一种环形阵列水囊耦合相控阵探头的设计开发

丁春雄¹,傅 姜²,王海涛²,王晋¹,任 毅¹,郑 凯¹

(1.江苏省特种设备安全监督检验研究院, 江苏 南京 210009

2.南京航空航天大学自动化学院, 江苏 南京 210016)

摘 要：对于压力管道的检测一直是工业生产过程中非常重要的一个环节。目前管道的无损检测方法众多,主要包含电磁超声检测法、射线检测法、磁粉检测法、涡流检测法,传统的抽样检测和挖掘法存在稳定性、效率和准确性低的问题。在设计的爬行机器人检测系统的基础上,设计研究了一种环形阵列相控阵探头,配合适配探头的胶膜水收耦合装置,在实际管道中对探头进行了性能测试。结果表明,该探头具有较高的灵敏度,能准确检测出缺陷的位置与大小,同时在厚壁中有较高的信噪比。

关键词：压力管道；无损检测；环形阵列探头；胶膜水囊耦合装置；相控阵

管道检测的方式有2种,分别为检测管道外表面和内壁。对管道外表面进行检测是指为了减少外界环境对管道外表面的腐蚀,不影响管道外表面的完整性在不挖开埋设管道地面的情况下,对管道外表面进行检测和评价。但这种管道探测技术仅适用于较浅层或完全裸露的管道,对于在地下或者海底深处的管道并不适用,不能实现对管道的全面检测。对管道内壁进行检测,以无损检测系统作为检测设备,管道中输送的介质作为动力,检测管道内壁的损伤情况,在不影响管道正常运行的情况下进行检测。从检测的全面性对管道运行的影响程度以及经济性等多方面考虑,管道内检测技术相对于管道外检测技术更具有优势。

1 现状

目前常见的管道内部检测方法有电磁波、射线、磁粉、涡流、管道磁等方式。

(1) 电磁超声检测方法通过电磁耦合在被测管道中对超声波进行激励和接收,其核心技术是电磁超声换能器( Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)。如图1所示的是一个RoCD2EMAT型电磁超声检测设备,其被用于中哈原油管道。

(2) 射线管道探测技术主要是利用射线穿过管壁前后的能量差异,对管道的破坏情况进行探测。若管道内部有瑕疵,由于管道壁的瑕疵与正常管路彼此间的物理特性不同,就会出现射线能量差异衰减的情况，这会使得其在黑白胶片上呈现出不同的辐射能量强度。管道x射线检测装置如图2所示。

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