本实用新型涉及管道检测领域，尤其是涉及一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统。
背景技术：
钢套管直埋蒸汽保温管道是一种由输送介质的工作管(钢管)、防腐外套管(钢管)以及工作管与外套管之间填充的保温棉组合而成的、保温性能好、安全可靠的直埋预制保温管，其有效解决了城镇集中供热中150℃-500℃输热用预制直埋保温管的保温、滑动润滑和管端的防水问题，不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的先进技术、实用性能，而且还具有显著的社会效益和经济效益，也是供热节能的有力措施。
然而由于其复杂的套管结构、设计寿命长以及埋地敷设等特点，其内层工作管在长期服役过程中很可能会产生因工质冲刷减薄、腐蚀减薄、原始缺陷扩展、膨胀应力开裂等缺陷。为避免此类缺陷导致的管道停运事故，必须对工作管系统进行科学有效的检测。目前的开挖检测技术虽然可以实现管道缺陷状态的精确检测，但是不仅需要挖开覆土层而且需要割开外套管及保温层，检测效率极低、检测成本很高；而不开挖检测技术主要有两个方向，分别是管道外检测和管道内检测。管道内检测技术主要是采用管道猪进行超声波检测或者漏磁检测，对于钢套管直埋蒸汽保温管道，由于工作介质为高温蒸汽，不能为管道猪的前进提供足够的动力及耦合。管道外检测技术如交流电流衰减检测技术、电化学暂态检测技术、阴极保护(cp)检测技术等，主要是利用泄漏电流、间隔点位等原理进行针对防腐层的绝缘状况进行评价并寻找破损点，而对于钢套管直埋蒸汽保温管道，由于外套管对内层工作管的电流信号具有屏蔽作用，也无法实现对内层工作管的腐蚀、减薄、开裂等问题的有效检测。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，包括设于工作管与保温层之间的偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈，所述偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈穿出地表与检测主机连接。
所述的偏置磁场直流线圈有两组，分别为第一偏置磁场直流线圈和第二偏置磁场直流线圈，所述第一偏置磁场直流线圈、激励线圈、接收线圈和第二偏置磁场直流线圈依次设置。
所述的第一偏置磁场直流线圈和第二偏置磁场直流线圈为产生相同方向偏置磁场的线圈。
所述偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈通过置于排潮管的引出线穿出地表。
所述的引出线为屏蔽线。
所述屏蔽线的屏蔽层为铜丝编织层。
所述的引出线穿出地表后与连接插口连接，所述连接插口连接检测主机。
所述连接插口为经过水密处理的连接插口。
所述偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈设于工作管的排潮节外侧。
所述偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈的线圈外侧均设有玻璃丝层。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)包括设于工作管与保温层之间的偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈，偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈穿出地表与检测主机连接，充分利用电磁超声导波的无需耦合、传播距离远、覆盖范围大的特点，可以在不开挖覆土且不割外套管的条件下，实现对钢套管直埋蒸汽保温管道中工作管内各类缺陷的高效检测。
(2)偏置磁场直流线圈、激励线圈和接收线圈通过置于排潮管的引出线穿出地表，充分利用钢套管直埋蒸汽保温管道中排潮节的结构特点，对管系的结构、受力及工作状态不产生任何影响。
(3)既能在实现在管道停运状态下的检测，也能实现在管道投运状态下的在线检测。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
附图标记：
1为工作管；2为外套管；3为排潮管；4为保温层；5为激励线圈；6为接收线圈；7为偏置磁场直流线圈；8为引出线；9为连接插口；10为a焊缝；11为b焊缝；12为地表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本实施例提供一种钢套管直埋蒸汽保温管道不开挖超声波检测系统，包括检测主机和预制固化在工作管1排潮节或疏水节上的电磁超声导波激励组件构成，每套电磁超声导波激励组件均由一组耐高温电磁超声导波激励线圈5、一组耐高温电磁超声导波接收线圈6、两组偏置磁场直流线圈7，每套电磁超声导波激励组件的偏置磁场直流线圈7、激励线圈5和接收线圈6通过置于排潮管3或疏水管的引出线8及一个连接插口9与检测主机连接，其中引出线8采用屏蔽线以防止相互之间产生电磁干扰，连接插口9采用水密处理以防止长户外暴露产生腐蚀。四组线圈按照偏置磁场直流线圈7—激励线圈5—接收线圈6—偏置磁场直流线圈7的顺序布置，在使用中两组偏置磁场直流线圈7负责激发偏置磁场、激励线圈5负责在工件中激发导波，接收线圈6负责接收导波。电磁超声导波组件可为单套，也可为多套，检测主机可为单个，也可为多个，具体视需求而定。屏蔽线的屏蔽层可为铜丝编织层，偏置磁场直流线圈7、激励线圈5和接收线圈6的线圈外侧可设有玻璃丝层使其耐高温。
在钢套管制造期间，根据钢套管工作管1的规格(直径及壁厚)，在一直管上安装一套电磁超声导波组件；并根据拟定的缺陷大小与距离，在人工模拟缺陷工作管加工切槽、减薄及穿孔等人工缺陷。启动系统，激励产生导波，调试参数、激励线圈5匝数、接收线圈6匝数和偏置磁场直流线圈7电流，使系统能良好的接收到人工模拟缺陷反射的超声导波，确定电压、电流、频率等激励与接收参数，以此作为检测灵敏度基准。当管系中有不同规格的工作管1时，需确定不同的参数。
按照检测灵敏度测试得到的参数及特征(即下述的检测参数)，选择耐高温的电磁超声导波线圈材料，有选择性的在若干疏水节或排潮节上安装电磁超声导波组件，每个排潮节或疏水节上安装一套组件，如图1所示，引出线8通过排潮管3或随疏水管引出至地面，形成一体的常埋系统。
管道安装敷设完成之后投运之前，按照与检测灵敏度测试得到的相同参数，进行首次常温下的检测，采集距离线圈不同位置处管道环缝焊瘤、管座等结构产生的导波反射回波，并详细记录其波幅、相位、频率、距离等原始数据，作为指纹信息，建立“常温指纹信息库”。
管道首次投运之后，按照与检测灵敏度测试得到的相同参数，进行首次高温下的正式检测，采集距离线圈不同位置处管道环缝焊瘤、管座等结构产生的导波反射回波，并详细记录其波幅、相位、频率、距离等原始数据，作为指纹信息，建立“高温指纹信息库”，并与“常温指纹信息库”的数据进行对比，确定工作温度及介质对导波检测灵敏度的影响，并据此修正高温状态下的检测灵敏度。
在管道的服役期期间，可随时根据需要将排潮节、疏水节等位置引出的连接插口9与检测主机连接，在常温下按照与检测灵敏度测试完全相同的灵敏度参数，在高温下按照修正的灵敏度参数，对埋地蒸汽保温管道进行电磁超声导波检测；通过对比采集到的数据与“指纹信息库”的数据进行对比，判断工作管1是否产生了腐蚀、泄漏、开裂等缺陷，并确定缺陷的位置与严重程度。
以下为一具体例子中钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统的使用方法：
1、实施背景
某新建工业蒸汽管道穿河流部位采用规格为d426×8mm(工作管1)/d820×8(外套管2)的钢套管直埋蒸汽保温管道，工作管1为无缝钢管，材质为#20钢，外套管2采用材质为q235b的双面埋弧焊螺旋钢管，设计腐蚀余量为2mm；穿河流部分敷设长度50米。
2、检测参数确定
灵敏度试样制作：在钢套管预制及敷设阶段，选择一段1m长度的工作直管，在其内壁不同位置分别加工深度为2mm、直径为5mm的盲孔以及长度为10mm、深度为1mm的周向人工缺陷，作为灵敏度试样管段，并将其与直埋管道按照正常的安装焊接工艺焊接连接。
灵敏度线圈装设：在外套管2焊接之前，在距灵敏度试样管段大于50米的部位，分别按顺序装设偏置磁场直流线圈7—激励线圈5—接收线圈6—偏置磁场直流线圈7，并将四组线圈的电源线采用屏蔽线引出至连接插口9。
纵向模态的超声导波激励：对两组偏置磁场直流线圈7加载直流电源，使二者产生方向相同的偏置磁场，偏置直流电流的大小宜使钢管中磁场强度达到饱和强度的50％～80％。将激励线圈5/接收线圈6通过连接插口9与检测主机相连接，在工作管1内激励产生纵向模态的超声导波。
检测参数调试：调试偏置磁场直流线圈7电流、激励线圈5/接收线圈6的匝数、线圈间距、检测设备主机的激发频率、功率以及接收滤波等参数，以有效检测灵敏度试样管段上的缺陷为宜，并以此参数作为检测参数。
割除灵敏度试样管段，恢复管道的正常敷设。
3、电磁超声导波激励组件预制及安装
组件安装对象确定：根据设计图纸，在距离穿河流前、后的管道上，选择附近的排潮节。
组件预制：按照上述检测参数，在选取的排潮节上距端部300mm以上的部位安装四组线圈，线圈的电源线均采用屏蔽线通过排潮管3引出至地面，与连接插口9相连，并对连接插口9进行水密处理。
排潮节安装：按照正常敷设工艺对预制电磁超声导波激励组件的排潮节安装、敷设。
4、指纹信息库建立
首次常温检测：管道安装埋地完成之后投运之前，按照检测参数，进行首次常温下的正式检测，采集距离线圈不同位置处管道环缝焊瘤、管座等结构产生的导波反射回波，并详细记录其波幅、相位、频率、距离等原始数据，例如图1中a焊缝10及b焊缝11的焊瘤反射波，作为“指纹”信息，建立“常温指纹信息库”。
首次高温检测：管道首次投运之后，按照检测参数，进行首次高温下的正式检测，采集距离线圈不同位置处管道环缝焊瘤、管座等结构产生的导波反射回波，例如图1中a焊缝10及b焊缝11的焊瘤反射波，并详细记录其波幅、相位、频率、距离等原始数据，作为“指纹”信息，建立“高温指纹信息库”。
分析相同位置的结构回波波幅、波速的差异，确定工作温度及内部介质对导波检测灵敏度的影响，并对高温检测灵敏度进行修正。
5、服役期的检测/监测
停运检修检测：在管道的停运检修期间，连接插口9与检测主机连接，按照检测参数，对工作管1进行检测，当发现异常回波时，例如位于a焊缝10及b焊缝11之间的回波，则应分析回波相对于a焊缝10及b焊缝11的回波指纹的波幅、相位等信息，从而确定该异常回波的缺陷类型、位置及当量等信息。
运行在线检测/监测：在管道运行期间，可随时根据需要将排潮节、疏水节等位置引出的连接插口9与检测主机连接，根据“高温指纹信息库”及修正灵敏度，进行在线检测/监测及分析。
1.一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，包括设于工作管(1)与保温层(4)之间的偏置磁场直流线圈(7)、激励线圈(5)和接收线圈(6)，所述偏置磁场直流线圈(7)、激励线圈(5)和接收线圈(6)穿出地表(12)与检测主机连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述的偏置磁场直流线圈(7)有两组，分别为第一偏置磁场直流线圈和第二偏置磁场直流线圈，所述第一偏置磁场直流线圈、激励线圈(5)、接收线圈(6)和第二偏置磁场直流线圈依次设置。
3.根据权利要求2所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述的第一偏置磁场直流线圈和第二偏置磁场直流线圈为产生相同方向偏置磁场的线圈。
4.根据权利要求1所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述偏置磁场直流线圈(7)、激励线圈(5)和接收线圈(6)通过置于排潮管(3)的引出线(8)穿出地表(12)。
5.根据权利要求4所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述的引出线(8)为屏蔽线。
6.根据权利要求5所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述屏蔽线的屏蔽层为铜丝编织层。
7.根据权利要求4所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述的引出线(8)穿出地表(12)后与连接插口(9)连接，所述连接插口(9)连接检测主机。
8.根据权利要求7所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述连接插口(9)为经过水密处理的连接插口(9)。
9.根据权利要求1所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述偏置磁场直流线圈(7)、激励线圈(5)和接收线圈(6)设于工作管(1)的排潮节外侧。
10.根据权利要求1所述的一种钢套管直埋蒸汽保温管道超声波检测系统，其特征在于，所述偏置磁场直流线圈(7)、激励线圈(5)和接收线圈(6)的线圈外侧均设有玻璃丝层。
技术总结