CN113945612A - 一种金属管道内壁缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

一种金属管道内壁缺陷检测装置，主要包括待测金属管、隔离筒、电容测量模块，隔离筒外壁和待测金属管内壁之间的环隙中填充有绝缘液，隔离筒内加注有导电液体，导电液体和金属管壁之间形成圆筒形电容器，通过改变导电液体高度可以获得对应的电容值，通过电容‑液位高度曲线可以确定管道内壁金属损失发生的位置以及损失程度。本发明的优点是可以快速获得待测工件涂层沿轴向方向的金属损失参数，对待测管道无损伤，实施简单方便，具有广阔的推广应用前景。

Description

一种金属管道内壁缺陷检测装置

技术领域:

本发明属于管道检测术领域，具体涉及一种金属管道内壁缺陷检测装置。

背景技术:

管道广泛应用于工业生产各个领域，管道在运行中由于腐蚀、磨蚀等，管道内部通常会发生金属损失，导致管壁减薄。对切割下的金属管段内壁损伤情况进行准确测量是研究损伤规律进而提出控制措施的前提。当前测量管道内壁损伤的方法主要有超声法、X射线法以及摄像法等。超声法需要采用耦合剂，对整个管周进行扫描，测量效率低。X射线方法采用高能射线源，具有辐射风险。摄像法通过在管道内放置摄像装置对内壁进行检测，难以适用于细长管道。

鉴于现有管道内壁金属损伤测量装置的缺点，本发明提出一种适用于细长金属管段的新型电容测量方法，可以实现管道内壁金属损伤的快速无损测量。

发明内容：

一种金属管道内壁缺陷检测装置，其特征在于：主要包括待测金属管、隔离筒、定位环、顶部密封塞、底部密封塞、连通管、电容测量模块，隔离筒与待测金属管的高度相同，位于待测金属管内部，待测金属管的顶部和底部均设有定位环，定位环置于金属管内壁和隔离筒外壁之间，用于保证待测金属管和隔离筒同轴，隔离筒顶部设有顶部密封塞，隔离筒底部设置有底部密封塞，顶部密封塞上设有导电液注入管，用于向隔离筒内加注导电液体，底部密封塞上设有导电液排出管，位于顶部的定位环上设有绝缘液加注管，用于向隔离筒外壁和待测金属管内壁之间的环隙中加注绝缘液，电容测量模块一端通过金属导线与待测金属管的管壁相连，另一端通过金属导线与隔离筒中的导电液体相连，连通管的一端安装在顶部密封塞上，另一端安装在底部密封塞。

所述的隔离筒外径不小于待测金属管内径的95％，壁厚小于1mm，采用绝缘材料制成，该绝缘材料与绝缘液具有相同的介电常数。

所述的导电液排出管上设有阀门，连通管上设有液位尺。

述与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)响应速度快，可以实现待测工件缺陷的快速测量；

(2)测量结果不受导电液含盐量、温度等参数变化的影响，能够在宽广的流型范围。

附图说明：

图1本发明结构示意图；

图2本发明顶部截面示意图；

图3本发明工作原理图(参考限位器截面)；

图4电容-液位关系图；

1、金属管；2、隔离筒；3、定位环；4、顶部密封塞；5、底部密封塞；6、连通管；7、电容测量模块；8、导电液注入管；9、导电液；10、导电液排出管；11、绝缘液注入管；12、绝缘液；13、排液阀；14、液位尺；

具体实施方式:

如图1为本发明结构示意图。图2为本发明顶部截面示意图。该发明主要包括待测金属管1、隔离筒2、定位环3、顶部密封塞4、底部密封塞5、连通管6、电容测量模块7组成。隔离筒2与待测金属管1的高度相同，位于待测金属管1内部，待测金属管1的顶部和底部均设有定位环3，定位环3置于金属管1内壁和隔离筒2外壁之间，用于保证待测金属管1和隔离筒2同轴。隔离筒2顶部设有顶部密封塞4，隔离筒2底部设置有底部密封塞5，顶部密封塞4上设有导电液注入管8，用于向隔离筒2内加注导电液体9，底部密封塞5上设有导电液排出管10，位于顶部的定位环3上设有绝缘液加注管11，用于向隔离筒2外壁和待测金属管1内壁之间的环隙中加注绝缘液12。电容测量模块7一端通过金属导线与待测金属管1的管壁相连，另一端通过金属导线与隔离筒2中的导电液体9相连；连通管6的一端安装在顶部密封塞4 上，另一端安装在底部密封塞5。

所述的隔离筒2外径不小于待测金属管1内径的95％，壁厚小于1mm，采用绝缘材料制成，该绝缘材料与绝缘液12具有相同的介电常数。

所述的导电液排出管10上设有阀门13，连通管6上设有液位尺14。

本发明工作原理如下：

如图3所示，由于待测金属管1内壁和隔离筒2外壁之前形成的环隙填充有绝缘液12，绝缘液12的介电常数与隔离筒2的材料相同，因此可认为待测金属内壁和涂覆了一层厚度为δ的绝缘层。当向绝缘筒内注入高度为L的导电液体9时，导电液体9和管壁之间形成圆筒形电容器，绝缘液体12和隔离筒2材质充当了电容器的电介质，其电容计算公式为：

式中，L为导电液体9高度；d为绝缘筒的内径；δ为绝缘层厚度；ε为绝缘层的介电常数。

由公式可知，d、ε均为常数，对于内壁光滑无质量损失的金属管1，金属管1内部和隔离筒2内部之间的间隙δ亦为常数，电容值C与液位高度L之间呈线性关系。如果金属筒内壁发生了金属损失，导致金属管1内部和隔离筒2内部之间的间隙增加，即δ增加，从而根据公式(1)可知测量的电容值减少。

通过改变导电液体9的液位高度，可以获得一系列液位高度对应的电容值。如图4所示为正常管道和内部有金属损失管道测量的电容值对比图，可见可根据电容值判断出金属损失的位置，并可根据公式(1)反算出δ的大小，从而获知金属损失的严重程度。

本发明工作方式如下：

(1)将隔离筒2置于待测金属管1内，在待测金属管1顶部和底部分别安装定位环3，定位环3位于金属管1内壁和隔离筒2外壁，用于保证待测金属管1和隔离筒2同轴；

(2)在隔离筒2顶部和底部分别安装密封塞；

(3)通过绝缘液注入管11向待测金属管1内壁和隔离筒2外壁之间的环隙中加注绝缘液12，直至充满整个环隙空间；

(4)通过导电液注入管8向隔离筒2内注入一定量的水或其他能导电的液体，通过连通管6上的液位尺14记录当前液位高度L，通过电容测量模块7测量当前液位高度下的电容值；

(5)通过增加注入量或开启导电液排出管10的排液阀13改变液位高度，从而获得一系列沿待测金属管1均匀分布的液位高度，以及响应的电容值；

(6)绘制如图所示曲线，如果金属管1在某个液位高度是存在金属损失，则电容值将突然降低，从而可以确定金属损失位置，利用公式(1) 还可反算出具体的金属损失厚度。

本发明可以快速获得金属管1内壁沿轴向高度方向的金属损伤数据，对待测工件无损伤，实施简单方便，具有广阔的推广应用前景。

Claims (3)

1.一种金属管道内壁缺陷检测装置，其特征在于：主要包括待测金属管(1)、隔离筒(2)、定位环(3)，顶部密封塞(4)、底部密封塞(5)、连通管(6)、电容测量模块(7)组成，隔离筒(2)与待测金属管(1)的高度相同，位于待测金属管(1)内部，待测金属管(1)的顶部和底部均设有定位环(3)，定位环(3)置于金属管(1)内壁和隔离筒(2)外壁之间，用于保证待测金属管(1)和隔离筒(2)同轴；隔离筒(2)顶部设有顶部密封塞(4)，隔离筒(2)底部设置有底部密封塞(5)；顶部密封塞(4)上设有导电液注入管(8)，用于向隔离筒(2)内加注导电液体(9)，底部密封塞(5)上设有导电液排出管(10)；位于顶部的定位环(3)上设有绝缘液加注管(11)，用于向隔离筒(2)外壁和待测金属管(1)内壁之间的环隙中加注绝缘液(12)；电容测量模块(7)一端通过金属导线与待测金属管(1)的管壁相连，另一端通过金属导线与隔离筒(2)中的导电液体(9)相连；连通管(6)的一端安装在顶部密封塞(4)上，另一端安装在底部密封塞(5)。

2.权利要求1所述的一种金属管道内壁缺陷检测装置，其特征在于：所述的隔离筒(2)外径不小于待测金属管(1)内径的95％，壁厚小于1mm，采用绝缘材料制成，该绝缘材料与绝缘液(12)具有相同的介电常数。

3.权利要求1所述的一种金属管道内壁缺陷检测装置，其特征在于：所述的导电液排出管(11)上设有阀门(13)；所述的连通管(6)上设有液位尺(14)。

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