干耦合永久性安装的超声波探头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种干耦合永久性安装的超声波探头，涉及空气钻井中高压管汇的检测装置【技术领域】，包括超声探头，还包括有探头安装架、探头固定架和干耦合材料层，所述探头安装架和探头固定架连接成一体，超声探头位于探头安装架和探头固定架围成的空腔内，在超声探头的下方设有干耦合材料层，探头安装架通过探头固定架将超声探头和干耦合材料层压在所要安装的高压管汇上。采用本实用新型不受检测位置的限制，方便可靠，并解决了“常规使用的手持式超声测厚仪测量可靠性不高”的技术问题。
【专利说明】干耦合永久性安装的超声波探头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空气钻井中高压管汇的检测装置【技术领域】，主要是用于在钻井过程中对高压管汇的壁厚进行实时监测。
【背景技术】
[0002]高压管汇广泛用于石油化工、冶金、电力等行业生产及城市燃气和供热系统等公众生活之中，担负着高温、高压、易燃、易爆和有毒介质的输送任务。随着使用时间的增长，其管壁因受流体冲刷、电化学腐蚀等作用，管汇会逐步发生管壁减薄、裂纹和腐蚀穿孔，尤其在弯头、三通、管径突变部位及相邻直管部位，最终导致输送效率降低，如果不能及时发现更换腐蚀严重的管道，严重时易发生泄漏，一旦发生泄漏或爆炸，有可能导致灾难性的事故。因此对管汇进行在役检测十分有必要。
[0003]传统的超声波传感器制造成本高，且存在导致信号损失或者读数不准确的耦合问题。优良的超声波传输依赖于去除传感器与测试表面之间的所有空气，足够的读数和计量设计保证超声波传感器以最小的信号损失或衰减，如在不存在气泡或间隙的情况下发射和接收信号。超声波传感器典型利用耦合剂来增强测试材料与传感器之间的传输。传统的液体耦合剂包括丙二醇或丙三醇。液体耦合剂变干，从传感器的下面漏出或者溢出，这导致信号传输问题。Cawley等人在国际专利申请公布W02007/051959中公开了一种超声波发射材料的细长条。
[0004]在工业中已经尝试将磁体或粘接剂用于超声波能量传递系统。然而，这些粘接剂由于随着时间的推移粘合减弱或破裂，存在失效率高的问题。从超声波传感器输入的能量亦可能加剧粘接失效。Roarty的美国专利4881409公开了一种具有超声波传感器阵列的柔性磁性材料。Fripp等人的美国专利7234519公开了将换能器粘合至用于石油钻井的管道。尽管磁性或粘接剂可以在粘接剂失效之前比液体耦合剂提供更长时间的信号传输，但还是需要使用时间更长或永久性安装的超声波传感器。
【发明内容】
[0005]为解决上述现有技术所存在的技术问题，本实用新型提出了一种干耦合永久性安装的超声波探头，采用本实用新型不受检测位置的限制，方便可靠，并解决了 “常规使用的手持式超声测厚仪测量可靠性不高”的技术问题。
[0006]本实用新型是通过采用采用下述技术方案实现的:
[0007]一种干耦合永久性安装的超声波探头，其特征在于:包括超声探头、探头安装架、探头固定架和干耦合材料层，所述探头安装架和探头固定架连接成一体，超声探头位于探头安装架的内腔中，在超声探头的下方设有干耦合材料层，探头安装架通过探头固定架将超声探头和干耦合材料层压在所要安装的高压管汇上。
[0008]所述干耦合材料层是由硅胶做成的层状结构。
[0009]所述探头安装架和探头固定架是一体成型的，探头安装架和探头固定架形成安装固定外壳，其形状为顶部开口的牛仔帽形。
[0010]所述超声探头为多个，所有的超声探头均与一台超声测厚仪连接。
[0011]与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下:
[0012]一、本实用新型中，通过采用“在超声探头外设有探头安装架和探头固定架，探头安装架通过探头固定架将超声探头和干耦合材料层压在所要安装的高压管汇上”的技术方案，具有如下技术效果:
[0013]1、本实用新型采用干耦合材料层，不会影响被检钢管的外观质量，并且杜绝了液体耦合剂的声学噪声对测厚信号的影响，减少设备的维护工作量。
[0014]2、采用探头安装架和探头固定架的结构形式，超声探头与高压管汇永久接触，减少了人工操作，提高了测厚的安全性及完整性。
[0015]3、采用本实用新型，将超声探头直接一次性永久安装在弯头上，并将其连接到仪器继而将信号传送到控制室内的显示装置上。若弯管弯头工作在高处(高于地面6米)，可以杜绝技术人员攀爬脚手架等危险情况及节省费用。与此同时超声探头中换能器与工件无直接接触，大大延长了探头的使用寿命。
[0016]二、本实用新型中，采用“所述探头安装架和探头固定架是一体成型的，探头安装架和探头固定架形成安装固定外壳，其形状为顶部开口的牛仔帽形，超声探头为多个，所有的超声探头均与一台超声测厚仪连接”的结构形式，具有如下技术效果:
[0017]1、测厚灵敏度闻:本测厚系统的精度可达0.1mm。
[0018]2、能对众多探头进行监控。
[0019]本实用新型中，所有探头均连接到一台超声测厚仪，超声测厚仪通过网线连接到主机。探头与超声仪之间均连接多通道继电器，通过多级一分八开关由单片机进行控制。实现了对每一个测点的厚度监控。
[0020]3、自动化程度高。
[0021]本干耦合超声探头能实现在役检测，节约时间，且主机上将依次显示不同位置所有探头的测厚信号，并自动存储检测数据。与此同时还能手动调出任意位置的管壁厚度信息。实现对管壁厚度的连续监控，及时掌控钢管厚度磨损情况。当管壁减薄至壁厚最小阈值时，通过在计算机上显示，获得的直接和间接经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明，其中:
[0023]图1为本实用新型主视图；
[0024]图2为图1左视图；
[0025]图3为图1俯视图；
[0026]图4为本实用新型剖视图
[0027]图5为本实用新型的安装示意图
[0028]图中标记:
[0029]1、超声探头；2、探头安装架；3、探头固定架；4、干耦合材料层；5、不锈钢带；6、高
压管汇。【具体实施方式】
[0030]参照说明书附图1-5，作为本实用新型的最佳实施方式是:其包括超声探头1、探头安装架2、探头固定架3和干耦合材料层4，干耦合材料层4是由硅胶做成的层状结构，探头安装架2和探头固定架3连接成一体，超声探头I位于探头安装架2的内腔中，在超声探头I的下方设有干耦合材料层4，探头安装架2通过探头固定架3将超声探头I和干耦合材料层4压在所要安装的高压管汇6上。
[0031]更优的，探头安装架2和探头固定架3是一体成型的，探头安装架2和探头固定架3形成安装固定外壳，其形状为顶部开口的牛仔帽形。当然，也可以将探头安装架2和探头固定架3做成分体结构并用螺钉连接。
[0032]在实际应用中，采用多通道超声仪，超声探头I为多个，所有的超声探头I均与一台超声测厚仪连接。超声测厚仪通过网线连接到主机。探头与超声仪之间均连接多通道继电器，通过多级一分八开关由单片机进行控制。实现对每一个测点的厚度监控。
[0033]用不锈钢带5将超声探头I固定架绑在高压管汇6上，超声探头I安装架将超声探头I和干耦合材料4压在高压管汇6上，通过调整螺钉控制超声探头I的压紧的角度和压紧程度，得到良好的信号。
[0034]钻井前，将超声探头I用不锈钢绑带固定在待监测的高压管汇6上，超声探头I和高压管汇6之间为干耦合材料层4，一次固定，中途无需再添加耦合剂，如需更换超声探头1，不需要拆掉绑带，直接更换超声探头I即可。
[0035]开钻后高压探头将测得高压管汇6在该点的厚度准确值，并且定时记录，从而反映了高压管汇6的壁厚变化情况。
[0036]该实用新型用于解决以下几点问题:
[0037](I)检测位置不便、特别是在井口进行检测，容易造成安全隐患；
[0038](2)人工无法实现在线检测，一旦出现安全隐患，不能及时报警；
[0039](3)检测人员接近高压薄弱部位，形成新的安全隐患。
[0040](4)增加了人工记录的劳动强度，需要经过培训的专职人员进行检测。
[0041](5)常规压电超声检测必须使用耦合剂，探头与被测件之间必须紧密结合，造成对探头的磨损，因此现在使用的手持式超声测厚仪测量可靠性不高。
【权利要求】
1.一种干耦合永久性安装的超声波探头，包括超声探头(I)，其特征在于:还包括有探头安装架(2)、探头固定架(3)和干耦合材料层(4)，所述探头安装架(2)和探头固定架(3)连接成一体，超声探头(I)位于探头安装架(2)的内腔中，在超声探头(I)的下方设有干耦合材料层(4)，探头安装架(2)通过探头固定架(3)将超声探头(I)和干耦合材料层(4)压在所要安装的高压管汇(6)上。
2.根据权利要求1所述的干耦合永久性安装的超声波探头，其特征在于:所述干耦合材料层(4)是由硅胶做成的层状结构。
3.根据权利要求1或2所述的干耦合永久性安装的超声波探头，其特征在于:所述探头安装架(2)和探头固定架(3)是一体成型的，探头安装架(2)和探头固定架(3)形成安装固定外壳，其形状为顶部开口的牛仔帽形。
4.根据权利要求1所述的干耦合永久性安装的超声波探头，其特征在于:所述超声探头(I)为多个，所有的超声探头(I)均与一台超声测厚仪连接。
【文档编号】G01B17/02GK203396370SQ201320495824
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】江雨蓠, 谭刚强, 陶云, 何莎, 宋日生, 张敏 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司