一种管道在役无损检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种管道在役无损检测装置，具体涉及用于高温、埋地等管道壁厚长期在线监测或离线多点测量的超声波测厚检测装置，属于石油化工、城市公用、核电等管道领域的结构健康监测。


背景技术：

2.高温、埋地等管道广泛应用于石油化工、城市公用、核电等领域，由于环境严苛，使得管道的安全检测十分困难。管道在长期使用过程中会由于腐蚀、冲刷等原因诱发壁厚减薄，严重时甚至泄漏，导致巨大的经济损失、环境污染乃至人员伤亡。对这些管道中的“重症”部件进行在线长期监测，或者不拆包覆层时进行多点测量是保证其安全的最佳手段。
3.目前现场检修中，只对重点管段部位挖开掩埋层或者去除包覆层，然后再用常规的无损检测手段进行检测，辅助工作量大，检测周期长。为了监测包覆层管道的壁厚变化，ep1954413b1公布了一种双波导杆的测厚检测装置，该结构比较复杂，使用难度高；cn102980538a公布了一种基于阶梯形波导杆的高温管道壁厚在线监测装置，该装置采用焊接的方式固定在管道上，易对管道造成损伤。cn109612414a公布了一种基于超声波导的高温管道壁厚在线监测装置及其方法，该装置主要用于激励非频散水平剪切波，基于该波实现壁厚的长期测量。对于不需要在线监测的场合，该技术无法兼顾。为了弥补以上不足，本实用新型设计了一种管道在役无损检测装置，无损检测装置结构简单，易于安装，可以在管道建设或者检修等方便时，将检测装置安装在管道上，将严苛环境中工作的管道壁厚信号引伸至“舒适”的环境中进行测量，从而方便快捷的检测管道的壁厚；该无损检测方法，可以有效减少管道检测的辅助工作。


技术实现要素：

4.本实用新型是通过下述技术方案实现的：
5.一种管道在役无损检测装置，其特征在于，所述检测装置包括波导杆和夹紧装置，夹紧装置将波导杆1固定在被测管道7上。
6.所述波导杆1的凸缘11、近端面10和远端面13相互平行，侧面12与凸缘11、近端面10和远端面13垂直；所述的夹紧装置包括波导杆固定螺栓6、波导杆固定螺母5、两只l型夹具2，卡箍4，旋紧螺母3，卡箍紧固螺栓8和卡箍紧固螺母9，其中所述的l型夹具2上设有卡槽15，波导杆的侧面12和凸缘11与卡槽15形成间隙配合，卡槽15夹紧侧面12，波导杆固定螺栓6穿过l型夹具2的通孔和波导杆固定螺母5配合，通过左右两个l型夹具2夹紧波导杆1，卡箍4顶端的全螺纹螺柱16穿过l型夹具2的通槽与旋紧螺母3相配合，利用旋紧螺母3的压紧力，且借助l型夹具2压紧凸缘11，波导杆1近端面10与被测管道7外壁紧密接触，远端面13伸出包覆层。
7.所述的波导杆1为带状结构，其横截面为矩形，宽为15mm，厚为1mm。长度根据保温层或者掩埋层的高度而定，只要确保远端面13露出保温层或者掩埋层即可。
8.所述夹紧装置的卡箍4呈圆形，圆形一端有两个安装耳18，安装耳18中心开有螺纹孔，卡箍紧固螺栓8穿过一侧安装耳18的螺纹孔旋入另一侧安装耳18的螺纹孔，将卡箍内壁17卡紧在被测管道7上，一个全螺纹螺柱16焊接在卡箍4中心的外表面，穿过l型夹具2的通槽与旋紧螺母3配合。
9.在所述的卡箍4上可以根据需要焊接多个全螺纹螺柱16，配合安装多个波导杆及配套的l型夹具，实现多点测厚。
10.在所述的卡箍4上可以焊接两个全螺纹螺柱16，配合安装两个波导杆及配套的l型夹具，管道环向的探伤。
11.基于以上无损检测装置可以实现对管道单点测厚、多点测厚及检测管道轴向裂纹。当使用一根波导杆时，可以实现单点测厚；当使用多根波导杆时，可以实现多点测厚及检测管道轴向裂纹。
12.有益效果
13.本实用新型的优点在于：
14.1.使用该检测装置时，先将波导杆安装在管道上，恢复好保温层或者是掩埋层，以后再测量时，只需要把测厚仪或者探伤仪的探头固定在波导杆的远端面，不需要再挖开管道上的保温层或者是掩埋层，减少检测的辅助工作量。
15.2.该检测方法可以根据实际需求持续检测管道壁厚的变化和轴向裂纹的扩展，将有效减少工人在恶劣环境中的工作时间。
16.3.借助波导杆将传感部件与工作在腐蚀、高温等严苛环境下的管道隔离，该检测装置能够对严苛环境下管道的壁厚进行长期在线监测或离线多点测量检测。
17.4.该检测装置结构简单，安装拆卸方便，价格低廉。
附图说明
18.图1为检测装置安装示意图。其中，1：波导杆，2：l型夹具，3：旋紧螺母，4：卡箍，5：波导杆固定螺母，6：波导杆固定螺栓，7：被测管道，8：卡箍紧固螺栓，9：卡箍紧固螺母。
19.图2为波导杆1的立体示意图。其中，1：波导杆，10：近端面，11：凸缘，12：侧面，13：远端面。
20.图3为l型夹具2的立体示意图。其中，2：l型夹具，14：顶面，15：卡槽。
21.图4为波导杆1和l型夹具2的配合示意图。其中，1：波导杆，6：波导杆固定螺栓，5：波导杆固定螺母，2：l型夹具，11：凸缘，12：侧面，15：卡槽。
22.图5为波导杆1和l型夹具2的配合半剖图。其中，1：波导杆，6：波导杆固定螺栓，5：波导杆固定螺母，2：l型夹具，11：凸缘，12：侧面，15：卡槽。
23.图6为l型夹具2和卡箍4的配合示意图。其中，2：l型夹具，4：卡箍，3：旋紧螺母，16：全螺纹螺柱。
24.图7为卡箍4的立体示意图。其中，4：卡箍，16：全螺纹螺柱，17：卡箍内壁，18：安装耳。
25.图8为卡箍4的安装示意图。其中，4：卡箍，8：卡箍紧固螺栓，9：卡箍紧固螺母。
26.图9为卡箍4和被测管道7的配合示意图。其中，4：卡箍，8：卡箍紧固螺栓，9：卡箍紧固螺母，7：被测管道，17：卡箍内壁。
27.图10为波导杆对称安装图。其中，1：波导杆，2：l型夹具，3：旋紧螺母，4：卡箍，5：波导杆固定螺母，6：波导杆固定螺栓，7：被测管道，8：卡箍紧固螺栓，9：卡箍紧固螺母。
28.图11为实施案例工作原理图。其中，1：波导杆，7：被测管道，19：保温层。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：
30.图1是一种管道在役无损检测装置的安装示意图。其中图1中波导杆1可以为矩形截面的板状结构，也可以是圆棒，也可以是上下两个底面不相等的圆锥体。本案列选择矩形截面的板状结构进行阐述，如图2所示。当波导杆1为矩形截面的板状结构时，l型夹具2的卡槽15可以设计成如图3所示的矩形槽。
31.利用l型夹具2将波导杆1固定在被测管道7上，波导杆1的近端面10与被测管道7外表面直接接触，远端面13伸出包覆层，远离高温环境或者埋地环境。
32.l型夹具2按照如图4所示的方式，与波导杆1配合。l型夹具2上设有卡槽15，波导杆侧面12和凸缘11与卡槽15形成间隙配合。波导杆固定螺栓6穿过l型夹具2的通孔，通过左右两个l型夹具2把波导杆1夹紧，如图5所示。为了将两个l型夹具2与波导杆1连接成一个整体，选用了标准件波导杆固定螺栓6和波导杆固定螺母5。l型夹具2按照如图6所示的方式，与卡箍4配合。l型夹具2的卡槽15夹紧波导杆1侧面12，卡箍4顶端的全螺纹螺柱16穿过l型夹具2的通槽与旋紧螺母3相配合，利用旋紧螺母3的压紧力通过l型夹具2压紧凸缘11，保证波导杆1近端面10与被测管道7外壁紧密接触。
33.卡箍4的立体图如图7所示，卡箍4呈圆形，圆形一端有两个安装耳18，安装耳18中心开有螺纹孔，卡箍紧固螺栓8穿过一侧安装耳18的通孔旋入另一侧安装耳18的螺纹孔，如图8所示。将卡箍内壁17卡紧在被测管道7上，卡箍4与被测管道7的配合示意图如图9所示。将连接好的两套卡环紧密连接在被测管道7表面，两套卡环之间的距离可以适应波导杆1的宽度。一个全螺纹螺柱16焊接在卡箍4中心的外表面，穿过l型夹具2的通槽与旋紧螺母3配合。
34.l型夹具2的卡槽15的形状与尺寸取决于波导杆1横截面的形状和尺寸，二者之间形成间隙配合。
35.在卡箍4上可以焊接2
‑
3个全螺纹螺柱16，配合安装相应数量的波导杆。换言之，一套检测装置可以安装2
‑
3个波导杆1，满足被测管道7上三个位置处壁厚的检测。
36.在卡箍4上可以焊接2个全螺纹螺柱16，配合安装2个波导杆，此案例可以实现被测管道7上轴向裂纹的检测，如图10所示。
37.当管道在役无损检测装置安装好后，恢复保温层或者土壤包裹层等，如图11所示。
38.在实际工程使用中，在需要测试管道壁厚的时候，在波导杆的远端面涂上耦合剂，把测厚仪的探头固定在波导杆的远端面，就可以实现壁厚的测量。不需要再挖开管道上的保温层或者是掩埋层。
39.在实际工程使用中，在需要测试管道轴向裂纹扩展时，可以将两个对称的波导杆(如图10所示)的两个远端面涂上耦合剂，把探伤仪的两个探头固定在波导杆的远端面，测试裂纹的大小。不需要再挖开管道上的保温层或者是掩埋层。
40.并且在实际工程使用中，在役无损检测装置是埋在保温层或者掩埋层中的。仅有
波导杆的远端面露出来。如图11所示，为一根波导杆用于测量高温管道壁厚的剖视图，在役无损检测装置都埋在保温层中，波导杆的远端面露出保温层。实施案例：
41.下边用一个实施案例具体讲述该无损检测方法。设计一种管道在役无损检测装置，用于包覆层是保温棉的一种高温管道的壁厚测量。其中夹紧装置材料选择的是316l不锈钢。检测装置所夹持的波导杆1为矩形截面波导杆，其长度为220mm，宽度15mm，厚度1mm，材料为316l不锈钢。
42.在首次测试时，先把被测管道上覆盖的保温层打开，露出管道。将无损检测装置安装在管道上，恢复保温层。再把测厚仪的探头放置在波导杆远端面。被测管道初始壁厚10mm。采用相同的材料和相同的波导杆安装方式，制作同样厚度的标准试块。
43.然后采用加速腐蚀的方法，腐蚀管道使其加速减薄。然后用标准试块标定测厚仪后测量管道的厚度。同时使用商用测厚仪测量管道的实际壁厚，作为考核无损检测装置测试精度的依据。记录每次测量的壁厚数值，计算管道的减薄速率。测试发现该无损检测装置的测量误差小于6％，能够满足工程应用。