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裝置【技術領域】，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，在超聲探頭的下方設有干耦合材料層，探頭安裝架通過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。采用本實用新型不受檢測位置的限制，方便可靠，并解決了“常規使用的手持式超聲測厚儀測量可靠性不高”的技術問題。
【專利說明】干耦合永久性安裝的超聲波探頭
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空氣鉆井中高壓管匯的檢測裝置【技術領域】，主要是用于在鉆井過程中對高壓管匯的壁厚進行實時監測。
【背景技術】
[0002]高壓管匯廣泛用于石油化工、冶金、電力等行業生產及城市燃氣和供熱系統等公眾生活之中，擔負著高溫、高壓、易燃、易爆和有毒介質的輸送任務。隨著使用時間的增長，其管壁因受流體沖刷、電化學腐蝕等作用，管匯會逐步發生管壁減薄、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，最終導致輸送效率降低，如果不能及時發現更換腐蝕嚴重的管道，嚴重時易發生泄漏，一旦發生泄漏或爆炸，有可能導致災難性的事故。因此對管匯進行在役檢測十分有必要。
[0003]傳統的超聲波傳感器制造成本高，且存在導致信號損失或者讀數不準確的耦合問題。優良的超聲波傳輸依賴于去除傳感器與測試表面之間的所有空氣，足夠的讀數和計量設計保證超聲波傳感器以最小的信號損失或衰減，如在不存在氣泡或間隙的情況下發射和接收信號。超聲波傳感器典型利用耦合劑來增強測試材料與傳感器之間的傳輸。傳統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，這導致信號傳輸問題。Cawley等人在國際專利申請公布W02007/051959中公開了一種超聲波發射材料的細長條。
[0004]在工業中已經嘗試將磁體或粘接劑用于超聲波能量傳遞系統。然而，這些粘接劑由于隨著時間的推移粘合減弱或破裂，存在失效率高的問題。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時間的信號傳輸，但還是需要使用時間更長或永久性安裝的超聲波傳感器。
【發明內容】
[0005]為解決上述現有技術所存在的技術問題，本實用新型提出了一種干耦合永久性安裝的超聲波探頭，采用本實用新型不受檢測位置的限制，方便可靠，并解決了 “常規使用的手持式超聲測厚儀測量可靠性不高”的技術問題。
[0006]本實用新型是通過采用采用下述技術方案實現的:
[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腔中，在超聲探頭的下方設有干耦合材料層，探頭安裝架通過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構。
[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，所有的超聲探頭均與一臺超聲測厚儀連接。
[0011]與現有技術相比，本實用新型所達到的有益效果如下:
[0012]一、本實用新型中，通過采用“在超聲探頭外設有探頭安裝架和探頭固定架，探頭安裝架通過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”的技術方案，具有如下技術效果:
[0013]1、本實用新型采用干耦合材料層，不會影響被檢鋼管的外觀質量，并且杜絕了液體耦合劑的聲學噪聲對測厚信號的影響，減少設備的維護工作量。
[0014]2、采用探頭安裝架和探頭固定架的結構形式，超聲探頭與高壓管匯永久接觸，減少了人工操作，提高了測厚的安全性及完整性。
[0015]3、采用本實用新型，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傳送到控制室內的顯示裝置上。若彎管彎頭工作在高處(高于地面6米)，可以杜絕技術人員攀爬腳手架等危險情況及節省費用。與此同時超聲探頭中換能器與工件無直接接觸，大大延長了探頭的使用壽命。
[0016]二、本實用新型中，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，所有的超聲探頭均與一臺超聲測厚儀連接”的結構形式，具有如下技術效果:
[0017]1、測厚靈敏度聞:本測厚系統的精度可達0.1mm。
[0018]2、能對眾多探頭進行監控。
[0019]本實用新型中，所有探頭均連接到一臺超聲測厚儀，超聲測厚儀通過網線連接到主機。探頭與超聲儀之間均連接多通道繼電器，通過多級一分八開關由單片機進行控制。實現了對每一個測點的厚度監控。
[0020]3、自動化程度高。
[0021]本干耦合超聲探頭能實現在役檢測，節約時間，且主機上將依次顯示不同位置所有探頭的測厚信號，并自動存儲檢測數據。與此同時還能手動調出任意位置的管壁厚度信息。實現對管壁厚度的連續監控，及時掌控鋼管厚度磨損情況。當管壁減薄至壁厚最小閾值時，通過在計算機上顯示，獲得的直接和間接經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]下面將結合說明書附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明，其中:
[0023]圖1為本實用新型主視圖；
[0024]圖2為圖1左視圖；
[0025]圖3為圖1俯視圖；
[0026]圖4為本實用新型剖視圖
[0027]圖5為本實用新型的安裝示意圖
[0028]圖中標記:
[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。【具體實施方式】
[0030]參照說明書附圖1-5，作為本實用新型的最佳實施方式是: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構，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的內腔中，在超聲探頭I的下方設有干耦合材料層4，探頭安裝架2通過探頭固定架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。當然，也可以將探頭安裝架2和探頭固定架3做成分體結構并用螺釘連接。
[0032]在實際應用中，采用多通道超聲儀，超聲探頭I為多個，所有的超聲探頭I均與一臺超聲測厚儀連接。超聲測厚儀通過網線連接到主機。探頭與超聲儀之間均連接多通道繼電器，通過多級一分八開關由單片機進行控制。實現對每一個測點的厚度監控。
[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，通過調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。
[0034]鉆井前，將超聲探頭I用不銹鋼綁帶固定在待監測的高壓管匯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得高壓管匯6在該點的厚度準確值，并且定時記錄，從而反映了高壓管匯6的壁厚變化情況。
[0036]該實用新型用于解決以下幾點問題:
[0037](I)檢測位置不便、特別是在井口進行檢測，容易造成安全隱患；
[0038](2)人工無法實現在線檢測，一旦出現安全隱患，不能及時報警；
[0039](3)檢測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強度，需要經過培訓的專職人員進行檢測。
[0041](5)常規壓電超聲檢測必須使用耦合劑，探頭與被測件之間必須緊密結合，造成對探頭的磨損，因此現在使用的手持式超聲測厚儀測量可靠性不高。
【權利要求】
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)的內腔中，在超聲探頭(I)的下方設有干耦合材料層(4)，探頭安裝架(2)通過探頭固定架(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.根據權利要求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構。
3.根據權利要求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.根據權利要求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，所有的超聲探頭(I)均與一臺超聲測厚儀連接。
【文檔編號】G01B17/02GK203396370SQ201320495824
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】江雨蘺, 譚剛強, 陶云, 何莎, 宋日生, 張敏 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
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