管道壁厚的检测装置及检测方法制造方法及图纸

一种管道壁厚的检测装置及检测方法，该检测装置包括环形架；带电小球；环设于被测管道外的线圈，其通电后产生的磁场使带电小球以管道外径和小球半径之和为半径做圆周运动；设置在环形架外部的两个平行金属板，用于提供电场并与通电后的线圈作用使带电小球绕管道做匀速圆周运动；设置在环形架上的探测单元，用于采集灰度图像；以及管道支承单元，用于支撑被测管道两端。本发明专利技术的检测方法有效快速、高效准确，无需管道旋转，就能获得精确管壁厚度，实现测量管道内壁厚度的同时，还可以分析密度变化即是否有腐蚀发生。

Detection device and method of pipe wall thickness

【技术实现步骤摘要】
管道壁厚的检测装置及检测方法
本专利技术涉及运输管道的
，具体地说是一种管道壁厚的检测装置及检测方法。
技术介绍
管道是一种重要的能量和物质(如石油、天然气、化学物质等)的运输工具，在国民经济和生产中起着不可或缺的重要作用。管道作为一种工程设备，因此在管道运行一段时间后可能发生故障。当然，在管道的制造、敷设及运行等各个阶段也可能产生缺陷。近年来，有许多管道发生事故，不仅给人民生命财产造成严重损失，甚至造成了严重的环境污染。目前，采用智能检测器对管道实施检测是一种有效减少因管道腐蚀而发生泄露事故的方法。如果能够对管道实施检测，准确把握管道状况并对一些严重缺陷进行及时维修，就可以大量避免事故的发生，同时也能大大延长管道寿命。由此可见，管道检测确实是保护管道安全的一种既经济又有效的方法。X射线直接数字成像检测是一种新型的无损检测方法，由于其具有检测速度快、检测效率高、灵敏度和分辨率高、动态范围宽等优点，已广泛应用于管道检测中。但在现有的技术中，都存在一定的问题，对检测条件的要求很高，但是检测效率不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种管道壁厚的检测装置及检测方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种管道壁厚的检测装置，包括：环形架，用于放置X射线机和探测单元，使X射线机与探测单元围绕管道做圆周运动；带电小球，用于确定测量初始位置及管壁厚度；环设于被测管道外的线圈，其通电后产生的磁场使带电小球以管道外径和小球半径之和为半径做圆周运动；设置在环形架外部的两个平行金属板，用于提供电场并与通电后的线圈作用使带电小球绕管道做匀速圆周运动；设置在环形架上的探测单元，用于采集灰度图像；以及管道支承单元，用于支撑被测管道两端。作为本专利技术的另一个方面，还提供了一种管道壁厚的检测方法，采用如上所述的检测装置，包括如下步骤：A、保持X射线机和探测单元不动，使带电小球围绕管道做圆周运动，并利用探测单元采集第一组灰度图像；B、根据第一组灰度图像，确定X射线单元所发出的射线束和带电小球与管道均相切时带电小球位置；C、保持X射线单元和带电小球的相对位置不变，使X射线单元及探测单元在环形架上以和带电小球同样的速度做同心圆周运动，同时采集第二组灰度图像；D、根据第二组灰度图像计算得到管道的壁厚。基于上述技术方案可知，本专利技术的管道壁厚的检测装置及检测方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：1、本专利技术所述的测量大直径管道壁厚的检测装置和方法，通过正交的电场和磁场控制带电小球绕管道运动，同时采用X射线机对比数字射线成像的方式，对带电小球直径和管道侧壁成像，从而对管道某一处的壁厚或者管道是否被腐蚀进行有效测量，检测方法有效快速、高效准确，无需管道旋转，就能获得精确管壁厚度，实现测量管道内壁厚度的同时，还可以分析密度变化即是否有腐蚀发生；2、本专利技术中的带电小球可以从任意位置释放，在围绕管道做圆周运动的过程中，找到X射线和管道以及带电小球恰好相切的小球位置，能保证在采集的灰度图像中投影的准确性；3、本专利技术的检测方法中，找到X射线恰好和带电小球以及管道相切的小球位置后，使X射线机以和带电小球以相同的速度转动，保持X射线机和管道以及带电小球的相对位置，采集的灰度图像中同时包含小球和管道信息，可以根据小球直径准确的标定管道壁厚；4、本专利技术的检测方法中，不需要对管道进行旋转，而是通过带电小球运动以及X射线机的旋转对管道的每一处侧壁进行壁厚的测量，适用于大直径且质量较大，旋转精度不容易保证的管道壁厚测量。附图说明图1为本专利技术实施例中的检测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中检测过程示意图；图3为本专利技术实施例中采集到的灰度图像示意图；图4为图3的灰度图像进行预处理后的示意图；图5为图4的灰度图像进行微分处理后的示意图；图6为本专利技术实施例中测量方法的流程图。附图标记：1-平行金属板；2-环形架；3-X射线机；4-带电小球；5-线圈；6-管道支承单元；7-探测单元。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的目的在于提供一种用于检测大直径管道壁厚的装置和方法，通过电磁场控制带电小球运动，利用X射线对带电小球和管道进行照射成像，对采集到的灰度图像进行微分处理，利用灰度图像上小球直径和管道壁厚的像素尺寸之比即可获得管道的壁厚，进而判断管道是否发生腐蚀。检测过程简单便捷，快速高效。本专利技术公开了一种管道壁厚的检测装置，包括：环形架，用于放置X射线机和探测单元，使X射线机与探测单元围绕管道做圆周运动；带电小球，用于确定测量初始位置及管壁厚度；环设于被测管道外的线圈，其通电后产生的磁场使带电小球以管道外径和小球半径之和为半径做圆周运动；设置在环形架外部的两个平行金属板，用于提供电场并与通电后的线圈作用使带电小球绕管道做匀速圆周运动；设置在环形架上的探测单元，用于采集灰度图像；以及管道支承单元，用于支撑被测管道两端。在本专利技术的一些实施例中，所述X射线机发出的射线束的张角为15至30度。在本专利技术的一些实施例中，所述带电小球采用的材料包括铍、锂、铝中的任一种。在本专利技术的一些实施例中，所述带电小球的直径为管道壁厚度的0.8倍到1.2倍之间。在本专利技术的一些实施例中，所述带电小球的带电量为500e至1000e。在本专利技术的一些实施例中，所述平行金属板的长度为管道外径的2.5至2.8倍。在本专利技术的一些实施例中，所述带电小球的重力与所受平行金属板之间的电场力大小相等方向相反。在本专利技术的一些实施例中，所述探测单元的像素大小为60至200μm。本专利技术还公开了一种管道壁厚的检测方法，采用如上所述的检测装置，包括如下步骤：A、保持X射线机和探测单元不动，使带电小球围绕管道做圆周运动，并利用探测单元采集第一组灰度图像；B、根据第一组灰度图像，确定X射线单元所发出的射线束和带电小球与管道均相切时带电小球位置；C、保持X射线单元和带电小球的相对位置不变，使X射线单元及探测单元在环形架上以和带电小球同样的速度做同心圆周运动，同时采集第二组灰度图像；D、根据第二组灰度图像计算得到管道的壁厚。在本专利技术的一些实施例中，步骤A中所述第一组灰度图像用于确定带电小球的测量初始位置；在本专利技术的一些实施例中，步骤B具体包括：对第一组灰度图像去噪后进行一阶微分处理，找到第一组灰度图像中带电小球和管道交界处的像素位置，并将交界处像素位置的灰度值与未照射到带电小球处的灰度值做对比，当带电小球和管道交界处的灰度值和未照射到小球处的灰度值相同时，即为X射线机所发出的射线束和带电小球与管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道壁厚的检测装置，包括：/n环形架，用于放置X射线机和探测单元，使X射线机与探测单元围绕管道做圆周运动；/n带电小球，用于确定测量初始位置及管壁厚度；/n环设于被测管道外的线圈，其通电后产生的磁场使带电小球以管道外径和小球半径之和为半径做圆周运动；/n设置在环形架外部的两个平行金属板，用于提供电场并与通电后的线圈作用使带电小球绕管道做匀速圆周运动；/n设置在环形架上的探测单元，用于采集灰度图像；以及/n管道支承单元，用于支撑被测管道两端。/n

【技术特征摘要】
1.一种管道壁厚的检测装置，包括：
环形架，用于放置X射线机和探测单元，使X射线机与探测单元围绕管道做圆周运动；
带电小球，用于确定测量初始位置及管壁厚度；
环设于被测管道外的线圈，其通电后产生的磁场使带电小球以管道外径和小球半径之和为半径做圆周运动；
设置在环形架外部的两个平行金属板，用于提供电场并与通电后的线圈作用使带电小球绕管道做匀速圆周运动；
设置在环形架上的探测单元，用于采集灰度图像；以及
管道支承单元，用于支撑被测管道两端。


2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述X射线机发出的射线束的张角为15至30度。


3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述带电小球采用的材料包括铍、锂、铝中的任一种。


4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述带电小球的直径为管道壁厚度的0.8倍到1.2倍之间。


5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述带电小球的带电量为500e至1000e。


6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述平行金属板的长度为管道外径的2.5至2.8倍。


7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述带电小球的重力与所受平行金属板之间的电场力大小相等方向相反。


8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
所述探测单元的像素大小为60至200μm。


9.一种管道壁厚的检测方法，采用如...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓东，汤雅惠，邹晶，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12