一种双金属复合管缺陷检测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及管道检测技术领域，具体地说是一种双金属复合管缺陷检测装置与方法，包括检测单元，定位单元，电源节和数据采集与存储单元，检测单元包括复合探头和基管励磁组件，复合探头包括漏磁检测模块和涡流检测模块，基管励磁组件包括永磁体、磁轭和钢刷，定位单元包括里程轮、发射机和驱动皮碗，数据采集与存储单元包括信号调理电路、数据转接电路和存储器，使用漏磁结合涡流复合探伤方法，二者结合完成双金属复合管缺陷检测，本发明专利技术同现有技术相比，通过将集成漏磁与涡流复合探头的内检测装置放入复合管中，对管体缺陷进行检测，信号数据经探头MCU单片机的处理后，传输至机芯中压缩并存储数据，解决了双金属复合管检测难的问题。问题。问题。

A defect detection device and method for bimetal composite pipe

【技术实现步骤摘要】
一种双金属复合管缺陷检测装置与方法


[0001]本专利技术涉及管道检测
，具体地说是一种双金属复合管缺陷检测 装置与方法。

技术介绍

[0002]双金属复合管由外层碳钢基管和内层不锈钢衬管机械加工而成，具有优 异的耐腐蚀、耐磨性和经济性，其在含H2S/CO2/Cl
‑
等强腐蚀性油气田中应 用广泛。在对于埋地服役的双金属复合管，长度在几公里到数十公里，在其 服役一定时间之后，按照管道完整性管理的要求，应该开展管道完整性评价 工作，确定管道是否存在风险，这就需要采取一定的技术手段去发现其中可 能存在的缺陷。
[0003]内检测是一种将检测器放入管道中，借助管内输送介质压差驱动在管道 内部行进，对管道信息进行检测的一种技术手段。目前国内长输管道内检测 主要以漏磁内检测为主，在国内也有很多成功的案例，但该技术目前主要应 用于碳钢管及低合金钢管线检测，对于导磁性极弱的双金属复合管不锈钢衬 管缺陷检测并不适用；对于超声内检测，主要用于输送液体介质的管线内检 测，对于输气管线，因其耦合困难，限制了该技术的应用；对于电磁超声和 电磁涡流技术，目前国内尚未见成功应用的案例，而对于外检测中MTM、 TEM技术，目前仅应用于碳钢及低合金管线的非开挖检测，在双金属复合 管管线的外检测中未见应用。由于双金属复合管结构的特殊性及失效方式的 特殊性，限制了很多内、外检测技术的应用，埋地双金属复合管检测是亟待 攻克的一项技术。
[0004]因此，需要设计一种双金属复合管缺陷检测装置与方法，在单一方法无 法实现复合管内外层缺陷的同时检测，因此提出漏磁+涡流复合探伤方法， 利用内检测装置通过挂载集成复合探伤探头的检测单元，在一次通球作业中 完成双金属复合管内外层缺陷的检测，使用涡流检测对复合管内衬管缺陷进 行检测，使用漏磁检测对于复合管碳钢基管内的腐蚀缺陷进行检测，二者结 合完成双金属复合管缺陷检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种双金属复合管缺陷检 测装置与方法，在单一方法无法实现复合管内外层缺陷的同时检测，因此提 出漏磁+涡流复合探伤方法，利用内检测装置通过挂载集成复合探伤探头的 检测单元，在一次通球作业中完成双金属复合管内外层缺陷的检测，使用涡 流检测对复合管内衬管缺陷进行检测，使用漏磁检测对于复合管碳钢基管内 的腐蚀缺陷进行检测，二者结合完成双金属复合管缺陷检测。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供一种双金属复合管缺陷检测装置与方法， 包括检测单元，定位单元，电源节和数据采集与存储单元，所述检测单元包 括复合探头和基管励磁组件，所述复合探头包括漏磁检测模块和涡流检测模 块，所述基管励磁组件包括永磁体、磁轭和钢刷，所述定位单元包括里程 轮、发射机和驱动皮碗，所述数据采集与存储单元包括信号调理电路、数据 转接电路和存储器；所述里程轮安装在驱动皮碗上并设置在本装
置的末端， 数据采集与存储单元安装在驱动皮碗上通过万向节连接设置在里程轮的末 端，检测单元通过万向节连接设置在数据采集与存储单元的前端，所述检测 单元的两侧分别设置有漏磁检测模块和涡流检测模块，并贴近复合管内侧的 不锈钢衬管，所述电源节安装在驱动皮碗上通过万向节连接设置在检测单元 的前端，所述发射机安装在电源节上。
[0007]漏磁检测模块和涡流检测模块包括感应芯片组、MCU单片机、电源模 块、数据接口、移位寄存器和ISP接口。
[0008]感应芯片组包括涡流感应模组和磁感应模组，所述涡流感应模组包括涡流 线圈、电感转换单元和辅助电子元件组成；所述磁感应模组包括霍尔单元、 数字转换单元和辅助电路。
[0009]感应芯片组包括涡流感应芯片和三轴感应芯片，采用SPI通信，涡流感应 芯片包括4颗芯片分成两组，三轴感应芯片4颗为一组，所述涡流感应芯片 跨接的电容值均不相同，两组的驱动时钟分别为13M和16M，两组的 MOSI分别由MCU控制；所述三轴感应芯片，四颗芯片片选、时钟、MOSI 共用同一路信号，输出MISO分别由MCU接收，四颗芯片数据采集时可以 同时输出，保证了数据的一致性；涡流芯片和三轴芯片共用MISO，通过片 选信号来控制数据的分时输出给MCU，由于两种的芯片的SPI工作模式不 一样，与不同的芯片通信时，需要及时更改SPI工作模式。
[0010]MCU单片机采用了低功耗的单片机，用于配置和初始化传感器、采集传 感器数据和存储和传输数据。
[0011]一种双金属复合管缺陷检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0012]S1：将本装置放入双金属复合管中，对外层基管和内层衬管的管体缺陷 进行检测，管内流动介质在驱动皮碗处产生压差推动本装置在管内移动，里 程轮与管道内壁接触，通过旋转获取装置在管道内的行进距离，发射机发射 定位信号，检测人员通过地面接收获取装置位置，由里程轮采集本装置的位 移信号；
[0013]S2：基于漏磁检测原理对双金属复合管外层基管缺陷检测，使用永磁 铁、钢刷和磁轭组成的基管励磁组件与管道之间形成一个闭合的磁通回路， 将外层基管局部磁化，使其处于饱和磁化状态，当励磁装置扫描到缺陷位置 时，缺陷周围会产生漏磁场，使用复合探头中的霍尔单元获取该漏磁信号， 转换为数字信号后传输至探头MCU单片机；
[0014]S3：基于电涡流探伤原理对双金属复合管内层衬管缺陷检测，使用复合 探头中的涡流线圈检测内衬管缺陷，提取内衬管缺陷引起的线圈阻抗信号变 化，经电感转换单元处理后传输至探头MCU单片机；
[0015]S4：探头MCU单片机中的漏磁与涡流信号数据，通过分时采集系统传输 至机芯存储；
[0016]S5：将数据传输至解压单元，恢复原始检测数据，通过数据分析，结合 里程信息确定缺陷的位置和状态。
[0017]本专利技术同现有技术相比，基于漏磁原理检测双金属复合管基管缺陷，基于 电涡流探伤原理检测内衬管缺陷，通过将集成漏磁与涡流复合探头的内检测 装置放入双金属复合管中，对外层基管和内层衬管的管体缺陷进行检测，信 号数据经探头MCU单片机的处理后，传输至机芯中压缩并存储数据，解决 双金属复合管检测难的问题。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术的复合探头控制器原理图；
[0020]图3为本专利技术的复合探头结构布局示意图；
[0021]图4为本专利技术的复合探头涡流模块检测原理示意图；
[0022]图5为本专利技术的复合探头漏磁采集模块检测原理示意图；
[0023]图6为本专利技术的漏磁感应芯片原理图；
[0024]图7为本专利技术的涡流感应芯片原理图；
[0025]图8为本专利技术的移位寄存器逻辑示意图；
[0026]图9为本专利技术的移位寄存器逻辑功能表示意图；
[0027]图10为本专利技术的移位寄存器的逻辑时序图；
[0028]图11为本专利技术的复合探头实物图。
[0029]图12为本专利技术的探头安装在检测器上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属复合管缺陷检测装置，其特征在于，包括检测单元，定位单元，电源节(5)和数据采集与存储单元，所述检测单元包括复合探头和基管励磁组件，所述复合探头包括漏磁检测模块(8)和涡流检测模块(7)，所述基管励磁组件包括永磁体、磁轭和钢刷，所述定位单元包括里程轮(9)、发射机(3)和驱动皮碗(4)，所述数据采集与存储单元包括信号调理电路、数据转接电路和存储器；所述里程轮(9)安装在驱动皮碗(4)上并设置在本装置的末端，数据采集与存储单元安装在驱动皮碗(4)上通过万向节(6)连接设置在里程轮(9)的末端，检测单元通过万向节(6)连接设置在数据采集与存储单元的前端，所述检测单元的两侧分别设置有漏磁检测模块(8)和涡流检测模块(7)，并贴近复合管内侧的不锈钢衬管(2)，所述电源节(5)安装在驱动皮碗(4)上通过万向节(6)连接设置在检测单元的前端，所述发射机(3)安装在电源节上。2.根据权利要求1所述的一种双金属复合管缺陷检测装置，其特征在于，所述漏磁检测模块(8)和涡流检测模块(7)包括感应芯片组、MCU单片机、电源模块、数据接口、移位寄存器和ISP接口。3.根据权利要求3所述的一种双金属复合管缺陷检测装置，其特征在于，所述感应芯片组包括涡流感应模组和磁感应模组，所述涡流感应模组包括涡流线圈、电感转换单元和辅助电子元件组成；所述磁感应模组包括霍尔单元、数字转换单元和辅助电路。4.根据权利要求3所述的一种双金属复合管缺陷检测装置，其特征在于，所述感应芯片组包括涡流感应芯片和三轴感应芯片，采用SPI通信，涡流感应芯片包括4颗芯片分成两组，三轴感应芯片4颗为一组，所述涡流感应芯片跨接的电容值均不相同，两组的驱动时钟分别为13M和16M，两组的MOSI分别由MCU控制；所述三轴感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：马义来，熊治坤，靳阳，陈金忠，何仁洋，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：