[发明专利]一种油气管道相控阵超声检测自动扫查装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气管道相控阵超声检测自动扫查装置，属于油气管道检测技术领域。

背景技术

石油天然气已成为当今社会最重要的能源战略物资。管道运输作为石油天然气最经济，最有效的运输手段，其发展迅猛。但是随着管线的增多、管龄的增长、以及高温高压的运输环境，管道内的缺陷很容易导致泄漏事故的发生，造成严重的安全事故。因此，定时对油气管道进行无损检测，具有显著的经济效益与社会效益。

相控阵超声检测技术最先起源于雷达相控阵电磁波技术，90年代末开始在工业无损检测领域被普遍接受和应用。该技术通过电子系统控制换能器阵列中的各个阵元，按照一定的延迟时间规则发射和接收超声波，从而动态控制超声束在工件中的偏转和聚焦来实现探伤。与常规超声相比，相控阵超声检测技术可以控制声束聚焦和扫描，使检测速度成倍提高，不需更换探头就可实现整个体积或所关心区域的多角度多方向扫查，在分辨力、信噪比、缺陷检出率等方面具有明显的优势。

相控阵超声探伤作为一种功能强大的无损检测技术，可以有效的检测出油气管道上的缺陷，但是目前油气管道相控阵超声扫查仍普遍采用手工扫查方式：手工扫查由于人生理因素限制，无法匀速扫查，导致超声信号采集不理想或者引入干扰，这不利于超声信号的系统处理与缺陷识别；并且由于人为疏忽等原因，很容易造成部分管道表面漏检。

因此，现有的手工扫查的方式，大大影响信了号采集效果、其缺陷漏检率比较高，结果不够可靠，而且检测效率较低。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种油气管道相控阵超声检测自动扫查装置，能够排除人工因素，实现对管道外表面轴向或周向精确自动化扫查。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油气管道相控阵超声检测自动扫查装置，

它包括固定支架、轴向运动机构、周向运动机构、以及用于夹持相控阵超声探头的探头架；所述的轴向运动机构安装于固定支架上、控制周向运动机构沿管道轴向运动扫查；所述的周向运动机构安装于轴向运动机构上、控制设置在周向运动机构上的探头架沿管道周向运动扫查。

所述的固定支架由两条对称的钢梁组成，每条钢梁通过一条带卡扣的弹性橡胶带固定于待检测管道外表面。

所述的钢梁由一块主梁和两块侧梁构成；两块侧梁分别安装于主梁的两侧，并且每块侧梁与主梁之间的角度均可变。

所述的每块主梁及侧梁与管道直接接触的下表面均粘有防滑橡胶垫。

所述的轴向运动机构安装于固定支架的主梁上，由第一步进电机、第一滚珠丝杠、导轨以及支撑座构成；

所述的第一步进电机控制第一滚珠丝杠转动，从而带动支撑座沿导轨运动。

所述的周向运动机构安装于轴向运动机构的支撑座上，其中，周向运动机构与支撑座之间安装有4个相同的角度调节弹簧，以调节支撑座与周向运动机构的角度。

所述的周向运动机构由底座、第二步进电机、第二滚珠丝杠以及滚珠丝杠螺母座构成；

其中，底座安装于支撑座上，第二滚珠丝杠固定在底座上，第二步进电机控制第二滚珠丝杠转动，从而带动滚珠丝杠螺母座沿第二滚珠丝杠的轴向进行直线运动，滚珠丝杠螺母座的运动带动探头架沿管道外表面周向运动。

所述的探头架由探头架基座、高度调节弹簧以及探头夹具组成；探头架基座固定于周向运动机构的滚珠丝杠螺母座上，探头夹具与探头架基座之间安装有2个相同的高度调节弹簧，以控制探头夹具距离管道外表面的高度。

所述的探头夹具夹持相控阵超声探头，并且探头夹具上安装有4个相同的探头调节弹簧，以调节相控阵超声探头与管道外表面的角度，使相控阵超声探头与管道外表面密切接触，其中，探头夹具与相控阵超声探头直接接触表面粘贴有探头保护橡胶垫。

所述的第一步进电机和第二步进电机均为带编码器的步进电机。

与现有的手工扫查的方式相比，本发明通过设置轴向运动机构和周向运动机构，能够控制相控阵超声探头沿管道外表面轴向或周向精确自动移动，利用相控阵超声信号进行无损探伤扫查；有效排除了手工扫查方对检测信号采集的影响以及避免人为误差的引入，减少漏检情况的发生，有利于相控阵超声信号的采集与缺陷的识别；

并且本装置拆装方便，通过改变固定支架的角度可以应用于不同规格的管道，显著提高了油气管道相控阵超声检测的精度与效率。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明中固定支架结构示意图；

图3是本发明中探头架结构示意图。