[實用新型]輸氣管道內表層缺陷空氣耦合超聲檢測陣列探頭裝置

有效

• 申請號: 201820834494.7
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN208297422U
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 徐春廣;閔希華;王賢贊;李培祿;李志向;黃忠勝;李坤;徐京京
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;中石油西北聯合管道有限責任公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

本實用新型涉及輸氣管道內表層無損檢測技術領域，具體涉及一種陣列探頭裝置。一種輸氣管道內表層缺陷空氣耦合超聲檢測陣列探頭裝置，它包括：薄壁圓筒、空氣耦合超聲探頭組、探頭安裝板、隔聲板以及行走輪；空氣耦合超聲探頭組包括：空耦激勵探頭以及空耦接收探頭；探頭安裝板沿薄壁圓筒周向等間距安裝；空耦激勵探頭以及空耦接收探頭安裝在探頭安裝板上，中間由隔聲板隔開；行走輪安裝在薄壁圓筒兩端。本實用新型將空耦激勵探頭以陣列形式排布，通過調整空耦激勵探頭以及空耦接收探頭的入射角和接收角，使超聲通過氣體耦合方式發射和接收，超聲在管壁內表層產生并傳播表面波，非接觸式的檢測輸氣管道內表層裂紋等缺陷，實現了對管道周向全角度的檢測。

技術領域

本實用新型涉及輸氣管道內表層無損檢測技術領域，具體涉及一種陣列探頭裝置。

背景技術

天然氣等氣體作為重要的能源，廣泛地應用于工業生產和日常生活中，為我們帶來了極大地便利。天然氣主要是通過管道進行運輸的，隨著經濟社會的發展，天然氣的需求量急劇增加，天然氣輸送管道的長度也急劇增加。隨著管道運營時間的增加，服役管道因氣體的腐蝕作用、環境與壓力載荷作用而逐漸發生老化，易在管道表層產生裂紋和腐蝕等缺陷，當裂紋發生擴展和腐蝕深度加深時，管道壁強度下降，管道極易發生爆管或開裂泄漏，從而導致災難性的后果。因此，對于長距離輸氣管道表面缺陷的超聲無損檢測，是油氣管道輸送行業研究的一個亟待解決的重要工程問題。

超聲波法是一種檢測輸氣管道中裂紋、氣孔和夾雜等缺陷比較成熟有效的方法。對于輸氣管道的內表層缺陷的在役無損檢測，常規的耦合方式不太適用，此時利用空氣耦合的方式來進行檢測是一種有效的方法，因此需要研制輸氣管道內空氣耦合超聲檢測的陣列探頭裝置。

目前，在輸氣管道在線無損檢測技術領域受到廣泛應用的是漏磁檢測技術，該方法對管道腐蝕缺陷較為敏感，技術比較成熟，但對于管道裂紋缺陷不敏感，檢測能力有待提高。

實用新型內容

本實用新型的目的是：為彌補現有技術的不足，提供一種輸氣管道內表層缺陷空氣耦合超聲檢測陣列探頭裝置。

本實用新型的技術方案是：一種輸氣管道內表層缺陷空氣耦合超聲檢測陣列探頭裝置，它包括：薄壁圓筒、空氣耦合超聲探頭組、探頭安裝板、隔聲板以及行走輪；

薄壁圓筒用于安裝探頭安裝板以及行走輪，要求其材料具有一定的強度，不易變形，其外徑根據待檢測的輸氣管道內徑確定；

空氣耦合超聲探頭組采用成對組合一發一收方式，包括：空耦激勵探頭以及空耦接收探頭；空耦激勵探頭以及空耦接收探頭的形狀一般為長方體或圓柱體；

一個以上的探頭安裝板沿薄壁圓筒周向等間距安裝；

空耦激勵探頭以及空耦接收探頭安裝在探頭安裝板上，中間由隔聲板隔開；隔聲板用于阻隔空耦激勵探頭發出的超聲通過氣體傳入空耦接收探頭，保證空耦接收探頭接收到的超聲信號是從管壁內表層中傳播過來的；

工作時，空耦激勵探頭以及空耦接收探頭距輸氣管道管壁間距0.1mm～20mm，通過氣體介質耦合進行檢測，空耦激勵探頭的入射角以及空耦接收探頭的接收角均為等于或略大于氣體和管道鋼介質界面的第二臨界角；

行走輪安裝在薄壁圓筒兩端，本裝置通過行走輪可沿輸氣管道軸向運動，實現長距離檢測。

進一步的，探頭安裝板沿薄壁圓筒周向上橫向或縱向布置；橫向布置時，用于對輸氣管道內表層縱向缺陷進行檢測；縱向布置時，用于對輸氣管道內表層橫向缺陷進行檢測。

進一步的，考慮到空氣耦合超聲探頭組的安裝空間，薄壁圓筒上設有一圈以上的探頭安裝板；每圈探頭安裝板之間錯開設定角度，空氣耦合超聲探頭組安裝在探頭安裝板上，實現對輸氣管道360°進行檢測。