海底油气管道缺陷高精度内检测装置，在体支撑轴前端连接防撞头和前动力皮碗，前动力皮碗后面通过前浮动铰链机构和浮动磁化检测块连接，浮动磁化检测块侧面前后安装侧向顶起弹簧，形成可浮动的磁化回路和漏磁检测块单元；浮动磁化检测块上面安装手指探头，在体支撑轴的后端安装导向槽和限位环，在导向槽的后部安装后动力皮碗，前后动力皮碗共同形成了动力驱动系统，在体支撑轴内密封舱室前后分别对插安装了电池包单元和电子记录仪，在体支撑轴尾部安装了检测器里程轮单元，本发明采用浮动式磁化检测结构，很好地解决了复杂工况条件下油气管道缺陷在线内检测问题。
1.海底油气管道缺陷高精度内检测装置，包括体支撑轴(2)，其特征在于：体支撑轴(2)前端连接防撞头和前动力皮碗(1)，前动力皮碗(1)后面连接前浮动铰链机构(3)，前浮动铰链机构(3)和两组浮动磁化检测块(5)连接，每组浮动磁化检测块(5)侧面前后安装侧向顶起弹簧(4)，由顶起弹簧(4)将浮动磁化检测块(5)张开，形成可浮动的磁化回路和漏磁检测块单元；浮动磁化检测块(5)上面安装手指探头(6)，浮动磁化检测块(5)的后部为滑动形式，在体支撑轴(2)的后端安装导向槽和限位环，约束浮动磁化检测块(5)的侧向摆动和上下移动量；在导向槽的后部安装后动力皮碗(9)，前后动力皮碗共同形成了动力驱动系统；在体支撑轴(2)内密封舱室前后分别对插安装电池包单元(7)和电子记录仪(8)，电池包单元(7)和电子记录仪(8)的电极对插给电子记录仪(8)上电；在体支撑轴(2)尾部安装了检测器里程轮单元(10)。
2.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的浮动磁化检测块(5)包括导磁体(19)，前绞支轴(11)置于导磁体(19)前端轴孔中，前绞座(18)固定在导磁体(19)前端，高强磁铁(14)放置在导磁体(19)上部，通过磁极防护板(12)固定，中间使用磁极减震垫(13)保护，磁极防护板(12)固定在前绞座(18)和导磁体(19)上，手指探头绞支座(15)固定在导磁体(19)上，手指探头(16)固定在手指探头绞支座(15)，手指探头(16)下面装有探头集线器(21)，磁极内挡块(17)固定在手指探头(16)后，在导磁体(19)的下部固定有走线盒(20)，导磁体(19)的两侧有压线片(22)和弹簧座孔(23)，导磁体(19)尾部固定后导向滑块(24)，各组件以导磁体(19)为中心组成整体。
3.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的里程轮单元(10)包括摆动臂(27)，摆动臂(27)一端通过销轴与铰链座(25)连接，另一端安装有里程轮(29)，旋转编码器(28)位于里程轮(29)轴孔内，拉紧弹簧(26)一端连接摆动臂(27),另一端连接铰链座(25),拉紧弹簧(26)将摆动臂(27)拉起，使里程轮(29)压紧金属管壁，随检测装置在管道内移动。
4.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的前浮动铰链机构(3)为双绞结构，由旋转滑动铰链臂和转动摇杆组成，其中双绞结构铰链臂下端铰轴在固定绞座的滑动槽内前后移动，铰轴与固定绞座的滑动槽的配合间隙为
0.50～1毫米，前浮动铰链机构(3)的固定绞座固定在体支撑轴(2)的安装位置上，双绞结构的铰链臂为U型结构，铰链臂与固定绞座的侧向间隙为0.50～1毫米，双绞结构的摇杆一端在固定绞座内转动，另一端与铰链臂相联，摇杆两端的铰轴孔与铰轴的配合为间隙配合，间隙为0.10～0.20毫米，摇杆与固定绞座的侧向间隙为0.50～1毫米。
5.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的浮动磁化检测块(5)的侧面安装侧向顶起弹簧支撑结构，每组浮动磁化检测块(5)配合前浮动铰链机构(3)和后导向滑槽结构，侧面以前后两组顶起弹簧(4)相互顶起，具体是在导磁体侧面布置侧向顶起弹簧座孔，顶起弹簧(4)压紧弹簧座孔底面，弹簧座孔内安装弹簧导向柱，弹簧导向柱与弹簧座孔对顶起弹簧(4)起双导向和限位作用，防止顶起弹簧(4)脱出，弹簧座孔内安装弹簧导向柱，弹簧导向柱与弹簧内径间隙为0.5～1毫米，弹簧座孔与弹簧外径的间隙为1～2毫米。
6.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的前动力皮碗(1)和后动力皮碗(9)外侧安装不锈钢压板，将前动力皮碗(1)和后动力皮碗(9)压紧在体支撑轴(2)的皮碗安装面上，前动力皮碗(1)和后动力皮碗(9)的前后安装距离是应用管道内径的1～1.5倍。
7.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的电池包单元(7)与体支撑轴(2)的内密封舱室的密封采用端向和轴向两道密封形式，密封介质为O型橡胶密封圈，电池包单元(7)圆筒表面贴覆前后两道减震带，减震带材料为聚四氟乙烯。
8.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的电子记录仪(8)与体支撑轴(2)的内密封舱室的密封采用端向和轴向两道密封形式，密封介质为O型橡胶密封圈，电子记录仪(8)圆筒表面贴覆前后两道减震带，减震带材料为聚四氟乙烯。
9.根据权利要求1所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的后动力皮碗(9)安装面开有电缆过线孔，手指探头(6)的电缆经浮动磁化检测块(5)探头集线器并线处理后合成的电缆及电缆插头通过此过线孔插在内置检测装置电子记录仪露出端的电缆插座上，接通测量及记录电路。
10.根据权利要求9所述的海底油气管道缺陷高精度内检测装置，其特征在于：所述的电缆插头与电缆插座为耐压水下橡胶插头、插座，橡胶材质为丁晴橡胶，水下耐压值为0～
海底油气管道缺陷高精度内检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及海底油气管道检测技术领域，具体涉及海底油气管道缺陷高精度内检测装置。
背景技术
[0002] 伴随海洋油气开采技术的发展，配套的海底油气输送管道技术也在不断地提高，海洋石油管道的安全是这个领域的关键技术。由于海底油气管线与陆地油气管线存在很大的不同：其一是风险大，这是因为海洋石油管线施工难度大，成本高，一旦泄露或卡堵对环境破坏大；其二是工况复杂，海底油气管道一般依海底地势铺设，特别是管道上下平台时存在垂直立管，平台上的弯头为1.5D转弯半径。这就要求海洋石油管道在线检测所使用的内检测器具有较高的通过能力和管道变形适应能力。已有油气管道缺陷检测器结构特点是固定磁化芯轴和导磁钢刷轮形式。其代表是申请号为200710118862.4的专利“高清晰度管道漏磁检测器机械系统”，由于采用固定磁化芯轴形式，使检测器较重，不可变形部分的直径和长度也会较大，不适合应用在有垂直立管和小转弯半径的海洋石油管道缺陷内检测上。
发明内容
[0003] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供海底油气管道缺陷高精度内检测装置，采用浮动式磁化检测结构，很好地解决了复杂工况条件下油气管道缺陷在线内检测问题。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0005] 海底油气管道缺陷高精度内检测装置，包括体支撑轴2，体支撑轴2前端连接防撞头和前动力皮碗1，前动力皮碗1后面连接前浮动铰链机构3，前浮动铰链机构3和两组浮动磁化检测块5连接，每组浮动磁化检测块5侧面前后安装侧向顶起弹簧4，由顶起弹簧4将浮动磁化检测块5张开，形成可浮动的磁化回路和漏磁检测块单元；浮动磁化检测块5上面安装手指探头6，浮动磁化检测块5的后部为滑动形式，在体支撑轴2的后端安装导向槽和限位环，约束浮动磁化检测块5的侧向摆动和上下移动量；在导向槽的后部安装后动力皮碗9，前后动力皮碗共同形成了动力驱动系统；在体支撑轴2内密封舱室前后分别对插安装电池包单元7和电子记录仪8，电池包单元7和电子记录仪8的电极对插给电子记录仪8上电；在体支撑轴2尾部安装了检测器里程轮单元10。
[0006] 所述的浮动磁化检测块5包括导磁体19，前绞支轴11置于导磁体19前端轴孔中，前绞座18通过内角螺栓固定在导磁体19前端，高强磁铁14放置在导磁体19上部，通过磁极防护板12固定，中间使用磁极减震垫13保护，磁极防护板12固定在前绞座18和导磁体19上，手指探头绞支座15固定在导磁体19上，手指探头16固定在手指探头绞支座15，手指探头16下面装有探头集线器21，磁极内挡块17固定在手指探头16后，在导磁体19的下部固定有走线盒20，导磁体19的两侧有压线片22和弹簧座孔23，导磁体19尾部固定后导向滑块24，各组件以导磁体19为中心组成整体。
[0007] 所述的里程轮单元10包括摆动臂27，摆动臂27一端通过销轴与铰链座25连接，另一端安装有里程轮29，旋转编码器28位于里程轮29轴孔内，拉紧弹簧26一端连接摆动臂27,另一端连接铰链座25,拉紧弹簧26将摆动臂27拉起，使里程轮29压紧金属管壁，随检测装置在管道内移动。
[0008] 所述的前浮动铰链机构3为双绞结构，由旋转滑动铰链臂和转动摇杆组成，其中双绞结构铰链臂下端铰轴在固定绞座的滑动槽内前后移动，铰轴与固定绞座的滑动槽的配合间隙为0.50～1毫米，前浮动铰链机构3的固定绞座固定在体支撑轴2的安装位置上，双绞结构的铰链臂为U型结构，铰链臂与固定绞座的侧向间隙为0.50～1毫米，双绞结构的摇杆一端在固定绞座内转动，另一端与铰链臂相联，摇杆两端的铰轴孔与铰轴的配合为间隙配合，间隙为0.10～0.20毫米，摇杆与固定绞座的侧向间隙为0.50～1毫米。
[0009] 所述的浮动磁化检测块5的侧面安装侧向顶起弹簧支撑结构，每组浮动磁化检测块5配合前浮动铰链机构3和后导向滑槽结构，侧面以前后两组顶起弹簧4相互顶起，具体是在导磁体侧面布置侧向顶起弹簧座孔，顶起弹簧4压紧弹簧座孔底面，弹簧座孔内安装弹簧导向柱，弹簧导向柱与弹簧座孔对顶起弹簧4起双导向和限位作用，防止顶起弹簧4脱出，弹簧座孔内安装弹簧导向柱，弹簧导向柱与弹簧内径间隙为0.5～1毫米，弹簧座孔与弹簧外径的间隙为1～2毫米。
[0010] 所述的前动力皮碗1和后动力皮碗9外侧安装不锈钢压板，将前动力皮碗1和后动力皮碗9压紧在体支撑轴2的皮碗安装面上，前动力皮碗1和后动力皮碗9的前后安装距离是应用管道内径的1～1.5倍。
[0011] 所述的电池包单元7与体支撑轴2的内密封舱室的密封采用端向和轴向两道密封形式，密封介质为O型橡胶密封圈，电池包单元7圆筒表面贴覆前后两道减震带，减震带材料为聚四氟乙烯。
[0012] 所述的电子记录仪8与体支撑轴2的内密封舱室的密封采用端向和轴向两道密封形式，密封介质为O型橡胶密封圈，电子记录仪8圆筒表面贴覆前后两道减震带，减震带材料为聚四氟乙烯。
[0013] 所述的后动力皮碗9安装面开有电缆过线孔，手指探头6的电缆经浮动磁化检测块5探头集线器并线处理后合成的电缆及电缆插头通过此过线孔插在内置检测装置电子记录仪露出端的电缆插座上，接通测量及记录电路。
[0014] 所述的电缆插头与电缆插座为耐压水下橡胶插头、插座，橡胶材质为丁晴橡胶，水下耐压值为0～20兆帕。
[0015] 与固定磁化芯轴式检测装置相比，本发明管道通过能力大为增加，可通过有着更大变形和较小转弯半径的管道，也因为浮动式结构较固定磁化芯轴式结构重量轻，所以更适应有着垂直管段的海洋油气管线缺陷检测。
[0016] 本发明实现浮动式磁化和检测，此结构形式为单体浮动式管道内漏磁检测装置。将驱动功能，磁化测量功能和电子记录仪、电池包以及行程计量装置组成为单体装置，最大程度简化了检测器节数和长度。在实际管道缺陷检测工程中，适应海洋平台作业面狭小，发射和回收简单的作业要求。此管道内漏磁检测装置排除了多节结构中存在的过渡联轴节连接造成的姿态不稳定因素，管道通过能力大大加强。
附图说明
[0017] 图1为本发明的展开剖视图。
[0018] 图2为本发明浮动磁化检测块单元的结构示意图。
[0019] 图3为本发明的里程轮单元10的结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和实施例详细说明本发明，以18寸(457毫米)浮动式海底油气管道缺陷高精度内检测装置为例说明。
[0021] 18寸浮动式海底油气管道缺陷高精度内检测装置整体长871毫米，其中固定体长度为803毫米，浮动磁化检测块5涨起最大直径450毫米，浮动磁化检测块5工作直径428毫米，浮动磁化检测块5收缩最小直径320毫米，检测装置最大固定体直径315毫米，检测装置整体重量260公斤。
[0022] 参照图1，18寸浮动式海底油气管道缺陷高精度内检测装置包括体支撑轴2，以体支撑轴2为支撑，体支撑轴2前端连接防撞头和前动力皮碗1，前动力皮碗1后面连接前浮动铰链机构3；前浮动铰链机构3挂住两组浮动磁化检测块5，每组浮动磁化检测块5侧面前后安装侧向顶起弹簧4，由顶起弹簧4将浮动磁化检测块5张开，形成可浮动的磁化回路和漏磁检测块单元；浮动磁化检测块5上面安装手指探头6；为了保证浮动磁化检测块5浮动变形的可靠性，结构上浮动磁化检测块5的后部为滑动形式，在体支撑轴2的后端安装导向槽和限位环，约束了浮动磁化检测块5的侧向摆动和上下移动量；在导向槽的后部安装后动力皮碗9，前后动力皮碗共同形成了检测装置的动力驱动系统；在体支撑轴2内密封舱室前后分别对插安装了电池包单元7和电子记录仪8，电池包单元7和电子记录仪8的电极对插给电子记录仪8上电；在体支撑轴2尾部安装了检测器里程轮单元10。
[0023] 参照图2，浮动磁化检测块5包括导磁体19，前绞支轴11置于导磁体19前端轴孔中，前绞座18通过内角螺栓固定在导磁体19前端，高强磁铁14放置在导磁体19上部，通过磁极防护板12固定，中间使用磁极减震垫13保护，磁极防护板12使用螺钉固定在前绞座18和导磁体19上，手指探头绞支座15固定在导磁体19上，手指探头16通过螺栓固定在手指探头绞支座15，手指探头16下面装有探头集线器21，磁极内挡块17固定在手指探头16后，在导磁体19的下部固定有走线盒20，导磁体19的两侧有压线片22和弹簧座孔23，导磁体19尾部固定后导向滑块24，各组件以导磁体19为中心组成整体。
[0024] 当浮动磁化检测块5贴合金属管壁时，金属管壁、前磁极N极、导磁体19与后磁极S极形成闭合磁通回路，手指探头16处于上磁路的中部，当金属管壁有金属损失缺陷时，磁力线扭曲变形，处于磁路中部的手指探头16的检测值就会发生变化，通过与无缺陷检测值的对比，就可得出金属损失缺陷的形状和大小，其中前后磁极的磁极防护板表面喷涂导磁的碳化钨粉末，做耐磨处理，喷涂厚度0.15～0.25毫米，当手指探头6的手指盒表面喷涂不导磁的陶瓷材料，做耐磨处理，喷涂厚度0.10～0.20毫米。
[0025] 参照图3，所述的里程轮单元10负责对检测器行驶里程的测量和记录，和漏磁检测数据综合，给出金属损失缺陷位置。里程轮单元10包括铰链座25、拉紧弹簧26、摆动臂27、旋转编码器28、里程轮29。摆动臂27一端通过销轴与铰链座25连接，另一端安装有里程轮29，旋转编码器28位于里程轮29轴孔内，拉紧弹簧26将摆动臂27拉起，使里程轮29压紧金属管壁，随检测装置在管道内移动，里程轮29转动，旋转编码器28记录转动角度和圈数，通过计算得出检测装置移动里程数。
[0026] 所述的前浮动铰链机构3为双绞结构，由旋转滑动铰链臂和转动摇杆组成，其中双绞结构铰链臂下端铰轴在固定绞座的滑动槽内前后移动，铰轴与固定绞座的滑动槽的配合间隙为0.50～1毫米，前浮动铰链机构3的固定绞座通过定位平键和螺钉固定在检测器体支撑轴的安装位置上，双绞结构的铰链臂为U型结构，铰链臂与固定绞座的侧向间隙为0.50～1毫米，双绞结构的摇杆一端在固定绞座转动，摇杆另一端与铰链臂相联，摇杆两端的铰轴孔与铰轴的配合为间隙配合，间隙为0.10～0.20毫米，摇杆与固定绞座的侧向间隙为0.50～1毫米。这样的结构设计不同于单铰结构在于：铰链臂上下摆动时，缩短了浮动磁化检测块单元前后移动距离，使得浮动块后导向滑块长度减小，同时也减小了检测装置支撑轴上的滑动限位槽的厚度，保证了检测装置的连接强度和可靠性，也控制和缩短了检测装置前、后动力皮碗的安装距离，从而获得检测装置过直角弯道良好的密封性，减小检测装置过弯道时的动力损失，保证检测装置的弯道通过能力。
[0027] 浮动磁化检测块5的侧面安装侧向顶起弹簧支撑结构，每组浮动磁化检测块5配合前浮动铰链机构3和后导向滑槽结构，侧面以前后两组顶起弹簧4相互顶起，柔性连接，实现了上下浮动效果，具体是在导磁体侧面布置侧向顶起弹簧座孔，顶起弹簧4压紧弹簧座孔底面，弹簧座孔内安装弹簧导向柱，弹簧导向柱与弹簧座孔对顶起弹簧4起双导向和限位作用，防止顶起弹簧4脱出，弹簧座孔内安装弹簧导向柱。弹簧导向柱与弹簧内径间隙为0.5～1毫米，弹簧座孔与弹簧外径的间隙为1～2毫米。这样设计的优点是浮动块能更好的贴合管道壁，适应管道的局部变形，提高检测装置在管道内的通过能力。另外，以侧面可压缩的顶起弹簧4支撑取代了后铰链刚性支撑，也加强了浮动块在管道内复杂受力状况下适应能力，大大提高了检测装置结构强度。
[0028] 海底油气管道缺陷高精度内检测装置每组浮动块配合前浮动铰链机构3都有后端的滑动和限位结构，由固定在浮动磁化检测块5后端的条形滑块和安装在后动力皮碗9前端的导向滑槽和限位环组成，浮动磁化检测块5在活动时，条形滑块在导向槽内上下、前后滑动，不脱出导向槽，导向槽上部覆以限位环，限制滑块的上下行程，从而约束浮动磁化检测块5的浮动范围，条形滑块和后导向滑槽的滑动侧向间隙为1～2毫米，其中条形滑块为S304不锈钢材料，表面钝化处理；后导向滑槽为锡青铜或锰青铜材料。这样的结构可使浮动块前后获得一定角度范围内的俯仰，使得浮动块上的前后磁极和活动探头更好地贴合管壁，达到更好检测效果。
[0029] 所述的前动力皮碗1和后动力皮碗9外侧安装不锈钢压板，通过连接螺栓将前动力皮碗1和后动力皮碗9压紧在检测装置体支撑轴2的皮碗安装面上，前动力皮碗1和后动力皮碗9的前后安装距离是检测装置应用管道内径的1～1.5倍。
[0030] 所述的电池包单元7与体支撑轴2的内密封舱室的密封采用端向和轴向两道密封形式，密封介质为O型橡胶密封圈，电池包单元7圆筒表面贴覆前后两道减震带，减震带材料为聚四氟乙烯。
[0031] 所述的电子记录仪8与体支撑轴2的内密封舱室的密封采用端向和轴向两道密封形式，密封介质为O型橡胶密封圈，电子记录仪8圆筒表面贴覆前后两道减震带，减震带材料为聚四氟乙烯。
[0032] 所述的后动力皮碗9安装面开有电缆过线孔，手指探头6的电缆经浮动磁化检测块5的探头集线器21并线处理后合成的电缆及电缆插头通过此过线孔插在内置检测装置电子记录仪露出端的电缆插座上，接通测量及记录电路。通过电缆过线孔穿过电缆后，用快干硅橡胶堵死，保证动力皮碗前后不会泄压。
[0033] 所述的电缆插头与电缆插座为耐压水下橡胶插头、插座，橡胶材质为丁晴橡胶，水下耐压值为0～20兆帕。
[0034] 本发明的工作原理为：
[0035] 浮动磁化检测块5贴合金属管壁，此时金属管壁、前磁极N极、导磁体19与后磁极S极形成闭合磁通回路，手指探头6处于上磁路的中部，当金属管壁有金属损失缺陷时，磁力线扭曲变形，处于磁路中部的手指探头6的检测值就会发生变化，通过与无缺陷检测值的对比，就可得出金属损失缺陷的形状和大小，手指探头6的电缆经浮动磁化检测块5探头集线器并线处理后合成的电缆及电缆插头通过此过线孔插在内置检测装置电子记录仪8露出端的电缆插座上，接通测量及记录电路；本检测装置依靠管道内流体推动前动力皮碗1和后动力皮碗9在管道内移动；里程轮单元10随检测装置在管道内移动，里程轮29转动带动旋转编码器28转动，从而记录角度和圈数，通过计算可得出检测装置移动里程数，从而实现检测装置位置定位和检测到的管道缺陷定位。
