海底管道外腐蚀在线监测装置及方法

1.本发明涉及海底管道腐蚀检测技术领域，尤其涉及一种海底管道外腐蚀在线监测装置及方法。


背景技术：

2.管道作为五大运输方式之一，有着安全性高、连续性好、运输量大的优点，在海洋油气的运输中得到了广泛的应用。但是由于海底管道本身暴露于海水中，而海洋是一个腐蚀性极强的环境，各种钢体设施在海洋环境中极易发生腐蚀破坏。金属结构物进比陆地上要严重，物理因素、化学因素和生物因素均可导致腐蚀，而且一旦发生腐蚀破坏，维修极为困难，后果不堪设想。
3.目前我国的长输管道大部分已服役了二十多年，管道因腐蚀破坏造成的穿孔频繁，维修更新率比较高。管道的腐蚀泄漏，不仅污染了环境，而且还给国家带来了难以弥补的经济损失。为此在管道建设迅速发展的同时，如何保证管道的安全运行也成为越来越重要的问题。
4.超声检测装置可用于检测管道的变形情况、腐蚀情况以及判断管壁是否出现变薄的现象。然而，超声检测装置对检测环境要求较为苛刻，其原因在于，当超声波探头与被检工件之间存在空气时，超声波将被反射而无法进入被检工件，为了使超声波能顺利透射进入被检工件，在超声波探头与被检工件检测面之间需要施加能透声的耦合介质(即耦合剂)来排除此间的空气，被检测工件的材质、表面粗糙度、探测方式(如仰探或侧探)等条件因素不同，所适用的耦合剂材质、粘度也不同，否则会对最终超声波检测数据准确度造成影响，因此，选择合适的耦合剂对于超声波检测数据准确度至关重要。
5.而由于海底管道长期浸泡于海底中，仅能采用海水作为耦合剂，难以根据不同的海底管道条件因素选择适用的超声检测耦合剂，导致检测到的数据准确度低，检测效果不佳；此外，每次检测都需要将超声检测装置输送到各个检测点进行检测，难以实现海底管道的在线检测。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种海底管道外腐蚀在线监测装置及方法，本发明的探头机构结构简单，能够长期吸附固定于待测管道，实现海底管道的长期在线检测，同时可根据需要选择更为合适的耦合剂，提高超声波检测数据的准确度。
7.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一方面，本发明提供一种海底管道外腐蚀在线监测装置，包括探头机构，所述探头机构包括探头主体及永磁体筒柱，还包括永磁体筒柱，所述永磁体筒柱包括沿探头主体轴线方向设置的第一筒段及第二筒段，所述第一筒段包覆于探头主体外，所述第二筒段远离第一筒段的一端形成用于与待测管道相吸附的吸附端面，所述第二筒段的内腔与探头主体之间共同围成用于容纳耦合剂的容纳腔，且所述容纳腔连接有用于输送耦合剂的输送管
道。
9.优选地，所述永磁体筒柱包括至少两个拼接块，所述拼接块呈径向分布，所述拼接块的横截面呈扇环状结构，且相邻拼接块的侧壁相互吸附。
10.优选地，所述第一筒段与探头主体的外壁相互吸附。
11.优选地，所述第一筒段与探头主体之间间隙配合。
12.优选地，所述永磁体筒柱的外部还设有固定套环组件，所述固定套环组件包括沿永磁体筒柱的轴线方向设置的限位环，所述限位环与永磁体筒柱之间设有至少两个弧形压块，所述弧形压块呈径向分布，且各弧形压块分别连接有用于带动弧形压块沿径向方向移动的调节杆，所述调节杆远离弧形压块的一端贯穿限位环并连接有锁定件。
13.优选地，所述弧形压块与拼接块交错排布，且所述弧形压块所对应的圆心角度数大于或等于拼接块所对应的圆心角度数。
14.优选地，所述耦合剂为工业黄油、润滑脂、工业凡士林、机油、甘油、化学浆糊或水玻璃中的任意一种或多种组合。
15.优选地，所述海底管道外腐蚀在线监测装置包括：
16.多个超声波测厚仪，用于采集并记录待测管道壁厚数据，所述超声波测厚仪包括仪器主体及上述的探头机构；
17.主控计算机，用于处理管道壁厚数据，以获取待测管道腐蚀情况；
18.水下机器人，用于将超声波测厚仪采集到的待测管道壁厚数据传输至主控计算机。
19.另一方面，本发明还提供一种海底管道外腐蚀在线监测方法，包括如下步骤：
20.将多个探头机构分别吸附于待测管道的各个检测点上；
21.通过多个超声波测厚仪定期采集待测管道壁厚数据；
22.水下机器人将超声波测厚仪采集到的待测管道壁厚数据传输至主控计算机；
23.主控计算机处理管道壁厚数据，以获取待测管道腐蚀情况。
24.本发明的有益效果在于：
25.本发明中在探头主体外围蔽永磁体筒柱，利用永磁体筒柱的磁性吸附作用可将探头主体长期牢固固定于待测管道上，由此可长期在线检测海底管道的外部腐蚀情况，探头机构固定方式简单，且可适用不同管径的待测管道，同时通过永磁体筒柱在探头主体与待测管道的壁面之间形成一密闭的可容纳耦合剂的容纳腔，阻隔耦合剂与外界环境，以使得耦合剂得以在海底环境下使用，由此可根据需要选择更为合适的耦合剂，提高超声波检测数据的准确度。
附图说明
26.图1为本发明的探头机构安装于待测管道的结构示意图。
27.图2为本发明的探头机构的内部结构示意图。
28.图3为本发明的探头机构的结构示意图。
29.图4为本发明的探头机构另一视角的结构示意图。
30.图5为本发明的探头机构的爆炸图。
31.图6为本发明的固定套环组件的结构示意图。
32.图7为本发明的海底管道外腐蚀在线监测装置的结构示意图。
33.图8为本发明的海底管道外腐蚀在线监测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
35.实施例1
36.请参阅图1至图2所示，本发明提供一种海底管道外腐蚀在线监测装置，包括探头机构1，所述探头机构1包括探头主体11及永磁体筒柱12，本实施例中，永磁体筒柱12可为合金永磁材料，例如汝铁硼永磁材料、钐钴永磁材料、铝镍钴永磁材料等，也可为铁氧体永磁材料，永磁体筒柱12包括沿探头主体11轴线方向设置的第一筒段121及第二筒段122，第一筒段121包覆于探头主体11外，第二筒段122远离第一筒段121的一端形成用于与待测管道5相吸附的吸附端面123，第二筒段122的内腔与探头主体11之间共同围成用于容纳耦合剂的容纳腔124，且容纳腔124连接有用于输送耦合剂的输送管道14，本实施例中，输送管道14贯穿探头主体11伸入容纳腔124内，在另一种实施方式中，输送管道14也可通过贯穿永磁体筒柱12进入容纳腔124内。
37.参见图1、图2及图4所示，使用时，将永磁体筒柱12、输送管道14及探头主体11组装好，利用永磁体筒柱12的磁性吸附作用，通过吸附端面123将探头主体11吸附固定在待测管道5的外壁上，随后通过输送管道14将耦合剂输送填充至容纳腔124内，随即可进行检测作业。
38.本发明中在探头主体11外围蔽永磁体筒柱12，利用永磁体筒柱12的磁性吸附作用可将探头主体11长期牢固固定于待测管道5上，由此可长期在线检测海底管道的外部腐蚀情况，探头机构1固定方式简单，且可适用不同管径的待测管道5，同时通过永磁体筒柱12在探头主体11与待测管道5的壁面之间形成一密闭的可容纳耦合剂的容纳腔124，阻隔耦合剂与外界环境，以使得耦合剂得以在海底环境下使用，由此可根据需要选择更为合适的耦合剂，提高超声波检测数据的准确度。
39.在一种具体的实施方式中，当待测管道5的管径远大于永磁体筒柱12的管径时，永磁体筒柱12的安装面相对于吸附端面123趋向于平面，永磁体筒柱12吸附在管道5上后，两者的连接处无缝隙，此时永磁体筒柱12可为一体式结构。
40.在另一种优选的具体实施方式中，永磁体筒柱12为分体式的，具体的，参见图2及图5所示，永磁体筒柱12包括至少两个拼接块125，本实施例中，永磁体筒柱12包括六个拼接块125，拼接块125呈径向分布，拼接块125的横截面呈扇环状结构，且相邻拼接块125的侧壁相互吸附。
41.本实施例中，将永磁体筒柱12设置为分体式结构，当待测管道5的管径较小时，可通过调节拼接块125的上下错落程度，以使吸附端面123形成与待测管道5的安装面相互平行的曲面，由此可减少永磁体筒柱12与待测管道5之间的缝隙，从而使得同一管径的永磁体筒柱12能够适用更多管径的待测管道5。
42.另一方面，将永磁体筒柱12设置为分体式结构，拆卸更方便，利于清洗维护。
43.第一筒段121与探头主体11的外壁相互吸附。
44.第一筒段121与探头主体11之间间隙配合。
45.参见图3至图5所示，永磁体筒柱12的外部还设有固定套环组件13，固定套环组件13包括沿永磁体筒柱12的轴线方向设置的限位环131，限位环131与永磁体筒柱12之间设有至少两个弧形压块132，弧形压块132呈径向分布，且各弧形压块132分别连接有用于带动弧形压块132沿径向方向移动的调节杆133，调节杆133远离弧形压块132的一端贯穿限位环131并连接有锁定件134，本实施例中，锁定件134为六角螺母，调节杆133与六角螺母相螺接，本实施例中，固定套环组件13包括三个弧形压块132，各弧形压块132沿径向方向均匀排布。
46.使用时，通过调节杆133带动弧形压块132沿径向方向移动，推压拼接块125，使各拼接块125向轴心方向靠拢，各拼接块125之间拼接更紧密，进一步提高各拼接块125之间的连接紧密度及牢固度。
47.参见图3至图4所示，弧形压块132与拼接块125交错排布，以使各弧形压块132推压时可同时作用于相邻两个拼接块125，推压聚拢效果更佳，且弧形压块132所对应的圆心角度数大于或等于拼接块125所对应的圆心角度数，以使弧形压块132具有较大的推压作用面，推压聚拢效果更佳。
48.耦合剂为工业黄油、润滑脂、工业凡士林、机油、甘油、化学浆糊或水玻璃中的任意一种或多种组合。
49.此外，耦合剂还可以是耦合剂根据所需要的透声性(声阻抗)、润湿性、粘度等要求而专门配制的商品化产品，例如，伊莱科超声波测厚仪耦合剂，具有较好的耦合性能且对环境友好，易于清除。
50.实施例2
51.参见图1、图7至图8所示，本实施例提供一种海底管道外腐蚀在线监测装置，包括：
52.多个超声波测厚仪，固定于海底待测管道5的侧壁上，用于采集并记录待测管道5壁厚数据，超声波测厚仪包括仪器主体2及实施例1中的探头机构1；仪器主体2外部包裹有海水承压套；检测时，探头主体11发射的超声波脉冲穿过耦合剂到达待测管道5的检测面，随后脉冲被反射回探头主体11，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度；
53.主控计算机3，设于海上平台或者陆地上，用于处理管道壁厚数据，以获取待测管道5腐蚀情况；
54.水下机器人4，用于将超声波测厚仪采集到的待测管道5壁厚数据传输至主控计算机3，水下机器人4分别与主控计算机3、超声波测厚仪通讯连接。
55.参见图7所示，在一种具体实施方式中，一个水下机器人4可传输多个超声波测厚仪的数据，参见图8所示，在另一种具体实施方式中，一个水下机器人4对应传输一个超声波测厚仪的数据。
56.本发明通过水下机器人4传输数据，使得数据分析的部分可转移到岸上进行，利于海底管道的长期在线实时检测。
57.本实施例还提供一种利用上述在线检测装置进行的海底管道外腐蚀在线监测方法，包括如下步骤：
58.s1.将多个探头机构1分别吸附于待测管道5的各个检测点上；
59.s2.通过多个超声波测厚仪定期采集待测管道5壁厚数据；
60.s3.水下机器人4将超声波测厚仪采集到的待测管道5壁厚数据传输至主控计算机3：水下机器人4移动至海底超声波测厚仪所在处，接收待测管道5壁厚数据，随后水下机器人4返回岸边，将数据传输给主控计算机3；
61.s4.主控计算机3处理管道壁厚数据，以获取待测管道5腐蚀情况。
62.在一种具体实施方式中，主控计算机3存储有对应待测管道5的原始壁厚数据，通过比对各检测点当前的壁厚数据与原始壁厚数据，可获取当前该检测点的腐蚀轻重程度，壁厚越薄，腐蚀程度越深。
63.在另一种具体实施方式中，主控计算机3存储有各待测管道5的历史壁厚数据，通过比对同一检测点的历史壁厚数据，可获取该检测点的腐蚀快慢程度。
64.当然，以上图示仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。