[发明专利]一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置，其包括固定钻杆的旋转固定装置，旋转固定装置旁设置有感应线圈，感应线圈内设置有锰锌铁氧棒，感应线圈的两端固定在交流加热装置上，感应线圈的两端与交流加热装置电连接；交流加热装置固定移动装置上；旋转固定装置的上方设置有红外热成像仪，控制器和红外热成像仪均与PC端电连接。采用检测装置的螺纹缺陷检测方法包括：设置各部件运动轨迹，感应线圈施加激励，红外热成像仪记录螺纹表面的温度变化，利用温度变化判断缺陷位置等步骤。本方案检测效率高，为螺纹剩余寿命的预测与安排螺纹的修缮工作提供数据支持。具有较强的通用性，自动化程度高。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置及方法。

背景技术

钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。钻杆必须能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动。在油气的开采和提炼过程中，钻杆可以多次使用。钻杆分为方钻杆、钻杆和加重钻杆三类。我国各油田钻杆使用总量大约为23～25万吨，占全国油井管总需求量的1/4左右。钻杆螺纹在使用的过程中同样存在类似的问题，在长期承载受交变力、反复拧扣以及恶劣的工作环境下，同样会造成钻杆螺纹根部裂纹、断扣、脱扣、漏蚀以及螺纹区锥度的变化等各种各样的螺纹失效形式，严重的会导致钻杆断裂，给生产和作业带来了很大的经济损失与劳动力损失。特别是近几年来，随着石油专用管国产化进程的加快，钻杆的粘扣失效事故时有发生，大大缩短了钻杆的使用寿命，增加了油井的修井作业量，给油田的生产造成影响，同时也给油田带来巨大的经济损失。由此，开发行之有效的钻杆螺纹检测装置具有较大的工程意义与实用价值。

针对钻杆螺纹的检测，目前主要有人工目测，磁粉检测，渗透检测，漏磁检测，超声检测等常用检测方法。

人工目测适合于批量较小的钻杆螺纹检测；渗透检测与磁粉检测原理类似，都是采用渗透剂作为检测介质，将其添加在钻杆螺纹表面。待渗透完成以后，去除掉多余的渗透剂，再采用相应的显像方法便可通过残余在缺陷中的渗透剂来发现缺陷。由于渗透剂能够渗透进入尺寸较小的缺陷中，因此这两种方法对微小裂纹具有较好的检出效果；由于钻杆螺纹位于钻杆端部，常规的漏磁检测信号会淹没于较强的干扰磁场中，难以将其检出。在工程上采用弱磁检测法对钻杆螺纹进行检测，能够检测出部分缺陷；超声检测能够采用回波法对钻杆螺纹底部的缺陷进行检测，由于超声能够在钻杆螺纹中传播较长距离，因此对较深的缺陷或刺穿裂纹的检测具有较大的优势。

人工检测的方法费时费力，且无法满足钻杆螺纹大批量的检测需求。渗透检测与磁粉检测虽然有较高的检测精度，但是由于渗透，成像与缺陷观察等过程都需要人工来完成，效率低下，且污染螺纹表面，而且会对环境造成一定的影响。漏磁检测由于端部效应，即使是采用弱磁检测也会存在较大的背景噪音，检出率不高。超声检测虽然能够检测出较深的缺陷，但是由于钻杆螺纹结构较复杂，只有底部的部分缺陷能够将超声波反射回探头，因此检出率不高。且超声检测需要耦合剂，在一定程度上也会影响到效率。由此可见，目前的钻杆螺纹检测方案都存在较大的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种方便检测钻杆螺纹牙根位置缺陷的基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置，其包括固定钻杆的旋转固定装置，旋转固定装置旁设置有感应线圈，感应线圈内设置有锰锌铁氧棒，感应线圈的两端固定在交流加热装置上，感应线圈的两端与交流加热装置电连接；交流加热装置固定在竖直的第一直线移动模组的滑块上，第一直线移动模组固定在水平的第二直线移动模组的滑块上；第一直线移动模组和第二直线移动模组的步进电机均与电机驱动器电连接，电机驱动器与控制器电连接；旋转固定装置的上方设置有红外热成像仪，控制器和红外热成像仪均与PC端电连接。