管道補口防腐層無損檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種輸油氣管道補口防腐層粘接質量無損檢測裝置。該檢測裝置由基礎框架、行走機構、吸附機構、傳感器夾持機構組成；基礎框架是行走機構、吸附機構、傳感器夾持機構的載體；行走機構是驅使裝置行走的動力部件；傳感器夾持機構固定檢測傳感器；將檢測裝置吸附于管道補口處的吸附機構的吸附基礎安裝在補口防腐層（9）兩側，吸附機構的其余部分與基礎框架、行走機構共同構成繞管道補口防腐層（9）圓周移動的載體；在基礎框架的一端安裝有行走機構，傳感器夾持機構安裝在基礎框架的中部及兩端。本發(fā)明在不破壞補口防腐層的情況下對補口粘接質量、特別是粘接力進行快速掃描測量，檢測效率高，自適應能力強，缺陷定量精確。
【專利說明】管道補口防腐層無損檢測裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是一種輸油氣管道補口防腐層粘接質量的管道補口防腐層無損檢測裝置， 涉及測量力和管道系統(tǒng)【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 管道補口是兩段管道焊接處的防腐作業(yè)。在埋地鋼質管道的施工過程中，管道補 口是保證管道防腐完整性的重要工序，也是保證整個管道外防腐層質量的關鍵環(huán)節(jié)。
[0003] 對于管道補口來說，如果補口材料選擇不當、補口施工質量差，管道外防腐層的完 整性將受到破壞。而補口材料的早期失效將導致財力資源的巨大損失。目前，國內3PE防 腐管線幾乎全部采用聚乙烯熱縮材料進行補口，但在管道安裝建設期間和投入運行使用中 均發(fā)現(xiàn)了許多質量問題，開挖檢測發(fā)現(xiàn)補口失效所占比例不小，對管線形成了腐蝕危害風 險。管道補口防腐層質量問題的出現(xiàn)與管道施工期間的質量控制有很大的關系。在管道 補口質量檢測中，漏點檢測和外觀目視檢測是必測內容，其中，補口后熱收縮套的剝離強度 或者粘接力測試則是抽檢方式。GB/T23257-2009 "埋地鋼質管道聚乙烯防腐層"標準中規(guī) 定，每100個補口至少抽測一個口。這種抽檢的方式給管道安全帶來了極大的隱患。此外， 此項檢測操作人員的個體差異會對檢測的準確性產(chǎn)生一定影響，而且粘接力測試具有破壞 性，檢測時用刀沿管道環(huán)向劃開10毫米寬、長度大于100毫米的膠帶層，直至管體，然后用 彈簧秤與管壁成90度角拉開。這種破壞性的彈簧秤測試方法測試完畢后需要對測試部位 的防腐層修復，對防腐層的性能具有一定的影響。
[0004] CN1761871A公開了一種管道外壁腐蝕無損檢測裝置，但用于管道補口防腐層檢測 并不高效。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是發(fā)明一種用于補口防腐層粘接質量無損檢測、在不破壞補口防腐 層的情況下對補口粘接質量、特別是粘接力進行快速掃描測量、檢測效率高、自適應能力 強、缺陷定量精確的管道補口防腐層無損檢測裝置。
[0006] 本發(fā)明所述裝置由基礎框架、行走機構、吸附機構、傳感器夾持機構組成。基礎框 架是行走機構、吸附機構、傳感器夾持機構的載體；行走機構是驅使裝置行走的動力部件； 吸附機構是將檢測裝置吸附于管道補口處的部件；傳感器夾持機構是固定檢測傳感器的部 件，使傳感器在檢測過程中與管道補口層表面充分的接觸。吸附機構的吸附基礎安裝在補 口防腐層9兩側，吸附機構的其余部分與基礎框架、行走機構共同構成繞管道補口防腐層9 圓周移動的載體；在基礎框架的一端安裝有行走機構，傳感器夾持機構安裝在基礎框架的 中部及兩端。
[0007] 本發(fā)明裝置工作示意圖見圖1，圖中顯示了長輸油氣管道的構成和補口檢測裝置 各部件的裝配關系以及檢測時的工作原理。長輸油氣管道一般由管體敷設3PE防腐層3且 兩端無防腐保護的金屬管道1兩兩對接焊接而成，兩段管道對接處形成焊縫2。焊接完畢 后，焊縫2兩側無防腐保護的部分通過補口防腐層9進行防腐保護。補口防腐層檢測裝置 作業(yè)時，首先將構成裝置吸附機構的導軌箍4固定在補口防腐層9兩側，然后將裝置主體橫 跨在管道補口處并通過磁輪7吸附在導軌箍4上，最后在驅動輪10的驅動下帶動傳感器15 對補口防腐層9實施檢測。
[0008] 所述基礎框架由兩塊固定板5和一個連接軸6構成，由連接軸6將兩塊固定板5 連接成"工"字形；固定板5為等腰三角形結構，如圖3,固定板5上設有1個滑槽孔al7和 兩個裝配孔al3 ;連接軸6是不同直徑的兩種柱狀體的組合體，中段的柱狀體直徑大且設有 裝配孔bl9,兩端的柱狀體直徑小且加工有螺紋，可放置在固定板5的滑槽孔al7內實現(xiàn)連 接軸6與固定板5的裝配連接，如圖4。固定板5是行走機構、吸附機構和連接軸6的固定 基礎，行走機構和吸附機構通過裝配孔al3與固定板5連接，連接軸6通過滑槽孔17與兩 塊固定板5連接，如圖2。
[0009] 所述行走機構由步進電機8、編碼器11和驅動輪10構成。驅動輪10為圓柱形滾 輪，中部設有凹槽27用于整個裝置的運行軌跡控制；編碼器11與步進電機8組合在一起， 主要用于測量步進電機8的直線位移。行走機構共兩組，分別固定在兩塊固定板5上，互成 對角分布，其中步進電機8和編碼器11裝配在固定板5外側，驅動輪10裝配在固定板5內 偵牝如圖2。
[0010] 所述吸附機構主要由磁輪7、導軌箍4組成。磁輪7是帶有磁力的圓柱型滾輪，中 部設有凹槽27 ;導軌箍4是吸附機構的吸附基礎，由兩片同樣尺寸的半圓形鋼帶24構成， 如圖5和圖6,鋼帶24 -端設有固定卡柱25,固定卡柱25為半圓柱體結構，鋼帶24另一端 設有與鋼帶末端弧線垂直的對接板28,對接板28上開設有裝配孔。兩片鋼帶24對接后同 一端的兩個固定卡柱25形成一個完整的圓柱體，圓柱體外套鋼圈進行固定連接，另一端的 兩個對接板28緊密結合用螺栓實現(xiàn)閉合。鋼帶24中部設有凸棱26,凸棱26為磁輪7和驅 動輪10提供導向通道，檢測裝置行走時磁輪7和驅動輪10的凹槽27卡在凸棱26上，限制 檢測裝置的運動軌跡，避免裝置發(fā)生偏移。吸附機構共兩組，兩組導軌箍4分別安裝在補口 熱收縮套9兩側，兩組磁輪7安裝在基礎框架兩側的固定板5上，與行走機構交叉分布，如 圖2。
[0011] 所述傳感器夾持機構由導向軸12、彈簧22、傳感器容腔塊14和傳感器15構成。導 向軸12是圓球形體和圓柱體的復合結構，是傳感器夾持機構的固定件，如圖7,導向軸12上 端的圓柱體是不同直徑的兩個圓柱體的組合體，直徑較大的圓柱體與導向軸12的圓球體 連接，直徑較小的圓柱體末端加工有螺紋，主要實現(xiàn)導向軸12與連接軸6的連接，即通過連 接軸6的裝配孔bl9將導向軸12固定在連接軸6上；導向軸12下端的球形體部分是銜接 傳感器容腔塊14的構件，主要為傳感器15 -定范圍的傾斜運動提供支持，使傳感器適應補 口熱收縮帶9表面起伏不平的狀況。傳感器容腔塊14是構成容納傳感器15的傳感器容腔 的基本件，如圖8,傳感器容腔塊14是一種異形件，由上端開設有近似半圓球形開槽16的柱 體和下端開設有矩形開槽18的柱體組合而成，傳感器容腔塊14下端設有滑槽孔b20,中部 設有裝配孔c21，滑槽孔b20為傳感器15上下運動提供通道，一個完整的傳感器容腔由兩個 傳感器容腔塊14對接而成。傳感器15是一矩形體結構的補口熱收縮套檢測部件，如圖9， 傳感器15通過左右兩側的滑槽卡23放置在傳感器容腔塊14的滑槽孔b20上，傳感器15 與補口防腐層9接觸的表面四周是圓角輪廓，這種表面結構可使傳感器15在表面不平整的 補口防腐層9上滑動。傳感器夾持機構裝配完整后的剖面圖如圖10,裝配時首先將導向軸 12、彈簧22和傳感器15放置在兩個傳感器容腔塊14中間，然后將兩個傳感器容腔塊14緊 密對接，并通過裝配孔c21用螺栓固定形成一個整體。
[0012] 本發(fā)明可實現(xiàn)定量檢測，檢測裝置通過編碼器11實時獲取傳感器15在管道圓周 上的方位信息，再配合傳感器15在連接軸6的位置信息以及傳感器15的對補口防腐層9 的檢測結果，實現(xiàn)補口防腐層9缺陷的定量精確檢測。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0014] 1)管道檢測裝置通過磁力輪吸附在緊固在管道上的導軌箍上進行補口防腐層粘 接質量檢測，導軌箍結構簡單，可根據(jù)不同管徑加工制作，這樣檢測裝置主體結構不受管道 直徑的影響，適用于多種口徑管道的補口檢測；
[0015] 2)通過縱向多探頭和軸向運動機構的方式實現(xiàn)補口材料的快速檢測，檢測效率 商；
[0016] 3)傳感器能夠左右和下上一定范圍運動，不受管道補口處不同厚度防腐層的影 響，自適應能力強；
[0017] 4)擴展性強，可攜帶不同類型的傳感器進行不同性質的缺陷檢測；可設置不同數(shù) 量的傳感器，實現(xiàn)不同密度的掃描檢測；
[0018] 5)連接軸安裝高度可調節(jié)，能夠實現(xiàn)傳感器不同接觸力的調整以及適應不同弧度 管道補口檢測需要。
[0019] 6)裝置行走穩(wěn)定，導軌箍上的凸棱與驅動輪和磁輪上的凹槽緊密耦合確保了檢測 裝置行走時不會發(fā)生偏移與打滑。
[0020] 7)可實現(xiàn)定量檢測，檢測裝置通過編碼器11實時獲取傳感器15在管道圓周上的 方位信息，再配合傳感器15在連接軸6的位置信息以及傳感器15的對補口防腐層9的檢 測結果，實現(xiàn)補口防腐層9缺陷的定量精確檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1裝置工作示意圖
[0022] 圖2檢測裝置主體部分示意圖
[0023] 圖3固定板結構圖
[0024] 圖4連接軸結構圖
[0025] 圖5導軌箍的整體結構圖
[0026] 圖6導軌箍鋼帶的結構圖
[0027] 圖7導向軸結構圖
[0028] 圖8傳感器容腔塊結構圖
[0029] 圖9傳感器結構圖
[0030] 圖10傳感器夾持機構裝配后的剖面圖（圖2中傳感器夾持機構A-A向剖面）
[0031] 其中1-管道 2-焊縫
[0032] 3-3PE防腐層 4一導軌箍
[0033] 5-固定板 6-連接軸
[0034] 7一磁輪 8-步進電機
[0035] 9-補口防腐層 10-驅動輪
[0036] 11 一編碼器 12-導向軸
[0037] 13-裝配孔a 14-傳感器容腔塊
[0038] 15-傳感器 16-近似半圓形開槽
[0039] 17-滑槽孔a 18-矩形開槽
[0040] 19一裝配孔b 20-滑槽孔b
[0041] 21-裝配孔c 22-彈簧
[0042] 23-滑槽卡 24-鋼帶
[0043] 25一固定卡柱 26-凸棱
[0044] 27-凹槽 28-對接板

【具體實施方式】
[0045] 實施例.
[0046] 本例的裝置基礎框架由高強度錯合金材料加工而成，等腰三角形固定板5厚5mm， 底邊長30cm，高20cm，滑槽孔al7直徑10mm，位置設在固定板5底邊的中垂線上，兩個裝配 孔al3直徑依據(jù)磁輪7和驅動輪10的裝配軸徑確定；連接軸6由不同直徑的兩種柱狀體的 組合體，中段柱體直徑30mm，長度依據(jù)補口防腐層寬度和驅動輪10的寬度確定，兩端的柱 體直徑9mm長度20mm，連接軸6上的裝配孔bl9直徑5mm，裝配孔bl9的間距依據(jù)傳感器大 小設定。
[0047] 所述行走機構由步進電機8、編碼器11和驅動輪10構成。步進電機10和編碼器 11組裝在一起，編碼器11為旋轉增量式編碼器，步進電機10的型號依據(jù)裝置需要的驅動轉 矩以及功率選配；驅動輪10直徑60mm，寬40mm，材料科選用塑料，中部凹槽27為深5mm寬 10mm的開口矩形。裝配后，驅動輪10與導軌箍4接觸的部位距固定板5的底邊至少10mm。 行走機構共兩組，分別固定在兩塊固定板5上，互成對角分布，其中步進電機8和編碼器11 裝配在固定板5外側，驅動輪10裝配在固定板5內側。
[0048] 所述吸附機構由磁輪7、導軌箍4組成。磁輪7是帶有磁力的圓柱型滾輪，直徑、寬 度以及中部凹槽的尺寸與驅動輪10 -致；導軌箍4材料為鋼，寬度為45mm，厚度7mm，兩片 鋼帶24的長度依據(jù)不同管道的半周長設定，中部凸棱26為高4mm寬9mm的圓角矩形，固定 卡柱25直徑7mm高20mm，對接板28高40mm，對接板28上的裝配孔根據(jù)需要設置，導軌箍 4使用時卡在管道補口防腐層9兩側，對接端分別用鋼圈以及螺絲和螺母固定；兩組磁輪7 安裝在基礎框架兩側的固定板5上，與驅動輪10交叉分布，安裝高度與驅動輪10 -致。
[0049] 所述傳感器夾持機構由導向軸12、彈簧22、傳感器容腔塊14和傳感器15構成。導 向軸12是球形體和圓柱體的復合結構，上端的圓柱體部分的尺寸以適合與連接軸6裝配以 及傳感器15的表面接觸補口防腐層9而設定；導向軸12下端的球形體直徑15mm。傳感器 容腔塊14是一種異形件，由上端開設有近似半圓形開槽16的柱體和下端開設有矩形開槽 18的柱體組合而成，整個柱體高度80mm，長度和寬度依據(jù)傳感器15尺寸設定，其中上端近 似半圓形開槽的尺寸依據(jù)導向軸12的球形體直徑和允許傳感器15水平活動的角度設定， 下段的矩形開槽的尺寸依據(jù)傳感器15尺寸設定，裝配孔c21直徑3mm，滑槽孔b20大小和 位置依據(jù)傳感器15需要的上下活動范圍設定。傳感器15是一矩形體結構，長度< 38mm， 寬度彡25mm，高度50mm，左右兩側的滑槽卡23為直徑4mm的圓柱體，滑槽卡23的高度以裝 配后與傳感器容腔塊14外壁齊平為準設定，滑槽卡23的位置依據(jù)彈簧22的高度以及傳感 器15允許上下活動的范圍確定。傳感器夾持機構裝配時首先將導向軸12、彈簧22和傳感 器15放置在兩個傳感器容腔塊14中間，然后將兩個傳感器容腔塊14緊密對接，并通過裝 配孔c21用螺栓固定形成一個整體。
[0050] 補口防腐層檢測裝置作業(yè)時，首先將導軌箍4固定在補口防腐層9兩側，在每一側 導軌箍4固定安裝的過程中則先將管道1置于兩片鋼帶24中部，鋼帶24對接的一端用鋼 圈套在兩個固定卡柱25形成的圓柱體，另一端用螺栓和螺絲將兩個對接板28閉合。然后 再將裝置主體橫跨在管道補口處并通過磁輪7吸附在導軌箍4上，使驅動輪10和磁力7的 凹槽27卡在導軌箍的凸棱26上。最后控制步進電機8驅動裝置主體從導軌箍4閉合的對 接板28 -側運動到另一側，運動期間通過傳感器14發(fā)射信號對補口防腐層9進行測試，同 時裝置通過編碼器11實時獲取的傳感器15在管道圓周上的方位信息，再配合傳感器15在 連接軸6的位置信息以及傳感器15的對補口防腐層9的檢測結果，實現(xiàn)補口防腐層9缺陷 的定量精確檢測。檢測完畢后，可在裝置兩組磁輪7下墊非金屬墊片，驅使裝置運動到非金 屬墊片上，從而減弱吸附力，使裝置主體脫離導軌箍4而得以拆除。
[0051] 本例經(jīng)試驗，在不破壞補口防腐層的情況下對補口粘接質量、特別是粘接力進行 快速掃描測量，測量效率高，自適應能力強，缺陷定量精確。
【權利要求】
1. 一種輸油氣管道補口防腐層粘接質量的管道補口防腐層無損檢測裝置，其特征是該 檢測裝置由基礎框架、行走機構、吸附機構、傳感器夾持機構組成；基礎框架是行走機構、吸 附機構、傳感器夾持機構的載體；行走機構是驅使裝置行走的動力部件；傳感器夾持機構 固定檢測傳感器；將檢測裝置吸附于管道補口處的吸附機構的吸附基礎安裝在補口防腐層 (9)兩側，吸附機構的其余部分與基礎框架、行走機構共同構成繞管道補口防腐層（9)圓周 移動的載體；在基礎框架的一端安裝有行走機構，傳感器夾持機構安裝在基礎框架的中部 及兩端。
2. 根據(jù)權利要求1所述的管道補口防腐層無損檢測裝置，其特征是所述基礎框架由兩 塊固定板（5)和一個連接軸（6)構成，由連接軸（6)將兩塊固定板（5)連接成"工"字形；固 定板（5)為等腰三角形結構，固定板（5)上設有1個滑槽孔a(17)和兩個裝配孔a(13);連 接軸（6)是不同直徑的兩種柱狀體的組合體，中段的柱狀體直徑大且設有裝配孔b (19)，兩 端的柱狀體直徑小且加工有螺紋，放置在固定板（5)的滑槽孔a (17)內實現(xiàn)連接軸（6)與 固定板（5)的裝配連接；行走機構和吸附機構通過裝配孔a(13)與固定板（5)連接，連接軸 (6 )通過滑槽孔（17 )與兩塊固定板（5 )連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的管道補口防腐層無損檢測裝置，其特征是所述行走機構由步 進電機（8)、編碼器（11)和驅動輪（10)構成；驅動輪（10)為圓柱形滾輪，中部設有用于整 個裝置的運行軌跡控制的凹槽（27);行走機構共兩組，分別固定在兩塊固定板（5)上，互成 對角分布，其中步進電機（8)和減速器（11)裝配在固定板（5)外側，驅動輪（10)裝配在固 定板（5)內側。
4. 根據(jù)權利要求1所述的管道補口防腐層無損檢測裝置，其特征是所述吸附機構主要 由磁輪（7)、導軌箍（4)組成；磁輪（7)是帶有磁力的圓柱型滾輪，中部設有凹槽（27);導軌 箍（4)是由兩片同樣尺寸的半圓形鋼帶（24)構成，鋼帶（24)-端設有固定卡柱（25)，另一 端設有與鋼帶末端弧線垂直的對接板（28)，對接板（28)上開設有裝配孔，兩片鋼帶（24)對 接后同一端的兩個固定卡柱（25)形成一個完整的圓柱體，圓柱體外套鋼圈進行固定連接， 另一端的兩個對接板（28)緊密結合用螺栓實現(xiàn)閉合，鋼帶（24)中部設有凸棱（26)，凸棱 (26)為磁輪（7)和驅動輪（10)提供導向通道，檢測裝置行走時磁輪（7)和驅動輪（10)的凹 槽（27)卡在凸棱（26)上；吸附機構共兩組，兩組導軌箍（4)分別安裝在補口防腐層（9)兩 側，兩組磁輪（7 )安裝在基礎框架兩側的固定板（5 )上，與行走機構交叉分布。
5. 根據(jù)權利要求1所述的管道補口防腐層無損檢測裝置，其特征是所述傳感器夾持機 構由導向軸（12)、彈簧（22)、傳感器容腔塊（14)和傳感器（15)構成；導向軸（12)是圓球形 體和圓柱體的復合結構，導向軸（12)的上端的圓柱體部分是不同直徑的兩個圓柱體的組合 體，直徑較大的圓柱體與導向軸（12)的圓球體連接，直徑較小的圓柱體末端加工有螺紋，主 要實現(xiàn)導向軸（12 )與連接軸（6 )的連接，即通過連接軸（6 )的裝配孔b (19 )將導向軸（12 ) 固定在連接軸（6)上；導向軸（12)下端的圓球形體部分是銜接傳感器容腔塊（14)的構件； 傳感器容腔塊（14)是構成容納傳感器（15)的傳感器容腔的基本件，傳感器容腔塊（14)是 一種異形件，由上端開設有近似半圓球形開槽（16)的柱體和下端開設有矩形開槽（18)的 柱體組合而成，傳感器容腔塊（14)下端設有滑槽孔b (20)，中部設有裝配孔c (21)，滑槽孔 b(20)為傳感器（15)上下運動提供通道，一個完整的傳感器容腔由兩個傳感器容腔塊（14) 對接而成；傳感器（15)是一矩形體結構的補口熱收縮套檢測部件，傳感器（15)通過左右兩 側的滑槽卡（23 )放置在傳感器容腔塊（14 )的滑槽孔b (20 )上，傳感器（15 )與補口防腐層 (9)接觸的表面四周是圓角輪廓；傳感器夾持機構裝配時首先將導向軸（12)、彈簧（22)和 傳感器（15 )放置在兩個傳感器容腔塊（14 )中間，然后將兩個傳感器容腔塊（14 )緊密對接， 并通過裝配孔c (21)用螺栓固定形成一個整體。
6.根據(jù)權利要求1所述的管道補口防腐層無損檢測裝置，其特征是還裝有編碼器 (11);檢測裝置通過編碼器（11)實時獲取傳感器（15)在管道圓周上的方位信息，再配合傳 感器（15)在連接軸（6)的位置信息以及傳感器（15)的對補口防腐層（9)的檢測結果，實現(xiàn) 補口防腐層（9)缺陷的定量精確檢測。
【文檔編號】G01N33/00GK104062399SQ201310088449
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月19日 優(yōu)先權日:2013年3月19日
【發(fā)明者】康葉偉, 王維斌, 林明春, 陳新華, 劉玲莉, 郭正虹, 趙君, 蔣先堯, 張豐, 王禹欽, 林嵩, 陳振華 申請人:中國石油天然氣股份有限公司