CN2861964Y - 钢管超声波测厚装置 - Google Patents

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李扬辉
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Abstract

本实用新型公开了一种连续对无缝钢管的厚度进行测量的钢管超声波测厚装置，钢管与超声波探头之间无相对旋转。该装置包括圆形水箱壳体、安装在圆形水箱壳体上的超声波探头、排气口和进水口，圆形水箱壳体的中部设置有钢管通道，钢管通道的两端设置有封水板，其特征是：多个超声波探头在钢管通道的横截面上的投影为围绕钢管通道的中心沿周向均匀布置。只需钢管沿钢管通道直线运动，即可通过多个超声波探头的晶片面积及数量对钢管进行全截面覆盖，信号拾取容易，机械结构简单，其成本也相对较低，具有更好的可靠性和实用性，更能适应于在线检测的高速要求，可广泛的应用需进行在线检测的场合。

Description

钢管超声波测厚装置
技术领域
本实用新型涉及一种超声波测厚装置，尤其是一种连续对无缝钢管的厚度进行测量的钢管超声波测厚装置。
背景技术
美国石油学会1998年10月提出了《套管和油管规范》(API Spec5CT)，其中在第10.13.4条对壁厚检测做出了如下规定：“为确保符合壁厚要求，表C.61或表E.61规定的所有要求电磁或超声检验的无缝管应在螺旋方向或纵向上进行全长(不包括按文件化程序自动检验系统不能覆盖的端部区域)壁厚检测……”。这一规定现已成为石油行业用套管和油管在国际市场上的准入原则。为此，各国竞相开展了无缝钢管全长全截面测厚装置的研制。
此前，决大多数超声波自动测厚装置在满足全截面测厚要求上，或采用钢管直行、超声波探头绕钢管旋转的螺旋线覆盖方式，或采用钢管螺旋前进、超声波探头静止不动的覆盖方式。如美国TUBOSCOPE公司研制的钢管自动测厚装置其测厚超声波探头以每分钟300转的速度绕钢管旋转，钢管则直线前行。德国NUKEM公司研制的钢管自动测厚装置的超声波探头旋转速度则达到了每分钟2500转。采用这种方式的优点是仪器通道数少，工业计算机用量小，设备测量部份成本低。其缺点是：机械设计难度大，机械加工精度要求高，信号拾取技术复杂，机械加工成本高。在实际应用中常出现因机械运行不稳定导致测厚精度无法保证，甚至于根本无法正常工作的现象。英国一家公司则采用钢管螺旋前行、超声波探头静止不动的方式，该方式的优点是设备机械加工精度要求低，制造成本低，而其缺点是钢管在旋转的情况，前行速度受到很大限制，造成检测速度难以满足在线检测要求。进入上世纪未，计算机技术得到迅速提高，应用更加普遍，计算机成本也大幅下降。在这一背景下，使得依靠超声波探头晶片面积及数量对钢管进行全截面覆盖的超声波测厚方式成为可能。
实用新型内容
为了克服现有超声波测厚装置在测量厚度时钢管与超声波探头之间需相对旋转而带来的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢管与超声波探头之间无相对旋转的超声波测厚装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：钢管超声波测厚装置包括圆形水箱壳体、安装在圆形水箱壳体上的超声波探头、排气口和进水口，圆形水箱壳体的中部设置有钢管通道，钢管通道的两端设置有封水板，其特征是：多个超声波探头在钢管通道的横截面上的投影为围绕钢管通道的中心沿周向均匀布置。
作为对上述技术方案的进一步改进和补充，多个超声波探头的晶片长度总和大于或等于最大直径待检测钢管的外圆周长。
作为对上述技术方案的进一步改进和补充，处于同一钢管通道的横截面上的超声波探头为一个探头组，至少两个探头组沿钢管通道的中心线轴向间隔布置，相邻探头组之间对应的超声波探头沿圆周方向错开一角度。
本实用新型的有益效果是：由于采用了多个超声波探头在钢管通道的横截面上的投影为围绕钢管通道的中心沿周向均匀布置的技术方案，该方案只需钢管沿钢管通道直线运动，即可通过多个超声波探头的晶片面积及数量对钢管进行全截面覆盖，使超声波探头无需沿钢管周向旋转即可实现对钢管的全截面覆盖，无需考虑超声波探头旋转时必须考虑的信号拾取技术，也无需考虑超声波探头静止不动钢管旋转方式下钢管必须边前行边自转的复杂装置。避免了超声波探头高速旋转所带来的诸多问题，如机械设计复杂，加工精度要求高等。克服了钢管螺旋前行钢管前进速度无法提高的困难，更适应于高速条件下钢管的在线测厚，对机械的要求相对较低；而超声波探头静止，不存在信号引出的困难，无需采用任何复杂的技术。在计算机日益普及的今天，其成本也相对较低，具有更好的可靠性和实用性，更能适应于在线检测的高速要求，可广泛的应用需进行在线检测的场合。
附图说明
图1是本实用新型的剖视结构示意图。
图2是图1中A向的局部视图。
图中标记为：圆形水箱壳体1、超声波探头2、排气口3和进水口4、封水板5、钢管通道6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1、图2所示，本实用新型的钢管超声波测厚装置，包括圆形水箱壳体1、安装在圆形水箱壳体1上的超声波探头2、排气口3和进水口4，圆形水箱壳体1的中部设置有钢管通道6，钢管通道6的两端设置有封水板5，多个超声波探头2在钢管通道6的横截面上的投影为围绕钢管通道6的中心沿周向均匀布置。因此，在这种状态下，超声波探头2发射或接收信号可直接通过导线与仪器接驳，而钢管仅需直线前行即可实现全长全截面测厚。
为了使该装置能够满足大直径钢管和小直径钢管均可测量的要求，可使多个超声波探头2的晶片长度总和大于或等于待检测最大直径钢管的外圆周长。这样，不仅可对大直径钢管进行测量，也可满足小直径钢管的测量要求，只要更换相应的封水板5即可，不同规格的钢管使用不同规格的封水板。
为了便于安装且超声波探头2之间不发生安装干涉，可使处于同一钢管通道6的横截面上的超声波探头2为一个探头组，至少两个探头组沿钢管通道6的中心线轴向间隔布置，相邻探头组之间对应的超声波探头2沿圆周方向错开一角度。这样即可满足所有超声波探头2在钢管通道6的横截面上的投影为围绕钢管通道6的中心沿周向均匀布置的要求，也可满足超声波探头2的晶片长度总和大于或等于待检测最大直径钢管的外圆周长的要求，从而对待测钢管实现全截面覆盖。
为了保证圆形水箱壳体1内的钢管通道6中在整个检测的过程中始终充满水且水流稳定，除了保证封水板5应与所测量的钢管匹配外，还可将排气口3设置在圆形水箱壳体1的顶部，进水口4设置在圆形水箱壳体1的底部。这样即可保持水流稳定、波动小，从而提高其测量精度和可靠性。
实施例：如图1、图2所示，本实用新型的钢管超声波测厚装置，为保证对φ406钢管的全截面覆盖，将超声波探头2分为4组，每组16只，共64只。4个探头组沿钢管通道6的中心线轴向间隔布置，相邻探头组之间对应的超声波探头2沿圆周方向错开一角度。每只超声波探头2的晶片直径为25mm。当钢管从头至尾从钢管通道6中通过时，即可保证钢管的全长全截面厚度的测量。

Claims (4)

1、钢管超声波测厚装置，包括圆形水箱壳体(1)、安装在圆形水箱壳体(1)上的超声波探头(2)、排气口(3)和进水口(4)，圆形水箱壳体(1)的中部设置有钢管通道(6)，钢管通道(6)的两端设置有封水板(5)，其特征是：多个超声波探头(2)在钢管通道(6)的横截面上的投影为围绕钢管通道(6)的中心沿周向均匀布置。
2、如权利要求1所述的钢管超声波测厚装置，其特征是：多个超声波探头(2)的晶片长度总和大于或等于待检测最大直径钢管的外圆周长。
3、如权利要求1或2所述的钢管超声波测厚装置，其特征是：处于同一钢管通道(6)的横截面上的超声波探头(2)为一个探头组，至少两个探头组沿钢管通道(6)的中心线轴向间隔布置，相邻探头组之间对应的超声波探头(2)沿圆周方向错开一角度。
4、如权利要求1所述的钢管超声波测厚装置，其特征是：排气口(3)设置在圆形水箱壳体(1)的顶部，进水口(4)设置在圆形水箱壳体(1)的底部。
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