干耦合永久性安裝的超聲波探頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種干耦合永久性安裝的超聲波探頭，涉及空氣鉆井中高壓管匯的檢測(cè)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，包括超聲探頭，還包括有探頭安裝架、探頭固定架和干耦合材料層，所述探頭安裝架和探頭固定架連接成一體，超聲探頭位于探頭安裝架和探頭固定架圍成的空腔內(nèi)，在超聲探頭的下方設(shè)有干耦合材料層，探頭安裝架通過(guò)探頭固定架將超聲探頭和干耦合材料層壓在所要安裝的高壓管匯上。采用本實(shí)用新型不受檢測(cè)位置的限制，方便可靠，并解決了“常規(guī)使用的手持式超聲測(cè)厚儀測(cè)量可靠性不高”的技術(shù)問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】干耦合永久性安裝的超聲波探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及空氣鉆井中高壓管匯的檢測(cè)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，主要是用于在鉆井過(guò)程中對(duì)高壓管匯的壁厚進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓管匯廣泛用于石油化工、冶金、電力等行業(yè)生產(chǎn)及城市燃?xì)夂凸嵯到y(tǒng)等公眾生活之中，擔(dān)負(fù)著高溫、高壓、易燃、易爆和有毒介質(zhì)的輸送任務(wù)。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其管壁因受流體沖刷、電化學(xué)腐蝕等作用，管匯會(huì)逐步發(fā)生管壁減薄、裂紋和腐蝕穿孔，尤其在彎頭、三通、管徑突變部位及相鄰直管部位，最終導(dǎo)致輸送效率降低，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)更換腐蝕嚴(yán)重的管道，嚴(yán)重時(shí)易發(fā)生泄漏，一旦發(fā)生泄漏或爆炸，有可能導(dǎo)致災(zāi)難性的事故。因此對(duì)管匯進(jìn)行在役檢測(cè)十分有必要。
[0003]傳統(tǒng)的超聲波傳感器制造成本高，且存在導(dǎo)致信號(hào)損失或者讀數(shù)不準(zhǔn)確的耦合問(wèn)題。優(yōu)良的超聲波傳輸依賴于去除傳感器與測(cè)試表面之間的所有空氣，足夠的讀數(shù)和計(jì)量設(shè)計(jì)保證超聲波傳感器以最小的信號(hào)損失或衰減，如在不存在氣泡或間隙的情況下發(fā)射和接收信號(hào)。超聲波傳感器典型利用耦合劑來(lái)增強(qiáng)測(cè)試材料與傳感器之間的傳輸。傳統(tǒng)的液體耦合劑包括丙二醇或丙三醇。液體耦合劑變干，從傳感器的下面漏出或者溢出，這導(dǎo)致信號(hào)傳輸問(wèn)題。Cawley等人在國(guó)際專利申請(qǐng)公布W02007/051959中公開了一種超聲波發(fā)射材料的細(xì)長(zhǎng)條。
[0004]在工業(yè)中已經(jīng)嘗試將磁體或粘接劑用于超聲波能量傳遞系統(tǒng)。然而，這些粘接劑由于隨著時(shí)間的推移粘合減弱或破裂，存在失效率高的問(wèn)題。從超聲波傳感器輸入的能量亦可能加劇粘接失效。Roarty的美國(guó)專利4881409公開了一種具有超聲波傳感器陣列的柔性磁性材料。Fripp等人的美國(guó)專利7234519公開了將換能器粘合至用于石油鉆井的管道。盡管磁性或粘接劑可以在粘接劑失效之前比液體耦合劑提供更長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)傳輸，但還是需要使用時(shí)間更長(zhǎng)或永久性安裝的超聲波傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種干耦合永久性安裝的超聲波探頭，采用本實(shí)用新型不受檢測(cè)位置的限制，方便可靠，并解決了 “常規(guī)使用的手持式超聲測(cè)厚儀測(cè)量可靠性不高”的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)采用采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種干耦合永久性安裝的超聲波探頭，其特征在于:包括超聲探頭、探頭安裝架、探頭固定架和干耦合材料層，所述探頭安裝架和探頭固定架連接成一體，超聲探頭位于探頭安裝架的內(nèi)腔中，在超聲探頭的下方設(shè)有干耦合材料層，探頭安裝架通過(guò)探頭固定架將超聲探頭和干耦合材料層壓在所要安裝的高壓管匯上。
[0008]所述干耦合材料層是由硅膠做成的層狀結(jié)構(gòu)。
[0009]所述探頭安裝架和探頭固定架是一體成型的，探頭安裝架和探頭固定架形成安裝固定外殼，其形狀為頂部開口的牛仔帽形。
[0010]所述超聲探頭為多個(gè)，所有的超聲探頭均與一臺(tái)超聲測(cè)厚儀連接。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果如下:
[0012]一、本實(shí)用新型中，通過(guò)采用“在超聲探頭外設(shè)有探頭安裝架和探頭固定架，探頭安裝架通過(guò)探頭固定架將超聲探頭和干耦合材料層壓在所要安裝的高壓管匯上”的技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果:
[0013]1、本實(shí)用新型采用干耦合材料層，不會(huì)影響被檢鋼管的外觀質(zhì)量，并且杜絕了液體耦合劑的聲學(xué)噪聲對(duì)測(cè)厚信號(hào)的影響，減少設(shè)備的維護(hù)工作量。
[0014]2、采用探頭安裝架和探頭固定架的結(jié)構(gòu)形式，超聲探頭與高壓管匯永久接觸，減少了人工操作，提高了測(cè)厚的安全性及完整性。
[0015]3、采用本實(shí)用新型，將超聲探頭直接一次性永久安裝在彎頭上，并將其連接到儀器繼而將信號(hào)傳送到控制室內(nèi)的顯示裝置上。若彎管彎頭工作在高處(高于地面6米)，可以杜絕技術(shù)人員攀爬腳手架等危險(xiǎn)情況及節(jié)省費(fèi)用。與此同時(shí)超聲探頭中換能器與工件無(wú)直接接觸，大大延長(zhǎng)了探頭的使用壽命。
[0016]二、本實(shí)用新型中，采用“所述探頭安裝架和探頭固定架是一體成型的，探頭安裝架和探頭固定架形成安裝固定外殼，其形狀為頂部開口的牛仔帽形，超聲探頭為多個(gè)，所有的超聲探頭均與一臺(tái)超聲測(cè)厚儀連接”的結(jié)構(gòu)形式，具有如下技術(shù)效果:
[0017]1、測(cè)厚靈敏度聞:本測(cè)厚系統(tǒng)的精度可達(dá)0.1mm。
[0018]2、能對(duì)眾多探頭進(jìn)行監(jiān)控。
[0019]本實(shí)用新型中，所有探頭均連接到一臺(tái)超聲測(cè)厚儀，超聲測(cè)厚儀通過(guò)網(wǎng)線連接到主機(jī)。探頭與超聲儀之間均連接多通道繼電器，通過(guò)多級(jí)一分八開關(guān)由單片機(jī)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的厚度監(jiān)控。
[0020]3、自動(dòng)化程度高。
[0021]本干耦合超聲探頭能實(shí)現(xiàn)在役檢測(cè)，節(jié)約時(shí)間，且主機(jī)上將依次顯示不同位置所有探頭的測(cè)厚信號(hào)，并自動(dòng)存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)還能手動(dòng)調(diào)出任意位置的管壁厚度信息。實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁厚度的連續(xù)監(jiān)控，及時(shí)掌控鋼管厚度磨損情況。當(dāng)管壁減薄至壁厚最小閾值時(shí)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上顯示，獲得的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中:
[0023]圖1為本實(shí)用新型主視圖；
[0024]圖2為圖1左視圖；
[0025]圖3為圖1俯視圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型剖視圖
[0027]圖5為本實(shí)用新型的安裝示意圖
[0028]圖中標(biāo)記:
[0029]1、超聲探頭；2、探頭安裝架；3、探頭固定架；4、干耦合材料層；5、不銹鋼帶；6、高
壓管匯?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]參照說(shuō)明書附圖1-5，作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式是:其包括超聲探頭1、探頭安裝架2、探頭固定架3和干耦合材料層4，干耦合材料層4是由硅膠做成的層狀結(jié)構(gòu)，探頭安裝架2和探頭固定架3連接成一體，超聲探頭I位于探頭安裝架2的內(nèi)腔中，在超聲探頭I的下方設(shè)有干耦合材料層4，探頭安裝架2通過(guò)探頭固定架3將超聲探頭I和干耦合材料層4壓在所要安裝的高壓管匯6上。
[0031]更優(yōu)的，探頭安裝架2和探頭固定架3是一體成型的，探頭安裝架2和探頭固定架3形成安裝固定外殼，其形狀為頂部開口的牛仔帽形。當(dāng)然，也可以將探頭安裝架2和探頭固定架3做成分體結(jié)構(gòu)并用螺釘連接。
[0032]在實(shí)際應(yīng)用中，采用多通道超聲儀，超聲探頭I為多個(gè)，所有的超聲探頭I均與一臺(tái)超聲測(cè)厚儀連接。超聲測(cè)厚儀通過(guò)網(wǎng)線連接到主機(jī)。探頭與超聲儀之間均連接多通道繼電器，通過(guò)多級(jí)一分八開關(guān)由單片機(jī)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的厚度監(jiān)控。
[0033]用不銹鋼帶5將超聲探頭I固定架綁在高壓管匯6上，超聲探頭I安裝架將超聲探頭I和干耦合材料4壓在高壓管匯6上，通過(guò)調(diào)整螺釘控制超聲探頭I的壓緊的角度和壓緊程度，得到良好的信號(hào)。
[0034]鉆井前，將超聲探頭I用不銹鋼綁帶固定在待監(jiān)測(cè)的高壓管匯6上，超聲探頭I和高壓管匯6之間為干耦合材料層4，一次固定，中途無(wú)需再添加耦合劑，如需更換超聲探頭1，不需要拆掉綁帶，直接更換超聲探頭I即可。
[0035]開鉆后高壓探頭將測(cè)得高壓管匯6在該點(diǎn)的厚度準(zhǔn)確值，并且定時(shí)記錄，從而反映了高壓管匯6的壁厚變化情況。
[0036]該實(shí)用新型用于解決以下幾點(diǎn)問(wèn)題:
[0037](I)檢測(cè)位置不便、特別是在井口進(jìn)行檢測(cè)，容易造成安全隱患；
[0038](2)人工無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，一旦出現(xiàn)安全隱患，不能及時(shí)報(bào)警；
[0039](3)檢測(cè)人員接近高壓薄弱部位，形成新的安全隱患。
[0040](4)增加了人工記錄的勞動(dòng)強(qiáng)度，需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專職人員進(jìn)行檢測(cè)。
[0041](5)常規(guī)壓電超聲檢測(cè)必須使用耦合劑，探頭與被測(cè)件之間必須緊密結(jié)合，造成對(duì)探頭的磨損，因此現(xiàn)在使用的手持式超聲測(cè)厚儀測(cè)量可靠性不高。
【權(quán)利要求】
1.一種干耦合永久性安裝的超聲波探頭，包括超聲探頭(I)，其特征在于:還包括有探頭安裝架(2)、探頭固定架(3)和干耦合材料層(4)，所述探頭安裝架(2)和探頭固定架(3)連接成一體，超聲探頭(I)位于探頭安裝架(2)的內(nèi)腔中，在超聲探頭(I)的下方設(shè)有干耦合材料層(4)，探頭安裝架(2)通過(guò)探頭固定架(3)將超聲探頭(I)和干耦合材料層(4)壓在所要安裝的高壓管匯(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干耦合永久性安裝的超聲波探頭，其特征在于:所述干耦合材料層(4)是由硅膠做成的層狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干耦合永久性安裝的超聲波探頭，其特征在于:所述探頭安裝架(2)和探頭固定架(3)是一體成型的，探頭安裝架(2)和探頭固定架(3)形成安裝固定外殼，其形狀為頂部開口的牛仔帽形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干耦合永久性安裝的超聲波探頭，其特征在于:所述超聲探頭(I)為多個(gè)，所有的超聲探頭(I)均與一臺(tái)超聲測(cè)厚儀連接。
【文檔編號(hào)】G01B17/02GK203396370SQ201320495824
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】江雨蘺, 譚剛強(qiáng), 陶云, 何莎, 宋日生, 張敏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司