金属管道内异物无损检测方法及装置与流程

本发明涉及无损检测技术，具体涉及一种金属管道内异物无损检测装置及方法。

背景技术：

使用中的管道在进行无损检测时，往往需要人为的安装相应的检测设备，由于，而当管道过长时，其检测点也会相应增多。此时现有技术的工作人员需要搬运该检测设备至不同的检测点进行检测，无形中增大了操作成本，降低了检测效率。尤其金属管道的检测存在一定人工检测的安全隐患，因此基于机器人自动控制技术对无损检测装置进行智能远程遥控的研发可有效解决此类问题。

此外，传统的管道腐蚀检测采用的是单晶片探头发散超声声束进行厚度测量，其缺点在于探头每接触被测一次仅能测量单点位置的厚度，测量工件其他点时需要不断移动探头，这样一来整个测量过程中的移动次数增加，测量效率低且容易出现漏检的情形。因而，如何实现单次对管道的多个测量点进行厚度测量，减少腐蚀检测过程中探头的移动次数，从而提高检测效率是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种金属管道内异物无损检测装置，用于提高了检测效率，提升了操作安全，且降低了操作成本。

本发明提供了一种金属管道内异物无损检测装置，包括：无线数据连接的检测探头部和终端检测设备，其中：

检测探头部包括主体支架、第一传动环状支架、第二传动环状支架、控制模块、第一传动模块、第二传动模块、第一探头组件、第二探头组件和通讯模块；

所述主体支架套设于所述第一传动环状支架和所述第二传动环状支架之间；所述第一传动环状支架的平面与所述第二传动环状支架的平面平行；所述第一传动模块设置于所述第一传动环状支架上，并与所述控制模块电连接；所述第二传动模块设置于所述第二传动环状支架上，并与所述控制模块电连接；

所述第一传动环状支架与所述第二传动环状支架分别套设于待测管道外壁；

所述第一探头组件和第二探头组件为磁阵探头或超声探头，用于管道内异物检测；

所述控制模块，用于控制所述第一传动模块和所述第二传动模块驱动所述主体支架移动；还用于接收所述第一探头组件的检测数据和/或所述第二探头组件的检测数据；更佳地，可根据所述第一探头组件的检测数据和/或所述第二探头组件的检测数据确认所述待测管道内的氧化堆积情况；

所述终端检测设备与所述通讯模块无线连接；所述终端检测设备，发送位移命令给所述通讯模块，所述位移命令包含预定位置；

所述控制模块，还用于根据所述位移命令控制所述第一传动模块和所述第二传动模块驱动所述主体支架移动移动至所述预定位置。

可选的，所述通讯模块，还用于向所述终端检测设备发送所述第一探头组件的检测数据和/或所述第二探头组件的检测数据；

所述终端检测设备，还用于根据所述第一探头组件的检测数据和/或所述第二探头组件的检测数据确认所述待测管道内的氧化堆积情况。

可选的，所述终端检测设备，还用控制所述第一探头组件和/或所述第二探头组件开启或关闭。

可选地，第一探头组件或第二探头组件设有多个磁场敏感元件，且每一磁场敏感元件配置一永磁体或所有磁场敏感元件共用一片状永磁体；用于检测来自管内氧化物的杂散磁场强度以实现管道内氧化物检测；

可选地，第一探头组件或第二探头组件为超声探头，包括内设在探头壳体内的多个向心排布的晶片。通过在探头内设置多个晶片可实现一次性对管道的多个被测点进行厚度测量从而检测管道的腐蚀程度，减少了探头在被测管道外壁的移动次数，提高了测量效率。优选地，晶片可呈单行排布或者多行排布。更优选地，为了实现晶片具备发射超声波和接收回波的双重功能，晶片可选用压电晶片，较佳地，可选用矩形晶片，矩形晶片的长度范围可为5mm至15mm，此时相邻晶片的中心距离范围可优选为0.5mm至1.5mm。此外，为了满足不同厚度的管道壁的测量，本发明所提供的探头可选用频率为1mhz至15mhz压电晶片。

优选地，晶片设置在一探头壳体内。进一步优选地，探头壳体设有一呈圆柱面状的发射面，多个向心设置的晶片沿该发射面排布。此时晶片发射的超声波可通过该发射面进入被测管道壁。更进一步优选地，多个晶片沿发射面呈单行或者多行排布。较佳地，该发射面的宽度尺寸应不小于晶片的长度尺寸。此外，考虑到管道的外壁形状特征，该发射面的弧度应当大于0度但不大于180度。

为了防止探头的晶片在测量过程中被粗糙的管道外壁磨损，还包括一与探头壳体内表面契合的楔块，当所述探头测量时，所述楔块位于探头壳体和被测管道外壁之间。其中，与探头壳体耦合的面为连接面，与被测管道外壁耦合的面为测量面。优选地，连接面与探头壳体的发射面贴合，测量面与被测管道部分外壁贴合。更优选地，为了使楔块与探头配套使用，各晶片发射的超声波依次通过发射面、连接面和测量面。较佳地，为了更好的配合管道的外壁形状，可将测量面设置成一圆柱面。此时，楔块的连接面与测量面的宽度和弧度均分别不小于发射面的宽度和弧度。

进一步优选地，为了使楔块与探头配合得更好，连接面与测量面共一对称轴设置。值得一提的是，为了使超声波通过楔块后以0度入射角入射管道，换言之，为了使超声波在管道壁内通过的路径刚好为管道的壁厚，可将测量面半径设置成小于连接面半径，并进一步将连接面与测量面同轴设置，此时，超声波在楔块内的通过路径与连接面、测量面的半径方向重合。此外，楔块采用有机玻璃制作。

值得一提的是，为了在不更换探头的情况下对多种规格不同的管道进行厚度测量，发明人创造性地为探头配备了多个楔块，各楔块的连接面均相同，但测量面半径尺寸均不相同。使用本发明提供的探头时测量不同规格的管道时，仅需更换半径尺寸与被测管道规格匹配的楔块即可。此时，针对常见规格的管道测量，楔块的测量面半径范围可优选为10mm至100mm。优选地，探头壳体与楔块以活动连接方式连接。较佳地，探头壳体与楔块采用螺栓螺母连接。

可选地，检测探头部外设有可拆卸的隔热层，可针对金属管道进行检测。此外，可进一步配合降温装置使用以保证检测的安全性。

此外，为了保证进一步增加该无损检测装置的自动化程度，还增设一行走部，用于实现检测探头部沿管道自动行走，该行走部包括伸缩组件和行走组件，伸缩组件分别独立地连接检测探头部和行走组件，行走组件经驱动后带动整个检测探头部沿管道行进。

优选地，所述伸缩组件为一端固定的螺纹管，非固定端连接就检测。

优选地，行走组件为包括两组，分别设于探测探头部和伸缩组件固定端。更优选地，每组所述行走组件包括两组轮架，两组轮架错位分布。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述行走组件还包括驱动组件。

所述行走组件的每组轮架设有两个行走轮，两个行走轮对称分布。两组所述轮架的行走轮通过一个电机驱动。

所述轮架通过调整组件调节两个行走轮之间的距离。

一种管道内壁腐蚀检测方法，采用包括前述任一所述的探头的测厚仪进行管道内壁腐蚀检测。

步骤a:将所述测厚仪的探头与待测管道外壁贴合进行腐蚀检测；

步骤b:经测厚仪测得待测管道厚度值。

更优选地，为了实现精确的检测，步骤a中探头所用楔块与待测管道完全贴合。

进一步优选地，为了防止管道外壁的氧化物等对检测结果造成干扰，步骤a还包括打磨待测管道外壁，并在待测管道外壁涂敷耦合剂。

值得一提的是，测厚仪内置晶片激发程序和厚度值计算程序。测厚仪先同时或依次激发晶片产生逆压电效应，使各晶片同时或依次分别发出超声波；再同时或依次激发各晶片产生正压电效应，使各晶片同时或依次分别接收各自发出的超声波产生的反射波。

测厚仪显示的厚度数据结果为一二维坐标系，其中横坐标为晶片编号1、2、3……n，纵坐标为各晶片对应的测量点的厚度值。

此外，测量不同规格的管道时，仅需选择一测量面与管道规格匹配的楔块连接至探头壳体并按照上述步骤进行测量即可。

本发明实施例提供的金属管道内异物无损检测装置及方法，通过第一传动环状支架与第二传动环状支架分别套设于待测管道外壁；进而，控制模块控制第一传动模块和第二传动模块驱动主体支架移动；并接收第一探头组件的检测数据和/或第二探头组件的检测数据；根据第一探头组件的检测数据和/或第二探头组件的检测数据确认待测管道内的氧化堆积情况；此外超声探头采用多个向心排布的晶片进行管道的厚度测量从而检测其内壁腐蚀程度，并针对不同规格的管道配备尺寸不同的楔块，与现有技术相比，该超声探头极大的减少了管道厚度测量过程中探头移动的次数，并且测量不同规格的管道时仅需更换制作成本低廉的楔块，而不需要更换整个探头，具有测量效率高的特点、测量成本低的特点，可广泛应用于管道内壁腐蚀检测及其相关领域；且实现了金属管道内异物无损检测装置自主在待测管道上移动并进行相应检测，提高了检测效率，且极大程度增加了人工检测安全，降低了操作成本，此外针对金属管道增设了隔热层以保证探头的安全检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种金属管道内异物无损检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种金属管道内异物无损检测装置剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种金属管道内异物无损检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的超声探头的一种优选实施方式；

图5为超声探头的探头壳体的结构示意图；

图6为超声探头的压电晶片在发射面上的排布示意图；

图7为超声探头的楔块的结构示意图；

其中，10、检测探头部；100、主体支架；101a、第一传动环状支架；101b、第二传动环状支架；102、控制模块；103a、第一传动模块；103b、第二传动模块；104a、第一探头组件；104b、第二探头组件；1041、探头壳体；1042、楔块；1043、发射面；1044、压电晶片；1045、连接面；1046、测量面；105、通讯模块；20、终端检测设备。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的一种金属管道内异物无损检测装置的结构示意图，参见图1，该金属管道内异物无损检测装置，包括：无线数据连接的检测探头部10和终端检测设备(图中未显示)，其中：

检测探头部10包括主体支架100、第一传动环状支架101a、第二传动环状支架101b、控制模块102、第一传动模块103a、第二传动模块103b、第一探头组件104a、第二探头组件104b和通讯模块105；

主体支架100套设于第一传动环状支架101a和第二传动环状支架101b之间；第一传动环状支架101a的平面与第二传动环状支架101b的平面平行；第一传动模块103a设置于第一传动环状支架101a上，并与控制模块102电连接；第二传动模块103b设置于第二传动环状支架101b上，并与控制模块102电连接；

第一传动环状支架101a与第二传动环状支架101b分别套设于待测管道外壁；

控制模块102，用于控制第一传动模块103a和第二传动模块103b驱动主体支架100移动；还用于接收第一探头组件104a的检测数据和/或第二探头组件104b的检测数据；根据第一探头组件104a的检测数据和/或第二探头组件104b的检测数据确认待测管道内的氧化堆积情况。

具体的，图2为本发明实施例提供的一种金属管道内异物无损检测装置剖面结构示意图，参见图2，其仅示出了第一传动环状支架101a套设于该待测管道外壁的情形，其中该第一传动环状支架101a包含了四个第一传动模块103a，其个数仅为示例说明，本实施例不予限定。进一步地，通过四个第一传动模块103a可以将该第一传动环状支架101a有效的固定在该待测管道外壁上，进一步地，该第一传动环状支架101a可以具有电机和轮组(图中未示出)，以便在该待测管道外壁上移动。进一步地，该第一传动环状支架101a还设置有两个第一探头组件104a，用于对待测管道内部的氧化堆积情况进行探测。可选的，本发明实施例中提供的探头可以通过涡流感应技术或磁场探测技术等方式，获取氧化堆积情况。此处不予限定。

本发明实施例提供的金属管道内异物无损检测装置，通过第一传动环状支架与第二传动环状支架分别套设于待测管道外壁；进而，控制模块控制第一传动模块和第二传动模块驱动主体支架移动；并接收第一探头组件的检测数据和/或第二探头组件的检测数据；根据第一探头组件的检测数据和/或第二探头组件的检测数据确认待测管道内的氧化堆积情况。实现了金属管道内异物无损检测装置自主在待测管道上移动并进行相应检测，提高了检测效率，降低了操作成本。

为了便于对该金属管道内异物无损检测装置进行控制，可以通过终端检测设备，例如智能手机、平板电脑等进行控住，下面提供一种可能的实现方式：在图1的基础上，图3为本发明实施例提供的另一种金属管道内异物无损检测装置的结构示意图，参照图3，该金属管道内异物无损检测装置还包括：终端检测设备20；终端检测设备20与通讯模块105无线连接；

终端检测设备20，发送位移命令给通讯模块105，位移命令包含预定位置；

控制模块102，还用于根据位移命令控制第一传动模块103a和第二传动模块103b驱动主体支架100移动移动至预定位置。

进一步地，通讯模块105，还用于向终端检测设备20发送第一探头组件104a的检测数据和/或第二探头组件104b的检测数据；

终端检测设备20，还用于根据第一探头组件104a的检测数据和/或第二探头组件104b的检测数据确认待测管道内的氧化堆积情况。

进一步地，终端检测设备，还用控制第一探头组件104a和/或第二探头组件104b开启或关闭。

作为超声探头的结构说明，如图4、5所示，超声探头，包括沿超声波发射方向依次连接的探头壳体1041和楔块1042，探头壳体设有一呈圆柱面状的发射面1043，具体地，发射面的弧度为150度，宽度为12mm，半径为100mm，如图6所示，探头壳体内设置了64个沿发射面呈单行且向心排列的压电晶片1044，压电晶片的长度为10mm，相邻的压电晶片之间的中心距离为10mm，晶片的频率为7mhz；为了配合探头使用，楔块也设有一呈圆柱面状的连接面1045和测量面1046，其中连接面与发射面尺寸完全相同。值得一提的是，为了使超声波以零度入射角通过楔块后再以0度入射角入射管道，换言之，为了使超声波在管道壁内通过的路径刚好为管道的壁厚，发明人将楔块设置成半圆环状，测量面半径设置成小于连接面半径，换言之，此时超声波在楔块内的通过路径与连接面、测量面的半径方向重合。此外，楔块的弧度优选为150度，即连接面和测量面弧度均为150度，楔块的材质为有机玻璃。

值得一提的是，由于实际被测中的被测管道的规格不一，这就要求使用与被测管道外壁匹配的探头进行厚度测量，然而探头的制作成本高昂，如针对每一种规格的管道均制作一匹配的探头则极大地增加了测量成本并造成浪费，因而，为了在不更换探头的情况下实现对多种规格不同的管道进行厚度测试，发明人创造性地为探头配备了多个可配合不同尺寸的管道测量的楔块，如图7所示，具体而言是设置5个连接面相同，而测量面半径匹配常见的管道的半圆环状楔块，其中楔块a7的半径为38mm，楔块b8的半径45mm、楔块c9的半径为51mm、楔块d10的半径为60mm、楔块e11的半径为63mm。相应地，为了便于拆装，楔块采用螺栓螺母连接方式活动连接在探头壳体上。

一种管道异物无损检测方法，包括以下步骤：

步骤一：将本发明所提供的检测探头部与终端检测仪数据连接，在检测仪设置晶片激发程序和厚度值计算程序，在晶片激发程序和厚度值计算程序中均对各晶片从左至右采用1、2、3……64进行编号；

步骤二：打磨待测管道的外壁，并在待测外壁区域涂敷耦合剂；

步骤三：将探头的楔块的测量面与待测管道外壁相接触，各晶片从左至右分别对应不同的测量点。终端检测仪按照预先设定的程序依次控制编号为1、2、3……64的晶片产生逆压电效应，使各晶片成为超声发射器，此时各晶片同时或依次分别发出超声波，超声波以0度入射角依次通过楔块、耦合剂最终以0度入射角入射被测管道；当各晶片发出的超声波到达其对应的被测点的内壁时即产生反射波，与此同时终端检测仪通过程序依次控制编号为1、2、3……64的晶片产生正压电效应，使晶片成为回声接收器，此时，各晶片同时或依次分别接收各自发出的超声波产生的反射波；

步骤四：探头将获取的测量信息传输至数据连接的检测仪，检测仪通过厚度值计算程序计算出各晶片对应的测量点的厚度值，厚度值计算程序的数据处理结果显示为一二维坐标系，其中横坐标为晶片编号，纵坐标为各晶片对应的测量点的厚度值，工人通过观测终端检测仪显示的厚度值判断管道内壁腐蚀程度。

测量不同规格的管道时，仅需选择一测量面与管道规格匹配的楔块连接至探头壳体并按照上述步骤进行测量即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。