基于可重构钻杆加厚区超声自动探伤标定方法.pdf

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1、石油机械一70一CHINAPETROLEUMMACHINERY2011年第39卷第7期检测诊断基于可重构钻杆加厚区超声自动探伤标定方法涂君康宜华孙磊(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室)摘要因钻杆管端加厚区壁厚变化不均，所以用超声自动探伤技术对其探伤时无法标定，难以实现缺陷的定量分析。为此，提出了基于可重构钻杆加厚区超声自动探伤标定方法。它采用测厚传感器自动生成钻杆内、外壁轮廓图，检测传感器根据重构的轮廓自动调整姿态，得到缺陷处对应壁厚及探伤数据，通过数据修正后拟合成壁厚与波高的关系曲线，实时跟踪系统依据该曲线在不同厚度处自动调整探伤仪增益值，保持加厚区缺陷信号的

2、一致性，达到缺陷定量检测的目的。试验结果表明，可重构钻杆加厚区超声自动探伤标定方法可以检测出所有缺陷，经修正后的探伤数据也能为钻杆缺陷定量分析提供依据。关键词钻杆加厚区实时跟踪轮廓重构数据修正标定杆加厚区长短不一；②加厚区壁厚相对较大，并且0引言逐渐过渡到杆体厚度；③加厚区内、外壁的曲率均存在变化区间；④难以实现加厚区缺陷的定量化目前，加厚钻杆的管端加厚区超声检测仍以手检测。工探伤为主。在检测过程中，人为因素造成的漏检显然，若采用常规自动化超声探伤方式，并在和误判问题较突出。而超声自动探伤技术在钻杆加同一灵敏度下完成扫描，则声波入射方向与钻杆外厚区检测中仍有一定难度，其主要

3、原因是该区域存表面法线方向无法保持一致，并且难以分辨出不同在因内外壁镦粗而引起的壁厚不均的问题，要求超当量的缺陷。因此，需要采用一种可跟踪自适应的声自动化探伤设备能够根据壁厚变化情况调整超声方法来改进常规的检测方法，要求传感器能够针对传感器的探测位置及其灵敏度，实现加厚区的自动检测点的曲率变化实时做出调整，以保证声波折射跟踪和标定。角不变。同时，还能重构出钻杆表面曲率变化情目前国内外基本上都是采用便携式探伤方式，况，对检测结果进行修正，为建立动态下跟踪判废结合经验对缺陷做出评定¨I4，检测效率较低。文闸门提供依据。献[5]实现了钻杆管端加厚区的超声自动化检测，但由于缺少有效

4、的标定方法，难以实现缺陷的2实时跟踪系统定量分析。鉴于此，笔者在实现钻杆加厚区自动化超声探伤的基础上，提出一种新的标定方法——基2．1工作原理及方式于可重构钻杆加厚区超声自动探伤，用于自动修正实时跟踪系统采用水浸探伤方法，探伤传感器缺陷当量随壁厚变化曲线，从而为钻杆缺陷定量分为聚焦式探头，利用横波扫描缺陷。为了完成钻杆析提供依据。加厚区的全周扫描，采用钻杆原地旋转、检测单元沿钻杆轴线方向直行的方式。钻杆加厚区内、外壁1检测对象均有可能是斜面，因此在检测过程中有必要对探伤传感器的姿态进行调整，主要是跟踪钻杆外壁曲率在对钻杆与接头进行摩擦焊接之前，钻杆端部变化情况，保证入射声波

5、折射角不变。利用测厚传都要经过镦粗加厚处理。由于钻杆加厚区的特殊结感器获取钻杆信息，反馈回运动控制单元，生成钻构，在进行自动化探伤时存在以下技术难点：①钻杆轮廓线二维图谱，从而指导探伤传感器做出相应2011年第39卷第7期涂君等：基于可重构钻杆加厚区超声自动探伤标定方法一71一的调整。(1)在标准试样上选取至少2个不同厚度处检测单元如图1所示。检测过程中，测厚传感的缺陷，分别得到其声程s与缺陷回波高度H的器和探伤传感器放在同一个运动机构上，均分布在影响因子和／3。计算式为：钻杆轴线正下方，两者之间有一固定距离d，这样=耋㈩(1)测厚传感器当前获取数据是探伤点前方某一距离处探

6、伤传感器与测厚点沿螺旋线方向的偏差量，当探卢=耋(2)伤传感器到达该点时才进行调整。1个周期结束(2)对刻有缺陷的钻杆进行1次扫描，获得1后，依据图谱对初步探伤结果进行修正，从而得到组厚度、声程和缺陷回波高度的数据。根据厚度可准确的探伤图谱。以换算得到理想声程S。，将其与实际声程S比较，-lJ／IIIIIIIIf得到待检钻杆上声程的影响因子。计算式为：yL⋯JJ：丽(3)I⋯制(3)由式(1)和式(2)可以得到待检钻杆口兀上缺陷回波高度的影响因子6，则6[]=(，／3，y)。测厚传感器探伤传感器(4)根据对实际波高进行修正。即有：图1检测单元示意图日[力=Ho[力Slj](

7、4)2．2系统组成3．2试验验证实时跟踪系统包括运动控制单元、测厚传感器在1根外径为~127mm的钻杆端部加厚区上固定式支架、探伤传感器可调式支架、钻杆加厚区加工9个1．6mm的通孔，如图3所示，基本上均轮廓生成程序、探伤信号分析程序以及检测信号修布于同一母线上，其与接头末端距离为￡。正程序，其系统组成框架如图2所示。图3127mm样管加厚区示意图采用实时跟踪系统对该钻杆进行检测，1个周图2系统组成框架图期结束后，将测厚传感器采集得到的数据进行整检测流程为：被检测钻杆原地旋转，同时，运理，自动生成轮廓线。截取通孔所