一种管道焊缝检测装置的制作方法

本实用新型涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种管道焊缝检测装置。

背景技术：

输送各类介质的金属管道建造时都是由一节节(比如每节8m-12m)钢管在现场焊接逐个首尾相连形成管道，两两焊接形成的焊道为环形焊缝(简称环焊缝)，通常在现场建设过程要对环焊缝做防腐及保温处理，并且要下沟填埋。就管道完整性而言，环焊缝处就成了管道系统中的薄弱环节，可能会存在焊接安装时的质量缺陷，或服役过程会发生腐蚀或防腐补口措施失效等问题，需要对其进行检测评定和修复。

当管道被填埋或者被其他材料包覆，而无法直接观察到焊缝时，焊缝的位置便难以确定。比如管道下沟填埋后，要想从地表再寻找或确认某个指定的环焊缝，就变得非常困难，即便是管道智能内检测(ILI)发现了管道某处环焊缝有缺陷，而对其进行直接验证检测或修复的第一步也是最困难的一步就是对该环焊缝进行探测定位，从而进行开挖验证和修复。架空的管道外部包裹有包覆层时，也将面临同样的难以对焊缝定位的问题。

现目前没有科学、有效、便捷的方法来对管道的环焊缝进行定位与检测。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种管道焊缝检测装置，其能够有效、便捷地对钢制管道的环焊缝进行检测定位。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种管道焊缝检测装置，用于检测钢制管道的焊缝位置，检测装置包括：

磁传感器，用于采集管道发出的磁场信息；以及

与磁传感器电连接的主控制器，用于根据管道发出的磁场信息判断管道的焊缝位置。

在本实用新型的一种实施例中，检测装置还包括与磁传感器保持固定的GPS定位仪，GPS定位仪用于获取磁传感器的位置信息。

在本实用新型的一种实施例中，磁传感器用于检测管道在预设长度内的各位置发出的磁场信息；

检测装置还包括与主控制器电连接的输出装置，输出装置用于输出磁场信息以及磁场信息所对应的位置信息。

在本实用新型的一种实施例中，输出装置为显示器。

在本实用新型的一种实施例中，磁传感器用于将磁场信息转化为数字信号；管道焊缝检测装置还包括用于对磁传感器输出的数字信号进行滤波处理的滤波放大器，滤波放大器与主控制器电连接。

在本实用新型的一种实施例中，管道焊缝检测装置还包括用于对数字信号进行增益补充的信号增益装置，信号增益装置与主控制器电连接。

在本实用新型的一种实施例中，管道焊缝检测装置还包括基座，多个磁传感器设置于基座上。

在本实用新型的一种实施例中，基座为条形，多个磁传感器沿基座的长度方向上间隔排列。

在本实用新型的一种实施例中，管道检测装置还包括与主控制器电连接的存储器。

在本实用新型的一种实施例中，存储器为U盘。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的管道焊缝检测装置，用于检测钢制管道的焊缝位置，其包括磁传感器以及与磁传感器电连接的主控制器，磁传感器用于采集管道发出的磁场信息；主控制器用于接收磁传感器传输而来的磁场信息，并根据管道发出的磁场信息判断管道的焊缝位置。由于钢制管道在人为操作(比如焊接、阴极保护处理等)或者地球磁场的作用下，自身带有一个较为微弱的磁性，而管道的焊接位置和非焊接位置的磁场信息会有明显不同。管道环焊缝的焊接区域磁力线相比管道本体的磁力线会有较大的波动，这种磁力线的波动也叫磁力线的泄露。通过磁传感器获取管道的磁场信息便可判断管道上的焊缝位置。这种管道焊缝检测装置能够有效、便捷地对钢制管道的环焊缝进行定位，甚至可以磁场信息对焊缝处有无严重缺陷进行判断。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例中管道焊缝检测装置对管道进行检测的示意图；

图2为本实用新型实施例中磁传感器的分布示意图；

图3为本实用新型实施例中管道焊缝检测装置的模块示意图；

图4为本实用新型实施例中管道焊缝检测方法的流程图。

图标：010-管体；012-焊缝；100-管道焊缝检测装置；110-基座；112-磁传感器；120-GPS定位仪；130-主控制器；140-输出装置；150-输入装置；160-存储器；170-电源；180-滤波放大器；190-信号增益装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

焊接在管道等承压设备制造中占有重要地位，焊接质量对管道的质量和使用安全可靠性有直接影响，许多管道事故都源于焊接缺陷。埋地钢制管道每间隔一定长度(比如12m)即有一个环焊缝，环焊缝是长输管道的重要组成部分，也是薄弱环节，如何控制环焊缝的质量，保证埋地钢管在服役期间不会因为环焊缝的失效而引发安全事故，是管道安全运行的前提，也是管道管理者最关注的问题之一。但是目前国内外的管道检测技术手段中，没有有效的针对环焊缝的探测定位与检测评价方法。

管道在建设时期，分段完成焊接安装后，需要对环焊缝进行包括射线和超声在内的无损检测，无损检测报告中如果显示某道焊缝存在必须返修的焊接缺陷，此时该段管道可能已完成下沟回填，没有任何方法能够在地面上方找到这条有缺陷的环焊缝，管道业主和施工单位只能对已埋设的管道进行整段开挖，耗费巨大的人力物力成本，还容易对新建管道的外防腐层造成不可避免的损伤。对于埋地管道，尤其是长输管道，其地表特征会不断变化，虽然管道管理者在管道建设期间为了更好地实施管道的完整性管理，在地表尽可能地设置测试桩、里程牌、和各种标志桩，巡线管理人员依靠这些标志牌可以了解管道大概的敷设位置和走向，但这些标志在管道沿线都是间隔一定距离设置的，测试桩一般间隔1000米设置，标志桩间隔400到800米设置，大多数标志装和标志牌会因为时间、环境因素而损毁，就算管道沿线地面上方的标志牌清晰准确，靠这些标志牌也很难在地面上方找准管道上间隔12米左右的环焊缝位置，即从埋地管道完成建设安装，回填并投入使用后，管理者无法知道管线环焊缝的具体位置，即管道的薄弱环节可能存在的风险。同理，在架空管道上，如果管道外壁包裹有包覆层，工作人员或者管理者也无法得知环焊缝的具体位置，这对检修带来了不便。

本实用新型实施例是为了改善上述所面临的问题而得出的。钢制管道管体为金属材质，由于钢制管道在人为操作(比如焊接、阴极保护处理等)或者地球磁场的作用下，自身带有一个较为微弱的磁性，从而产生一定磁场。实用新型人研究发现，在管道本体区域，管体磁场的信号是正常的、平稳的。焊缝处由于其形成原理导致其材料成分较为复杂，焊缝金属从高温液态冷却至常温固态，经历了两次结晶过程，其材料属性发生变化，因此焊接区域的磁场信息与非焊接区域的磁场信息相比会有较大的改变，管道环焊缝的焊接区域磁力线相比管道本体的磁力线会有较大的波动，这种磁力线的波动也叫磁力线的泄露，通过捕捉这些泄露的自然磁场，可以判断管道上环焊缝的位置。

本实用新型实施例提供一种管道焊缝检测装置。图1为本实用新型实施例中管道焊缝检测装置对管道进行检测的示意图；图2为本实用新型实施例中磁传感器的分布示意图；图3为本实用新型实施例中管道焊缝检测装置的模块示意图。请参照图1至图3，本实施例提供的管道焊缝检测装置100包括主控制器130、磁传感器112、输出装置140、输入装置150、GPS定位仪120、存储器160以及电源170。磁传感器112、输出装置140、输入装置150、GPS定位仪120、存储器160以及电源170均与主控制器130电连接，电源170用于直接或间接地向各装置设备供电，比如直接向主控制器130供电，通过主控制器130间接向磁传感器112供电。

图1中示出了管道的局部，即两个轴向相连的两个管体010,两个管体010之间为焊缝012。在本实施例中，管道焊缝检测装置100包括多个磁传感器112，可选为4-8个，多个磁传感器112在一个条形的基座110上沿基座110的长度方向均匀间隔设置。以检测埋设于地下的管道为例，当使用时，多个磁传感器112位于管道正上方的地面之上，多个磁传感器112的排列方向与管道的长度方向垂直，沿管道的长度方向检测时，根据磁传感器112接收到的磁场信号可以判断是否到达了焊缝012处，并且可以通过不同的磁传感器112所接收到的磁场信息来判断焊缝012所处地面下的深度。

GPS定位仪120与基座110保持固定，其用于获取基座110的实时的位置信息。因此，其可以在磁传感器112采集到磁场信息的同时，获得与此磁场信息相对应的位置信息。该磁场信息与位置信息是匹配的，技术人员便可以通过这两者来判断焊缝012的位置。

由于磁场信息的较为微弱并且可能包括一些干扰信息，因此管道焊缝检测装置100还包括滤波放大器180以及信号增益装置190，二者均与主控制器130电连接。磁传感器112采集磁场信息后将磁场信息转化为数字信号。包含磁场信息的数字信号经过滤波放大器180的滤波处理，消除干扰信息，再经过信号增益装置190的增益补充，放大后便于主控制器130进行处理判断。

在本实施例中，输出装置140为显示器，显示器与主控制器130电连接，用于显示当前测量的信号波形、位置信息、功能菜单、电量等。显示器可以设置于基座110上，也可以单独设置。可以理解，在本实用新型的其他实施例中，输出装置140也可以包括扬声器，主控制器130根据判断的情况，控制输出装置140输出语音信息，提示工作人员是否检测到焊缝。

输入装置150与主控制器130电连接，其包括按钮、键盘、触控输入板、鼠标中的一种或多种。其用于开启或者关闭检测装置，以及操作主控制器130控制各个设备的运行。

本实施例中，管道焊缝检测装置100还包括存储器160，其可以存储磁传感器112、GPS定位仪120所采集的信息，以及对应的时间等信息。存储器160所存储的信息可以供主控制器130调用，也可以供技术人员调出查看。存储器160可以是集成于主控制器130的存储装置，也可以是可供插拔的移动存储装置，比如U盘和移动硬盘。

在本实施例中，主控制器130可以为单片机、CPU、PLC等，主控制器130用于控制磁传感器112采集管道发出的磁场信息，再根据管道发出的磁场信息判断管道的焊缝012位置。还用于控制GPS定位仪120获取磁传感器112的位置信息。还用于控制输出装置140输出磁场信息以及磁场信息所对应的位置信息。进一步的，主控制还用于控制滤波放大器180以及信号增益装置190对磁传感器112的输出的数字信号进行滤波处理和增益补充。主控制器130可以集成设置于基座110内部的电路板上，也可以单独设置。

以埋设于地下的管道为例，本实施例的管道焊缝检测装置100在使用时，工作人员可以手持设置有磁传感器112的基座110，令其位于待检测管道的正上方，令磁传感器112朝下，其排列方向垂直于管道的长度方向。沿管道长度方向移动，检测管道各个位置的磁场信息，同时用GPS定位仪120获取位置信息。两种信息同时在输出装置140(即显示器)上输出，工作人员可以通过磁场信息判读是否到达焊缝位置。同时管道的磁场信息以及磁场信息对应的位置信息，时间信息均可以被存储到存储器160中以供调用。同理，在一些架空管外部包裹有包覆层而难以判断焊缝位置时，也可以用此检测装置通过类似的方法检测。

以下介绍本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100的使用流程。图4为本实用新型实施例中管道焊缝检测方法的流程图，请参照图4，本实施例的管道焊缝检测方法通过管道焊缝检测装置100来实现，其包括：

步骤S1，采集管道发出的磁场信息。

以本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100为例，步骤S1可以由磁传感器112来实现。该步骤可以包括检测管道在预设长度内的各位置发出的磁场信息，具体的，利用磁传感器112沿管道的长度方向移动，采集各个位置实时的磁场信息，并传输给主控制器130。

步骤S2，获取磁场信息所对应的位置信息。

该步骤与步骤S1同时进行，以本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100为例，步骤S2可以通过GPS定位仪120来实现，GPS定位仪120能够实时地采集磁传感器112的位置信息，因此，该位置信息与磁传感器112实时采集的磁场信息所对应。

步骤S3，根据管道发出的磁场信息判断管道的焊缝位置。

以本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100为例，步骤S3可以由主控制器130来实现，由主控制器130来判断某一磁场信息所对应的是否是焊缝位置。在本实用新型的其他实施中，工作人员手持管道焊缝检测装置100的磁传感器112进行检测，而实时掌握了磁传感器112的位置，因此也可以不设置GPS定位仪120来获取位置信息，当检测到的磁场信息满足焊缝的磁场信息的特征时，判断此位置为焊缝的位置。

进一步的，磁场信息通过磁传感器112采集，在地面上采集管道发出的磁场信息的步骤之后还包括信息处理步骤，信息处理步骤包括将磁场信息转化为数字信号，对数字信号进行滤波处理，对经过滤波处理的数字信号进行增益补充。以本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100为例，磁传感器112可将采集到的磁场信息转化为数字信号，滤波放大器180和信号增益装置190可以分别进行滤波处理以及增益补充。

进一步的，管道焊缝检测方法还包括输出磁场信息以及磁场信息所对应的位置信息。在本实施例中，该步骤通过作为输出装置140的显示器来实现，显示器与主控制器130电连接，用于显示当前测量的信号波形、位置信息、功能菜单、电量等。

进一步的，管道焊缝检测方法还包括储存磁场信息以及磁场信息所对应的位置信息。在本实施例的存储器160用于存储磁场信息以及与磁场信息对应的位置信息、时间信息等。因此，工作人员可以不必做出实时分析，可以后期从存储器160中调用数据进行分析。

通过使用本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100，可以在地面上方对埋地管道焊缝进行定位，帮助相关工作人员掌握管道焊缝的具体位置，确保这些薄弱部位地面上方无安全隐患。在获取焊缝位置数据后结合其它检测数据，可以制定更加科学的管道修复方案，确保管道的安全运行。无需剥离防腐保温层即可对管道焊缝进行定位与检测。在对管道开挖验证或修复之前，使用本实用新型实施例的管道焊缝检测装置100，可以快速定位开挖区域具体焊缝位置，节约了非焊缝位置的开挖成本。在一些外检测(ECDA)与智能内检测(ILI)以及常规无损检测方法无法实施检测的特殊管段，本实用新型不受限制，可以快速有效进行焊缝定位与检测。

通过本实施例的检测装置在地面上方定位焊缝，掌握焊缝的位置，那么在完成外防腐层的检测后，可以根据外防腐层的检测结果以及焊缝的具体位置，确定更加合理的开挖验证及修复方案，即防腐层破损处如果位于补口位置或者补口附近，即可优先选择此处进行开挖验证，首先验证补口带下的焊缝是否存在缺陷，排除焊缝可能存在的风险，这样比单纯进行外防腐层检测，仅仅按照外防腐层破损严重性修复外防腐层更具有实际意义。

另外，管道焊缝检测装置100采集大量管体和焊缝处磁场数据，通过数据比对建立数据库。通过无缺陷焊缝数据和有缺陷焊缝数据的比对，来表征焊缝内可能存在的缺陷。

综上所述，本实用新型实施例提供的管道焊缝检测装置，用于检测埋地或包覆钢制管道的环焊缝位置，其包括磁传感器以及与磁传感器电连接的主控制器，磁传感器用于采集管道发出的磁场信息；主控制器用于接收磁传感器传输而来的磁场信息，并根据管道发出的磁场信息判断管道的焊缝位置。由于钢制管道在人为操作或者地球磁场的作用下，自身带有一个较为微弱的磁性，而管道的焊接位置和非焊接位置的磁场信息会有明显不同。管道环焊缝的焊接区域磁力线相比管道本体的磁力线会有较大的波动，这种磁力线的波动也叫磁力线的泄露。通过磁传感器获取管道的磁场信息便可判断管道上的焊缝位置。这种管道焊缝检测装置能够有效、便捷地对钢制管道的环焊缝进行定位，甚至可以磁场信息对焊缝处有无严重缺陷进行判断。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。