[发明专利]工业管道壁厚全覆盖监测装置

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种工业管道壁厚全覆盖监测装置。 

背景技术

石油、天然气、化工等系统中大量使用工业管道。工业管道由钢管构成。在钢管轧制中，某些固有的制造工艺导致钢管壁厚异常及管壁缺陷：例如，如果高速进动中的心棒与外模不同心会造成钢管壁厚异常及管壁缺陷问题；同样，管道被使用一段时间后在一些地方壁厚也会减少。管道壁厚异常会造成管道爆裂等事故。我国很多油田在钻探和开采过程中，由于管道质量问题引发一次事故的直接损失就可能达到数亿元。 

应用在石油领域的工业管道称石油用管。国际上针对石油用管壁厚异常造成事故问题，最新的美国石油学会在API规范中强制规定：必须对石油用管的壁厚进行全长、全覆盖检测。 

由于现有的超声和射线测厚仪表存在操作安全防护和信号耦合可靠性问题，同时受探头数限制，很难实现对管道的全覆盖检测。 

可靠全覆盖检测管壁厚度差异或壁厚损失，需要研究、设计和开发崭新的技术和装备。 

目前，国内外对于管道壁厚检测技术主要有以下二种： 

（1）美国以NDC和OEM公司为代表，生产一种伽玛射线壁厚检测设备，使用放射性伽玛射线管把一个旋转射线光束穿过管子，根据射线穿透被测物时的强度衰减来进行转换测量厚度的，即测量被测钢板所吸收的射线量，根据该射线的能量值，确定被测件的厚度。因为伽玛射线对操作人员和附件其他人员健康的有严重危害，出于对安全的考虑，使用射线测厚设备要按照有关安全规章制度设置相应的防护。同时，这种放射性伽玛射线方法不能检测100%的管壁，它的覆盖范围是有限的区间，只能通过沿直线旋转的射线检测管道上狭窄的螺旋轨迹部分。

（2）工业管道壁厚的另一种检测方法是超声法。使用旋转的超声换能器阵列检测通过检测设备的管道，经常采用水浸式或喷淋水耦合超声信号的方式。我国合肥中大检测技术有限公司研发一种管道壁厚超声测量装置。通过水耦合器将水流传送至旋转的水仓内；高能量超声探头组设置在水仓中，超声波通过水仓发出的水柱可靠耦合到管道上。 

这种管道壁厚超声测量装置检测速度很低，需要使用昂贵的相控阵技术超声探头，探头和管道之间需耦合剂（水或油），并需要复杂的设置来检查旋转检测装置或旋转管子，很难实现对管道的壁厚全覆盖检测。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够以全覆盖方式对工业管道壁厚进行监测的装置。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：工业管道壁厚全覆盖监测装置，包括探测装置和磁化装置；探测装置包括探头架和探头；探头内部设置以复数个霍尔传感器紧密连续排列组成的霍尔传感器阵列；探头安装在探头架上。 

作为优选，探头架的中央为容纳被测管道通过的圆形通孔；探头沿圆形通孔的边缘环绕排列，探头环绕排列成的圆环直径与被测钢管直径相适配。 

作为优选，所述探头内部设置以复数个霍尔传感器紧密连续排列组成的一组霍尔传感器阵列；复数个所述探头沿圆形通孔的边缘环绕排列；全部探头环绕排列成的圆环直径与被测钢管直径相适配。 

作为优选，探头为2-8个 

作为优选，探头架还包括探头张合机构；探头张合机构包括圆心弹簧和电磁吸合装置；探头的内端与探头架连接，探头的外端与电磁吸合装置连接；所述圆心弹簧压迫探头贴紧被测钢管表面；电磁吸合装置通电后即将探头的外端向外周提起并张开。

作为优选，还包括机架、滑槽和导轨，滑槽固定在机架的上部，导轨固定在机架的底部；探头架插入滑槽及导轨构成的空间内；探头架可在滑槽和导轨中抽拉更换。 

作为优选，磁化装置包括磁化线圈和由磁性材料制成的聚磁圆环；磁化线圈为单一的磁化线圈；聚磁圆环与磁化线圈间隔设定的距离且与磁化线圈同轴；聚磁圆环通过以磁性材料构成的磁路连接到磁化线圈；探头位于磁化线圈与聚磁圆环之间；探头与聚磁圆环的距离为50～100mm。 

作为优选，磁化装置还包括线圈支架、底板、支持柱，线圈支架、底板、支持柱均由磁性材料制成；磁化线圈固定在线圈支架上，聚磁圆环固定在支持柱上端，支持柱下端固定在底板上；线圈支架、底板、支持柱构成由磁化线圈连接到聚磁圆环的磁路。 

作为优选，磁化线圈的内径设有磁性材料制成的芯环，使磁化线圈成为带铁芯的磁化线圈；聚磁圆环由多层的同心圆环构成，同心圆环由磁性材料制成的板材首尾相接而成，各层同心圆环依各自半径大小由外而内层叠构成一个整体的同心圆环。 

作为优选，磁性材料为软铁磁性材料。 

本发明的有益效果是：