CN106093186B - 一种涡流阵列扫查装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种涡流阵列扫查装置及其制作方法，包括：第一端板、第二端板、拟合条束、穿插螺栓、缓冲层及缓冲层柔性涡流阵列探头；第一端板及第二端板，用于拟合条束的约束及柔性涡流阵列探头的固定；拟合条束，由多个拟合条叠放而成，竖直夹持于第一端板与第二端板之间，每个拟合条具有一拟合端及多条竖向设置的活动槽；穿插螺栓，穿过各个拟合条的活动槽之后两端分别固定于第一端板及第二端板上，使得各个拟合条能上下移动，形成与待检焊缝相吻合的扫查面轮廓；缓冲层，介于扫查面轮廓与柔性涡流阵列探头的柔性印刷电路板之间；柔性涡流阵列探头，用于检测焊缝表面和近表面缺陷，柔性涡流阵列探头固定在第二端板的外侧面上。

Description

一种涡流阵列扫查装置及其制作方法

技术领域

本发明是关于涡流阵列检测技术，特别是关于一种对接接头的涡流阵列扫查装置及其制作方法。

背景技术

奥氏体不锈钢压力容器和压力管道的对接接头包括焊缝(OA)、熔合区(AB)和热影响区(BC)三部分，焊缝通常都有一定的焊缝宽度和余高高度，如图1所示。图1中，AA间的直线距离为焊缝宽度，鼓出母材表面部分的熔敷金属的高度a为焊缝余高。焊缝宽度一般会随焊接工艺变化而变化，焊缝余高会因焊接技术和焊缝打磨程度的不同而不同。即使在同一条焊缝上，焊缝余高通常也是不均匀的。

奥林巴斯公司生产的涡流阵列探头FBB-051-500-032是一种柔性探头，它的涡流阵列线圈于柔性印刷电路板上。检测时，需要将涡流阵列线圈部分贴附在待检区域表面。这种柔性探头通常需要借助与待检工件表面几何形状相适应的扫查装置才能完成涡流阵列检测。

奥林巴斯公司的涡流阵列管道扫查装置FlexArray是采用可拆卸的楔块去适应待检工件表面几何形状，探头的涡流阵列线圈部分固定在扫查面上。这种装置要求待检工件表面在检测方向几何尺寸规则且一致，否则，将会导致探头与工件之间的提离变大，影响检测效果。另外，上述涡流阵列管道扫查装置FlexArray的还包括如下缺点：

楔块通用性差。每种楔块只能对应特定的焊缝宽度和焊缝余高，一旦焊缝表面几何尺寸发生变化，该楔块就不再适用。因此，需要若干个不同规格的楔块才能满足日常的检测需要。

楔块加工周期长。每次检测前，都要准备楔块。如果没有可用的、现成的楔块，还需要根据焊缝表面几何形状进行楔块设计、画图、加工，时间周期较长。

楔块加工费用高。由于楔块的针对性强，加工数量不能太多，所以单个楔块的加工费用就高，增加了制作成本。

楔块对复杂表面焊缝的适用性差。楔块加工后，其检测面形状是固定的，无法改变的。而奥氏体不锈钢压力管道的焊缝表面坑坑洼洼，几何尺寸不规则且不均匀。所以，采用楔块固定柔性探头，容易导致焊缝余高或焊趾处探头提离高度过大，影响检测效果。

因此，上述涡流阵列管道扫查装置，对于奥氏体不锈钢压力管道对接接头的涡流阵列检测，存在着一定的局限性。

发明内容

本发明提供一种对接接头的涡流阵列扫查装置及其制作方法，解决现有的涡流阵列探头扫查装置通用性差、成本高及现场操作不方便的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种对接接头的涡流阵列扫查装置，该涡流阵列扫查装置包括：第一端板、第二端板、拟合条束、穿插螺栓、缓冲层及缓冲层柔性涡流阵列探头

所述第一端板及第二端板，用于拟合条束的约束及柔性涡流阵列探头的固定；

所述拟合条束，由多个拟合条叠放而成，竖直夹持于所述第一端板与第二端板之间，每个拟合条具有一拟合端及多条竖向设置的活动槽；

所述穿插螺栓，穿过各个拟合条的活动槽之后两端分别固定于所述第一端板及第二端板上，使得各个拟合条能上下移动，形成与待检焊缝相吻合的扫查面轮廓；

所述缓冲层，介于所述扫查面轮廓与柔性涡流阵列探头的柔性印刷电路板之间；

所述柔性涡流阵列探头，用于检测焊缝表面和近表面缺陷，所述柔性涡流阵列探头固定在所述第二端板的外侧面上。

一实施例中，该涡流阵列扫查装置还包括：

手柄支架，固定在所述第二端板上；

手柄-编码器支架，固定在所述第一端板上；

两个手柄，分别固定在所述手柄支架及手柄-编码器支架上；

一实施例中，该涡流阵列扫查装置还包括：

编码器，固定在所述手柄-编码器支架上，用于将所述涡流阵列扫查装置的位移信号转换为电信号。

一实施例中，该涡流阵列扫查装置还包括：

支架固定螺栓，用于将所述手柄支架及手柄-编码器支架分别固定在所述第一端板及第二端板上。

一实施例中，该涡流阵列扫查装置还包括：

锁紧螺母，与所述穿插螺栓配合使用，用于夹紧或松开拟合条束。

一实施例中，拟合条束的厚度大于涡流阵列线圈覆盖长度。

一实施例中，所述缓冲层的材料为硅胶或其他弹性材料。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种涡流阵列扫查装置的制作方法，该制作方法包括：

根据涡流阵列线圈覆盖长度确定拟合条的数量，使拟合条束的厚度大于涡流阵列线圈覆盖长度；

将确定数量的所述拟合条穿套于穿插螺栓上，并将所述穿插螺栓固定在夹持所述拟合条的第一端板及第二端板上；然后，安装手柄-编码器支架、编码器、手柄支架和两个手柄；

于待检焊缝的底部将所述拟合条向下压，使拟合条沿所述待检焊缝的轮廓顶起，形成与所述待检焊缝相吻合的扫查面轮廓；拧紧缩紧螺母，夹紧拟合条束，使拟合条束拟合端形成的扫查面轮廓保持不变；

沿所述扫查面轮廓粘贴一层缓冲层；

安装柔性涡流阵列探头，将柔性涡流阵列探头的涡流阵列线圈部分粘贴在缓冲层上，形成焊缝的扫查面。

利用本发明，可以解决现有的涡流阵列探头扫查装置通用性差、成本高及现场操作不方便的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为奥氏体不锈钢压力容器和压力管道的对接接头的结构示意图；

图2为本发明实施例的涡流阵列扫查装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的涡流阵列扫查装置的爆炸图；

图4为本发明实施例的拟合条的结构示意图；

图5为本发明实施例的涡流阵列扫查装置的制作方法流程图；

图6A至图6D为本发明实施例的涡流阵列扫查装置的制作方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2及图3所示，本发明实施例提供了一种对接接头的涡流阵列扫查装置，该涡流阵列扫查装置包括：多个叠放的拟合条1、穿插螺栓2、第一端板3、第二端板4、缓冲层5、手柄支架6、两个手柄8、柔性涡流阵列探头9、编码器10及手柄-编码器支架11等。

拟合条束由多个拟合条1叠放而成，各个拟合条1均竖向放置，并且堆叠在一起。拟合条1的结构如图4所示，每个拟合条1具有一拟合端42及多条竖向设置的活动槽41，拟合端42的宽度与柔性涡流阵列探头的柔性印刷电路板的宽度相同，图4中示出了三条活动槽41的情况，本发明不以此为限。

多个拟合条1竖直夹持于第一端板3与第二端板4之间，穿插螺栓2穿过各个拟合条的活动槽41之后，两端分别固定于第一端板3及第二端板4上，这样，由于穿插螺栓2限制作用，使得各个拟合条只能在竖直方向上移动。拟合条1的作用是形成焊缝的检测面轮廓。当把拟合条束竖直放置在焊缝上时，由于活动槽41内插入了穿插螺栓2，所以每个拟合条1只能基于焊缝对轮廓向上移动。拟合条束被焊缝顶起后，形成一个与焊缝几何形状吻合的轮廓。当通过穿插螺栓2限制与第一端板3及第二端板4的相互作用夹紧拟合条束后，这个轮廓将会被保持，形成扫查面的骨架。

单个拟合条的厚度越小，拟合条束所形成的扫查面轮廓越接近焊缝的几何形状。拟合条的厚度确定后，拟合条的数量应根据焊缝宽度而定。较佳地，应保证拟合条的总厚度大于焊缝的宽度。

第二端板4的作用是固定柔性涡流阵列探头9，并与第一端板3一起固定穿插螺栓2。

缓冲层5可以粘贴在拟合条束的底部，使得缓冲层5与各个拟合条的拟合端的底端分别贴合。缓冲层5介于所述扫查面轮廓与探头的柔性印刷电路板之间，其作用是形成连续性扫查面并减弱焊缝粗糙表面对柔性印刷电路板的冲击，保护柔性涡流阵列探头9，减少柔性涡流阵列探头9的涡流阵列线圈部分的提离效应，所以缓冲层5需要选用弹性较好的材料，使得柔性涡流阵列探头9可以贴合复杂的焊缝表面。一实施例中，缓冲层5的材料为硅胶或其他弹性材料。

柔性涡流阵列探头9用于检测焊缝表面和近表面缺陷，具体安装柔性涡流阵列探头9时，需要将其固定在第二端板4的外侧面上，并且使得柔性涡流阵列探头的涡流阵列线圈部分粘贴于缓冲层的底面上。

手柄支架6固定在第二端板4上，其作用是固定其中一个手柄8，如图2及图3所示，手柄支架6可以跨过柔性涡流阵列探头9固定在第二端板4上。

手柄-编码器支架11固定在第一端板3上，其作用是固定另一个手柄8及编码器10。

利用手柄8，用户可以推动涡流阵列扫查装置进行平稳扫查运动.利用编码器10，可以将涡流阵列扫查装置的位移信号转换为电信号。

如图2及图3所示，涡流阵列扫查装置还包括：支架固定螺栓7，部分支架固定螺栓7可以将手柄支架6固定在第一端板3上，部分支架固定螺栓7可以将手柄-编码器支架固定在第二端板4上。

如图2及图3所示，涡流阵列扫查装置还包括：锁紧螺母12，与穿插螺栓配合使用，用于加紧或松开第一端板3及第二端板4之间的拟合条束。

本发明的涡流阵列扫查装置具有如下有点：

通用性强：由于本发明的涡流阵列扫查装置采用薄拟合条对焊缝进行拟合，可灵活地适用多种表面复杂的焊缝。

检测效果好：采用缓冲层，可以使柔性涡流阵列探头更好地贴合坑坑洼洼的焊缝表面，减少提离效应对检测结果的影响。

制作成本低：由于本发明的涡流阵列扫查装置通用性强，而且拟合条可批量生产且可重复使用，不用专门定做特定楔块，因此降低了装置的制作成本。

本发明实施例还提供了一种涡流阵列扫查装置的制作方法，用于制作图2及图3所示的涡流阵列扫查装置，如图5所示，该制作方法包括：

S501：根据涡流阵列线圈覆盖长度确定拟合条的数量，使拟合条的总厚度大于涡流阵列线圈覆盖长度。拟合条厚度一定的情况下，涡流阵列线圈覆盖长度越大，需要的拟合条数量越多；焊缝宽度一定的情况下，拟合条1厚度越薄。单个拟合条的厚度越小，拟合条束所形成的扫查面轮廓越接近焊缝的几何形状，检测效果越好。

S502：将确定数量的所述拟合条1穿套于穿插螺栓2上，并将所述穿插螺栓2固定在夹持所述拟合条的第一端板3及第二端板4上。然后，安装手柄支架6、手柄-编码器支架11、两个手柄8及编码器10。

为了将穿插螺栓固定第一端板3及第二端板上4，需要通过穿插螺栓2上的缩紧螺母12固定，缩紧螺母12不要拧得太紧，松紧程度应使得拟合条上下能移动但前后不倾斜。

S503：于所述待检焊缝的底部将所述拟合条向下压，使拟合条沿所述待检焊缝的轮廓顶起，形成与所述待检焊缝相吻合的扫查面轮廓。具体地，需要将拟合条束对准待检焊缝位置，向下压涡流阵列扫查装置，向下压时，要保证拟合条充分与焊缝或工件表面接触，然后将缩紧螺母12缩紧，使得拟合条保持住扫查面轮廓，如图6A及图6B所示，601为焊缝，602为母材。

S504：沿所述扫查面轮廓粘贴一层缓冲层，如图6C所示。

沿着拟合好的扫查面轮廓，粘贴上一层缓冲层4。缓冲层4材料的弹性要好，例如采用硅胶，使得能够将柔性涡流阵列探头9贴合复杂的焊缝表面，减少提离效应对检测结果的影响；同时，缓冲层还能减缓焊缝凸起对柔性探头的冲击，在一定程度上对探头起到了保护作用。

S505：安装柔性涡流阵列探头，将柔性涡流阵列探头的涡流阵列线圈部分粘贴在缓冲层上，形成焊缝的扫查面，如图6D所示，603为柔性涡流阵列探头9的涡流阵列线圈部分。

利用本发明的制作方法制作的涡流阵列扫查装置具有如下有点：

通用性强：由于本发明的涡流阵列扫查装置采用薄拟合条对焊缝进行拟合，可灵活地适用多种表面复杂的焊缝。

检测效果好：采用缓冲层，可以使柔性涡流阵列探头更好地贴合坑坑洼洼的焊缝表面，减少提离效应对检测结果的影响。

制作成本低：由于本发明的涡流阵列扫查装置通用性强，而且拟合条可批量生产且可重复使用，不用专门定做特定楔块，因此降低了装置的制作成本。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种涡流阵列扫查装置，其特征在于，包括：第一端板、第二端板、拟合条束、穿插螺栓、缓冲层、缓冲层柔性涡流阵列探头、手柄支架、手柄-编码器支架及两个手柄；

所述第一端板及第二端板，用于拟合条束的约束及柔性涡流阵列探头的固定；

所述拟合条束，由多个拟合条叠放而成，竖直夹持于所述第一端板与第二端板之间，每个拟合条具有一拟合端及多条竖向设置的活动槽；所述拟合条束的厚度大于涡流阵列线圈覆盖长度；

所述穿插螺栓，穿过各个拟合条的活动槽之后两端分别固定于所述第一端板及第二端板上，使得各个拟合条能上下移动，形成与待检焊缝相吻合的扫查面轮廓；

所述缓冲层，介于所述扫查面轮廓与柔性涡流阵列探头的柔性印刷电路板之间；所述缓冲层的材料为硅胶或其他弹性材料；

所述柔性涡流阵列探头，用于检测焊缝表面和近表面缺陷，所述柔性涡流阵列探头固定在所述第二端板的外侧面上；

所述手柄支架固定在所述第二端板上；

所述手柄-编码器支架固定在所述第一端板上；

两个手柄分别固定在所述手柄支架及手柄-编码器支架上。

2.根据权利要求1所述的涡流阵列扫查装置，其特征在于，还包括：

编码器，固定在所述手柄-编码器支架上，用于将所述涡流阵列扫查装置的位移信号转换为电信号。

3.根据权利要求1或2所述的涡流阵列扫查装置，其特征在于，还包括：

支架固定螺栓，用于将所述手柄支架及手柄-编码器支架分别固定在所述第一端板及第二端板上。

4.根据权利要求1或2所述的涡流阵列扫查装置，其特征在于，还包括：

锁紧螺母，与所述穿插螺栓配合使用，用于夹紧或松开拟合条束。

5.一种涡流阵列扫查装置的制作方法，其特征在于，包括：

根据涡流阵列线圈覆盖长度确定拟合条的数量，使拟合条的总厚度大于涡流阵列线圈覆盖长度；

将确定数量的所述拟合条穿套于穿插螺栓上，并将所述穿插螺栓固定在夹持所述拟合条的第一端板及第二端板上；

于待检焊缝的底部将所述拟合条向下压，使拟合条沿所述待检焊缝的轮廓顶起，形成与所述待检焊缝相吻合的扫查面轮廓；

沿所述扫查面轮廓粘贴一层缓冲层；

将柔性涡流阵列探头的涡流阵列线圈部分粘贴在缓冲层上，形成焊缝的扫查面。