[发明专利]一种现场检测连续油管壁厚的装置和方法

权利要求书

1.一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，包括：

釜体，所述釜体包括呈环形的外壁、底壁，所述外壁、底壁的中心孔供连续油管穿过，所述底壁上设有呈环形的釜体内凹槽，所述釜体内凹槽、外壁之间形成釜体外凹槽，所述外壁上沿径向设有若干调节螺孔，各调节螺孔沿外壁周向均匀分布，各调节螺孔内分别安装有超声波探测器；

密封加压盖，所述密封加压盖呈环形，密封加压盖的中心孔供连续油管穿过，所述密封加压盖的下端设有密封加压盖内凹槽、密封加压盖外凹槽，所述密封加压盖内凹槽对应釜体内凹槽，所述密封加压盖外凹槽对应釜体外凹槽，所述密封加压盖外凹槽的外槽壁盖在釜体的外壁上，并螺纹配合密封，所述密封加压盖的上端设有接头，用于连接自动上扣装置；

橡胶环，其两端分别位于釜体内凹槽和密封加压盖内凹槽中，橡胶环、釜体外凹槽、密封加压盖外凹槽、外壁围合成液压腔室，超声波探测器的超声波探头与橡胶环接触。

2.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，所述橡胶环与釜体内凹槽、密封加压盖内凹槽过盈配合。

3.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，所述密封加压盖外凹槽内设有环形活塞，所述密封加压盖外凹槽的槽底有若干固定杆用于固定环形活塞。

4.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，所述超声波探头与调节螺孔螺纹配合密封。

5.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，所述釜体内凹槽、密封加压盖内凹槽均呈敞口锥形。

6.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，所述釜体内凹槽的槽宽小于釜体外凹槽的槽宽。

7.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，釜体的底壁上沿周向分布有若干固定螺孔，用于将装置固定，各固定螺孔位于釜体的外壁外侧。

8.根据权利要求1所述的一种现场检测连续油管壁厚的装置，其特征在于，所述橡胶环的材料为耐磨橡胶。

9.一种现场检测连续油管壁厚的方法，其特征在于，包括：

S1、将橡胶环放入釜体内凹槽中，将超声波探测器安装到位，向液压腔室中加满液体，同时将环形活塞固定于密封加压盖外凹槽内；

S2、将密封加压盖对准橡胶环并拧紧密封加压盖，同时使密封加压盖与釜体通过螺纹连接，橡胶环与密封加压盖内凹槽、斧体内凹槽形成过盈密封，形成足够密封压力，同时对密封加压盖、釜体形成密封，液压腔室内压力为p，初始上扣扭矩为T₀，则液压腔室密封过程中，密封加压盖上的总作用力为：

F_p＝A_pp

式中，A_p—液压腔室横截面积；p—液压腔室压力；F_p—液压腔室压力施加到密封加压盖上的总作用力；

密封加压盖上的作用力产生的附加上扣螺纹力矩由旋转台肩法尔公式计算：

其中：

式中，P—密封螺纹螺距；μ_t—螺纹面摩擦系数；α—螺纹牙承载面角度；R_t—密封螺纹摩擦力矩当量力臂；E₇—螺纹中径；g—非完整螺纹长度；L₇—完整螺纹长度；t_s—螺纹在直径上的锥度；

S3、通过自动上扣装置给密封螺纹上扣，继续加压液体，橡胶环在液压腔室的压力作用下产生变形后会紧贴连续油管，则加压过程中总上扣扭矩与液体腔室压力之间的关系为：

S4、超声波传感器探头紧贴橡胶环外壁并按设定频率和强度发射超声波，连续测量得到每个探头发射的超声波到达橡胶环和连续油管界面的时间以及其在连续油管中传播的时间，在达到设计时间后得到各超声波探测器的监测图像；

S5、分析图像，前段图像会产生较小振幅且很平稳，为声波在橡胶环中的传播图像，当声波第一次传到连续油管外壁时，因介质不同，图像会差生较大振幅，将振幅第一次突变的时间规定为t₀，声波传递到连续油管内壁后反射，随着又传递到外壁再传播到橡胶环，此振幅会慢慢趋于平稳，将趋于平稳时的时间定为t₁，此时声波完成在连续油管中一个周期的传播；

声音在连续油管中的传播速度设为v_s，则根据以下公式计算连续油管的壁厚；

式中，d—测量的连续油管厚度；t₀—超声波传播到油管外壁初始时间；t₁—超声波在油管中传播结束响应时间；v_s—声音在油管中的传播速度。