[发明专利]输气管道内表层缺陷空气耦合超声非接触检测系统

说明书

本发明涉及输气管道内表层无损检测技术领域，具体涉及一种输气管道内表层缺陷非接触检测系统。一种输气管道内表层缺陷空气耦合超声非接触检测系统，它包括：探头装置、薄壁圆筒、行走轮、超声收发器、前置放大器、工业控制器以及蓄电池；本发明中的空耦激励探头激发超声纵波，纵波入射到管道壁面后产生表面波，当表面波的传播路径上没有裂纹缺陷时，空耦接收探头接收的波形幅值较大，当表面波的传播路径上有裂纹、气孔或夹杂等非均质缺陷时，一部分超声波能量被反射、散射或衍射、或发生波形转换，只有少部分能量通过绕射方式，绕过缺陷继续传播，使空耦接收探头接收到的波形幅值变小或相位畸变，从而实现管道内表层缺陷无损检测。

技术领域

本发明涉及输气管道内表层无损检测技术领域，具体涉及一种输气管道内表层缺陷非接触检测系统。

背景技术

天然气等气体作为重要的能源，广泛地应用于工业生产和日常生活中，为我们带来了极大地便利。天然气主要是通过管道进行运输的，随着经济社会的发展，天然气的需求量急剧增加，天然气输送管道的长度也急剧增加。随着管道运营时间的增加，服役管道因气体的腐蚀作用、环境与压力载荷作用而逐渐发生老化，易在管道表层产生裂纹和腐蚀等缺陷，当裂纹发生扩展和腐蚀深度加深时，管道壁强度下降，管道极易发生爆管或开裂泄漏，从而导致灾难性的后果。因此，对于长距离输气管道表面缺陷的超声无损检测，是油气管道输送行业研究的一个亟待解决的重要工程问题。

公开号为CN101424663A的中国专利公开了一种检测天然气管道裂纹缺陷的方法，该方法从管道内部检测各裂纹缺陷，将多个发射电磁超声换能器沿管道内壁圆环排列并45°斜向布置，并在发射电磁超声换能器的两侧分别布置接收换能器组，接收换能器组由多个接收超声换能器沿内壁圆环排列，当某一发射电磁超声换能器发射超声导波，当遇到裂纹缺陷时，超声导波发生反射和折射，反射导波和折射导波分别被两侧的接收换能器接收到，根据发射和接收换能器的位置，可判断是否存在裂纹缺陷及其位置。该方法结构较为复杂，电磁激励探头需要与管道内部接触，长距离检测时，探头对管道内表面产生划伤和损耗，探头自身也产生快速磨耗，实践工程难以应用推广，同时，电磁超声激励效率不高，激励的超声波频率低，波长大，对管道缺陷检测的分辨率不高，工程应用价值不高。公开号为CN106705854A的中国专利公开了一种利用光纤光栅传感器测量管道裂纹的方法，该方法通过将光纤光栅传感器环向阵列布置于管道外壁，通过测量并对比各局部环向应变来判别是否存在裂纹，但是该方法只能检测管道外表面正在扩展的裂纹，对已经存在的裂纹无法感应检测，而且仅能检测纵向裂纹，不能检测横向裂纹，并且检测完一个区域再检测下一区域时，要将阵列传感器拆卸下来并重新安装，操作不便，另外，光纤光栅传感器的检测效果对温度和应变同样敏感，环境温度的变化影响检测效果，因此，该方法具有很多的局限性，只能静态以接触方式检测管道外表面动态裂纹缺陷，对已存在裂纹缺陷无法检测。

发明内容

本发明的目的是：为弥补现有技术的不足，提供一种输气管道内表层缺陷空气耦合超声非接触检测系统。

本发明的技术方案是：一种输气管道内表层缺陷空气耦合超声非接触检测系统，它包括：探头装置、薄壁圆筒、行走轮、超声收发器、前置放大器、工业控制器以及蓄电池；

探头装置周向等间距的通过探头安装板安装在薄壁圆筒的外圆周面上；每个探头装置包括：一个空耦激励探头以及一个空耦接收探头；空耦激励探头以及空耦接收探头中间由隔声板隔开；

行走轮安装在薄壁圆筒两端；

超声收发器、前置放大器、工业控制器以及蓄电池通过U型支撑板安装在薄壁圆筒内部；超声收发器与工业控制器、空耦激励探头分别连接，空耦接收探头通过前置放大器接入超声收发器中；

蓄电池与工业控制器连接；

工作时，将薄壁圆筒置于输气管道内，探头装置通过气体介质耦合对输气管道内壁进行非接触式检测，空耦激励探头的入射角以及空耦接收探头的接收角均为气体和输气管道钢介质界面的第二临界角。