專利名稱：油管在線渦流探傷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于油管在線檢測(cè)的渦流探傷機(jī)械裝置。
油管經(jīng)過(guò)一定的使用期后，主要存在有疲勞裂紋、銹蝕、內(nèi)孔偏磨、彎曲、絲扣碰傷等缺陷。銹蝕、內(nèi)孔偏磨經(jīng)過(guò)目檢就能發(fā)現(xiàn)，并可用測(cè)厚儀進(jìn)一步定量測(cè)定其程度。彎曲、絲扣碰傷可分別用通徑規(guī)、絲扣規(guī)方便、可靠地檢查出來(lái)。最不易被發(fā)現(xiàn)且導(dǎo)致油管在油井中造成事故最多的是疲勞裂紋，每次事故都會(huì)造成四、五十萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。如何可靠地早期在線發(fā)現(xiàn)油管疲勞裂紋是一個(gè)國(guó)內(nèi)石油工業(yè)急待解決的難題。經(jīng)分析，油管外壁產(chǎn)生疲勞的程度普遍重于內(nèi)壁，如果能可靠地早期在線檢測(cè)出油管外壁的疲勞裂紋并制定適當(dāng)?shù)膱?bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，就可有效地防止和減少油管在油井中事故的發(fā)生。
渦流探傷具有對(duì)疲勞裂紋比較敏感，探頭不需直接接觸工件的特點(diǎn)，但要把渦流探傷應(yīng)用到在線油管全面積探傷，必須設(shè)計(jì)配置相應(yīng)的工藝設(shè)備。
本實(shí)用新型渦流探傷裝置就是為此問(wèn)題而設(shè)置的，它包括兩個(gè)部分。一是選用高靈敏度的渦流探傷儀器ET－204，二是設(shè)計(jì)一套可供探頭運(yùn)行的隨行機(jī)構(gòu)。
一、ET－204渦流探傷儀的探傷原理ET－204電腦多功能渦流探傷儀是采用電磁渦流原理對(duì)金屬材料進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)渦流場(chǎng)的阻抗變化鑒定金屬材料的導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率、缺陷、尺寸、間隙等物理量，其原理的理論基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)定律。
把通有頻率為f交變電流的檢測(cè)線圈探頭置于導(dǎo)電試管上，試管表面將被感應(yīng)出渦流，該渦流也產(chǎn)生一個(gè)與原磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，并部分抵消原磁場(chǎng)，導(dǎo)致檢測(cè)線圈電阻和電抗分量的變化。
油管渦流探傷實(shí)質(zhì)上就是檢測(cè)被試油管存在的缺陷，尺寸，間隙等引起的線圈阻抗變化，并對(duì)此變化加以處理，從而對(duì)油管表面及內(nèi)部的缺陷按API標(biāo)準(zhǔn)做出評(píng)價(jià)。
但是趨膚效應(yīng)使渦流場(chǎng)強(qiáng)度隨著離表面距離的增加而指數(shù)規(guī)律下降，標(biāo)準(zhǔn)趨膚深度定義為渦流密度降低到表面渦流密度的I／e或37％的距離δ。
δ=50.33μr.σf]]>式中δ－標(biāo)準(zhǔn)趨膚深度(mm)μr－相對(duì)磁導(dǎo)率(無(wú)量綱)f－檢測(cè)頻率(HZ)
σ－試件的導(dǎo)電率(m／Ω.mm2)該效應(yīng)使得表面的缺陷檢測(cè)靈敏度下降，故此在油管檢測(cè)過(guò)程中如何保持探頭線圈和被測(cè)油管表面間的最小間隙≤5mm，是致關(guān)重要的，但是，標(biāo)準(zhǔn)油管每根均有一接箍，在流程中無(wú)法使整根鋼管通過(guò)間隙為≤5mm的探頭線圈，很難實(shí)現(xiàn)流水批量生產(chǎn)，這就是該油管渦流探傷裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在利用組合層疊式探頭(線圈)配合機(jī)械隨行機(jī)構(gòu)做油管全面積無(wú)損探傷。
另外在油管的渦流探傷中還存在相位滯后的效應(yīng)，亦即離表面不同深度的渦流滯后于表面渦流的相位，且滯后值隨深度線性增加，可由下式表示β＝ (χ)/(δ)式中β－滯后相位(rad)χ－距表面以下的深度(mm)δ－標(biāo)準(zhǔn)趨膚深度(mm)利用該效應(yīng)的相位分析，能判別出油管中缺陷存在的深度和區(qū)分缺陷信號(hào)與它無(wú)關(guān)的干擾信號(hào)。
故此通過(guò)渦流探傷裝置的在線檢測(cè)，能同時(shí)對(duì)油管表面缺陷所測(cè)得的幅值與相位進(jìn)行綜合分析，并進(jìn)行記錄?？筛叨仍u(píng)價(jià)油管缺陷的存在范圍，提高經(jīng)過(guò)檢測(cè)后合格油管質(zhì)量保證的可信度，并且采用阻抗平面顯示技術(shù)，可直觀的在屏幕上顯示，渦流探傷把查出油管缺陷的大小和深度，并在顯示屏上同時(shí)描繪出檢測(cè)信號(hào)的幅度與相位的變化，供正確評(píng)定，同時(shí)也配合聲電系統(tǒng)可以光、聲和噴標(biāo)等裝置，明確油管缺陷所存在的時(shí)間、位置給以報(bào)警和標(biāo)記。
二、本實(shí)用新型所稱的油管在線渦流探傷裝置的隨行機(jī)構(gòu)主要是由探頭移動(dòng)裝置、探頭固定浮動(dòng)裝置、油管升降旋轉(zhuǎn)裝置三部分組成的。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)油管旋轉(zhuǎn)由油管升降旋轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)，探頭移動(dòng)由探頭移動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，探頭對(duì)油管擺動(dòng)的自動(dòng)跟隨由探頭固定浮動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型探傷裝置可以對(duì)API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外徑為50～114毫米的所有油管實(shí)現(xiàn)全面積探傷，可以準(zhǔn)確可靠地發(fā)現(xiàn)按API規(guī)定的任何條狀缺陷。油管對(duì)探頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與有效探測(cè)寬度為40mm的層疊探頭沿油管軸線方向的直線運(yùn)動(dòng)，便構(gòu)成探頭對(duì)油管外壁的全面積掃描，探頭可以對(duì)外徑為50～114.3毫米，總長(zhǎng)彎曲不超過(guò)35毫米的油管的擺動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)浮動(dòng)，探頭端面與油管外壁徑向距離的波動(dòng)量小于0.5毫米，探頭端面與油管外壁的徑向距離可在1～7毫米范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，探頭可自動(dòng)通過(guò)管箍以及從油管兩端的任意一端自由脫離，可以對(duì)油管外絲、管體、管箍進(jìn)行全面積探傷，如發(fā)現(xiàn)油管存在按API規(guī)定的任何條狀缺陷，此實(shí)用新型油管在線渦流探傷裝置便可自動(dòng)報(bào)警，并可在油管缺陷處自動(dòng)噴漆做標(biāo)記。探頭行走速度為4.2米／分，托輥旋轉(zhuǎn)速度為149.3轉(zhuǎn)／分。
本實(shí)用新型是由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的。
1、

圖1 中，1－探頭隨行裝置，2－油管升降旋轉(zhuǎn)裝置，3－探頭固定浮動(dòng)裝置，4－探頭，5－旋轉(zhuǎn)托輥。
2、圖2 中，1－絲母，2－探臂，3－小車體，4－調(diào)整絲杠，5、－壓簧，6－橫梁，7－拉簧，8－噴漆打標(biāo)裝置，9、10－軸承，11、13－球，12－探頭；3、圖3 中，1－軸承座，2－旋轉(zhuǎn)托輥，3－托架，4－立柱，5－減速機(jī)(帶電機(jī))，6－齒輪，7－座，8－氣缸，4、探頭隨行裝置由底座、齒條、齒輪、減速機(jī)(帶電機(jī))車架、車輪組、橫梁上下調(diào)整機(jī)構(gòu)等零部件組合實(shí)現(xiàn)，5、探頭固定浮動(dòng)裝置由絲母、探臂、小車體、調(diào)整絲杠、壓簧、拉簧、噴漆打標(biāo)裝置、軸承、球、探頭等零部件組合實(shí)現(xiàn)；
6、油管升降旋轉(zhuǎn)裝置由旋轉(zhuǎn)托輥、托架、立柱、電機(jī)、齒輪、座、氣缸等零部件組合實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.油管在線渦流探傷裝置是由探頭隨行裝置，探頭固定浮動(dòng)裝置，油管升降旋轉(zhuǎn)裝置三部分組成的，其特征在于(1)、探頭隨行裝置主要由底座、齒條、齒輪、帶電機(jī)的擺線針輪減速機(jī)、車架、車輪組、橫梁上下調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成(2)、探頭固定浮動(dòng)裝置主要由絲母、探臂、小車體、調(diào)整絲杠、壓簧、拉簧、噴漆打標(biāo)裝置，軸承、球、探頭等組成。(3)、油管升降旋轉(zhuǎn)裝置主要由旋轉(zhuǎn)托輥、托架、立柱帶電機(jī)的擺線針輪減速機(jī)、齒輪、座、氣缸等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的渦流探傷裝置，其特點(diǎn)在于探頭與油管外壁徑向距離保持恒定，不僅探頭沿油管軸線方向做直線運(yùn)動(dòng)，而且油管繞其自身做軸線旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所說(shuō)的渦流探傷裝置，其特點(diǎn)在于探頭與油管外壁徑向距離允許在1～7mm范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了油管擺動(dòng)跳動(dòng)狀態(tài)下的自動(dòng)跟蹤全面積探傷。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1或2或3所說(shuō)的渦流探傷裝置，其特點(diǎn)在于可發(fā)現(xiàn)油管存在的符合API油管渦流探傷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的任何缺陷，并可自動(dòng)報(bào)警及對(duì)缺陷自動(dòng)噴漆打標(biāo)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于油管在線檢測(cè)的渦流探傷機(jī)械裝置。主要由探頭隨行裝置、探頭固定浮動(dòng)裝置、油管升降旋轉(zhuǎn)裝置三部分組成。其特點(diǎn)為，其探頭與油管外壁徑向距離保持恒定，不僅探頭沿油管線方向做直線運(yùn)動(dòng)，而且油管繞其自身做軸線旋轉(zhuǎn)，按API油管渦流探傷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面積的自動(dòng)跟蹤探傷，并有缺陷打標(biāo)、報(bào)警功能，操作方便，探頭浮動(dòng)間距尺寸精度高，是一種用于油管在線檢測(cè)的理想裝置。
文檔編號(hào)G01N27/90GK2125827SQ9220098
公開(kāi)日1992年12月23日 申請(qǐng)日期1992年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月21日
發(fā)明者程國(guó)光, 任景輝, 聶茂林, 鄭清泉, 李文才, 鄭立 申請(qǐng)人:華北石油管理局第一機(jī)械廠, 華北石油管理局第一采油廠