[發明專利]基于紅外熱成像的管道缺陷檢測數據收集裝置及方法

在審

• 申請號: 202110436716.6
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN112986330A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 馮宇霖;劉金海;盧森驤;王柄洋;張昊然;王闊;李拓儒;陳麒如
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明公開一種基于紅外熱成像的管道缺陷檢測數據收集裝置及方法，該裝置由紅外熱成像、激光激勵和供電三個部分按順序通過雙頭螺柱連接而成。所述紅外熱成像部分包括：成像控制器、成像外殼、密封擋板和多個熱成像攝像頭；所述激光激勵部分由動力部分、激勵部分和激勵控制器組成；所述供電部分由供電外殼、密封擋板和電池組成。本發明的方法采用以蛇形管道機器人為載體的裝置，利用激光激勵對管壁進行熱激時，使管壁表面熱波具有橫向傳播特性，從而對管壁表面的裂紋具有較強的敏感性，并控制激勵的功率和發熱條的旋轉速度使管道保持在最適溫度，使熱成像數據對比度更高，同時采用圖像去畸變算法和導航算法，使得對缺陷定位更為準確。

技術領域

本發明涉及管道檢測技術領域，尤其涉及一種基于紅外熱成像的管道缺陷檢測數據收集裝置及方法。

背景技術

石油和天然氣等具有流體特性的不可再生資源，被廣泛運用于交通運輸、石化等各行各業，被稱為經濟乃至整個社會的“黑色黃金”、“經濟血液”，又因其沒有一定的形狀，由于管道運輸具有可以在不考慮惡劣環境的因素下長距離、大量地運輸物質的優點，因此管道成為用以運輸石油天然氣等流體的主要運輸手段。我國石油管道早在五六十年代就鋪入地下，長時間的使用使部分管道腐蝕甚至開裂，造成石油泄漏導致污染。所以對于在役石油管道的探傷顯得極為重要。

目前應用于管道檢測最為廣泛的技術為漏磁檢測，漏磁檢測技術來源于磁粉檢測技術，其檢測基本原理為：在管壁周圍外加磁場，使得鐵磁材質的管道被磁化，當管道材料無缺陷時，材料中的磁力線分布均勻，不會泄漏出管道表面；而當管道材料有缺陷時，由于缺陷處的磁導率遠小于鐵磁材料的磁導率，缺陷處磁阻增大，磁場發生畸變，使得磁力線彎曲，從而導致部分磁力線露出鐵磁管道，形成泄漏磁場，再通過霍爾傳感器對泄漏磁信號收集，將其轉化成電信號，并對其數據進行處理、存儲和分析，即可得到管道缺陷的基本情況。

雖然漏磁檢測具有檢測過程簡單、對環境要求低和檢測缺陷種類較為全面等優點，但其仍有一些不足：

1、漏磁檢測需要對管道進行磁化，非鐵磁材料的磁導率接近1，缺陷周圍的磁場不會因為磁導率不同出現分布變化，并不會產生明顯的泄漏磁場，因此漏磁檢測僅適用于鐵磁材料管道。

2、漏磁檢測對管壁內表面的千層缺陷比較敏感，若缺陷處于管壁材料內部或離管壁外側較近時，磁場的畸變程度可能并不足夠顯著，因此，漏磁檢測對缺陷所處的深度有一定要求，在深度過大時，檢測出的鐵磁材料內部的缺陷量化誤差較大。

3、當管道出現開裂比較窄的，甚至是閉合性裂紋時，首先，由于狹縫寬度過小，泄漏磁力線過少，磁感強度過低，可能導致畸變磁場磁力線泄漏量偏小，其次，對于環形裂縫，磁路會形成一個封閉回路，磁力線并不會泄漏出去，在內部形成完成磁路，故磁檢測無法檢測此類型缺陷。

4、由于漏磁檢測需要對管道的鐵磁材料進行磁化，故需要永磁體管與壁緊密貼合，在環境溫度低或者油溫不高情況下，使得原油析出大量的石蠟等雜質，可能會導致裝有漏磁檢測裝置的機器人卡堵在被檢測管道中，極易導致檢測事故，進而造成嚴重的經濟損失，在內檢測機器人無法取出時甚至會導致整個管道作廢。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種基于紅外熱成像的管道缺陷檢測數據收集裝置及方法，以蛇形管道內檢測機器人為載體。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于紅外熱成像的管道缺陷檢測數據收集裝置，由紅外熱成像、激光激勵和供電三個部分按順序通過雙頭螺柱連接而成。

所述紅外熱成像部分包括：成像控制器、成像外殼、密封擋板和多個熱成像攝像頭；所述成像外殼的一端開設槽孔，用于安裝成像控制器，成像外殼的另一端與密封擋板封閉連接；所述成像外殼中部外側均勻開設有與熱成像攝像頭個數相同的凹槽，用于安裝熱成像攝像頭。