基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置制造方法及图纸

一种基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，其在管道内介质驱动下向前运行，在运行过程中对管壁轴向裂纹缺陷进行检测，内检测装置包括：电气密封舱，其内设有数据采集部分，信号数据处理部分及数据存储部分，电气密封舱的两端分别设有一套周向排列的支撑轮；多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器，其周向排列地连接在电气密封舱外，并紧贴管道内壁，每个超声波传感器包括永久磁铁，超声波线圈和弹簧支架，超声波线圈位于永久磁铁的N极和S极之间，弹簧支架连接在永久磁铁与超声波线圈之间；驱动器，其通过万向节与电气密封舱相连，驱动器两端分别设有一套周向排列的支撑轮，其中一套周向排列的支撑轮上设有多个交错的里程轮。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置
本技术是有关于无损检测
，特别是有关于一种可应用于长输管道的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置。
技术介绍
随着长输管道运输业的高速发展，天然气需求呈爆炸式增长，高压力大排量天然气管道运输系统日渐庞大。特别是自从西气东输一线使用X70管线钢开始，高钢级管道材料逐步推广而且钢级不断增强。随着管道运营时间不断增长，管线上的局部缺陷不断增加并恶化，这为高压力大排量输气管道的安全运营带来了巨大挑战，特别是由于不能及时发现沿管道轴向的应力腐蚀裂纹缺陷(SCC)而引发的管线爆裂恶性安全事故，给国民经济和社会安全造成巨大危害。为了减小运行风险，需要对管道安全状态进行定期检测。通过检测获取管体上的缺陷信息以便对管线的安全性进行评价。目前，油气管道检测最常用的内检测技术是漏磁检测(MFL)技术。但该技术无法检测到管体上的细长型类裂纹缺陷，特别是轴向裂纹缺陷。 而常规压电超声检测方法因需要耦合剂而存在诸多不便。电磁超声(EMAT)检测具有非接触、无耦合、重复性好、分辨率高等优点，是目前可解决气体输送管道裂纹缺陷检测的一种切实可行的方法。
技术实现思路
本技术的目的是，提供一种基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，其超声波传感器能在管壁内激发出超声波，激发的超声波沿管壁周向传播，当遇到轴向裂纹缺陷时反射回来，通过接收传感器获取管壁内轴向裂纹缺陷的声波反射信号，从而达到对管壁内轴向裂纹缺陷检测识别的目的。本技术的上述目的可采用下列技术方案来实现一种基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述内检测装置放置于管道内，所述内检测装置包括电气密封舱，其内设有电气连接的数据采集部分，信号数据处理部分及数据存储部分，电气密封舱的两端分别设有支撑轮；多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器，其周向排列地连接在电气密封舱外，并紧贴管道内壁，每个超声波传感器包括永久磁铁，超声波线圈和弹簧支架，超声波线圈位于永久磁铁的N极和S极之间，弹簧支架连接在永久磁铁与超声波线圈之间；驱动器，其通过万向节与电气密封舱相连，驱动器两端分别设有一套周向排列的支撑轮，所述电气密封舱的支撑轮和驱动器的支撑轮中，其中一套周向排列的支撑轮上设有多个交错的里程轮。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器形成交叉布置的两个超声波传感器组，每组超声波传感器分别周向均匀地连接在所述电气密封舱外。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述超声波传感器的传感器控制部分位于所述永久磁铁和超声波线圈之间。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述驱动器还包括速度控制单元和驱动皮碗，驱动皮碗的前端连接速度控制单元。其中，速度控制单元确保内检测装置在理想的速度范围内运行。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述超声波线圈包括中心轴一致的超声波激发线圈和超声波接收线圈，所述超声波激发线圈和超声波接收线圈分别由折形线圈构成。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述超声波激发线圈在管壁中激发超声波，其超声波传播方向与折线间距的关系为Sin Θ = c/2Df 其中，Θ为声波传播方向与被测管道表面法向的夹角，c是波速，f是声波频率，D是折间距。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述Θ =90度， sin Θ =1,D = c/2f,即折线间距D是超声波波长λ的一半。如上所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，三个所述里程轮交错位于所述电气密封舱的后侧的所述支撑轮中。本技术实施例的特点和优点是I、其基于磁致伸缩效应的超声波传感器，利用铁磁性材料在交变磁场和恒定偏置磁场下的磁致伸缩效应及其逆效应，从而实现了对天然气管道非接触、无耦合检测，具有重复性好、分辨率高等优点。2、其超声波传感器采用永久磁铁在管壁中实现了传感器所需的偏置磁场，管壁中的偏置磁场方向与传感器线圈平行，同时采用了弹簧支架来保证超声波线圈紧贴管道内壁。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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I是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的结构不意图；图2是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的局部放大不意图；图3是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的超声波传感器在管壁内的分布示意图；图4是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的超声波传感器的不意图；图5是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的声波传播方向不意图；图6是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的波束扩散示意图，其中图6的超声波线圈呈现图4中的超声波线圈旋转90度后的俯视状态；图7是本技术实施例的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置的声波接收示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。如图1，图2和图4所示，本技术实施例提出了一种基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述内检测装置在管道内介质驱动下向前运行，在运行过程中对管壁轴向裂纹缺陷进行检测。所述内检测装置包括电气密封舱1，驱动器2和多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器，超声波传感器例如可米用电磁超声(EMAT)传感器。电气密封舱I内设有数据采集部分la，信号数据处理部分Ib及数据存储部分lc，电气密封舱I的两端分别设有一套周向排列的支撑轮4。多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器周向排列地连接在电气密封舱I外，并紧贴管道内，每个超声波传感器包括永久磁铁3a，超声波线圈3b 和弹簧支架3c，超声波线圈3b位于永久磁铁3a的N极和S极之间，弹簧支架3c连接在永久磁铁3a与超声波线圈3b之间。驱动器2通过万向节6与电气密封舱I相连，带动电气密封舱I在管壁内运行，驱动器2的两端亦分别设有一套周向排列的支撑轮，所述电气密封舱I的支撑轮4和驱动器2的支撑轮4中，其中一套周向排列的支撑轮4上设有多个交错的里程轮5，在此处，三个里程轮5交错位于所述电气密封舱I的后侧的支撑轮4中。支撑轮4保证内检测装置与管道大致同心，里程轮5记录检测器运行的里程信息。本技术实施例中，超声波传感器采用脉冲回波技术，即超声波的激发和接收通过同一个超声波传感器完成。弹簧支架3c连接在永久磁铁3a与超声波线圈3b之间，使得超声波线圈3b能保持贴近管道内壁。此外，本实施例还实现了对天然气管道的非接触和无耦合检测，具有重复性好和分辨率高等优点。所述超声波传感器的传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述内检测装置放置于管道内，其特征在于，所述内检测装置包括：电气密封舱，其内设有电气连接的数据采集部分，信号数据处理部分及数据存储部分，电气密封舱的两端分别设有支撑轮；多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器，其周向排列地连接在电气密封舱外，并紧贴管道内壁，每个超声波传感器包括永久磁铁，超声波线圈和弹簧支架，超声波线圈位于永久磁铁的N极和S极之间，弹簧支架连接在永久磁铁与超声波线圈之间；驱动器，其通过万向节与电气密封舱相连，驱动器两端分别设有一套周向排列的支撑轮，所述电气密封舱的支撑轮和驱动器的支撑轮中，其中一套周向排列的支撑轮上设有多个交错的里程轮。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，所述内检测装置放置于管道内，其特征在于，所述内检测装置包括 电气密封舱，其内设有电气连接的数据采集部分，信号数据处理部分及数据存储部分，电气密封舱的两端分别设有支撑轮； 多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器，其周向排列地连接在电气密封舱外，并紧贴管道内壁，每个超声波传感器包括永久磁铁，超声波线圈和弹簧支架，超声波线圈位于永久磁铁的N极和S极之间，弹簧支架连接在永久磁铁与超声波线圈之间； 驱动器，其通过万向节与电气密封舱相连，驱动器两端分别设有ー套周向排列的支撑轮，所述电气密封舱的支撑轮和驱动器的支撑轮中，其中一套周向排列的支撑轮上设有多个交错的里程轮。2.根据权利要求I所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，其特征在于，所述多个基于磁致伸缩效应的超声波传感器形成交叉布置的两个超声波传感器组，每组超声波传感器分别周向均匀地连接在所述电气密封舱外。3.根据权利要求I所述的基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置，其特征在于，所述超声波传感器的传感器控制部分位于所述永久...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹崇珍，赵晓光，张永江，陈崇祺，杨寒，金莹，周春，常连庚，田爱民，傅丹蓉，杨金生，臧延旭，张元，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气管道局，中油管道检测技术有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：