本發(fā)明涉及石油鉆井工程中井控裝置的防/放噴管線質(zhì)量檢測，尤其是一種防/放噴管線超聲波相控陣成像檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

隨著石油鉆井過程中對(duì)井控安全的要求越來越高，對(duì)井控裝置的技術(shù)性能和質(zhì)量要求也越來越高。按照井控管理規(guī)定，需要對(duì)防/放噴管線進(jìn)行定期檢測。

目前防/放噴管線常用的檢測方式有超聲波、磁粉檢測方式，主要用于對(duì)防/放噴管線制造前對(duì)新光管件質(zhì)量抽檢。部分廠家采用射線檢測方式，主要用于大批量檢測，但是對(duì)操作環(huán)境和人員安全要求極高。

在防/放噴管線制造完成后，生產(chǎn)廠家需要對(duì)光管外表面進(jìn)行除銹、噴漆防腐處理，漆層厚度0.2mm-0.5mm。

由于存在漆層，采用傳統(tǒng)超聲波a掃查方式時(shí)需要選擇多個(gè)待檢測部位，并用手工方式打磨出待檢測點(diǎn)，進(jìn)行多點(diǎn)檢測。檢測合格后再重新噴漆防腐。這種檢測方式存在檢測工藝環(huán)節(jié)較多、與檢測人員的經(jīng)驗(yàn)素質(zhì)有較大的關(guān)系、檢測覆蓋面小、容易出現(xiàn)漏檢、檢測速度慢等不足。

因此，開發(fā)防/放噴管線快速無損檢測系統(tǒng)，對(duì)提高檢測質(zhì)量和效率，保證防/放噴管線質(zhì)量可靠性，是一項(xiàng)十分重要和有意義的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種防/放噴管線快速無損檢測裝置及檢測方法，采用超聲波相控陣成像檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)a掃、b掃和c掃，實(shí)時(shí)獲得檢測波形和圖像，檢測出防/放噴管線缺陷情況，從而判定防/放噴管線質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種防/放噴管線超聲波相控陣成像檢測裝置，包括超聲掃查主機(jī)、掃查工裝、小推車、水箱和水泵,用于存儲(chǔ)檢測過程中所需要的耦合劑水的水箱和水泵安裝在小推車下部，超聲掃查主機(jī)安裝在小推車上部，在超聲掃查主機(jī)的下方安裝有掃查工裝；

超聲掃查主機(jī),具有多通道檢測和相位延時(shí)控制聚焦和聲束偏轉(zhuǎn)的功能，同時(shí)具有a掃波形、b掃圖像和c掃圖像顯示功能；

掃查工裝，包括激光指示器、探頭架、探頭、編碼器、行走輪、噴水嘴，激光指示器固定在探頭架上，探頭通過銷釘固定在探頭架上，探頭包括相控陣凹型陣列探頭和相控陣弧面楔塊，相控陣凹型陣列探頭的所有多晶片排列成一個(gè)圓弧形狀，產(chǎn)生的超聲波能夠沿防/放噴管線的徑向方向入射，相控陣弧面楔塊具有內(nèi)表面和外表面兩個(gè)接觸面，弧面楔塊外表面與相控陣凹型陣列探頭的晶片接觸，曲率半徑與晶片排列成圓弧的半徑一致，弧面楔塊內(nèi)表面與防/放噴管線表面接觸，曲率半徑與防/放噴管線的外徑一致；用于位置傳感定位的編碼器固定在探頭架一側(cè)的正中間位置上；具有磁吸附功能的行走輪具有4個(gè)，分別安裝固定在探頭架前后側(cè)邊緣位置，使整個(gè)掃查工裝吸附固定在防/放噴管線表面上，噴水嘴安裝在編碼器的兩側(cè)位置，水泵的出水口通過水管與噴水嘴連接，使掃查過程中探頭耦合所需要的耦合劑水從噴水嘴噴出。

所述探頭架采用a型結(jié)構(gòu)中空設(shè)計(jì)，兩個(gè)橫梁各有一個(gè)過線開口槽，用于探頭安裝前預(yù)先將探頭線放入探頭架內(nèi)。

所述小推車采用兩個(gè)正交方形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一個(gè)方形架水平放置，一個(gè)方形架豎直放置，推行把手固定在豎直方形架的一個(gè)端角點(diǎn)，推行把手實(shí)現(xiàn)整個(gè)車體的推行移動(dòng)。

所述水箱采用長方體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開有注水口和出水口，用于存儲(chǔ)檢測過程中所需要的耦合劑水。

所述水泵固定在水箱底面，通過水管與水箱的出水口連接，水泵的出水口通過水管與掃查工裝上的噴水嘴連接。

一種防/放噴管線超聲波相控陣成像檢測方法，用于帶有防腐漆層的防/放噴管線在線檢測，采用超聲波a掃、b掃、c掃的綜合檢測方式，超聲波檢測主機(jī)在防噴管線上分三次，每次檢測120°圓面沿軸線運(yùn)行，以水作為耦合劑，實(shí)時(shí)以波形、圖像形式顯示檢測情況，實(shí)現(xiàn)全方位檢測，檢測速度不低于30mm/s。

包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)待檢測的防/放噴管線規(guī)格，選擇對(duì)應(yīng)的探頭并安裝在探頭架上；

步驟二，在檢測裝置中輸入待檢測的防/放噴管線規(guī)格、掃查速度參數(shù)或者采用固化好的參數(shù)；

步驟三：將檢測裝置放置在待檢測的防/放噴管線上，依靠磁性吸附輪緊貼在防噴管線表面；

步驟四：開啟水泵，使水箱里的水從噴水嘴噴出，作為耦合劑覆蓋在防/放噴管線外表面上；

步驟五：推動(dòng)推行把手帶動(dòng)掃查工裝沿著防噴管線軸線平行移動(dòng)掃查；在掃查過程中，用激光指示器發(fā)出的射線確定居中位置；每次檢測完成120°的一個(gè)圓面后，轉(zhuǎn)動(dòng)防噴管線，與1/3圓周標(biāo)識(shí)線對(duì)準(zhǔn)后，快速固定每個(gè)檢測面；

步驟六：在掃查過程中，在超聲掃查主機(jī)上實(shí)時(shí)觀察檢測波形、圖像；檢測時(shí)探頭和編碼器通過電纜與超聲掃查主機(jī)對(duì)應(yīng)的接口連接，裝置同步采集探頭檢測防噴管線的探傷數(shù)據(jù)以及編碼器的位置信息。

本發(fā)明的有益效果是：

1、選用相控陣檢測方式，具有a掃波形、b掃圖像和c掃圖像顯示缺陷情況的特點(diǎn)，為綜合判斷防/放噴管線缺陷情況提供多方面數(shù)據(jù)支持。

2、在探頭楔塊上加工與防/放噴管線曲面一致的耦合面，同時(shí)采用延時(shí)技術(shù)，消除漆層反射波，確保信號(hào)不失真。

3、通過更換不同的曲面尺寸的探頭，可適用于不同規(guī)格外徑的防/放噴管線，提高了該檢測的應(yīng)用范圍和使用拓展性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明防/放噴管線超聲波相控陣成像檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是掃查工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是掃查工裝的分解示意圖。

圖4是檢測圓面定位示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1-3所示，本發(fā)明的防/放噴管線超聲波相控陣成像檢測裝置，包括超聲掃查主機(jī)2、掃查工裝3、小推車4、水箱5和水泵6，用于存儲(chǔ)檢測過程中所需要的耦合劑水的水箱5和水泵6安裝在小推車4下部，超聲掃查主機(jī)2安裝在小推車4上部，在超聲掃查主機(jī)2的下方安裝有掃查工裝3；

超聲掃查主機(jī)2,具有多通道檢測和相位延時(shí)控制聚焦和聲束偏轉(zhuǎn)的功能，同時(shí)具有a掃波形、b掃圖像和c掃圖像顯示功能；

掃查工裝3，包括激光指示器7、探頭架8、探頭9、編碼器10、行走輪11、噴水嘴12，激光指示器7固定在探頭架8上，探頭9通過銷釘固定在探頭架8上，探頭9包括相控陣凹型陣列探頭13和相控陣弧面楔塊14，相控陣凹型陣列探頭13的所有多晶片排列成一個(gè)圓弧形狀，產(chǎn)生的超聲波能夠沿防/放噴管線的徑向方向入射，相控陣弧面楔塊14具有內(nèi)表面16和外表面15兩個(gè)接觸面，弧面楔塊外表面15與相控陣凹型陣列探頭13的晶片接觸，曲率半徑與晶片排列成圓弧的半徑一致，弧面楔塊內(nèi)表面16與防/放噴管線表面接觸，曲率半徑與防/放噴管線的外徑一致；用于位置傳感定位的編碼器10固定在探頭架一側(cè)的正中間位置上；具有磁吸附功能的行走輪11具有4個(gè)，分別安裝固定在探頭架8前后側(cè)邊緣位置，使整個(gè)掃查工裝吸附固定在防/放噴管線表面上，噴水嘴12安裝在編碼器10的兩側(cè)位置，水泵6的出水口通過水管與噴水嘴12連接，使掃查過程中探頭耦合所需要的耦合劑水從噴水嘴噴出。

優(yōu)選，所述探頭架8采用a型結(jié)構(gòu)中空設(shè)計(jì)，兩個(gè)橫梁各有一個(gè)過線開口槽，用于探頭安裝前預(yù)先將探頭線放入探頭架內(nèi)。

所述小推車4采用兩個(gè)正交方形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一個(gè)方形架水平放置，一個(gè)方形架豎直放置，推行把手1固定在豎直方形架的一個(gè)端角點(diǎn)，推行把手實(shí)現(xiàn)整個(gè)車體的推行移動(dòng)。

所述水箱5采用長方體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開有注水口和出水口，用于存儲(chǔ)檢測過程中所需要的耦合劑水。

所述水泵6固定在水箱5底面，通過水管與水箱的出水口連接，水泵的出水口通過水管與掃查工裝上的噴水嘴連接。

如圖4所示，本發(fā)明的防/放噴管線超聲波相控陣成像檢測方法，用于帶有防腐漆層的防/放噴管線在線檢測，采用超聲波a掃、b掃、c掃的綜合檢測方式，超聲波檢測主機(jī)在防噴管線上分三次，每次檢測120°圓面沿軸線運(yùn)行，以水作為耦合劑，實(shí)時(shí)以波形、圖像形式顯示檢測情況，實(shí)現(xiàn)全方位檢測，檢測速度不低于30mm/s。

具體地說，包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)待檢測的防/放噴管線規(guī)格，選擇對(duì)應(yīng)的探頭并安裝在探頭架上；

步驟二，在檢測裝置中輸入待檢測的防/放噴管線規(guī)格、掃查速度等參數(shù)或者采用固化好的參數(shù)；

步驟三：將檢測裝置放置在待檢測的防/放噴管線上，依靠磁性吸附輪緊貼在防噴管線表面；

步驟四：開啟水泵，使水箱里的水從噴水嘴噴出，作為耦合劑覆蓋在防/放噴管線外表面上；

步驟五：推動(dòng)推行把手帶動(dòng)掃查工裝沿著防噴管線軸線平行移動(dòng)掃查；在掃查過程中，用激光指示器發(fā)出的射線確定居中位置；每次檢測完成120°的一個(gè)圓面后，轉(zhuǎn)動(dòng)防噴管線，與1/3圓周標(biāo)識(shí)線對(duì)準(zhǔn)后，快速固定每個(gè)檢測面；

步驟六：在掃查過程中，在超聲掃查主機(jī)上實(shí)時(shí)觀察檢測波形、圖像；檢測時(shí)探頭和編碼器通過電纜與超聲掃查主機(jī)對(duì)應(yīng)的接口連接，裝置同步采集探頭檢測防噴管線的探傷數(shù)據(jù)以及編碼器的位置信息。

檢測時(shí)將掃查工裝放置在待檢測的防/放噴管線上，4個(gè)行走輪吸附在管體表面，探頭和編碼器通過電纜與超聲掃查主機(jī)對(duì)應(yīng)的接口連接，操作人員在掃查主機(jī)上進(jìn)行操作，推動(dòng)掃查工裝沿著防/放噴管線軸線前移，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行水耦合。掃查主機(jī)同步采集探頭檢測防/放噴管線的檢測數(shù)據(jù)以及編碼器的位置信息，獲得缺陷檢測情況。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，相同領(lǐng)域內(nèi)的有識(shí)之士可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)可以輕易提出其他的實(shí)施例，但這種實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。