CN102411029A - 钢管缺陷超声干扰成像检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管产品质量无损检测领域，尤其涉及一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法。一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法，包括以下步骤：首先通过夹持装置在将钢管设置在有水的环境中，在钢管周向环形设置检测单元，所述检测单元由一圈环形阵列的超声波发射装置和与超声波发射装置对应的超声波接收装置构成；开始先把标准钢管设置在夹持装置上，获取标准信号，然后再获取检测信号，把检测信号送入控制器内与标准信号进行比较，判定待测钢管质量。本方法利用水耦合超声波对钢管进行照射后采集反射的超声波检测信号与标准信号进行对比找出钢管的缺陷，能够实现对壁厚/外径比大于0.23的钢管的检测，并通过定义信号对应的色彩直观的显示出钢管表面情况，有效实施了在线探伤的检测工作。

Description

钢管缺陷超声干扰成像检测方法

技术领域

本发明涉及钢管产品质量无损检测领域，尤其涉及一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法。

背景技术

钢管的探伤检测目前有成熟的国家标准规定了相应的方法进行质量检测，即折射横波探伤法。目前在用的折射横波探伤法，通过将入射超声波与钢管表面成一定的角度入射以达到全反射纵波、折射横波进入钢管实施检测的目的，入射超声波与钢管表面的角度必须介于第一临界角和第二临界角之间，如果小于第一临界角，那么纵波也会进入到钢管中，从而对横波检测钢管造成干扰，如果大于第二临界角，那么折射横波也会被全反射掉，从而无法对钢管实施检测。在入射超声波以接近第一临界角的角度入射的时候，折射入钢管的横波可以最大程度的靠近钢管的中心，也就是最大程度的靠近或者作用在内壁上，而这时候，如果钢管的壁厚增加，并且达到并超过壁厚/外径比大于0.23 的时候，这个最可能靠近管中心的折射横波也无法作用到内壁上了，因此这时候采用折射横波法已经无法对钢管进行内部的彻底检测了。

传统折射横波探伤法存在相应局限：

1）管壁超厚导致常规超声波探伤方法不再适用；

2）磁粉和涡流都很难对钢管内壁进行自动探伤；

3）射线方法设备复杂并安全要求严格，也难达到目前出现问题所要求的灵敏度；

4）采用超声波方法难以实现在线自动探伤；

由此可见，要实现小口径厚壁管的探伤检测，必须要有一种新的检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法，以实现对壁厚/外径比大于0.23 的钢管的检测。

本发明是这样实现的：一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法，包括以下步骤：首先通过夹持装置将钢管设置在有水的环境中，在钢管周向环形设置检测单元，所述检测单元由一圈环形阵列的超声波发射装置和与超声波发射装置对应的超声波接收装置构成；开始检测时，先把标准钢管设置在夹持装置上，启动检测单元，检测夹持机构稳定夹持并驱动标准钢管匀速穿过检测单元，超声波发射装置照一定周期定时发射超声波到标准钢管内部，从标准钢管进入检测单元开始检测，到标准钢管穿出检测单元结束检测，将检测单元得到的标准信号与标准钢管各个点位置一一对应后送入控制器内储存；然后再将待测钢管设置在夹持装置上，启动检测单元，同标准钢管先前的操作，夹持装置带动待测钢管匀速穿过检测单元，将此时得到的检测信号送入控制器内与标准信号进行比较，判定待测钢管质量。

所述的检测单元得到的信号控制器后先赋值量化，然后定义渐变的颜色，并将颜色与赋值对应，将信号转化成图片输出，识别钢管内部的缺陷。

对判定结果为质量不合格的待测钢管，控制器控制报警并驱动喷标设备对待测钢管进行标记，最终将检测结果输出报告打印。

    本发明钢管缺陷超声干扰成像检测方法利用水耦合超声波对钢管进行照射后采集反射的超声波检测信号与标准信号进行对比找出钢管的缺陷，能够实现对壁厚/外径比大于0.23 的钢管的检测，并通过定义信号对应的色彩直观的显示出钢管表面情况，有效实施了在线探伤的检测工作。 

附图说明

图1为钢管缺陷超声干扰成像检测方法的流程图；

图2为本发明钢管缺陷超声干扰成像检测方法中所用的检测单元示意图；

图3为本实施例中单个检测部件的结构示意图。

图中：1外壳、2超声波换能器、3信号连杆、4信号端口、5旋进内套、6检测部件、7钢管、11进水口、12超声波通道。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1所示，一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法，包括以下步骤：首先通过夹持装置将钢管设置在有水的环境中，在钢管周向环形设置检测单元，所述检测单元由一圈环形阵列的超声波发射装置和与超声波发射装置对应的超声波接收装置构成；开始检测时，先把标准钢管设置在夹持装置上，启动检测单元，检测夹持机构稳定夹持并驱动标准钢管匀速穿过检测单元，超声波发射装置按照一定周期定时发射超声波到标准钢管内部，从标准钢管进入检测单元开始检测，到标准钢管穿出检测单元结束检测，将检测单元得到的标准信号与标准钢管各个点位置一一对应后送入控制器内储存；然后再将待测钢管设置在夹持装置上，启动检测单元，同标准钢管先前的操作，夹持装置带动待测钢管匀速穿过检测单元，将此时得到的检测信号送入控制器内与标准信号进行比较，判定待测钢管质量。

在使用本方法进行检测时，为了使操作人员能够更加直观的识别出待测钢管的质量，所述的检测单元得到的信号控制器后先赋值量化，然后定义渐变的颜色，并将颜色与赋值对应，将信号转化成图片输出，识别钢管内部的缺陷。

另外，本方法还可以利用控制器自动标记不合格钢管，具体步骤为，对判定结果为质量不合格的待测钢管，控制器控制报警并驱动喷标设备对待测钢管进行标记，最终将检测结果输出报告打印，后续的分选机构可以配合指令，通过启动翻料装置把不合格产品选出。

本发明的方法进行检测时，钢管产品经过进料辊道后，被钢管夹持装置固定，沿钢管的中心轴线方向穿过钢管超声干扰成像检测设备的检测单元时，超声波发射装置发射的超声波进入钢管，超声波经过水的耦合作用，在钢管外壁处，一部分超声波能量以反射声波的形式被反射回去并被超声波接收装置接收，没有进入钢管内部，但这部分声波经过和钢管外壁的作用，带有钢管外壁的信息；而另一部分超声波的能量穿过钢管外壁以透射声波的形式进入到钢管内部，并继续向前传播，遇到钢管内壁后被内壁反射，该反射波返回到钢管外壁处，同样，该声波能量的一部分被反射回钢管内部，另一部分声波能量穿过外壁后被超声换能器接收到，这个被超声换能器接收到的超声波信号，是经过和钢管内壁作用的，带有了钢管内壁的信息，通过对声波反射的信号的分析、归类，判别出内壁缺陷大小、性质。

如图2所示，本实施例中的检测单元中通常根据钢管7的直径和壁厚包含3~6个检测部件6，各个检测部件6环绕在钢管7的周向上覆盖整个钢管7，每个检测部件6包含一组超声波发射装置和超声波接收装置，使钢管所有部位都能够被检测单元发射的超声波信号覆盖，分析时各检测扇区沿钢管径向的检测数据被分成若干段、并化线为面，绘制成每个扇区的检测分布图以便识别；在本实施例中，所述的检测单元中包括4个检测部件。

另外在本实施例中，所述的超声波发射装置和超声波接收装置都为同一个超声波换能器，以使检测设备更加紧凑，如图3所示，单个检测部件包括外壳1、超声波换能器2、信号连杆3、信号端口4和旋进内套5，所述外壳1的侧壁开有进水口11，外壳1的底部开有超声波通道12，所述的信号连杆3固定在外壳1内，信号连杆3的顶部安装信号端口4，信号连杆3的底部固定安装超声波换能器2，所述的超声波换能器2正对超声波通道12，所述的信号端口4与外壳1之间用密封圈密封。工作时从进水口11通入耦合水对超声波进行耦合，这样不用讲整套设备和钢管都浸入水中，并且耦合水路也可以在各单个检测部件之间自由流动，将耦合水回收循环使用，节约了设备占用的空间和水的消耗。

Claims (3)

1.一种钢管缺陷超声干扰成像检测方法，其特征是，包括以下步骤：首先通过夹持装置将钢管设置在有水的环境中，在钢管周向环形设置检测单元，所述检测单元由一圈超声波发射装置和与超声波发射装置对应的超声波接收装置构成；开始检测时，先把标准钢管设置在夹持装置上，启动检测单元，检测夹持机构稳定夹持并驱动标准钢管匀速穿过检测单元，超声波发射装置照一定周期定时发射超声波到标准钢管内部，从标准钢管进入检测单元开始检测，到标准钢管穿出检测单元结束检测，将检测单元得到的标准信号与标准钢管各个点位置一一对应后送入控制器内储存；然后再将待测钢管设置在夹持装置上，启动检测单元，同标准钢管先前的操作，夹持装置带动待测钢管匀速穿过检测单元，将此时得到的检测信号送入控制器内与标准信号进行比较，判定待测钢管质量。

2.如权利要求1所述的钢管缺陷超声干扰成像检测方法，其特征是：所述的检测单元得到的信号控制器后先赋值量化，然后定义渐变的颜色，并将颜色与赋值对应，将信号转化成图片输出，识别钢管内部的缺陷。

3.如权利要求1所述的钢管缺陷超声干扰成像检测方法，其特征是：对判定结果为质量不合格的待测钢管，控制器控制报警并驱动喷标设备对待测钢管进行标记，最终将检测结果输出报告打印。

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