本发明专利技术涉及用于检查管路、加工设备等等的永久性超声波柔性干耦合的线性阵列。所述永久性超声波柔性干耦合的线性阵列检测和/或测量腐蚀壁失效、应力腐蚀裂纹和/或从内部开始的管路裂纹。用于以超声波方式测试材料的所述装置包括：超声波传感器的线性阵列，以及环绕每个超声波传感器的至少一部分的能传输声波的柔性干耦合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检查管路、加工设备等等的永久性超声波柔性干耦合的线性阵列。该永久性超声波柔性干耦合的线性阵列检测和/或测量腐蚀壁损耗、应力腐蚀裂纹和 /或从内部开始的管路裂纹。
技术介绍
传统的超声波传感器制造成本高，且存在导致信号损失或者读数不准确的耦合后果或问题。优良的超声波传输依赖于去除传感器与测试表面之间的所有空气。足够的读数和/或计量涉及超声波传感器以最小的信号损失和/或衰减、如在不存在气泡和/或间隙的情况下发射和接收信号。超声波传感器典型利用耦合剂来增强测试材料与传感器之间的传输。传统的液体耦合剂包括丙二醇或丙三醇。液体耦合剂变干，从传感器的下面漏出或者溢出，这导致信号问题。液体耦合剂提供临时或短暂时长的合适声波传输。Cawley等人在国际专利申请公布W02007/051959中公开了一种超声波发射材料的细长条。在工业中已经尝试将磁体或粘结剂用于超声波能量传递系统。然而，这些粘结剂由于随着时间的推移而粘合减弱和破裂存在失效率高的问题。从超声波传感器输入的能量可能加剧粘结失效。Roarty的美国专利4，881，409公开了一种具有超声波换能器阵列的柔性磁性材料。Fripp等人的美国专利7，234，519公开了将换能器粘合至用于石油钻井的管道。尽管磁体或粘结剂可以在粘结剂失效之前比液体耦合剂提供更长时间的信号传输，但还是需要和想要使用时间更长和/或永久性安装的超声波传感器。
技术实现思路
本专利技术的这些及其它方面至少部分由利用干耦合永久性安装的超声波传感器的线性阵列来测试材料的装置和方法来实现。根据一个实施例，本专利技术涉及一种用于以超声波方式测试材料的装置。该装置包括超声波传感器的线性阵列；以及环绕每个超声波传感器的至少一部分的能传输声波的柔性干耦合物。根据一个实施例，本专利技术涉及一种测试材料的方法。该方法包括使干耦合物适配于测试材料；将干耦合物固定至测试材料；以及相对于干耦合物设置超声波传感器的线性阵列。该方法包括利用线性阵列、经由声波传输干耦合物来测量或检测该测试材料的至少一种性质。附图说明通过以下结合附图阐述的具体内容可以更好地理解本专利技术的以上及其它特征和方面，其中图1示出了方形真空耦合的超声波传感器阵列；图2示出了根据一个实施例的0度壁厚阵列；图3示出了用于壁厚的测试块；图4示出了根据一个实施例的图3的测试块的扫描；图5示出了根据一个实施例的衍射时差(TOFD)阵列；图6示出了根据一个实施例的模具和晶片校准工具；图7示出了用于裂纹检测的测试块；图8示出了根据一个实施例的图7的测试块的扫描；图9示出了根据一个实施例的横波阵列；图10示出了根据一个实施例的图7的测试块的扫描；图11示出了根据一个实施例的、具有单个发送传感器的线性阵列；图12示出了根据一个实施例的、安装在管道上的图11的线性阵列；图13示出了根据一个实施例的图12的管道的扫描；并且图14示出了根据一个实施例的线性阵列的局部剖面。具体实施例方式超声波厚度测量和探伤检验可提供重要的无损伤测试方法，以实现管路、油田设备、炼油厂、化学加工厂和/或其它任何适合的制造或运输系统的安全可靠操作。永久性安装的超声波传感器可用于设备磨损和/或损坏的连续和/或定期测量。本专利技术的超声波设备可包括例如不采用丙二醇和/或丙三醇的干耦合物。根据一个实施例，干耦合物包括声波传输的适配性半固态材料，用以提供用于传感器以及相关联的电线的基底。合适的干耦合物材料包括聚合物、弹性体、塑性体、硅基材料，和/或其它相对柔性的物质。根据一个实施例，Momentive Performance Materials (Wilton, CT USA) formerly GE Advanced Materials的RTV 615可用于形成干耦合物。理想的是，干耦合物包括至少基本适配测试表面的超声波导电材料，同时提供超声波发射和/或接收，而无额外的耦合剂和/或粘结剂。干耦合物不由于超声波能量的输入而随时间劣化和/或失效。合乎需要的是，本专利技术的传感器阵列的永久性安装可以以协议服务减少、脚手架减少、安全性提高和完整性提高等等来实现设备的扫描。例如，在管架中高于地面大约20 英尺(6米)的管道弯头需要安置脚手架并且阻止接近操作单元。这样，技术人员可能要每天攀爬到脚手架上利用便携式临时超声波(UT)单元获取测量结果。与此相反，可将本专利技术的永久性安装的线性阵列一次性安置在弯头上，并将其连接至地平面上或控制室内的显示装置。线性阵列可以在没有技术人员每天攀爬脚手架的危险和费用的情况下就能每天和/ 或更频繁地扫瞄弯头。除此以外，由于线性阵列是永久性的，因此，例如可以完全省去脚手架，而且不再阻止接近操作单元。根据一个实施例，可通过利用注塑模具和真空加热器固化处理来形成干耦合物而明显减少阵列制造成本。阵列总体包括按顺序布置的一个以上的物体，如格栅。格栅可包括任意合适的尺寸和/或形状。线性阵列总体包括如阵列32X1(行X列)、1X32(行X列)、2X64等等的长度大于宽度的物体。阵列元件可在被粘结或固定到阵列中之前分别得以搁置或定位，从而通过注塑模具的预定形状以正确的入射角同时安置和封装64个传感器。根据一个实施例，适合的制造方法包括以预设的入射角注塑成型阵列。可替代实施例中，各个传感器搁置处理可用于形成阵列。各个模具可制造用于超声波腐蚀和/或裂纹监视中采用的每种超声波检验方式。 用于阵列的方式可包括零度厚度、斜束横波(angle beam shear wave)和/或衍射时差 (T0FD或者有时被称作T0F)。根据一个实施例，本专利技术的超声波装置减少了整体制造要求和电子设备要求，例如在阵列中不必具备与32个接收元件相对应的32个发射元件，且单个长元件覆盖多个接收单元的长度。合乎需要但非必要的是，单个长元件对应于每个接收单元地产生脉冲，例如大约32次。可明显减少传输信道和相关联的线缆的数量，例如减少大约50%。本专利技术的超声波装置可以利用32个接收元件和一个发射带压电元件以任何合适的方式、例如采用衍射时差(TOFD)来操作。可通过将所述元件放置在具有用于TOFD的必需超声波入射角的模具中来形成传感器。根据一个实施例，本专利技术的超声波装置可采用超声波(UT)零度和/或UT横波方式操作。合乎需要的是，干耦合物包括静止位置和/或固定位置，例如不具备利用轮子或其它可移动装置沿着一段管道滚动和/或移动的功能。影响测试材料的机制可包括蚀损斑、壁损耗、沉积物下腐蚀(under deposit corrosion)、隔离物下腐蚀(under insulation corrosion)、应力腐蚀裂纹、环境裂纹、受到加热或焊接影响的区段或区域中的裂纹、疲劳裂纹、氢致裂纹、氯化物裂纹、氢蚀致脆、碱蚀致脆以及其它任何方式的损耗、劣化和/或失效。上述装置可包括监视裂纹的尺寸变化和/或生长的功能。本专利技术的超声波装置可在任意合适温度，如大约外界条件与大约100摄氏度之间的温度运行。合乎需要的是，该超声波装置可在冬季温度如-40摄氏度的温度下运行。在可替代实施方案中，超声波装置可在暴露于低温条件下的情况中运行。更加理想的是，超声波装置可在高温、如大约200-400摄氏度的温度下运行。低温操作可采用和/或包括一个或多个热源，例如电阻加热本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于以超声波方式测试材料的装置，所述装置包括：超声波传感器的线性阵列；以及环绕每个超声波传感器的至少一部分的能传输声波的柔性干耦合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·J·尼霍尔特，加里·N·朗格卢瓦，
申请(专利权)人：BP北美公司，
类型：发明
国别省市：US
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