[发明专利]一种管道缺陷快速扫查方法和无损检测装置

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，特别是带包覆层管道的一种管道缺陷快速扫查方法和无损检测装置。

背景技术

包覆层管道广泛用于石油、化工、冶金、天然气、热电、核电及供热等行业或部门，目的是输送各种流体介质如油、水、气、蒸汽等。由于被输送的流体介质多具有高湿、高压、高温和腐蚀等特性，管道除受外界条件的影响而引起管外部腐蚀外，管内因受流体的冲刷、腐蚀等易使管壁减薄，还有管内液体的化学沉积物(如水垢等)的形成易降低管道输送流体的能力，甚至堵塞管道，这些腐蚀与沉淀物的长期作用，易引起管道泄漏和爆炸事故。为了防止泄漏、爆管以保证高效安全运行，定期的快速的检测管道缺陷是非常必要的。对于带包覆层管道的检测，一直是一个难题。目前，我国还多采用剥离外包覆层超声测厚检验或破坏检查方法，这不仅浪费大量人力、财力，停工影响生产，而且难以达到全面地诊断评价和排除所有危险段的目的。

由于包覆层的存在，无法使用常规的超声、涡流、磁粉、渗透及目视等检测方法。因为射线具有穿透包覆层无损检测管壁和管内沉淀物的能力，目前国内外采用射线检侧方法对包覆层管道缺陷进行检测。但在实际应用中需要进行复杂的技术处理，如需准确、快速地对射线影像进行信息提取等；另外，该方法检测所需时间长，现场辐射剂量较大，对人身安全需要采取很好的保护措施。

目前，超声导波无损检测技术的出现给包覆层管道缺陷的检测带来了新的希望。在国外，有3家相继研制开发了超声导波管道检测仪器，如英国的超声导波有限公司(GUL)开发的WAVEMAKER G3仪器、英国焊接研究所(TWI)下属公司——英国PI公司开发了Teletest仪器、美国西南研究院(SWRI)开发了MsS仪器。前二者采用的物理原理是基于压电效应，在管道中主要激励和检测扭转波，而后者采用的物理原理是基于磁致伸缩效应，在管道中激励和检测扭转波。这3家的仪器在对包覆层管道的实际检测应用中，反映的效果不是很好。分析其原因，有以下几点：

1、对包覆层管道检测时，在安装基于压电效应的压电传感器的地方必须剥除包覆层，另外，压电传感器与管道表面必须接触，虽然无需耦合剂，但要求管道表面光滑平整。在安装基于磁致伸缩效应的传感器的地方也必须剥除包覆层，因为要在管道表面贴合一层磁致伸缩功能材料——铁钴条带。

2、采用扭转波检测是因为扭转波具有非频散特性，易于缺陷信号的识别，另外，可以检测管道周向缺陷。但对于长输管道检测来说，尤其是埋地管道检测，因为扭转波较纵波在管道中传播速度慢(扭转波传播速度大约为3.2×10³m/s，纵波传播速度大约为5.3×10³m/s)，扭转波较纵波在管道中传播距离短很多(扭转波大约可传播30米远，而纵波沿管道单个方向大约可传播100多米远)。

3、因要除掉包覆层，不适合在线检测。

4、定量检测效果不佳，不能判断缺陷的类型、分布、大小等信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、使用方便、可以实现在线检测、对长输管道也适合检测、可以激励和检测多种模式的导波、实现缺陷的定量化检测、不剥除管道包覆层即可对管道缺陷快速扫查方法和无损检测装置，以克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明包括：导波传感器、发射模块、接收模块、信号发生模块、功率放大模块、信号处理模块、A/D转换模块以及嵌入式计算机系统，各模块之间用相应的信号线相连，其管道缺陷快速扫查方法包括的步骤如下：

第一步骤：将导波传感器直接安装在被测管道外表面，可不去包覆层，调节传感器中偏置磁场和交变磁场的方向以控制传感器产生的导波模式；

第二步骤：在计算机人机交互软件中设定发射的信号波形(方波、正弦波)、连续输出脉冲数(1-8可调)、激励频率、放大倍数、磁化电流等参数，然后，点击发射按钮；

第三步骤：当发射按钮启动时，在偏置磁场和交变磁场的作用下，在管道中产生基于磁致伸缩效应的力，从而在管道中激励弹性导波，导波在管道中可沿管道轴向和周向传播；

第四步骤：导波在管道中传播时，会引起导波传感器接收线圈中磁通量的变化，从而在导波传感器中产生感应电压信号，电压信号经过接收模块连接到信号处理模块进行滤波、放大等预处理；

第五步骤：接收信号经过信号处理模块进行处理后，再经过A/D转换模块转换成数字信号，然后通过嵌入式计算机进行分析处理，传递到数据存储模块，通过软件程序对数据进一步分析处理，即可判断出管道中是否存在腐蚀、裂纹、壁厚减薄、破损等缺陷；