CN105004788A - 厚壁管道超声检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种厚壁管道超声检测装置及方法，厚壁管道超声检测装置包括相互连接的平向探头和斜向探头，平向探头与斜向探头均为周向超声导波探头，平向探头相对于待测管道轴向方向平行设置，斜向探头相对于待测管道轴向方向倾斜设置，平向探头、斜向探头均能与超声导波检测仪电性连接。通过设置平向探头为主要检测探头，检测厚壁管道的轴向缺陷，设置斜向探头为辅助检测探头，用于检测厚壁管道的周向缺陷和对平向探头已检测的区域进行复检，从而减少漏检情况的发生，能够很好地利用周向导波的指向性，达到漏检率低的目的，周向和轴向的缺陷均能够很好地检测出来，且两个探头相连接同步检测，不仅检测更准确且检测效率高。

Description

厚壁管道超声检测装置及方法

技术领域

本发明涉及厚壁管道检测技术，特别涉及一种厚壁管道超声检测装置及方法。

背景技术

一般的，厚壁管道的无损检测主要方法有超声波法、射线照相法、磁粉检测法和渗透检测法等，这些方法在检测管道时，均采用逐点扫查式检测方法，导致检测工作量巨大，消耗时间长，效率低下。超声导波技术可以对管道进行长距离、大范围扫查，特别适合对管道、板等结构的缺陷进行检测。由于沿着管道轴向传播的柱面导波，在对厚壁管道进行检测时，衰减大，检测能力有限，缺陷信号不易识别，所以不适合厚壁管道的缺陷检测；而沿着管道周向传播的周向导波可实现周向的大范围检测，针对厚壁管道的缺陷检测效果较好，但是周向导波具有很强的指向性，移动过程较难控制移动的步长，且传统的超声导波探头只能检测到探头所对应的一段管道，容易造成漏检，同时也很难检测到管道的周向缺陷。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的缺陷，提供一种厚壁管道超声检测装置及方法，克服了传统周向超声导波技术误判高的缺点，能够实现对厚壁管道进行准确地检测。

其技术方案如下：

一种厚壁管道超声检测装置，包括相互连接的平向探头和斜向探头，所述平向探头与斜向探头均为周向超声导波探头，所述平向探头相对于待测管道轴向方向平行设置，所述斜向探头相对于待测管道轴向方向倾斜设置，所述平向探头、斜向探头均能与超声导波检测仪电性连接。

其进一步技术方案如下:

所述平向探头、斜向探头均包括楔形块、压电晶片、导电线、外壳，所述压电晶片设置在外壳内，压电晶片的一端面直接与楔形块接触，另一端面上设有阻尼块，所述外壳固定在楔形块的斜面上，所述导电线一端与压电晶片电性连接，另一端用于与超声导波检测仪电性连接。

所述楔形块的斜面与水平方向的夹角为58°±5°范围内。

所述外壳上设有用于与超声导波检测仪电性连接插接端口，所述插接端口通过导电线与压电晶片电性连接。

所述平向探头、斜向探头均还包括连接线，所述连接线的一端设有连接帽，连接线的另一端用于与超声导波检测仪电性连接，所述连接帽用于与所述插接端口可拆卸连接。

所述楔形块与待测管道接触的端面呈与所述待测管道匹配的弧面。

所述平向探头与斜向探头均采用自激自收的形式，其所产生的周向导波均为Lamb波，所述周向导波频率均为0.5MHz，平向探头与斜向探头所产生的周向导波的波形为不同形状。

所述平向探头发射出的导波的传播轨迹为绕待测管道进行圆周传播，所述斜向探头发射出的导波的传播轨迹为绕待测管道进行椭圆周传播。

所述平向探头与斜向探头水平铰接，两者之间的夹角为115°±10°范围内。

一种厚壁管道超声检测方法，包括如下步骤：

将相连接的平向探头与斜向探头置于待测管道上，所述平向探头相对于待测管道轴向方向平行设置，所述斜向探头相对于待测管道轴向方向倾斜设置，且所述平向探头与斜向探头均为周向超声导波探头；

按压平向探头与斜向探头使其沿待测管道轴向方向移动，平向探头对待测管道进行圆周扫查，斜向探头对待测管道进行椭圆周扫查；

平向探头与斜向探头将检测数据传输至超声导波检测仪。

下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：

上述厚壁管道超声检测装置及方法，通过设置周向超声导波平向探头为主要检测探头，主要检测厚壁管道的轴向缺陷，设置周向超声导波斜向探头为辅助检测探头，主要用于检测厚壁管道的周向缺陷和对平向探头已检测的区域进行复检，从而减少漏检情况的发生，能够很好地利用周向导波的指向性，通过两个探头的结合，达到漏检率低的目的，周向和轴向的缺陷均能够很好地检测出来，从而克服传统周向超声导波技术误判高的缺点，实现对厚壁管道进行准确地检测，且两个探头相连接，同步检测，不仅检测更准确，且检测效率高。

附图说明

图1为本发明实施例所述的厚壁管道超声检测装置工作过程示意图；

图2为本发明实施例所述的平向探头或斜向探头的示意图；

图3为图1的右视示意图。

附图标记说明：

10、平向探头,20、斜向探头，30、待测管道，40、周向超声导波平向探头示意波形，50、周向超声导波斜向探头示意波形，60、行走方向，100、楔形块，200、压电晶片，300、导电线，400、外壳，500、阻尼块，600、绝缘保护罩，700、连接线，710、连接帽。

具体实施方式

如图1所示，一种厚壁管道超声检测装置，包括相互连接的平向探头10和斜向探头20，所述平向探头10与斜向探头20均为周向超声导波探头，所述平向探头10相对于待测管道30轴向方向平行设置，所述斜向探头20相对于待测管道30轴向方向倾斜设置，所述平向探头10、斜向探头20均能与超声导波检测仪电性连接。通过设置周向超声导波平向探头10为主要检测探头，主要检测厚壁管道的轴向缺陷，设置周向超声导波斜向探头20为辅助检测探头，主要用于检测厚壁管道的周向缺陷和对平向探头10已检测的区域进行复检，从而减少漏检情况的发生，能够很好地利用周向导波的指向性，通过两个探头的结合，达到漏检率低的目的，周向和轴向的缺陷均能够很好地检测出来，从而克服传统周向超声导波技术误判高的缺点，实现对厚壁管道进行准确地检测，且两个探头相连接，同步检测，不仅检测更准确，且检测效率高。所述平向探头10发射出的导波的传播轨迹为绕待测管道30进行圆周传播，参照图1中周向超声导波平向探头示意波形40，所述斜向探头20发射出的导波的传播轨迹为绕待测管道30进行椭圆周传播，参照图1中周向超声导波斜向探头示意波形50。

如图2所示，所述平向探头10、斜向探头20均包括楔形块100、压电晶片200、导电线300、外壳400，所述压电晶片200设置在外壳400内，压电晶片200的一端面直接与楔形块100接触，另一端面上设有阻尼块500，所述外壳400通过卡扣、胶粘等方式固定在楔形块100的斜面上，所述导电线300一端与压电晶片200电性连接，另一端用于与超声导波检测仪电性连接。导电线300给压电晶片200提供电力信号，电力信号的输入使得压电晶片200产生超声导波信号，通过楔形块100传递到厚壁管道，导波信号在厚壁管道中传播，遇到缺陷后会反射出缺陷回波，通过对缺陷回波的分析即可得出缺陷所在的位置，平向探头10与斜向探头20在厚壁管道上进行轴向移动即可对厚壁管道进行周向扫查。压电晶片200上方装设的阻尼块500，用于减少外界震动等因素对压电晶片200信号的影响；导电线300另一端设有绝缘保护罩600，绝缘保护罩600用于保护导电线300中电力信号的稳定；外壳400将压电晶片200、导电线300、阻尼块500和绝缘保护罩600封装起来，免受外界的冲击影响。

参照图1、2，所述平向探头10、斜向探头20均通过连接线700与超声导波检测仪相连，保证信号的正常有效传输；所述连接线700的一端设有连接帽710，连接线700的另一端用于与超声导波检测仪电性连接，连接帽710用于保持连接线700与平向探头10、斜向探头20之间的稳定连接，通过旋转连接帽710，可以进行连接线700的快速插拔。优选在所述外壳400上设置用于与超声导波检测仪电性连接插接端口，所述插接端口通过导电线300与压电晶片200电性连接，所述连接帽710与所述插接端口可拆卸连接，方便实现线路连接。

如图1所示，本实施例所述平向探头10与斜向探头20水平铰接，通过螺栓固定，两个楔形块100之间的角度b可以调节，b的范围为115°±10°时，在此范围内平向探头10和斜向探头20的协同扫查效果最佳，优选115°。如图2所示，本实施所述的平向探头10、斜向探头20的楔形块100的斜面与水平方向的夹角为a，a的范围为58°±5°时，在此范围内周向导波信号的能量较高和信噪比较好，优选58°。

如图2、3所示，所述楔形块100与待测管道30接触的端面呈弧面，其与待测管道30匹配，即曲率与待测管道30的曲率一致，以达到良好的耦合效果；在检测不同曲率的厚壁管道时，需对楔形块100进行更换，以保证足够良好的耦合效果。

本实施例所述平向探头10与斜向探头20均采用自激自收的形式，即发射导波和接收导波为同一个探头，其所产生的周向导波均为Lamb波，所述周向导波频率均为0.5MHz，平向探头10与斜向探头20所产生的周向导波的波形为不同形状，降低平向探头10与斜向探头20之间的信号的干扰影响，

一种厚壁管道超声检测方法，包括如下步骤：

将相连接的平向探头10与斜向探头20置于待测管道30上，所述平向探头10相对于待测管道30轴向方向平行设置，所述斜向探头20相对于待测管道30轴向方向倾斜设置，且所述平向探头10与斜向探头20均为周向超声导波探头；

按压平向探头10与斜向探头20使其沿待测管道30轴向方向移动，平向探头10对待测管道30进行圆周扫查，斜向探头20对待测管道30进行椭圆周扫查；

平向探头10与斜向探头20将检测数据传输至超声导波检测仪。

其中，平向探头10与斜向探头20的选择，需要根据厚壁管道的曲率选取相同曲率的楔形块100，将楔形块100与外壳400进行连接固定，楔形块100的斜面角度为58°±5°；用连接线700分别接入所述平向探头10和斜向探头20，将其与超声导波检测仪连接，调整平向探头10和斜向探头20的夹角为115°±10°，调整信号的频率，使得发射出的周向导波的频率为0.5MHz，再将相连接的平向探头10与斜向探头20置于待测管道30上，通过手指的按压，使得平向探头10、斜向探头20与厚壁管道进行良好的耦合，然后使平向探头10与斜向探头20在厚壁管道上进行轴向移动(参照图1中的行走方向60)，平向探头10对厚壁管道进行圆周扫查，斜向探头20对厚壁管道进行椭圆周扫查，从而增强了周向导波对周向缺陷的检测能力，保证了对厚壁管道的两次扫查，也就减少了漏检的几率。所述厚壁管道超声检测方法能够很好地利用周向导波的指向性，通过两个探头的结合，达到漏检率低，周向和轴向的缺陷均能够很好地检测出来，同时通过对信号的发射角度和型号的频率的优化设定，达到信噪比好，周向回波能量高，从而实现对厚壁管道的快速有效检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种厚壁管道超声检测装置，其特征在于，包括相互连接的平向探头和斜向探头，所述平向探头与斜向探头均为周向超声导波探头，所述平向探头相对于待测管道轴向方向平行设置，所述斜向探头相对于待测管道轴向方向倾斜设置，所述平向探头、斜向探头均能与超声导波检测仪电性连接。

2.如权利要求1所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述平向探头、斜向探头均包括楔形块、压电晶片、导电线、外壳，所述压电晶片设置在外壳内，压电晶片的一端面直接与楔形块接触，另一端面上设有阻尼块，所述外壳固定在楔形块的斜面上，所述导电线一端与压电晶片电性连接，另一端用于与超声导波检测仪电性连接。

3.如权利要求2所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述楔形块的斜面与水平方向的夹角为58°±5°范围内。

4.如权利要求2所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述外壳上设有用于与超声导波检测仪电性连接插接端口，所述插接端口通过导电线与压电晶片电性连接。

5.如权利要求4所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述平向探头、斜向探头均还包括连接线，所述连接线的一端设有连接帽，连接线的另一端用于与超声导波检测仪电性连接，所述连接帽用于与所述插接端口可拆卸连接。

6.如权利要求2所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述楔形块与待测管道接触的端面呈与所述待测管道匹配的弧面。

7.如权利要求2所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述平向探头与斜向探头均采用自激自收的形式，其所产生的周向导波均为Lamb波，所述周向导波频率均为0.5MHz，平向探头与斜向探头所产生的周向导波的波形为不同形状。

8.如权利要求2所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述平向探头发射出的导波的传播轨迹为绕待测管道进行圆周传播，所述斜向探头发射出的导波的传播轨迹为绕待测管道进行椭圆周传播。

9.如权利要求1～8任一项所述的厚壁管道超声检测装置，其特征在于，所述平向探头与斜向探头水平铰接，两者之间的夹角为115°±10°范围内。

10.一种厚壁管道超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

将相连接的平向探头与斜向探头置于待测管道上，所述平向探头相对于待测管道轴向方向平行设置，所述斜向探头相对于待测管道轴向方向倾斜设置，且所述平向探头与斜向探头均为周向超声导波探头；

按压平向探头与斜向探头使其沿待测管道轴向方向移动，平向探头对待测管道进行圆周扫查，斜向探头对待测管道进行椭圆周扫查；

平向探头与斜向探头将检测数据传输至超声导波检测仪。