一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导波检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种螺旋焊管缺陷无损检测装置，特别涉及一种采用螺旋换能器 的螺旋焊管扭弯导波检测装置，属于无损检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 螺旋焊管是一种按照一定的螺旋线角度将钢带卷成管坯，并将管缝焊接制成的钢 管，具有良好的可焊性和抗裂性，在长输管线中有着广泛的应用。螺旋焊管在服役过程中， 会受到腐蚀、外力破坏等因素影响，从而在螺旋焊管中产生各种缺陷。螺旋焊管中的缺陷若 不能及时发现，会导致长输管线泄漏，危及人身和财产安全。为了避免螺旋焊管因缺陷引起 事故，必须寻求有效的在役螺旋焊管检测方式。
[0003] 长输管线中螺旋焊管大多采用埋地或架空的方式架设，传统的螺旋焊管检测方法 比如采用超声波探伤仪对螺旋焊管进行逐点检测，需要开挖管道、搭建脚手架等辅助工序， 效率低下且费用高昂，难以满足目前长输管线螺旋焊管的无损检测需要。此外传统的螺旋 焊管检测方式不具备实现在线实时检测的潜力，无法适应当前无损检测的发展趋势。
[0004] 导波检测技术是一种长距离无损检测技术，具有检测距离远、检测精度高，可以实 现全截面检测等优点，近年来在管道无损检测中得到了广泛的应用。管道导波检测最常用 的是轴对称的T (0, I)、L(0, 1)和L(0, 2)模态，其波阵面与管道轴向方向垂直，沿管径轴向 360度方向对称分布，导波沿管道长度方向传播。申请号为96193606. 1的实用新型专利提 供了一种采用磁致伸缩换能器激发和感应纵向模态导波检测钢管缺陷的方法，管道中纵向 模态导波主要有L(0, 1)和L(0, 2)模态，存在明显的频散现象，并且在带液管道中衰减较为 严重，因此在实际检测中的应用并不广泛。申请号为2011205231343的实用新型专利提供 了一种采用磁致伸缩换能器激发和感应扭转模态导波检测钢管缺陷的方法，该方法采用了 T(0, 1)扭转模态导波，波速恒定，在带液管道中衰减较小，因此在业内得到了普遍的推广应 用。如果将上述对称模态导波如L(0, I)、L(0, 2)或T (0, 1)模态应用到螺旋焊管的导波检 测，那么导波换能器产生的导波波束在螺旋焊管中构成的波阵面成圆柱对称分布。由于螺 旋焊缝余高投影在管道横截面上的位置始终在变化，在圆柱对称分布波阵面的导波通过一 个螺距螺旋焊缝的任意时刻，导波波束都会在该螺距螺旋焊缝的某个位置发生反射，使得 焊缝信号持续出现在回波中，导致回波的信噪比大幅下降。为了提高对螺旋焊管缺陷的检 测能力，必须设法克服螺旋焊缝对导波传播的影响。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型针对环形布置的换能器进行螺旋焊管导波检测时，波阵面圆柱对称分 布的导波会受到螺旋焊缝持续影响的缺点，提出了一种采用螺旋换能器的螺旋焊管扭弯导 波检测装置，通过与螺旋焊缝平行布置的螺旋换能器来保证螺旋换能器任意一点与螺旋焊 缝之间的距离都相等，克服了螺旋焊缝对导波检测的干扰，提高了螺旋焊管导波检测的有 效性。
[0006] 本实用新型是通过如下技术方案予以实现：
[0007] 本实用新型包括螺旋换能器和导波检测仪，螺旋焊管上沿螺旋方向布置有螺旋换 能器，螺旋换能器的任意一点与螺旋焊缝的距离都保持相同；螺旋换能器通过电缆与导波 检测仪连接，导波检测仪包括脉冲信号发生模块、功率放大模块、前置放大模块和信号采集 模块，脉冲信号发生模块经功率放大模块与螺旋换能器连接，螺旋换能器经前置放大模块 与信号采集模块连接；脉冲信号发生模块产生检测脉冲信号，经功率放大模块放大后加载 到螺旋换能器形成扭弯导波并耦合到螺旋焊管；扭弯导波的回波由螺旋换能器感应接收， 经前置放大模块调理放大后，再通过信号采集模块转换成数字信号。
[0008] 所述的螺旋换能器的长度为一个螺距的螺旋焊缝长度。
[0009] 所述的螺旋换能器包括磁致伸缩带材和覆盖在磁致伸缩带材上的回折线圈，回折 线圈通过脉冲电流提供激励磁场，磁致伸缩带材的剩磁场提供偏置磁场，回折线圈的布置 方向和偏置磁场方向一致且与螺旋线的夹角为螺旋角大小。
[0010] 所述螺旋换能器激发的扭弯导波通过耦合剂或干耦合装置将导波的弹性应变耦 合到螺旋焊管。
[0011] 所述的耦合剂为环氧树脂胶。
[0012] 所述的干耦合装置为气囊夹具。
[0013] 本实用新型的主要有益效果有：
[0014] 本实用新型由于螺旋换能器的任意一点与螺旋焊缝的距离都保持相同，保证了一 个螺距的螺旋焊缝在回波中是单个波包，克服了传统环形布置的换能器检测螺旋焊管时螺 旋焊缝信号持续出现在回波的缺点，大幅提高了螺旋焊管回波的信噪比，为提取有效的螺 旋焊管缺陷信息奠定了基础。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型的工作原理示意图。
[0016] 图2是扭弯导波传播示意图。
[0017] 图3是螺旋换能器结构图。
[0018] 图4是本实用新型环形布置的换能器获取的导波信号图。
[0019] 图5是传统螺旋换能器获取的超声导波信号图。
[0020] 图中：1、螺旋焊管，2、螺旋换能器，3、螺旋焊缝，4、导波检测仪，5、电缆，6、扭弯导 波波阵面，7、缺陷，8、回折线圈，9、磁致伸缩带材。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0022] 本实用新型的装置包括螺旋换能器2和导波检测仪4。
[0023] 如图1所示，螺旋换能器2沿着与螺旋焊缝3平行的方向在螺旋焊管1外表面通 过环氧树脂胶粘附一周，其任意一点与螺旋焊缝3的距离都保持相同。螺旋换能器2通过 电缆5与导波检测仪4连接，导波检测仪4包括脉冲信号发生模块、功率放大模块、前置放 大模块和信号采集模块，脉冲信号发生模块经功率放大模块与螺旋换能器2连接，螺旋换 能器2经前置放大模块与信号采集模块连接；脉冲信号发生模块产生检测脉冲信号，经功 率放大模块放大后加载到螺旋换能器2形成扭弯导波并耦合到螺旋焊管I ;扭弯导波的回 波由螺旋换能器2感应接收，经前置放大模块调理放大后，再通过信号采集模块转换成数 字信号进行分析处理。
[0024] 如图2所示，螺旋换能器2生成的扭弯导波波阵面6呈与螺旋焊缝3平行分布。在 扭弯导波通过螺旋焊缝3时，扭弯导波波阵面6的任意一点在同一时刻经过螺旋焊缝3,此 时螺旋焊缝3在回波中是单个波包。当扭弯导波与螺旋焊管1中