[发明专利]一种基于长距离波导的管道超声导波在线检测装置及检测方法

说明书

本发明提出了一种基于长距离波导的管道超声导波在线检测装置及检测方法，其特征在于，包括一个待检测管道，其沿一条第一轴线延伸设置；两个超声导波探头，其采用收发分离的方式激发和接收S0模式的兰姆波，所述的两个超声导波探头中的一个为发射探头，而另一个为接收探头；两个长距离波导，所述的两个长距离波导中的一个为发射波导，而另一个为接收波导，其中，发射波导沿一条第一中心线延伸设置且其一端与所述发射探头连接，而其另一端缠绕设置在所述待检测管道的外管壁上，接收波导沿一条第二中心线延伸设置且其一端与所述接收探头连接，而其另一端缠绕设置在所述待检测管道的外管壁上。本发明结构简单，设计合理，检测效率高，安装方便。

技术领域

本发明涉及一种基于长距离波导的管道超声导波在线检测装置及检测方法，属于管道在线检测领域。

背景技术

管道作为五大运输工具之一，在运输液体、气体、浆液等方面具有特殊的优势。然而，管道在长期使用中受冲刷和腐蚀的影响，导致管壁减薄并伴有缺陷产生，常常发生泄漏事故，不仅造成经济上的巨大损失，而且会造成严重的安全事故。因此，对管道进行无损检测，具有显著的经济效益和社会效益。

针对管道管体的无损检测技术有很多种,常规检测方法包括超声法、漏磁法、射线法和涡流法等。但是，常规无损检测技术都存在一个严重的不足：检测过程为逐点扫描式，一次性检测距离短，检测效率低下。因此，常规无损检测方法不能有效的应用于当前工业中成千上万公里的管道检测中。

超声导波可以实现远距离的传播，声波衰减率较低，可以在短时间内覆盖大部分的检测范围，检测效率较高，在管道检测中具有明显的优势。因此，超声导波检测技术被大量应用于管道无损检测领域。然而，现阶段的管道超声导波检测设备存在一定的不足，主要体现在无法对工作中的传输管道进行在线检测。因为大多数传输管道都工作在非常恶劣的条件下，例如埋地管道和核能化工领域使用的高温管道，导波探头无法在腐蚀性的土壤中或高温环境中正常工作。现阶段，针对埋地管道的超声导波检测，采用的方法是对管道进行局部开挖后安装导波探头进行探伤，管道开挖和移除管道上方的装置都会增加检测的成本；而针对工作在高温环境中的管道，需要在管道停止运行并自然冷却后再检测，会严重影响管道的正常工作，而冷却系统和一次性探头耗材的使用会带来额外的检测费用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于长距离波导的管道超声导波在线检测装置，其特征在于，包括一个待检测管道，其沿一条第一轴线延伸设置，并包括一个外管壁；两个超声导波探头，其采用收发分离的方式激发和接收S0模式的兰姆波，所述的两个超声导波探头中的一个为发射探头，而另一个为接收探头，其中，发射探头用于激发超声波，而接收探头用于接收超声波；两个长距离波导，所述的两个长距离波导中的一个为发射波导，而另一个为接收波导，其中，发射波导沿一条第一中心线延伸设置且其一端与所述发射探头连接，而其另一端缠绕设置在所述待检测管道的外管壁上，第一中心线所在平面垂直于所述第一轴线，接收波导沿一条第二中心线延伸设置且其一端与所述接收探头连接，而其另一端缠绕设置在所述待检测管道的外管壁上，第二中心线所在平面垂直于所述第一轴线。

本发明所述超声导波探头为基于磁致伸缩机制的曲折型电磁超声换能器，其包括永磁铁阵列和曲折型激励线圈，永磁铁阵列提供平行于导波传播方向的静态偏置磁场，曲折型激励线圈提供平行于导波传播方向的交变磁场，通过磁致伸缩效应可在长距离波导中激发出S0模式的兰姆波。

本发明所述的曲折型激励线圈紧贴在长距离波导的表面，永磁铁阵列通过与长距离波导之间的磁吸引力，从而将超声导波探头固定在长距离波导的表面。

本发明还包括两组波导连接件，这两组波导连接件分别用于将发射波导和接收波导固定到待检测管道上，所述波导连接件设置在待检测管道上并将缠绕在待检测管道上的接收波导或发射波导固定。