专利名称：一种套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法和装置，特别是基于漏磁检测的套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法和装置。
背景技术：
目前，根据套铣筒作业方法(SY/T 5247-1997)及套铣筒(STO487-92)，套铣筒在套铣前应该作严格的探伤、检查。因此，需要定期对套铣筒啮合螺纹的缺陷进行检测。对于套铣筒啮合螺纹的失效，多年以来一直没有相应的现场快速无损检测技术。在国外有采用光学原理方法来对螺纹进行检测(threadinspection apparatus and method, patent number :3，250，383)，但其检测方法与装置毕竟检测的可靠性存在问题； 在主要的电磁检测中，出现有采用常规漏磁检测方法与装置实现螺纹缺陷检测的有相关论文禾Π专列(apparatus for detecting substantially longitudianal flaws in the endarea of a tubular member using magnetic excitation and a scanningsensor, patent number :4, 739, 273 ；pipe thread inspection apparatusuti1izing a threaded sensor for engaging the threads of the pipe，patentnumber :3，327，205)，但检 贝|J方法都比较传统，检测装置复杂，检测速度慢，更重要的是只能检测脱扣螺纹，对于套铣筒对扣螺纹的检测则无能为力；在国内对螺纹检测研究较多并生产出钻杆螺纹检测设备的主要有华中禾斗技大学 几械学院(Tubing thread inspection by magnetic fluxleakage,NDT&E international)，对于啮合螺纹的检测，中国石油管材研究所联合相关科研院所也正在研究开发之中。
发明内容
本发明的目的是提供一种套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法和装置，该方法和装置能够对包括啮合(亦即对扣)状态下的螺纹在内的套铣筒啮合螺纹缺陷进行检测，具有更高的检测效率。本发明所述的套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置由数据采集与处理系统、套管、外螺纹接头检测单元、内螺纹接头检测单元、检测辅助小车、辊轮构成；外螺纹接头检测单元和内螺纹接头检测单元分别位于检测辅助小车上；数据采集与处理系统分别与外螺纹接头检测单元和内螺纹接头检测单元连接；套管位于辊轮上，两端分别连接外螺纹接头、内螺纹接头；外螺纹接头、内螺纹接头分别位于外螺纹接头检测单元、内螺纹接头检测单元内。外螺纹接头检测单元、内螺纹接头检测单元分别由磁化线圈、滑轨、滑块、连接块、 检测探靴组成；外检测探靴布置于磁化线圈内腔，通过连接块与滑块安装在滑轨上，滑轨固定在靠近磁化线圈处；内检测探靴通过连接块固定连接在滑块上，滑块安装在滑轨上，滑轨位于磁化线圈的中心，一端固定在安装板上，安装板垂直固定在检测辅助小车上。检测辅助小车由轨道、垂直升降部件、连接板、推车构成；垂直升降部件固定连接在推车上，连接板安装在垂直升降部件上。
外检测探靴为凹弧形探靴，内检测探靴为凸弧形探靴，中间封装着磁敏元件，凹弧形探靴沿周向交错布置，环抱待测套管及接头外壁，两两检测探靴间部分重合，形成环形外检测探靴组件，凸弧形探靴沿周向交错布置，两两间部分重合，环绕待测套管及接头内壁， 形成环形内检测探靴组件。数据采集及处理系统由滤波器、放大器、A/D转换器、计算机串联组成，滤波器与外检测探靴组件、内检测探靴组件相连。进行检测时，将待测由外螺纹接头、套管、内螺纹接头组成的套铣筒置于辊轮上， 使外检测探靴组件、内检测探靴组件沿周向布满套管及其外螺纹、内螺纹接头检测区，用磁化线圈对套铣筒进行轴向磁化，外检测探靴组件、内检测探靴组件于管壁沿轴向扫描，拾取到的螺纹缺陷漏磁场的模拟信号先经过滤波器滤波，然后经过放大器放大，最后经过A/D 转换器转换为数字量的检测信号传送到计算机中。本发明提供的套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法，其特征在于它包括套铣筒外螺纹接头外粗牙螺纹、套管外细牙螺纹检测单元，外螺纹接头内细牙螺纹检测单元，内螺纹接头内粗牙螺纹、细牙螺纹检测单元，套管外细牙螺纹检测单元和信号采集与处理器。套铣筒外螺纹接头外粗牙螺纹、套管外细牙螺纹检测单元和外螺纹接头内细牙螺纹检测单元位于带外螺纹接头的套管一端，内螺纹接头内粗牙螺纹、细牙螺纹检测单元和套管外细牙螺纹检测单元位于带内螺纹接头的套管一端。四检测单元中心与摆放在支架上的套管中心位于同一高度。信号采集与处理器分别与上述四个检测单元相连，分别拾取到螺纹牙底横向伤的漏磁场的模拟信号，再经滤波放大和A/D转换后得到数字量的检测信号。本发明提供的套铣筒啮合螺纹检测方法的特点是采用磁化线圈对套铣筒啮合螺纹段进行轴向超强磁化，激发出螺纹(特别是对扣螺纹)上缺陷泄漏场，然后采用磁敏探头拾取该泄漏场。采用外检测单元对外螺纹接头内细牙螺纹进行检测，内检测单元对外螺纹接头外粗牙螺纹进行检测及与外螺纹接头相连的套管内细牙螺纹进行检测；采用外检测单元对内螺纹接头内粗牙、细牙螺纹进行检测，内检测单元对与之相连的套管外细牙螺纹进行检测。检测探头布满螺纹检测区，拾取管及接头螺纹处缺陷泄露磁场并以电压的形式输出，通过电压突变的有无确定伤的存在与否。总之，本发明实现了对包括啮合(亦即对扣) 状态下的螺纹在内的套铣筒啮合螺纹缺陷进行检测，具有更高的检测效率。
图Ia套管及外螺纹接头螺纹缺陷检测原理示意图；图Ib套管及内螺纹接头螺纹检测原理示意图；图加套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置结构示意图；图2b套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置外检测探头结构示意图；图2c套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置内检测探头结构示意图；图2d套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置检测辅助小车示意图；图3a套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置检测探头示意图；图北套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置外检测探头单元示意图；图3c套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置内检测探头单元示意图；图3d套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置内外检测探头单元数据采集与处理系统示意图；图3e凹弧形探靴示意图；图3f凸弧形探靴示意图；其中1磁化线圈，2磁敏元件，3套管，4导磁端头，5外螺纹接头，6内螺纹接头，7 外螺纹接头检测单元，8内螺纹接头检测单元，9检测辅助小车，10辊轮，11数据采集与处理系统，12滑轨，13滑块，14连接块，15外检测探靴，16套管及接头，17安装板，18连接板，19 垂直升降组件，20轨道，21推车，22外检测探靴组件，23凹弧形探靴，24内检测探靴组件，25 凸弧形探靴，26滤波器，27放大器，28A/D转换器，29计算机，30内检测探靴。
具体实施例方式本发明所述的套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置由数据采集与处理系统11、套管3、 外螺纹接头检测单元7、内螺纹接头检测单元8、检测辅助小车9、辊轮10构成；外螺纹接头检测单元7和内螺纹接头检测单元8分别位于检测辅助小车9上；数据采集与处理系统11 分别与外螺纹接头检测单元7和内螺纹接头检测单元8连接；套管3位于辊轮10上，两端分别连接外螺纹接头5、内螺纹接头6 ；外螺纹接头5、内螺纹接头6分别位于外螺纹接头检测单元7、内螺纹接头检测单元8内(图2a)。外螺纹接头检测单元7、内螺纹接头检测单元8分别由磁化线圈1、滑轨12、滑块 13、连接块14、检测探靴组成；外检测探靴15布置于磁化线圈1内腔，通过连接块14与滑块13安装在滑轨12上，滑轨12固定在靠近磁化线圈1处；内检测探靴30通过连接块14 固定连接在滑块13上，滑块13安装在滑轨12上，滑轨12位于磁化线圈1的中心，一端固定在安装板17上，安装板17垂直固定在检测辅助小车9上(图2b、2c)。检测辅助小车9由轨道20、垂直升降部件19、连接板18、推车21构成；垂直升降部件19固定连接在推车21上，连接板18安装在垂直升降部件19上(图2d)。外检测探靴15为凹弧形探靴23，内检测探靴30为凸弧形探靴25，中间封装着磁敏元件2，凹弧形探靴23沿周向交错布置，环抱待测套管及接头16外壁，两两检测探靴间部分重合，形成环形外检测探靴组件22，凸弧形探靴25沿周向交错布置，两两间部分重合，环绕待测套管及接头16内壁，形成环形内检测探靴组件240。数据采集及处理系统11由滤波器26、放大器27、A/D转换器28、计算机29串联组成，滤波器26与外检测探靴组件22、内检测探靴组件24相连。进行检测时，将待测套铣筒(由外螺纹接头5、套管3、内螺纹接头6组成)置于辊轮10上，检测辅助小车9沿轨道20从两端接近套铣筒，到检测工位时停止，磁化线圈1对套铣筒进行轴向磁化，外检测探靴组件22、内检测探靴组件24沿轴向扫查，拾取到的螺纹缺陷漏磁场的模拟信号先经过滤波器26滤波，然后经过放大器27放大，最后经过A/D转换器28转换为数字量的检测信号传送到计算机29中。如图la，采用磁化线圈1对套管3及其外螺纹接头5进行轴向磁化，因接头处于端部，为了获得更好的磁化效果，在接头端面增加一延长导磁端头4，用磁敏元件2于管壁沿轴向扫查，以拾取螺纹缺陷泄露磁场。其中，磁敏元件2用于拾取外螺纹接头5与套管3相连接的内细牙螺纹缺陷泄露磁场，套管3端部的外细牙螺纹，外螺纹接头5的端部外粗牙螺纹缺陷泄露磁场。如图lb，采用磁化线圈1对套管3及其内螺纹接头6进行轴向磁化，为了获得更好的磁化效果，在接头端面增加一延长导磁端头4，用磁敏元件2于管壁沿轴向扫查，以拾取螺纹缺陷泄露磁场。其中，磁敏元件2用于拾取内螺纹接头6与套管3相连接的内细牙螺纹缺陷泄露磁场，套管2端部的外细牙螺纹缺陷泄露磁场，内螺纹接头6的端部内粗牙螺纹缺陷泄露磁场。用检测探靴组件沿周向布满套管及其外螺纹、内螺纹接头检测区，当磁化线圈对套铣筒进行磁化，检测探靴于管壁沿轴向扫描时，就可完成对螺纹缺陷的检测。
权利要求
1.一种套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法，其特征在于将待测由外螺纹接头、套管、内螺纹接头组成的套铣筒置于辊轮上，使外检测探靴组件、内检测探靴组件沿周向布满套管及其外螺纹、内螺纹接头检测区，用磁化线圈对套铣筒进行轴向磁化，外检测探靴组件、内检测探靴组件于管壁沿轴向扫描，拾取到的螺纹缺陷漏磁场的模拟信号先经过滤波器滤波， 然后经过放大器放大，最后经过A/D转换器转换为数字量的检测信号传送到计算机中。
2.—种权利要求1所述的套铣筒啮合螺纹缺陷检测装置，其特征在于由数据采集与处理系统、套管、外螺纹接头检测单元、内螺纹接头检测单元、检测辅助小车、辊轮构成；夕卜螺纹接头检测单元和内螺纹接头检测单元分别位于检测辅助小车上；数据采集与处理系统分别与外螺纹接头检测单元和内螺纹接头检测单元连接；套管位于辊轮上，两端分别连接外螺纹接头、内螺纹接头；外螺纹接头、内螺纹接头分别位于外螺纹接头检测单元、内螺纹接头检测单元内。外螺纹接头检测单元、内螺纹接头检测单元分别由磁化线圈、滑轨、滑块、连接块、检测探靴组成；外检测探靴布置于磁化线圈内腔，通过连接块与滑块安装在滑轨上，滑轨固定在靠近磁化线圈处；内检测探靴通过连接块固定连接在滑块上，滑块安装在滑轨上，滑轨位于磁化线圈的中心，一端固定在安装板上，安装板17垂直固定在检测辅助小车上。检测辅助小车由轨道、垂直升降部件、连接板、推车构成；垂直升降部件固定连接在推车上，连接板安装在垂直升降部件上。外检测探靴为凹弧形探靴，内检测探靴为凸弧形探靴，中间封装着磁敏元件，凹弧形探靴沿周向交错布置，环抱待测套管及接头外壁，两两检测探靴间部分重合，形成环形外检测探靴组件，凸弧形探靴沿周向交错布置，两两间部分重合，环绕待测套管及接头内壁，形成环形内检测探靴组件。数据采集及处理系统由滤波器、放大器、A/D转换器、计算机串联组成，滤波器与外检测探靴组件、内检测探靴组件相连。
全文摘要
本发明涉及一种套铣筒啮合螺纹缺陷检测方法和装置；将待测由外螺纹接头、套管、内螺纹接头组成的套铣筒置于辊轮上，使外检测探靴组件、内检测探靴组件沿周向布满套铣筒及其外螺纹、内螺纹接头检测区，用磁化线圈对套铣筒进行轴向磁化，外检测探靴组件、内检测探靴组件于管壁沿轴向扫描，采集到的螺纹缺陷漏磁场的模拟信号先经过滤波器滤波，然后经过放大器放大，最后经过A/D转换器转换为数字量的检测信号传送到计算机中装置实现了在不拆卸情况下，对套铣筒裸露螺纹、对扣螺纹的检测。
文档编号G01N27/83GK102466656SQ201010550569
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者刘文红, 孙燕华, 康宜华, 李磊, 林凯, 赵士强 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所