CN117329456A - 一种无轨道式的海底管道无损检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋装备技术领域，旨在提供一种无轨道式的海底管道无损检测装置。该装置在扫描舱中设有能够自驱移动的无损检测机构，包括环形抱轨、轴向电缸、检测机构和径向电缸；其中，环形抱轨是由对称布置的半圆形的左抱轨与右抱轨组成，内部设抱紧支撑轮，外侧具有拼接而成的环形齿条和环形轨道；轴向电缸沿轴向布置，径向电缸垂直于轴向电缸布置且在顶端固定安装检测机构；检测机构的安装框架设有直线模组，在安装框架和直线模组的滑块上设有三个探头。本发明无需额外配置额外固定支撑和用于辅助移动的导轨或轨道机构，仅靠自身驱动就能实现轴向移动的无损检测机构；能够简化设备，降低故障率、减少设备成本和维护工作。
Description
技术领域
本发明涉及海洋装备技术领域，特别是涉及一种无轨道式的海底管道无损检测装置。
背景技术
海上的石油、天然气运输都离不开海底管道。海底油气管道在运行过程中通常受到来自管内、管外两个环境的腐蚀。内腐蚀主要是输送介质、管内积液、污物等对管道内壁的腐蚀。外腐蚀是由于涂层破坏或失效导致海水渗入，管外壁受到海水腐蚀。有时管壁承受的应力与腐蚀联合作用，引起十分危险的应力腐蚀裂纹。为此，需要定期进行海底管道的检测与修复工作。
在海底管道的修复前后，皆需要对海底管道进行无损检测。但是传统的海底管道无损检测需要潜水员使用水下腐蚀检测探头来进行，且只能进行管道壁的腐蚀检测。潜水员检测有多种缺点：(1)由于潜水员潜水深度的限制，超过50m深度的无损检测难以完成。(2)由于潜水时长短，潜水员单次扫查长度较短，需要频繁进行下潜。(3)潜水员在水下作业过程中，存在较大人身风险。(4)通常的水下检测仅能对海底管道的裂纹、腐蚀等进行检测，对于水下海底管道焊接部位的焊缝演变情况难以检查。
中国专利申请CN115468123 A公开了一种海底管道变形缺陷精准测绘工装及方法。对于某管道维修段，扫描舱抱住海底管道，然后利用扫描舱抽水装置将舱内海水置换成空气，形成干式舱。然后利用三维扫描驱动装置带动三维扫描仪，对舱内海底管道进行全方位扫描。该三维扫描驱动装置包括直线导轨、轴向丝杆、直行电机、圆弧导轨、圆弧齿条、旋转电机和转角电机，圆弧导轨通过滑块滑动连接在直线导轨上，滑块与轴向丝杆螺纹连接，直行电机与轴向丝杆连接用于驱动轴向丝杆旋转；圆弧齿条滑动连接在圆弧导轨上，旋转电机的输出轴上设有与圆弧齿条啮合的齿轮，通过旋转电机能够驱动圆弧齿条沿圆弧导轨移动；圆弧齿条上连接有安装座，转角电机安装于安装座上，转角电机的壳体通过连接板连接三维扫描仪舱，三维扫描仪舱通过扫描转轴转动连接在连接板上，转角电机的输出轴通过转角传动装置与扫描转轴传动连接，三维扫描仪设置于三维扫描仪舱中，通过转角电机能够驱动三维扫描仪舱转动以带动三维扫描仪转动。
由该文献公开的技术内容可知，该海底管道变形缺陷精准测绘工装中的三维扫描仪能够沿管道轴向稳定位移的前提基础，是其圆弧导轨安装所依赖的多个直线导轨要始终与管道保持平行。但是，直线导轨一方面无法靠自身来保持平行定位，另一方面能自驱实现轴向平移以更换检测区域。因此，就需要额外配置固定支撑和移动机构(即该文献中所述的三维扫描驱动装置)。这就势必导致相关结构变得更加复杂。进一步造成容易出现平行偏差、难以保持稳定运行，容易损坏导致维修工作量增加等问题。
因此，提供一种结构更简单、运行更稳定的三维扫描仪支撑结构，是符合现实需要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种无轨道式的海底管道无损检测装置。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种无轨道式的海底管道无损检测装置，包括外框架、扫描舱和扫描舱抽水装置；在所述扫描舱中设有能够自驱移动的无损检测机构，该无损检测机构包括环形抱轨、轴向电缸、检测机构和径向电缸；其中，
环形抱轨环绕被测管道布置，是由对称布置的半圆形的左抱轨与右抱轨组成；环形抱轨的外侧具有拼接而成的环形齿条和环形轨道，在其内侧沿周向均匀布置了至少3个抱紧支撑轮；抱紧支撑轮底部的滚轮通过支架和弹性部件安装在环形抱轨上，用于抱紧被测管道和辅助环形抱轨沿管道轴向运动；
轴向电缸沿被测管道的轴向布置，其缸体通过旋转台安装在环形抱轨上，伸缩杆的顶端与径向电缸的缸体固定连接；旋转台包括滑轮、齿轮和旋转电机，滑轮嵌装在所述环形轨道上，齿轮与所述环形齿条啮合，旋转电机的输出轴末端连接齿轮；径向电缸垂直于轴向电缸布置，其伸缩杆朝向被测管道的中轴线且在顶端固定安装检测机构；
所述检测机构包括安装框架，其上部与径向电缸的伸缩杆顶端固定连接；在安装框架的下部，设有沿被测管道轴向布置的直线模组，直线模组包括伺服电机、直线导轨、滚珠丝杆和滑块，滑块座落在直线导轨上并由滚珠丝杆驱动实现移动；该检测机构包括多个探头，且至少包括用于检测焊缝的第一探头与第二探头，以及用于检测腐蚀的第三探头；其中，第一探头通过探头夹固定安装在安装框架上，第二探头和第三探头各自通过探头夹固定安装在同一滑块上；第一探头与第二探头相对布置，且两者之间保留用于检测焊缝的可调距离。
作为本发明的优选方案，所述左抱轨与右抱轨的顶部通过转轴相连；在两者底部相接处分别设置电磁铁，用于抱紧管道时吸合固定；在所述转轴处、左抱轨的中部、右抱轨的中部分别设置吊耳，用于安装绞绳进行吊装或牵引。
作为本发明的优选方案，在左抱轨与右抱轨的两个对接端的侧面，分别设置一组对接轮；对接轮包括一个凸轮和一个凹面轮且两者外边缘的形状相互配合，在左抱轨与右抱轨闭合时起到导向作用。
作为本发明的优选方案，所述左抱轨与右抱轨具有相同的主体结构，均包括两个相间布置的半圆片体和用于连接二者的数个中间横板；在两个半圆片体之间布置半圆形的齿条，并以其中一个片体作为轨道用于安装旋转台；所述抱紧支撑轮安装在中间横板上。
作为本发明的优选方案，所述抱紧支撑轮包括依次相连的气弹簧、球轴承和支架；所述两个滚轮并列安装在支架中，且沿被测管道轴向布置；气弹簧固定在环形抱轨上，在保持始终伸长状态的同时能沿被测管道的径向伸长与收缩，在环形抱轨抱住管道后用于实现被动补偿功能；滚轮能够在环形抱轨带动下沿管道轴向滚动以减小摩擦力。
作为本发明的优选方案，所述旋转台包括夹持安装座，轴向电缸的缸体固定在其侧面；旋转电机安装在夹持安装座的中部位置，电机的输出轴穿过夹持安装座，且齿轮固定于输出轴的末端；在夹持安装座内部设有4个滑轮，在旋转电机输出轴的两侧各有一组，每组滑轮相互配合地活动嵌装在所述环形轨道两侧。
作为本发明的优选方案，所述探头夹包括后支片、中滑轨、前支片和水平支片；前支片呈Z字弯折形状且折角为直角，其中一个竖向折边通过螺钉固定在滑块或安装支架的侧部，另一个竖向折边与中滑轨固定连接；后支片与中滑轨为滑动配合，能在垂直方向上下滑动；后支片的底部与水平支片通过x轴方向的螺钉活动连接，且水平支片能绕x轴转动；探头通过y’轴方向的螺钉与水平支片活动连接，且探头能绕y’轴转动；后支片与前支片之间通过弹簧连接并形成向下的预紧力，用于提供被动补偿以使探头紧贴在被测管道的表面。
作为本发明的优选方案，所述探头包括探头本体和楔块，楔块位于探头本体下方，探头本体用于将电信号转换成声波信号，楔块用于紧贴管道将探头本体的声信号传输至管道内壁；楔块的上侧设有水管接头、底部设有开槽并以内部通道连通；水管接头通过软管与耦合剂箱相连，耦合剂箱内充装清水作为耦合剂。
作为本发明的优选方案，所述轴向电缸、径向电缸、旋转电机、伺服电机和电磁铁分别通过线缆连接至设于母船上的超声检测***的控制主机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，环形抱轨内部的抱紧支撑轮同时起到了抱紧被测管道和辅助环形抱轨沿管道轴向运动的作用。在径向电缸将探头压紧在待测管道上之后，能够利用轴向电缸的动作使环形抱轨沿待测管道轴向进行位移。因此，在扫描舱能够提供的有效扫描区域内，本发明无需额外配置额外固定支撑和用于辅助移动的导轨或轨道机构，仅靠自身驱动就能实现轴向移动的无损检测机构。
2、本发明中，环形抱轨是由对称布置的半圆形的左抱轨与右抱轨组成，完成拼接后的环形抱轨依靠转轴和电磁铁形成稳固结构；因此，整个检测机构的环向动作只需要一个旋转电机进行驱动就能实现；相对于(背景技术中的)现有技术而言，能够在强化周向支撑结构性能的同时，还减少了周向运行驱动设备的使用。
3、本发明中，利用探头夹中后支片与中滑轨的滑动配合、后支片与前支片之间通过弹簧连接形成的向下的预紧力、能够提供被动补偿以使探头紧贴在被测管道的表面。同时，利用后支片与水平支片的活动连接，探头与水平支片的活动连接，能够在两个相互垂直的方向上提供探头与管道表面之间的贴合度的可调节。再加上耦合剂添加机构的设计，本发明相对于(背景技术中的)现有技术而言能够减少超声检测过程中的干扰，获得更优的检测效果。
4、本发明基于干式舱技术进行无损检测，能够同时对海底管道的表面和焊缝受损状况进行评估，为下一步的维护工作提供数据支撑。同时，基于更为精简的结构设计，本发明能够简化设备，降低故障率、减少设备成本和维护工作。
附图说明
图1为本发明中无损检测机构的整体结构示意图；
图2为环形抱轨的结构示意图；
图3为抱紧支撑轮的结构示意图；
图4为旋转台与环形抱轨的配合图；
图5为腐蚀检测探头方向的示意图；
图6为焊缝检测探头方向的示意图；
图7为探头夹的结构示意图。
图中的附图标记为：1环形抱轨，1-1对接轮，1-2左抱轨，1-3抱紧支撑轮，1-3-1气弹簧，1-3-2球轴承，1-3-3滚轮，1-4旋转台，1-4-1滑板，1-4-2滑轮，1-5旋转电机，1-6吊耳，1-7齿条，1-8右抱轨，2轴向电缸，3检测***，3-1控制主机，3-2第三探头，3-3探头夹，3-3-1后支片，3-3-2中滑轨，3-3-3前支片，3-3-4水平支片，3-4直线模组，3-5伺服电机，3-6耦合剂箱，3-7第二探头，3-8第一探头、4径向电缸，5被测管道。
具体实施方式
本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下将参照附图，通过实施例详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本发明的无轨道式的海底管道无损检测装置，包括外框架、扫描舱和扫描舱抽水装置；这些结构的实现方式可参考中国专利申请CN115468123 A或其它公开文献记载的内容，只要能够为扫描舱提供无水检测条件的类似结构都可以适用，本发明不做特别要求。
在扫描舱中，设有如图1所示的能够自驱移动的无损检测机构。该无损检测机构包括环形抱轨1、轴向电缸2、检测机构3和径向电缸4；其中，环形抱轨1环绕被测管道5布置，是由对称布置的半圆形的左抱轨1-2与右抱轨1-8组成。左抱轨1-2与右抱轨1-8具有相同的主体结构，均包括两个相间布置的半圆片体和用于连接数个中间横板；在两个半圆片体之间布置半圆形的齿条1-7，并以其中一个片体作为轨道用于安装旋转台1-4。两个抱轨的顶部通过转轴相连，在两者底部相接处分别设置电磁铁，用于环形抱轨1抱紧管道时吸合固定。在两个抱轨对接端的侧面，分别设置一组对接轮1-1；对接轮1-1包括一个凸轮和一个凹面轮，且两者外边缘的形状相互配合，在抱轨闭合时起到导向作用。在转轴处、左右抱轨的中部分别设置吊耳，用于安装绞绳进行吊装或牵引，绞绳的另一端接至设于扫描舱内部的电动绞车。环形抱轨1的外侧周向具有拼接而成的环形齿条和环形轨道，在其内侧周向均匀布置了至少3个抱紧支撑轮1-3。
如图2、3所示，抱紧支撑轮1-3包括依次相连的气弹簧1-3-1、球轴承1-3-2和支架，两个滚轮1-3-3沿被测管道5的轴向并列安装在支架中，气弹簧1-3-1固定在环形抱轨1的中间横板上。多个抱紧支撑轮1-3共同用于抱紧被测管道5，并辅助环形抱轨1沿管道轴向运动，在保持始终伸长状态的同时能沿被测管道5的径向伸长与收缩。当环形抱轨1抱住管道后，能够用于实现被动补偿功能。在轴向电缸2、检测机构3和径向电缸4的动作配合下，滚轮能够在环形抱轨1带动下沿管道轴向滚动以减小摩擦力。
如图4所示，旋转台1-4包括夹持安装座1-4-1，轴向电缸2的缸体固定在其侧面。旋转电机1-5安装在夹持安装座1-4-1的中部位置，电机的输出轴横向穿过夹持安装座1-4-1，在输出轴的末端固定安装齿轮，齿轮与环形齿条相互啮合。在夹持安装座1-4-1内部设有4个滑轮1-4-2，在旋转电机1-5输出轴的两侧各有一组，每组滑轮相互配合地活动嵌装在环形轨道两侧。
如图1所示，轴向电缸2沿被测管道5的轴向布置，其缸体通过旋转台1-4安装在环形抱轨1上，伸缩杆的顶端与径向电缸4的缸体固定连接。径向电缸4垂直于轴向电缸2布置，其伸缩杆朝向被测管道5的中轴线且在顶端固定安装检测机构3。由于抱紧支撑轮1-3能够利用其弹性支撑力抱持住管道，在旋转电机1-5的作用下齿轮能够沿环形齿条行走，从而实现由旋转台1-4带动轴向电缸2、检测机构3和径向电缸4整体沿被测管道5的周向进行绕轴旋转。
如图5、6所示，检测机构3包括安装框架，其上部与径向电缸4的伸缩杆顶端固定连接；在安装框架的下部，设有沿被测管道轴向布置的直线模组3-4，直线模组3-4包括伺服电机3-5、直线导轨、滚珠丝杆和滑块，滑块座落在直线导轨上并由伺服电机3-5带动的滚珠丝杆驱动实现移动；检测机构3包括多个探头，至少包括用于检测焊缝的第一探头3-8与第二探头3-7，以及用于检测腐蚀的第三探头3-2。其中，第一探头3-8通过探头夹3-3固定安装在安装框架上，第二探头3-7和第三探头3-2各自通过探头夹3-3固定安装在同一滑块的两侧；第一探头3-8与第二探头3-7相对布置，且两者之间保留用于检测焊缝的可调距离。各探头的主体结构基本相似，均包括探头本体和楔块，楔块位于探头本体下方，探头本体用于将电信号转换成声波信号，楔块用于紧贴管道将探头本体的声信号传输至管道内壁；楔块的上侧设有水管接头、底部设有开槽并以内部通道连通。水管接头通过软管与耦合剂箱3-6相连，其中充装清水作为耦合剂。本发明中，用于检测焊缝和检测腐蚀的探头均采用现有超声检测技术，本发明不做特别要求。
如图7所示，探头夹3-3包括后支片3-3-1、中滑轨3-3-2、前支片3-3-3和水平支片3-3-4；前支片3-3-3呈Z字弯折形状且折角为直角，其中一个竖向折边通过螺钉固定在滑块或安装支架的侧部，另一个竖向折边与中滑轨3-3-2固定连接；后支片3-3-1与中滑轨3-3-2为滑动配合，能在垂直方向上下滑动；后支片3-3-1的底部与水平支片3-3-4通过x轴方向的螺钉活动连接，且水平支片3-3-4能绕x轴转动；探头通过y’轴方向的螺钉与水平支片3-3-4活动连接，且探头能绕y’轴转动；后支片3-3-1与前支片3-3-3之间通过弹簧连接并形成向下的预紧力，用于提供被动补偿以使探头紧贴在被测管道5的表面。
本发明中，轴向电缸2、径向电缸4、旋转电机1-5和伺服电机3-5分别通过线缆连接至设于母船上的超声检测***的控制主机。超声检测***的控制技术属于成熟技术，本发明不做特别要求。
更为详细的描述如下：
如图1所示，本发明无轨道式的海底管道无损检测装置是基于干式舱技术实现的，干式舱及超声检测***的结构与操作，可参考现有公开文献的记载。
其中，无损检测装置包括：环形抱轨1、轴向电缸2、检测***3、径向电缸4。环形抱轨1用于抱紧管道并在管道上固定，轴向电缸2用于实现检测***3沿管道的轴向位移；轴向电缸2的底部固定在旋转台1-4上，可以沿管道轴向伸缩，用于实现检测***3沿管道轴向的位移。径向电缸4的底部固定在轴向电缸2的伸缩杆端部，可以沿管道径向伸缩，用于实现检测***3沿管道径向位移。其中，轴向电缸2与径向电缸4都选为水下高精度电缸，位移精度达0.01mm。检测***3用于对海底管道5表面腐蚀和焊缝演变情况进行检测。
如图2所示，环形抱轨1包括对接轮1-1、左抱轨1-2、抱紧支撑轮1-3、旋转台1-4、旋转电机1-5、吊耳1-6、齿条1-7、右抱轨1-8。左抱轨1-2由两个半圆片体以及中间的横板组成。在其中一个片体的顶部设有转轴，转轴下方及半圆片体底部分别设有对接轮1-1，对接轮1-1为两个圆轮。右抱轨1-8的结构与左抱轨1-2类似。转轴用于配合左抱轨1-2与右抱轨1-8的旋转以实现底部的张开与闭合。当闭合的时候，对接轮1-1用于导向。左抱轨1-2和右抱轨1-8底部放置有水下电磁铁，用于将左抱轨1-2与右抱轨1-8吸紧。在另一个片体侧面固定有齿条1-7，当左抱轨1-2与右抱轨1-8闭合后，左抱轨1-2与右抱轨1-8的齿条1-7刚好形成完整的环形齿条。旋转台1-4与相应片体形成滚动配合，可以沿环形齿条作周向旋转。旋转电机1-5固定在旋转台1-4上，旋转电机1-5驱动齿轮，令旋转台1-4沿齿条1-7旋转。在中间横板上固定有用于被动补偿的抱紧支撑轮1-3，当左抱轨1-2与右抱轨1-8闭合后能够使环形抱轨1抱紧管道，并且配合环形抱轨1的沿管道轴向运动以减小阻力。
如图3所示，抱紧支撑轮1-3包括气弹簧1-3-1、球轴承1-3-2、滚轮1-3-3。气弹簧1-3-1固定在环形抱轨1中间的横板上，可以沿管道径向伸长与收缩且始终有伸长的力，用于实现环形抱轨1抱住管道后的被动补偿功能。气弹簧1-3-1的端部通过球轴承1-3-2与滚轮1-3-3相连，滚轮1-3-3可以沿管道轴向滚动。左抱轨1-2、右抱轨1-8、转轴处各固定有一个吊耳1-6，相应地在扫描舱(干式舱)的壁上于左半部、右半部、顶部分别固定一个电动绞车，绞车通过绞绳分别与三个吊耳相连。
如图4所示，旋转台1-4包括夹持安装座1-4-1与滑轮1-4-2。夹持安装座1-4-1呈门字形，其内部在旋转电机1-5输出轴的两侧各有一组滑轮1-4-2。每组中的两个滑轮分别位于环形轨道两侧且相互配合地活动嵌装，能在齿轮齿条啮合配合下令旋转台1-4沿环形抱轨1周向旋转。
如图5、6所示，检测***3固定在径向电缸4端部，包括伺服电机3-5、直线模组3-4、三组探头夹3-3及三个探头，用于对海底管道5进行检测。主机3-1为常规超声检测***所用的控制主机，安置于母船上，用于发射和接收超声电信号、显示管壁内部损伤。直线模组3-4为常规产品，由伺服电机3-5、直线导轨、滚珠丝杆和滑块组成，用于移动第二探头3-7和第三探头3-2。伺服电机3-5为水下电机，进行了水下封装。探头夹3-3用于对探头进行夹持、并能够令探头紧贴管道外壁。其结构设计可以实现探头的上下和转动，能够令探头进行被动补偿以完全贴紧管道表面。用于腐蚀检测的第三探头3-2为常规产品，通过探头夹3-3固定在直线模组3-4的滑块上，用于检测管道表面的裂纹、腐蚀等。用于焊缝检测的探头共计两个，一个通过探头夹3-3固定在直线模组3-4的滑块上(与第三探头3-2相对布置)，另一个固定在安装支架(或直线模组3-4)的端部，在检测时将第一探头3-8和第二探头3-7置于焊缝两侧进行焊缝检测。三个探头的结构大体相同，都包括探头本体和探头本体下面的楔块。探头本体用于将电信号转换成声波信号，楔块用于紧贴管道，将探头本体的声信号传输至管道内壁。在楔块的上方设有水管接头，用于通过软管与耦合剂箱3-6相连；楔块底部设置有开槽，用于令水充满楔块底部。在耦合剂箱3-6内装满清水，充当声波探头与管道表面的耦合剂。
如图7所示，探头夹3-3包括后支片3-3-1、中滑轨3-3-2、前支片3-3-3、水平支片3-3-4，用于被动补偿令探头紧贴管道表面。中滑轨3-3-2固定在前支片3-3-3上，后支片3-3-1与中滑轨3-3-2滑动配合，可以沿中滑轨3-3-2上下滑动。后支片3-3-1底部与水平支片3-3-4通过x轴方向的螺钉活动安装，水平支片3-3-4可以绕x轴转动。探头通过y’轴方向的螺钉与水平支片3-3-4活动安装，探头可以沿y’轴转动。后支片3-3-1与前支片3-3-3通过弹簧形成向下的预紧力。
本发明的具体使用方法如下：
(1)下水前的准备工作
在下放至海底之前，利用设于干式舱中的电动绞车拉紧系在吊耳1-6上的绞绳，令左抱轨1-2与右抱轨1-8张开。此时，径向电缸4处于收缩状态。
(2)下水后的释放操作
当干式舱下放至海底管道5并对其进行围合操作后，将舱内海水置换成空气。利用绞车下放无损检测机构，确认左抱轨1-2与右抱轨1-8的开口套装在管道上后，释放两侧的绞绳令抱轨闭合，将电磁铁通电使两个抱轨的底部吸合。
(3)焊缝检测
轴向电缸2伸长，直至拟检测的焊缝位于第一探头3-8和第二探头3-7之间；径向电缸4伸长直至检测***3压紧管道，利用两个探头检测焊缝。检测***3能够微调直线模组3-4上的第二探头3-7的位置。利用旋转电机1-5驱动旋转台1-4进行环向运动，带动检测***3开始进行焊缝的周向检测。
(4)腐蚀检测
焊缝检测完毕后，利用第三探头3-2按同样方式进行环向运动，检测管道表面腐蚀情况。
(5)自驱动位移
在径向电缸4压紧探头的情况下，让轴向电缸2伸长，带动环形抱轨1沿管道表面进行轴向位移，然后进行下一检测区间的检测。
(6)移动干式舱
在无损检测机构以自驱动位移方式完成干式舱内部全部管道检测后，打开干式舱并将其移动至下一段工位区间。
然后重复步骤(2)至(5)的操作，在围合、置换空气后，再次进行基于自驱动位移的焊缝检测和腐蚀检测。
(7)回收检测装置
将电磁铁断电，绞车收紧后吊起无损检测机构，再按常规操作回收整个干式舱。
Claims (9)
1.一种无轨道式的海底管道无损检测装置，包括外框架、扫描舱和扫描舱抽水装置；其特征在于，在所述扫描舱中设有能够自驱移动的无损检测机构，该无损检测机构包括环形抱轨、轴向电缸、检测机构和径向电缸；其中，
环形抱轨环绕被测管道布置，是由对称布置的半圆形的左抱轨与右抱轨组成；环形抱轨的外侧具有拼接而成的环形齿条和环形轨道，在其内侧沿周向均匀布置了至少3个抱紧支撑轮；抱紧支撑轮底部的滚轮通过支架和弹性部件安装在环形抱轨上，用于抱紧被测管道和辅助环形抱轨沿管道轴向运动；
轴向电缸沿被测管道的轴向布置，其缸体通过旋转台安装在环形抱轨上，伸缩杆的顶端与径向电缸的缸体固定连接；旋转台包括滑轮、齿轮和旋转电机，滑轮嵌装在所述环形轨道上，齿轮与所述环形齿条啮合，旋转电机的输出轴末端连接齿轮；径向电缸垂直于轴向电缸布置，其伸缩杆朝向被测管道的中轴线且在顶端固定安装检测机构；
所述检测机构包括安装框架，其上部与径向电缸的伸缩杆顶端固定连接；在安装框架的下部，设有沿被测管道轴向布置的直线模组，直线模组包括伺服电机、直线导轨、滚珠丝杆和滑块，滑块座落在直线导轨上并由滚珠丝杆驱动实现移动；该检测机构包括多个探头，且至少包括用于检测焊缝的第一探头与第二探头，以及用于检测腐蚀的第三探头；其中，第一探头通过探头夹固定安装在安装框架上，第二探头和第三探头各自通过探头夹固定安装在同一滑块上；第一探头与第二探头相对布置，且两者之间保留用于检测焊缝的可调距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述左抱轨与右抱轨的顶部通过转轴相连；在两者底部相接处分别设置电磁铁，用于抱紧管道时吸合固定；在所述转轴处、左抱轨的中部、右抱轨的中部分别设置吊耳，用于安装绞绳进行吊装或牵引。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在左抱轨与右抱轨的两个对接端的侧面，分别设置一组对接轮；对接轮包括一个凸轮和一个凹面轮且两者外边缘的形状相互配合，在左抱轨与右抱轨闭合时起到导向作用。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述左抱轨与右抱轨具有相同的主体结构，均包括两个相间布置的半圆片体和用于连接二者的数个中间横板；在两个半圆片体之间布置半圆形的齿条，并以其中一个片体作为轨道用于安装旋转台；所述抱紧支撑轮安装在中间横板上。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抱紧支撑轮包括依次相连的气弹簧、球轴承和支架；所述两个滚轮并列安装在支架中，且沿被测管道轴向布置；气弹簧固定在环形抱轨上，在保持始终伸长状态的同时能沿被测管道的径向伸长与收缩，在环形抱轨抱住管道后用于实现被动补偿功能；滚轮能够在环形抱轨带动下沿管道轴向滚动以减小摩擦力。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转台包括夹持安装座，轴向电缸的缸体固定在其侧面；旋转电机安装在夹持安装座的中部位置，电机的输出轴穿过夹持安装座，且齿轮固定于输出轴的末端；在夹持安装座内部设有4个滑轮，在旋转电机输出轴的两侧各有一组，每组滑轮相互配合地活动嵌装在所述环形轨道两侧。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探头夹包括后支片、中滑轨、前支片和水平支片；前支片呈Z字弯折形状且折角为直角，其中一个竖向折边通过螺钉固定在滑块或安装支架的侧部，另一个竖向折边与中滑轨固定连接；后支片与中滑轨为滑动配合，能在垂直方向上下滑动；后支片的底部与水平支片通过x轴方向的螺钉活动连接，且水平支片能绕x轴转动；探头通过y’轴方向的螺钉与水平支片活动连接，且探头能绕y’轴转动；后支片与前支片之间通过弹簧连接并形成向下的预紧力，用于提供被动补偿以使探头紧贴在被测管道的表面。
8.根据权利要求1所述的装置，所述探头包括探头本体和楔块，楔块位于探头本体下方，探头本体用于将电信号转换成声波信号，楔块用于紧贴管道将探头本体的声信号传输至管道内壁；楔块的上侧设有水管接头、底部设有开槽并以内部通道连通；水管接头通过软管与耦合剂箱相连，耦合剂箱内充装清水作为耦合剂。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴向电缸、径向电缸、旋转电机、伺服电机和电磁铁分别通过线缆连接至设于母船上的超声检测***的控制主机。
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| CN202311229859.5A CN117329456A (zh) | 2023-09-22 | 2023-09-22 | 一种无轨道式的海底管道无损检测装置 |
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