[發明專利]一種不拆包覆層管道損傷全周檢測探頭及數據補償方法

在審

• 申請號: 202211313948.3
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115541696A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 王新華;楊林;孫濤;齊勇勝;王江達;孫明
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 林聰源

本發明公開了一種不拆包覆層管道損傷全周檢測探頭及數據補償方法，包括激勵線圈陣列，用于產生磁場并在待檢測管道處合成旋轉的激勵磁場，對激勵源輸出電壓幅度和功率要求低；磁傳感器陣列，用于監測管體徑向磁場強度以實現損傷目標識別，構造零磁通位置和提出基于等效激勵磁場模型的背景磁場補償數據處理方法，降低或補償激勵磁場干擾對檢測精度的影響；筒狀探頭外殼，可使檢測探頭平穩地在包覆層上移動，且能夠調整滾輪位置以適用不同包覆層厚度。本發明的檢測探頭具有提離距離高，降低激勵磁場對檢測的干擾，可一次性檢測管體全周向的缺陷，數據補償方法能夠補償激勵磁場對缺陷識別造成的干擾，滿足在不拆除包覆層條件下對管道進行檢測的要求。

技術領域

本發明涉及金屬管道損傷檢測技術領域，具體涉及一種不拆包覆層管道損傷全周檢測探頭及數據補償方法。

背景技術

管道運輸作為五大運輸方式之一，被廣泛地應用于石油、化工、能源、冶金、機械、輕功、城市燃氣等領域。在實現“供方不停產、管道不停運、需方不停工”的作業模式中，管道運輸起著重要的橋梁作用，是國民經濟建設和人民生活保障的重要基礎設施。

目前，管道運輸絕大部分采用的是金屬管道，受到自然環境、第三方破壞、輸送介質中含有腐蝕性成分等因素的影響，造成管道本體產生裂紋、腐蝕、嚴重變形等多種形式的損傷缺陷，降低了管道的使用壽命和可靠性。由管道損傷引起的泄漏和安全事故發生頻率高，嚴重影響了管道運輸的運營安全，造成了重大經濟損失，甚至威脅公共安全。因此，如果能對管道進行有效檢測，從而準確地把握管道的狀況并根據一定的檢驗規程，對一些嚴重缺陷進行及時地維修，就可以大量避免事故的發生，同時也能大大延長管道的使用壽命。但是，為了防止管體損傷、腐蝕和保溫需要，在管道鋪設時，會在管道外包覆保溫層、絕緣層和保護層等，這對管道損傷的檢測工作增加了難度。傳統的檢測方法，如脈沖渦流檢測法適用于貼壁檢測，當提離距離過高時，無法有效的檢測出管體缺陷；聲發射檢測技術主要應用于泄漏的監測與定位，材料與構件中裂縫擴展的監測，無法對腐蝕、損傷缺陷等缺陷的進行檢測，并且檢測結果受限于技術人員水平；瞬變電磁檢測法只能檢測一段距離內管壁的平均減少量，無法得到腐蝕損傷的具體定位。同時，傳統的電磁檢測方法在磁場測量傳感器處存在強激勵磁場的干擾，與之相反，在大提離距離的前提下，管道產生的感應磁場強度十分微弱，這使得在強激勵磁場下提取承載管道健康信息的感應磁場變得非常困難，對損傷目標的辨識造成了極大困難。

因此，發明一種激勵磁場干擾小、聚焦能力強、磁場方向可控且結構簡單的管道損傷檢測探頭，在不拆除包覆層、不影響管道正常運營的條件下，實現對在役管道全周向上的損傷進行有效檢測，具有重要工程應用前景；同時，檢測探頭應能夠有效補償激勵磁場的干擾，從而提高管體損傷目標的辨識度。

發明內容

針對現有技術中存在的不足之處，本發明提供了一種不拆包覆層管道損傷全周檢測探頭及數據補償方法，可在一定提離高度的場合下應用，能夠實現在不拆除包覆層條件下，使探頭所包覆的金屬管道處形成交流激勵磁場，并通過檢測金屬管道產生的磁場，判定金屬管道的損傷信息，從而完成對管道缺陷的檢測。本發明能夠在一次檢測中，識別金屬管道全周向上的各類缺陷，具有效率高、操作簡單、安裝方便、抗干擾能力強等優點，能夠滿足工程檢測的需求。

本發明公開了一種不拆包覆層管道損傷全周檢測探頭，包括筒狀探頭外殼、激勵線圈陣列和磁傳感器陣列；

所述筒狀探頭外殼內壁呈圓形陣列環布有3的整數倍的凸臺，所述凸臺沿所述筒狀探頭外殼內壁呈弧形設置；

所述激勵線圈陣列包括多個三相激勵線圈，每個所述凸臺上均纏繞有所述激勵線圈，其中對角設置的兩個所述激勵線圈為同相線圈，同相的兩個激勵線圈的繞向相反，且相互串聯構成一組激勵線圈組，每組所述激勵線圈組的一端連接地線，另一端作為輸入端與三相激勵源相連；

每個所述凸臺上均通過固定板安裝有滾輪安裝架，所述滾輪安裝架沿所述筒狀探頭外殼的軸向設置，所述滾輪安裝架的兩端均安裝有一組用于在待測管道上滑行的滾輪組件；