螺旋管检验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于测试油矿管道特别是螺旋管的无损伤检验系统，包括支承罩体和可移动地布置在支承体内并具有接收螺旋管的通孔的检验头（３０）。提供有当管道穿过检验头时使管道磁饱和磁性线圈（３２）。检验头包括用以进行探测的各种传感器，包括一组瑕疵探测器转换器（４０）、一组壁厚转换器和至少两对直径转换器（７０）。瑕疵探测器转换器（４０）围绕通孔环行间隔布置，用以输出在磁通量泄漏上变化的信号指示；壁厚转换器用以输出壁厚指示信号，该信号指示对应于管道壁厚的磁通量密度上的变化；直径转换器（７０）最好沿第一轴和与第一轴垂直的第二轴平放，以输出转换器和靠近管道外表面之间径向间隔的指示信号。计算机对从检验头来的电子信号进行处理并实时地把结果显示给操作者，该计算机通过一个或多个电导体与检验头连接。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于油矿管道的无损伤检验的检验系统。更具体地说，本专利技术涉及用于螺旋管的无损伤测试的在速度和可靠性方面改进的检验系统。本专利技术的系统可对螺旋管的各种形式的缺陷，包括壁厚缺陷、材料瑕疵、纵向裂缝及管道直径和椭圆度进行同时测试。对于检验油矿管道，已经设计有各种形式的系统。U.S.专利5,600,069公开了一种用于具有各种直径油矿管道的超声测试的改进系统。油矿管道无损伤测试设备应该满足几个基本目的。系统应该方便操作并可由各种检验人员来使用。检验系统还最好结构紧凑，并以相对较低的价格来制造和维修。更重要的是，系统可在探测各种瑕疵方面要精确，并当油矿管道以较高速度经过该系统时保持该精度。主要用于测试螺旋管的无损伤检验系统存在着独特的竞争优势。在油班(oil patch)领域的技术人员知道螺旋管与传统的油矿管道不同，外壳和螺旋管中的管道缠卷筒在表面，然后穿过井眼。然而螺旋管的长度可由各种连接器连接起来，螺旋管的典型长度为上千英尺，远远超过长度为30英尺的传统上用于“硬的”带螺纹接头的油矿管道。由于螺旋管具有固有的柔性，与传统带螺纹端头的油矿管道比具有明显的优点，这些优点包括具有相对低的成本和减少了用于穿过管道井眼的时间。由于螺旋管的相对薄的壁必须满足预定的规范，还由于管道直径和椭圆度必须在选定的范围内以减小螺旋管裂断的可能性，因此螺旋管的柔度表现出了独特的检验问题。当过大的轴向力加在螺旋管上时，螺旋管可能不希望地延长，于是减少了壁厚和管道直径。而且，油矿管道比传统带螺纹连接器端头的油矿管道具有明显多的裂缝。虽然已经设计了几种螺旋管检验系统，但是这些系统中没有一个测试与螺旋管有关的所有普通缺陷，并且现有技术中的系统的绝大多数在探测管道中的缺陷时没有较高的精度。一种德国Lingen的RosenInspection Technologies制造的检验系统可测试螺旋管壁厚和材料瑕疵，但是系统很庞大并且很昂贵。而且Rosen检验系统不能测试管道直径和椭圆度，也不能很好地探测螺旋管中的纵向裂缝。Rosen瑕疵检验探测系统的下游需要配有单独的单元，以测量待检验管道的长度。其他包括由Texas的Houston的Stylwan Inspection制造的系统的现有技术管道检验系统使用了相对小数量的探测器，甚至在探测大多数螺旋管缺陷时精度减小。已经设计出了特别用于测试螺旋管直径和椭圆度的检验系统，但是这些系统不能测试在螺旋管中的包括壁厚、瑕疵和纵向裂缝等其他各种缺陷。本专利技术克服了现有技术的缺点，在后面公开了改进的螺旋管检验系统。检验系统特别地用于对螺旋管中的各种缺陷进行同时测试，并在螺旋管以较高速率穿过检验系统时，可在探测这些缺陷时具有需要的较高精度。螺旋管检验系统包括带有六个定心器的圆筒罩体和装在铝壳内的电子组件。三个定心器在罩体的输入端以120°环行分开布置，另外三个定心器以相同的位置布置在罩体的输出端。一组转换器容纳在位于罩体内的检验头上，导电线缆把检验头连接到铝壳体内的电子组件上。圆筒罩体容纳有励磁线圈，用于给正穿过罩体的螺旋管带来磁饱和。插入在罩体内的特定直径检验头或卡盘包含有转换器阵列，以探测整个磁通量、磁通量泄漏以及涡流扰动。检验头还容纳有四(4)个以成90°布置的涡流(或压电)转换器，以测量到插入罩体内螺旋管的外表面的距离。铝壳容纳有三个计算机(1)在管道的正交方向(quadratures)内计算管道壁厚的壁缺损的计算机；(2)在两个正交的平面上确定管道直径同时还确定管道偏心状态的直径/椭圆度计算机；(3)可在平板上显示图象的数据采集流计算机，该计算机带有连接鼠标、打印机和键盘的接线端子。壳体还容纳有瑕疵探测放大器、差动涡流纵向裂缝电子设备、脉冲宽度调制恒流磁源、用以监测螺旋管长度的预设的编码器/计数器，以及所有的电源设备。壳体用120V的交流电源或其他可选择的电源来驱动。本专利技术的目的是提供一种改进的无损伤测试系统，特别是用于测试油矿螺旋管。该系统可测试与螺旋管有关的所有各种普通缺陷，这些缺陷包括材料瑕疵、壁厚变化、纵向裂缝以及直径和椭圆度不规则。本专利技术的相关目的是提供一种螺旋管检验系统，该系统甚至是当螺旋管以每分钟30英尺(每分钟9米)到每分钟180英尺(每分钟55米)的速率穿过该系统时，在探测螺旋管的缺陷探测方面仍然具有较高的可靠性。本专利技术的另一个目的是提供一种螺旋管检验系统，该系统在结构上相对紧凑，并以相对较低的价格进行制造和维修。本专利技术的特征是各种探测器不与螺旋管的外表面接触，这样可实现穿过该检验系统的较高进给速率。本专利技术的另一个特征是螺旋管检验系统可沿互相垂直的x-轴和y-轴来计算螺旋管的直径，然后对于确定在螺旋管的长轴和短轴之间的变化提供运算，以确定管道的椭圆度。本专利技术的另一个特征是在管道中的纵向裂缝可通过在高频工作的转换器进行探测，这样对这种缺陷具有较高敏感度。两个用于测试纵向裂缝的探测器轴向分开，其输出的差值可作为螺旋管中纵向裂缝的末端的指示。本专利技术的明显优点为螺旋管检验系统在结构上相对紧凑，并可方便地移动到不同的螺旋管检验地点。螺旋管检验系统的另一个优点是系统是高度自动化，并可由不同的无损伤测试人员可靠地使用。本专利技术的这些和其他目的、特征和优点可通过下面结合附图的详细描述中变得更加明显。附图说明图1是本专利技术的螺旋管检验筒以及根据本专利技术的机械定心器的剖面图，该定心器用于在检验操作过程中使从外罩穿过的螺旋管对中。图2为图1中所示局部剖开的圆筒外罩以及可替换的检验头卡盘的详细图。图3为图1中所示的检验头和机械定心器的端面视图。图4为图1和图3所示定心器其中之一的详细图。图5为和检验头一起使用的检验壳体的视图。图6为本专利技术的直径/椭圆度传感器的端面视图。图7示出了流探测器的转换器，该转换器具有位于转换器上面的锥形通量集中器。图8为本专利技术的用于检验头的典型系统元件以及用于该系统的电子壳体的方框图。图9为用于本专利技术系统的测试电路。图10为用于检测螺旋管中的裂缝的相配的探测器电路。图11为示出了前置放大盒的连接电路，以及容纳有瑕疵、壁厚和裂缝管道探测器的卡盘。在图11中还示出了直径和椭圆度探测器和励磁线圈，它们从功能上不需穿过连接盒，但是通常是穿过该盒的。图12为图11中示出的探测瑕疵、壁厚和管道的电路放大(elongated)图。该图还示意地示出了容纳有每个探测器的卡盘。图13为示出了瑕疵探测板的布线的电路。螺旋管道检验系统10包括圆筒罩12，该圆筒罩12在其输入端16和输出端18带有圆辊定心器14，还包括容纳在图5所示的铝壳90内的电子组件。在圆筒12内装有容纳在检验头30内的一组转换器，这将在后面描述。如图3所示，端板24和26通过传统的螺钉28固定在检验头30上。如图3所示的导线98引入到连接盒20中以把圆筒连接到如图5所示的壳体90上。线缆既把电源提供给检验头30，也把从检验头传来的信号传送到壳体90上。或者，可使用一根线缆为检验头30提供电源，同时一根或更多的线缆可把转换器连接到壳体90内的电子组件上。在需要时，也可使用无线电FM技术以把转换器信号传送到壳体90上。如图1和4所示，每个定心器14安装到定心器基体15上。螺旋弹簧17把圆辊块体19压向螺旋管，同时处于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试管道的无损伤检验装置，包括：支承罩体；可移动地放置在该支承罩体内的检验头，该检验头包括用于接收轴向穿过检验头的管道的通孔；在支承罩体上的磁发生器，该发生器用于当管道轴向穿过检验头时使管道磁饱和；一组在检验头上围绕 通孔环行间隔布置的瑕疵探测器转换器，每个瑕疵探测器转换器输出瑕疵探测器电子信号，该信号指示相应于靠近各自瑕疵探测器转换器的管道中的瑕疵的磁通量泄漏；一组在检验头上围绕通孔环行间隔布置的壁厚转换器，每个壁缺损转换器输出壁厚电子信号，该信号 指示相应于靠近壁厚转换器管道的壁厚的磁通量密度的变化；在检验头上的至少两对直径转换器，该至少两对直径转换器中的每一对包括位于通孔径向相对两端的第一直径转换器和第二直径转换器、在第一对直径转换器之间延伸的线限定第一轴、在第二对直径转换器之 间延伸的线限定第二轴，第一轴相对于第二轴大致是倾斜的，第一和第二直径转换器均输出电子信号，该电子信号可指示相应转换器和管道的靠近的外壁之间的径向间隔。处理从检验头来的电子信号的计算机；以及一个或多个电导体，用以把电源传输到检验头并把 从电子检验头来的电子信号传输到计算机上。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：希勒尔温鲍姆，
申请(专利权)人：希勒尔温鲍姆，
类型：发明
国别省市：US[美国]