声波系统调试后，进行缺欠检测，如果发现缺欠回波超过对比试块缺欠回波，则该缺欠则不合格，油管判废，不能再次使用。反之，如果未超过，则缺欠合格，此时需要进行下面步骤。
S3：若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
在一些优选的实施例中，该方法进一步包括:
S4:可以建立程度区间与缺欠程度的映射关系。
例如，可以根据缺欠的长度、深度等建立程度区间与缺欠程度的映射关系，该映射关系使得即使是非技术人员也可以快速地确定缺欠所在的程度区间。
该映射关系可以存储在介质中，其可以为映射关系数据库，便于推广使用，更具有适应性。
更进一步的，该映射关系为基于缺欠的长度、深度、位置、形状等因素建立的复杂的函数模型，通过该模型可以合理确定出对应的程度区间，更加准确，为后期的维护提供了准确的数据。
一般地，可以设置若干个程度区间，例如3个，即所述程度区间包括第一程度区间、第二程度区间和第三程度区间。
在某些实施例中，所述预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度的超出程度。
例如，当管道中的缺欠回波高度超过对比试块的回波高度的25％，则认为该缺欠较为严重，此时需要记录管道的编号、缺欠的位置、长度以及深度等信息。并且将之划分至第一程度区间。
同理，所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度处于所述对比试块的回波高度的5％-25％之间，将之划分至第二程度区间。
所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度小于所述对比试块的回波高度5％，将之划分至第三程度区间。
这样根据划分出的程度区间，以此更加方便和细化对合格缺欠的管理，从而能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生。
本发明第二方面提供一种金属管道缺欠检测系统，图9示出本发明实施例中金属管道缺陷检测系统的结构示意图。结合图9所示，该检测系统具体包括：
检测模块101，利用超声检测金属管道存在的缺欠。
判断模块102，判断所述缺欠是否合格；
确定模块103，若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
本发明的金属管道缺欠检测系统，首先通过超声检测金属管道存在的缺欠，提高了缺欠检测的准确性，并且，超声检测能够进一步检测出合格的缺欠，因此，可以根据检测出合格的缺欠的缺欠程度划分出多个程度区间，并确认每个缺欠处于哪个程度区间，以此更加方便和细化对合格缺欠的管理，从而能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生。本发明提高了油管使用的安全性，避免因油管缺欠产生的危险和事故，所需设备简单，经济成本低，可靠性高，便于油田和企业推广使用。
在优选的实施例中，所述系统进一步包括：关系建立模块，建立程度区间与缺欠程度的映射关系。
例如，可以根据缺欠的长度、深度等建立程度区间与缺欠程度的映射关系，该映射关系使得即使是非技术人员也可以快速地确定缺欠所在的程度区间。
该映射关系可以存储在介质中，其可以为映射关系数据库，便于推广使用，更具有适应性。
更进一步的，该映射关系为基于缺欠的长度、深度、位置、形状等因素建立的复杂的函数模型，通过该模型可以合理确定出对应的程度区间，更加准确，为后期的维护提供了准确的数据。
在一些实施例中，所述预设条件基于所述缺欠对金属管道在后续使用时的影响设定。
例如，所述映射关系根据所述缺欠的长度、深度和位置的至少一个设定。从而基于预设条件划分的程度区间能够合理确定出缺欠后续带来的影响，从而能够提前维护或者提前保修等。
超声检测的仪器可以采用数字式超声波探伤仪，该数字式超声波探伤仪上配套设置有横波斜探头，组成了便携式的超声波检测系统，超声波探伤仪采用数字式可以显示缺欠的深度和位置，这样可以获取详细的缺欠参数。
横波斜探头的频率可以设置为2.5-5MHz。
在一些具体实施例中，结合图10所示，所述检测模块包括：第一检测单元111，利用超声检测金属管道的第一方向缺欠；第二检测单元112，利用超声检测金属管道的第二方向缺欠。
在某些情况下，所述第一方向为金属管道的周向，所述第二方向为金属管道的轴向。
此时，所述利用超声检测金属管道的第一方向缺欠，包括：采用横波探头对金属管道进行轴向扫查，其中，所述横波探头的K值选择范围为1.5-2.0。
当超声检测第二方向缺欠(本实施例中为轴向的缺欠)，则需要在金属管道上进行周向扫描，此时的K值选择按照如下方法：
如图4所示，超声波探头1发射超声波声束3，倾斜入射至油管2管体中，此时声束3与油管内表面相切，探头的K值定义为tgβ(β为折射角)，只有声束3的折射角0＜β＜∠OAB，超声波声束3才能到达油管内表面，才能对油管内表面缺欠进行检测。否则，如果β＞∠OAB，则油管内表面及管材内部一部分区域存在超声波达不到的情况，就可能存在缺欠漏检。
由三角几何关系得，
Figure BDA0001913690770000121
所以，只有当
Figure BDA0001913690770000122
油管内部及内外表面缺欠才能完全检测。因此K值大小的选择须小于
Figure BDA0001913690770000123
本实施例中，对金属管道横向缺欠检测时，采用平行扫查(如图5和图6)，平行扫查的间距不超过探头晶片宽度的1/2。对纵向缺欠扫查时，采用锯齿形扫查方式(如图7和图8，图7和图8中的虚线为扫查路径)，扫查间距不超过晶片宽度的1倍。
以油管为例，在油管外表面，对油管纵向、横向缺欠进行检测。超声波能够检测出油管内部、内外表面的缺欠。检测精度高，检测效率高，能够对缺欠的位置进行精确的判定，检测可靠。
应当理解，可以设置第一方向和第二方向相互垂直，这样第一方向的检测分量不会影响第二方向的检测分量，避免了重复计算。
超声检测可以采用上述所述的超声检测方法，具体见上述对图4至图7的描述，此处不再赘述。
可以理解，如图11所示出的，该实施例中，判断单元包括：提供单元121，提供与所述金属管道内径、外径和材质相同的对比试块，所述对比试块上形成有预设深度的刻槽，所述刻槽作为标准对照缺欠；对比检测单元122，在相同条件下利用超声对所述金属管道和所述对比试块进行检测；确定单元123，若所述金属管道的超声回波时长超过所述对比试块的超声回波时长，则判定缺欠不合格，反之判定为缺欠合格。
检测用对比试块采用与油管材质相同，热处理工艺相同的一段油管，在其内外表面的纵向和横向刻一定深度的刻槽，刻槽的深度为5％、10％或12.5％。根据检测等级要求来确定。
本实施例的检测超声的回波时长通过规则反射体模拟计算获得，具体的，这里作了一个简化，假定夹杂物、裂纹(面积形缺陷)、白点等均为圆片形缺陷，而圆片形缺陷可以采用规则反射体来模拟讨论，该规则反射体即平底孔。这里用平底孔的回波声压来模拟夹杂物、裂纹等的回波声压计算。平底孔的回波声压计算公式为：
Figure BDA0001913690770000131
式中，Hf1为第一个平底孔的回波高度、Hf2为第二个平底孔的回波高度，Pf1为第一个平底孔的回波声压、Pf2为第二个平底孔的回波声压，x1为第一个平底孔距离波源的距离、x2为第二个平底孔距离波源的距离、Df1为第一个平底孔的直径、Df2为第二个平底孔的直径。
当缺欠当量尺寸(Df2)为人工反射体(根据对比试块模拟获得)尺寸(Df1)的0.5倍时，即Df2＝0.5Df1，相同的传播距离，即x1＝x2，此时其缺欠回波高度Hf2和人工反射体回波高度Hf1的关系为：Hf2＝1/4Hf1。
c)当缺欠当量尺寸(Df2)为人工反射体尺寸(Df1)的0.2～0.5倍时，即Df2＝0.5D f1，相同的传播距离，即x1＝x2，此时其缺欠回波高度Hf2和人工反射体回波高度Hf1的关系为：Hf2＝1/25～1/4Hf1。
d)当缺欠当量尺寸(Df2)为人工反射体尺寸(Df1)的0.2倍以下时，相同的传播距离，即x1＝x2，此时其缺欠回波高度Hf2和人工反射体回波高度Hf1的关系为：Hf2＜1/25Hf1。缺欠回波很小，几乎掩盖在杂波中，难以分辨。
通常人工反射体回波设定为100％屏幕高度。
对超声波系统调试后，进行缺欠检测，如果发现缺欠回波超过对比试块缺欠回波，则该缺欠则不合格，油管判废，不能再次使用。反之，如果未超过，则缺欠合格。
一般地，可以设置若干个程度区间，例如3个，即所述程度区间包括第一程度区间、第二程度区间和第三程度区间。
在某些实施例中，所述预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度的超出程度。
例如，当管道中的缺欠回波高度超过对比试块的回波高度的25％，则认为该缺欠较为严重，此时需要记录管道的编号、缺欠的位置、长度以及深度等信息。并且将之划分至第一程度区间。
同理，所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度处于所述对比试块的回波高度的5％-25％之间，将之划分至第二程度区间。
所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度小于所述对比试块的回波高度5％，将之划分至第三程度区间。
这样根据划分出的程度区间，以此更加方便和细化对合格缺欠的管理，从而能够对金属管道的缺欠及时跟踪，避免金属管道在使用中失控导致事故发生。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由客户端执行的方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由服务器执行的方法。
下面参考图12，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。
如图12所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口606。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (24)

1.一种金属管道缺欠检测方法，其特征在于，包括：
利用超声检测金属管道存在的缺欠；
判断所述缺欠是否合格；
若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
建立程度区间与缺欠程度的映射关系；
所述根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，包括：
根据所述映射关系确定所述缺欠的程度所在的程度区间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述映射关系根据所述缺欠的长度、深度和位置的至少一个设定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用超声检测管壁存在的缺欠，包括：
利用超声检测金属管道的第一方向缺欠；
利用超声检测金属管道的第二方向缺欠。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一方向为金属管道的周向，所述第二方向为金属管道的轴向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用超声检测金属管道的第一方向缺欠，包括：
采用横波探头对金属管道进行轴向扫查，其中，所述横波探头的K值选择范围为1.5-2.0。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用超声检测金属管道的第二方向缺欠，包括：
采用横波探头对金属管道进行周向扫查，其中，所述横波探头的K值小于
Figure FDA0001913690760000011
其中，r为金属管道的内径，R为金属管道的外径。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述缺欠是否合格，包括：
提供与所述金属管道内径、外径和材质相同的对比试块，所述对比试块上形成有预设深度的刻槽，所述刻槽作为标准对照缺欠；
在相同条件下利用超声对所述金属管道和所述对比试块进行检测；
若所述金属管道的超声回波时长超过所述对比试块的超声回波时长，则判定缺欠不合格，反之判定为缺欠合格。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述超声的回波时长通过计算规则反射体的回波声压得到，所述规则反射体为平底孔；
所述平底孔的回波声压计算公式为：
Figure FDA0001913690760000021
其中，Hf1为第一个平底孔的回波高度、Hf2为第二个平底孔的回波高度，Pf1为第一个平底孔的回波声压、Pf2为第二个平底孔的回波声压，x1为第一个平底孔距离波源的距离、x2为第二个平底孔距离波源的距离、D f1为第一个平底孔的直径、Df2为第二个平底孔的直径。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述程度区间包括第一程度区间、第二程度区间和第三程度区间，所述预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度的超出程度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述第一程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度大于所述对比试块的回波高度的25％；
所述第二程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度处于所述对比试块的回波高度的5％-25％之间；
所述第三程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度小于所述对比试块的回波高度5％。
12.一种金属管道缺欠检测系统，其特征在于，包括：
检测模块，利用超声检测金属管道存在的缺欠；
判断模块，判断所述缺欠是否合格；
确定模块，若合格，则根据所述缺欠的程度确定所述缺欠所在程度区间，其中，所述程度区间根据预设条件划分。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统包括：
关系建立模块，建立程度区间与缺欠程度的映射关系；
所述确定模块根据所述映射关系确定所述缺欠的程度所在的程度区间。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述映射关系根据所述缺欠的长度、深度和位置的至少一个设定。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述检测模块包括：
第一检测单元，利用超声检测金属管道的第一方向缺欠；
第二检测单元，利用超声检测金属管道的第二方向缺欠。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一方向为金属管道的周向，所述第二方向为金属管道的轴向。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一检测单元采用横波探头对金属管道进行轴向扫查，其中，所述横波探头的K值选择范围为1.5-2.0。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第二检测单元采用横波探头对金属管道进行周向扫查，其中，所述横波探头的K值小于
Figure FDA0001913690760000031
其中，r为金属管道的内径，R为金属管道的外径。
19.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述判断模块包括：
提供单元，提供与所述金属管道内径、外径和材质相同的对比试块，所述对比试块上形成有预设深度的刻槽，所述刻槽作为标准对照缺欠；
对比检测单元，在相同条件下利用超声对所述金属管道和所述对比试块进行检测；
确定单元，若所述金属管道的超声回波时长超过所述对比试块的超声回波时长，则判定缺欠不合格，反之判定为缺欠合格。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述超声的回波时长通过计算规则反射体的回波声压得到，所述规则反射体为平底孔；
所述平底孔的回波声压计算公式为：
Figure FDA0001913690760000032
其中，Hf1为第一个平底孔的回波高度、Hf2为第二个平底孔的回波高度，Pf1为第一个平底孔的回波声压、Pf2为第二个平底孔的回波声压，x1为第一个平底孔距离波源的距离、x2为第二个平底孔距离波源的距离、D f1为第一个平底孔的直径、Df2为第二个平底孔的直径。
21.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述程度区间包括第一程度区间、第二程度区间和第三程度区间，所述预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度的超出程度。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述第一程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度大于所述对比试块的回波高度的25％；
所述第二程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度处于所述对比试块的回波高度的5％-25％之间；
所述第三程度区间对应的预设条件为所述金属管道缺欠的回波高度超过所述对比试块的回波高度小于所述对比试块的回波高度5％。
23.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至11任一项所述的金属管道缺欠检测方法的步骤。
24.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至11任一项所述的金属管道缺欠检测方法的步骤。
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