專利名稱：高溫管道壁厚在線監測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在線監測裝置，具體涉及一種高溫管道壁厚在線監測裝置。
背景技術：
高溫管道作為傳輸多相流介質的特種設備，廣泛應用于煤化工、石油化工、能源電力等領域。因介質物性、流型、流態、相變等復雜的工況條件，管道系統極易局部磨損減薄， 進而引起介質泄露、爆炸、火災等安全事故，嚴重阻礙生產線長周期運行。為了預防因管道的局部減薄失效而引起的非計劃停工，必須對管道易減薄部位進行厚度監測。
針對在役高溫管道的壁厚監測方法，主要有超聲波測厚儀接觸測量和電磁超聲、 激光超聲等非接觸測量方法。其中，電磁超聲和激光超聲測量方法因設備體積龐大、操作復雜且價格昂貴，不能大量推廣。采用超聲波測厚儀對高溫管道壁厚直接接觸測量，具有操作簡單、靈活性高等優點，是目前最常用的監測方法，但其主要存在以下不足1、超聲波探頭的耐高溫性差一般超聲波探頭采用的是壓電陶瓷晶片，持續耐高溫性能差，且測量誤差受溫度影響較大；2、單次測量時間短高溫條件下，超聲波耦合劑僅數秒內便蒸發，導致探頭與高溫管道的接觸時間很短，需多次重復測量才能獲得相對準確的數據，且高溫耦合劑價格較高；3、無法在線監測管道減薄或失效具有明顯局部性和突發性，但常用超聲波測厚儀無法實時測量管道壁厚，不能對管道進行有效的安全評估；4、準備周期長每次測量都要拆裝包覆層，浪費檢修時間，增加檢修成本。發明內容
為了克服背景技術領域中測量方法存在的問題，本發明的目的在于提供一種高溫管道壁厚在線監測裝置，可以對管道壁厚長時間在線測量，且對超聲波探頭無耐溫性要求， 成本低廉，易于推廣。
本發明采用的技術方案是本發明包括兩副均由兩半圓環組成的管夾、四個螺柱、導波桿、壓板、銅片、壓蓋、柱塞、 氟橡膠密封圈、水冷套、超聲波測厚主機和超聲波探頭；高溫管道夾持在兩副均由兩半圓環組成的管夾固定連接，其中同側的兩半圓環管夾分別焊接兩個螺柱，使四個螺柱呈方形；方形的四個螺柱中部設置有階梯形的導波桿，朝向高溫管道一側的導波桿端面設有銅片，四個螺柱和階梯形的導波桿穿過壓板后，四個螺柱分別用彈簧墊圈和螺母固定并壓在導波桿的軸肩上，背離高溫管道一側的導波桿端面設置超聲波探頭，導波桿和超聲波探頭均位于水冷套內，水冷套下端階梯孔與導波桿軸肩過盈配合，超聲波探頭位于柱塞中心孔中，用氟橡膠密封圈密封，水冷套上端大孔與柱塞固接，壓蓋與柱塞螺紋連接，壓蓋壓在超聲波探頭端面，超聲波探頭通過電纜線與超聲波測厚主機連接；水冷套上下分別有出水口和進水口。
所述的銅片厚度為I 3mm，且為超聲波半波長的整數倍。
所述的導波桿為不銹鋼，導波桿頂端外徑與超聲波探頭外徑相同。
本發明具有的有益效果是I.本發明提出的一種高溫管道壁厚在線監測裝置，其將高溫測厚間接轉換成常溫測厚，可以對管道壁厚實時在線監測，有效預防管道失效引起的非計劃停工。
2.本發明提出的一種高溫管道壁厚在線監測裝置，可以根據所測數據推算管壁在定周期定工況下的減薄速率，為管道的檢修、更換及選材提供指導。
3本發明提出的一種高溫管道壁厚在線監測裝置，耐溫范圍高。其所耐管道溫度與冷卻水溫度和流量、導波桿尺寸有關，因此，冷卻水溫度越低、流量越大，導波桿長度越長， 該裝置所耐溫度就會越高。一般能精確測量500°C及以下條件的各種高溫管道壁厚。
4.檢測成本低，效率高。除了安裝測厚裝置部位，管道其他位置的絕緣層或包覆層都不需要移除，大大降低了檢測成本。
5.本發明提出的一種高溫管道壁厚在線監測裝置，其成本低廉，操作簡單，實用性強，可大范圍推廣使用。
圖I是一種高溫管道壁厚在線監測裝置結構示意圖。
圖2是圖I的局部左視圖。
圖中1、高溫管道；2、管夾；3、螺栓；4、銅片；5、螺柱；6、壓板；7、彈簧墊圈；8、螺母；9、導波桿；10、水冷套；11、出水口 ；12、柱塞；13、超聲波測厚主機；14、壓蓋；15、氟橡膠密封圈；16、超聲波探頭；17、進水口。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖I、圖2所示，本發明包括兩副均由兩半圓環組成的管夾2、四個螺柱5、導波桿 9、壓板6、銅片4、壓蓋14、柱塞12、氟橡膠密封圈15、水冷套10、超聲波測厚主機13和超聲波探頭16 ;高溫管道I夾持在兩副均由兩半圓環組成的管夾2內用螺栓3固定連接，其中同側的兩半圓環管夾分別焊接兩個螺柱，使四個螺柱5呈方形；方形的四個螺柱5中部設置有階梯形的導波桿9，朝向高溫管道I 一側的導波桿9端面設有銅片4，四個螺柱5和階梯形的導波桿9穿過壓板6后，四個螺柱5分別用彈簧墊圈7和螺母8固定并壓在導波桿9 的軸肩上，背離高溫管道I 一側的導波桿9端面設置超聲波探頭16，導波桿9和超聲波探頭 16均位于水冷套10內，水冷套10下端階梯孔與導波桿9軸肩過盈配合，超聲波探頭16位于柱塞12中心孔中，用氟橡膠密封圈15密封，水冷套10上端大孔與柱塞12固接，壓蓋14 與柱塞12螺紋連接，壓蓋14壓在超聲波探頭16端面，超聲波探頭16通過電纜線與超聲波測厚主機13連接；水冷套10上下分別焊有出水口 11和進水口 17。
所述的銅片4厚度為I 3_，且為超聲波半波長的整數倍；銅片4安裝之前須退火軟化并表面打磨光整。
所述的導波桿9為不銹鋼，導波桿9頂端外徑與超聲波探頭16外徑相同。
測量之前先確定導波桿9的尺寸，然后調節冷卻水流量至一定大小，使導波桿9頂端溫度達到超聲波探頭16的最佳工作溫度，再確定超聲波在導波桿9中的平均聲速。測量時，先打開超聲波測厚主機13，聲速調整為導波桿9兩端溫度下的平均聲速。然后從進水口17通入一定流量的冷卻水，待導波桿9頂端溫度降到超聲波探頭16最佳工作溫度時，將超聲波探頭16與浸在水中的導波桿9頂端面接觸，用壓蓋14將超聲波探頭16固定壓緊，超聲波測厚主機13即顯示出總的厚度讀數，高溫管道I的壁厚就是超聲波測厚主機13讀數與導波桿9長度、銅片4厚度之差。
實施例本實施例是測量500°C的高溫管道。高溫管道I壁厚30mm，超聲波探頭16的工作頻率為5MHz，晶片直徑為10mm，最佳工作溫度為40°C，測量范圍為I. 2mm-230mm。由經驗公式所得，超聲波在導波桿9中的平均聲速為5439m/s。導波桿9頂端直徑12mm，底端直徑 16mm，長度120mm。銅片4厚度2mm。冷卻水溫度為18°C。將管道I溫度加熱至500°C， 從進水口 17通入流量為O. 75 m3. IT1的冷卻水，使導波桿9頂端溫度降到40°C。打開超聲波測厚主機13，調整聲速至5439m/s，將超聲波探頭16與浸在水中的導波桿9頂端面接觸，由氟橡膠密封圈15實施密封，用壓蓋14將超聲波探頭16固定壓緊，超聲波測厚主機13顯示讀數為151. 4mm。由于銅片4有約O. 5mm的塑性變形量，高溫管道I壁厚為 151. 4-120-2+0. 5=29. 9mm，相對誤差為 O. 3%。
權利要求
1.一種高溫管道壁厚在線監測裝置，其特征在于包括兩副均由兩半圓環組成的管夾(2)、四個螺柱(5)、導波桿(9)、壓板(6)、銅片(4)、壓蓋(14)、柱塞(12)、氟橡膠密封圈(15)、水冷套(10)、超聲波測厚主機(13)和超聲波探頭(16);高溫管道(I)夾持在兩副均由兩半圓環組成的管夾(2)內固定連接，其中同側的兩半圓環管夾分別焊接兩個螺柱，使四個螺柱(5)呈方形；方形的四個螺柱(5)中部設置有階梯形的導波桿(9)，朝向高溫管道(I) 一側的導波桿(9)端面設有銅片(4)，四個螺柱(5)和階梯形的導波桿(9)穿過壓板(6)后，四個螺柱(5)分別用彈簧墊圈(7)和螺母(8)固定并壓在導波桿(9)的軸肩上，背離高溫管道(I)一側的導波桿(9)端面設置超聲波探頭(16),導波桿(9)和超聲波探頭(16)均位于水冷套(10)內，水冷套(10)下端階梯孔與導波桿(9)軸肩過盈配合，超聲波探頭(16)位于柱塞(12)中心孔中，用氟橡膠密封圈(15)密封，水冷套(10)上端大孔與柱塞(12)固接，壓蓋(14)與柱塞(12)螺紋連接，壓蓋(14)壓在超聲波探頭(16)端面，超聲波探頭(16)通過電纜線與超聲波測厚主機(13)連接；水冷套(10)上下分別有出水口(11)和進水口(17)。
2.根據權利要求I所述的一種高溫管道壁厚在線監測裝置，其特征在于所述的銅片(4)厚度為I 3mm，且為超聲波半波長的整數倍。
3.根據權利要求I所述的一種高溫管道壁厚在線監測裝置，其特征在于所述的導波桿(9)為不銹鋼，導波桿(9)頂端外徑與超聲波探頭(16)外徑相同。
全文摘要
本發明公開了一種高溫管道壁厚在線監測裝置。高溫管道夾持在管夾內，管夾焊接有組成方形的螺柱，方形的螺柱中部設置有階梯形的導波桿，朝向高溫管道一側的導波桿端面設有銅片，螺柱和階梯形的導波桿穿過壓板后，用螺母固定并壓在導波桿的軸肩上，另一側的導波桿端面設置超聲波探頭并置于水冷套內，水冷套下端與導波桿軸肩過盈配合，超聲波探頭位于柱塞中心孔中并密封，水冷套上端大孔與柱塞和壓蓋連接，壓蓋壓在超聲波探頭端面，超聲波探頭與超聲波測厚主機連接；水冷套有進水口和出水口。本發明通過銅片和導波桿將高溫測厚間接轉換成低溫測厚，可以實現高溫管道壁厚的實時在線監測，生產成本低，易于推廣。
文檔編號G01B17/02GK102980538SQ20121044031
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者偶國富, 肖定浩, 李偉正, 秦良杰, 張文彪 申請人:浙江理工大學