CN106645411B - 一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，包括传送辊道、两排超声波探头、左水密封箱、右水密封箱、横向水密封箱，所述超声波探头设在传送辊道上方，两排所述排超声探头交错分布，每排超声波探头下方设有一个横向水密封箱，两个所述横向水密封箱的两端分别设有左水密封箱、右水密封箱，所述左水密封箱、右水密封箱分别外接探伤机耦合水源，所述横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱的上方设有喷嘴，所述横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱一起安装台架上。其有益效果为超声波探头由于钢板周边的水带引导，会正常发射传导超声波，检测就平滑地过渡到钢板内部，将原来无法检测的10mm边部进行了探伤检测，最终实现全尺寸无盲区探伤。

Description

一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置和方法

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置和方法。

背景技术

中厚钢板在国民经济建设中大量使用。根据标准规定或用户要求，锅炉与压力容器板、桥梁、建筑、管线用中厚钢板等特殊用途的钢板，需要进行超声波探伤。

目前超声波探伤仪多采用脉冲反射式探伤仪。其主要由脉冲发射、回收探头和后续处理系统构成。探头是压电晶体制成。压电晶体在电子脉冲产生的高频脉波激发下产生超声波。超声波垂直穿过水耦合后进入钢板内，并从缺陷点或壁表处反射回来，再经过水耦合被回收。缺陷表面越大，则反射的能量越大，并产生一个较高的可视峰值。该方式称为“脉冲反射模式”，扫描结果由集成电子系统处理。

脉冲发射和回收装配在一起，俗称：探头，探头与钢板之间采用清水填充，起到耦合传递来回两次超声波的作用，不能缺少。为了提高探伤部位的针对性，中厚板在线连续探伤探头分为：内部探头和边部探头。

由于多个内部探头排列是倍数关系，无法覆盖所有钢板的宽度。当内部探头排列个数超出钢板宽度时，两端探头会出现部分悬空，探头和钢板之间无法保证充分的耦合水，也就无法使用。增加边部探头就是为了解决这个问题。边部探头体积设计的稍小，装配在带定位轮的复杂结构上，负责对内部探头剩余的钢板四周部位实施扫描探伤。内部探头则负责绝大部分钢板表面的连续探伤。

由于各种超声波探伤仪探头的晶体元气件娇贵易碎，必须由坚固的方形框架保护起来。框架还要与钢板形成相对封闭空间，确保水膜稳定，必须有一定的厚度。因此，目前所有中厚板超声波探伤仪，即便增加边部探头，也无法做到100％全尺寸全覆盖探伤。见图1、图2，图1中，边部探头依靠定位轮靠近钢板，由于探头装配尺寸的影响，无法探伤完全到钢板边部；图2，距离钢板边界四周的10mm以内区域，无法做到探伤。

部分超声波探伤仪采取探头在支架内执行浮移和倾斜的来增加对钢板边界四周的检测扫描，但是浮移同样会造成钢板边部水膜破坏，倾斜将直接造成信号衰减和位置失准，都不可避免地出现精度下降现象。

另外，由于边部探头相比内部探头更轻巧，需要先沿钢板头部横向检测后，依靠复杂的机构扭转90°到两边纵向检测，再扭转90°到钢板尾部横向检测，完成闭合。在使用过程中，边部探头转向结构出故障的频率也远远超过相对固定安装的内部探头。由于钢板边部来自于剪切，剪切属于破坏性机械损伤，属于“有损切割”，往往在剪切截面周围遗留下各种程度的裂纹，这也是为什么不采取探伤后再剪切的原因。无法做到100％全尺寸探伤的钢板，用户为了确保焊接或其它工序质量，只得再次采取无损切割等措施，无形中提高了工序成本。

发明内容

为克服所述不足，本发明的目的是提供一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置和方法，能够100％全尺寸全覆盖探伤，还可以降低设备故障率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，包括传送辊道、两排超声波探头、左水密封箱、右水密封箱、横向水密封箱，所述超声波探头设在传送辊道上方，两排超声波探头交错分布，每排超声波探头下方各设有一个横向水密封箱，横向水密封箱外接探伤机耦合水源，横向水密封箱上表面开有三条出水缝隙，出水缝隙比较细小，两个所述横向水密封箱的两端分别设有左水密封箱、右水密封箱，所述左水密封箱、右水密封箱分别外接探伤机耦合水源，所述横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱的上方设有喷嘴，所述横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱一起安装台架上，台架下设有电动丝杆。

进一步，所述横向水密封箱设为长条形水箱，两个横向水密封箱分别与两排超声波探头中心对应。

进一步，两个所述横向水密封箱的长度与传送辊道的宽度相等。

进一步，所述左水密封箱、右水密封箱上表面开设有两条与横向水箱相配合的缺口。

进一步，所述横向水密封箱上设有纤维布罩，罩住横向水密封箱上的出水缝隙，所述左水密封箱、右水密封箱位于喷嘴的上方设有纤维布罩。

进一步，所述横向水密封箱的供水采取动态供水。

进一步，所述电动丝杆上装配有位移传感器。

进一步，所述左水密封箱、右水密封箱可沿横向水密封箱左右调整。

进一步，所述左水密封箱、右水密封箱接触钢板的内侧装配有压靠导向轮，压靠导向轮与气缸装配连接。

一种利用上述中厚板全尺寸无盲区探伤装置，在钢板连续移动时探伤的方法包括以下步骤：

步骤一：当钢板头部位置经传送辊道运动到第一排超声波探头时，超声波探头下方的横向水密封箱开始第一次供水，耦合水将纤维布罩鼓起并开始渗水，同时钢板头部先接触的第一排超声波探头开始一次检测，完成后第一排超声波探头下方的横向水密封箱上的纤维布罩迅速泄压，纤维布罩瘪掉，钢板移动到第二排超声波探头部位，进行补位检测；

步骤二：步骤一完成后，钢板进入主体连续检测，在钢板进入主体连续检测时，只有左水密封箱、右水密封箱持续供水，将纤维布罩鼓起并开始渗水，配合悬空的超声波探头对钢板边部进行探伤检测，同时左水密封箱、右水密封箱在气缸气动压力下，由压靠导向轮紧紧压靠在钢板两侧，不会造成钢板划伤纤维布罩；

步骤三：步骤二完成后，对钢板尾部端进行探伤，钢板尾部端先接触第一排超声波探头开始一次检测，超声波探头下方的横向水密封箱开始第二次供水，将纤维布罩鼓起并开始渗水，完成后第一排超声波探头下方的横向水密封箱上的纤维布罩迅速泄压，纤维布罩瘪掉，钢板移动到第二排超声波探头部位，进行补位检测，最终实现全尺寸无盲区探伤。

进一步，所述横向水密封箱的供水采取动态供水，只有当钢板头部或尾部进行探伤时，才供水使纤维布罩胀起，上端与钢板上表面接近，与超声波探头底部形成稳定的超声波耦合水膜，当检测完成后，供水迅速泄压，纤维布罩瘪掉，让钢板开始移动，进入第二排超声波探头检测，同样的动作，两排超声波探头检测完成后，钢板主体进行连续运动检测状态，钢板尾部检测与头部一样，动作相反。

一种利用上述中厚板全尺寸无盲区探伤装置静止探伤的方法：包括以下步骤：利用上述的横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱结构，将静止钢板的两侧面、头部、尾部包围起来，同样起到用水带模拟扩展钢板的作用，然后采取移动式超声波探头进行无盲区检测。

本发明具有以下有益效果：超声波探头由于钢板周边的水带引导，会正常发射传导超声波，检测就平滑地过渡到钢板内部，将原来无法检测的10mm边部进行了探伤检测，最终实现全尺寸无盲区探伤。

附图说明

图1是本发明现有技术中边部探头探伤的结构示意图。

图2是本发明现有技术中探伤区域。

图3是本发明钢板移动状态头部探伤的结构示意图。

图4是本发明的左水密封箱结构示意图。

图5是本发明的横向水密封箱的结构示意图。

图6是本发明的右水密封箱的结构示意图。

图7是本发明钢板移动状态。

图8是本发明钢板移动状态中部进行探伤的示意图。

图9是本发明钢板静止状态进行探伤的示意图。

图中，1传送辊道，2钢板，3左水密封箱，31喷头，32纤维布罩，33压靠导向轮，34缺口，4右水密封箱，41喷头，42纤维布罩，43压靠导向轮，44缺口，5超声波探头，6横向水密封，61纤维布罩。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

根据图3至图8所示一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，包括传送辊道1、两排超声波探头5、左水密封箱3、右水密封箱4、横向水密封箱6，所述超声波探头5设在传送辊道1上方，两排所述排超声波探头5交错分布，每排超声波探头5下方设有一个横向水密封箱6，横向水密封箱6外接探伤机耦合水源，横向水密封箱6上表面开有三条出水缝隙，出水缝隙比较细小，两个所述横向水密封箱6的两端分别设有左水密封箱3、右水密封箱4，所述左水密封箱3、右水密封箱4分别外接探伤机耦合水源，所述横向水密封箱6、左水密封箱3、右水密封箱4的上方设有喷嘴41，所述横向水密封箱6、左水密封箱3、右水密封箱4一起安装台架上，台架下设有电动丝杆，可以随时调整所有水密封箱的高度，保证与钢板2剪切侧面和超声波探头5底部既形成水膜，又不产生摩擦。

进一步，所述横向水密封箱6设为长条形水箱，两个横向水密封箱6分别与两排超声波探头5中心对应。

进一步，两个所述横向水密封箱6的长度与传送辊道1的宽度相等。

进一步，所述左水密封箱3、右水密封箱4上表面开设有两条与横向水箱4相配合的缺口33(44)，方便装配在横向水密封箱6上，并沿横向水密封箱6滑动。

进一步，所述横向水密封箱6上设有纤维布罩61，罩住横向水密封箱6上的出水缝隙，在水压作用下，纤维布罩61既可以渗水不成流，又可以鼓起，构成既保压鼓起断面呈丘状，又能微微渗水，渗水与钢板2剪切面以及超声波探头5底部前后平面组成良好的超声波耦合水膜，起到延长钢板2头部、尾部的作用，从而实现钢板2头部、尾部无盲区探伤，所述左水密封箱3、右水密封箱4位于喷嘴31(41)的上方设有纤维布罩32(42)，既保证水压，让渗漏的水与靠近的钢板2侧边形成充分的水膜，又不会过分浪费水。

进一步，所述横向水密封箱6的供水采取动态供水，只有当钢板2头部或尾部进行探伤时，才供水使纤维布罩61胀起，上端与钢板2上表面接近，与超声波探头5底板形成稳定的超声波耦合水膜，当检测完成后，供水迅速泄压，纤维布罩61瘪掉，让钢板5开始移动，进入第二排超声波探头5检测，同样的动作，两道超声波探头5检测完成后，钢板2主体进行连续运动检测状态，钢板2尾部检测与头部一样，动作相反。

进一步，所述电动丝杆上装配有位移传感器，便于控制台架的高度，使同步上下活动使渗水的纤维布罩61(32、42)顶端不接触钢板2，让渗漏的水与钢板2形成良好的水膜又不至于磨损过快而损坏。

进一步，所述左水密封箱3、右水密封箱4可沿横向水密封箱6左右调整，适用不同宽度的钢板2，左水密封箱3、右水密封箱4为了尽可能靠近钢板2边部，需要左水密封箱3、右水密封箱4既可以与横向水密封箱6一起上下调整，又必须做到左右单独调整。

进一步，所述左水密封箱3、右水密封箱4接触钢板的内侧装配有压靠导向轮33(43)，压靠导向轮33(43)与气缸装配连接，在气缸动力作用下，压靠在钢板2左、右侧面，保证充水鼓起的纤维布罩32(42)既与钢板2形成水膜，又不至于与钢板2产生摩擦。

步骤一：当钢板2头部位置经传送辊道1运动到第一排超声波探头5时，第一排超声波探头5下方的横向水密封箱6开始第一次供水，耦合水将纤维布61罩鼓起并开始渗水，同时钢板2头部先接触的第一排超声波探头5开始一次检测，完成后，第一排超声波探头5下方的横向水密封箱6上的纤维布罩61迅速泄压，纤维布罩61瘪掉，钢板2移动到第二排超声波探头5部位，进行补位检测；

步骤二：步骤一完成后，钢板2进入主体连续检测，在钢板2进入主体连续检测时，只有左水密封箱3、右水密封箱4持续供水，将纤维布罩32(42)鼓起并开始渗水，配合悬空的超声波探头5对钢板2边部进行探伤检测，同时左水密封箱3、右水密封箱4在气缸气动压力下，由压靠导向轮33(43)紧紧压靠在钢板2两侧，不会造成钢板2划伤纤维布罩32(42)；

步骤三：步骤二完成后，对钢板2尾部端进行探伤，钢板2尾部端先接触第二排超声波探头5时，第二排超声波探头5下方的横向水密封箱6开始第二次供水，将纤维布罩61鼓起并开始渗水，完成后，第二排超声波探头5下方的横向水密封箱6上的纤维布罩61迅速泄压，纤维布罩61瘪掉，钢板2移动到第一排超声波探头5部位，进行补位检测，最终实现全尺寸无盲区探伤。

进一步，所述横向水密封箱6的供水采取动态供水，只有当钢板2头部或尾部进行探伤时，才供水使纤维布罩61胀起，上端与钢板2上表面接近，与超声波探头5底部形成稳定的超声波耦合水膜，当检测完成后，供水迅速泄压，纤维布罩61瘪掉，让钢板2开始移动，进入第二排超声波探头5检测，同样的动作，两排超声波探头5检测完成后，钢板主体进行连续运动检测状态，钢板尾部检测与头部一样，动作相反。

超声波探头5由于钢板2周边的水带引导，会正常发射传导超声波，检测就平滑地过渡到钢板2内部，将原来无法检测的10mm边部进行了探伤检测，最终实现全尺寸无盲区探伤，检测返回的信号在两种介质边界会形成明显的区别，这当然就是早已知的钢板2边部，出现集中峰值也可以不必记录。而原来没有水带引导的空气区域，超声波会衰减很多，无法以正常强度传播，也就无法进行“悬空”探伤。

实施例2

一种利用上述中厚板全尺寸无盲区探伤装置静止探伤的方法：包括以下步骤：利用上述的横向水密封箱6、左水密封箱3、右水密封箱4结构，将静止钢板2的两侧面、头部、尾部包围起来，同样起到用水带模拟扩展钢板2的作用，然后采取移动式超声波探头5进行无盲区检测。

本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，包括传送辊道、两排超声波探头，其特征在于：还包括左水密封箱、右水密封箱、横向水密封箱，所述超声波探头设在传送辊道上方，两排所述超声波探头交错分布，每排超声波探头下方设有一个横向水密封箱，横向水密封箱外接探伤机耦合水源，横向水密封箱上表面开有三条出水缝隙，出水缝隙比较细小，两个所述横向水密封箱的两端分别设有左水密封箱、右水密封箱，所述左水密封箱、右水密封箱分别外接探伤机耦合水源，所述横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱的上方设有喷嘴，所述横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱一起安装台架上，台架下设有电动丝杆；

所述横向水密封箱设为长条形水箱，两个横向水密封箱分别与两排超声波探头中心对应，两个所述横向水密封箱的长度与传送辊道的宽度相等；

所述横向水密封箱上设有纤维布罩，罩住横向水密封箱上的出水缝隙，所述左水密封箱、右水密封箱位于喷嘴的上方设有纤维布罩。

2.根据权利要求1所示的一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，其特征在于：所述左水密封箱、右水密封箱上表面开设有两条与横向水箱相配合的缺口。

3.根据权利要求1所示的一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，其特征在于：所述横向水密封箱的供水采取动态供水。

4.根据权利要求1所示的一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，其特征在于：所述电动丝杆上装配有位移传感器。

5.根据权利要求1所示的一种中厚板全尺寸无盲区探伤装置，其特征在于：所述左水密封箱、右水密封箱可沿横向水密封箱左右调整，所述左水密封箱、右水密封箱接触钢板的内侧装配有压靠导向轮，压靠导向轮与气缸装配连接。

6.一种利用上述任一中厚板全尺寸无盲区探伤装置，在钢板连续移动时探伤的方法：其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：当钢板头部位置经传送辊道运动到第一排超声波探头时，超声波探头下方的横向水密封箱开始第一次供水，耦合水将纤维布罩鼓起并开始渗水，同时钢板头部先接触的第一排超声波探头开始一次检测，完成后第一排超声波探头下方的横向水密封箱上的纤维布罩迅速泄压，纤维布罩瘪掉，钢板移动到第二排超声波探头部位，进行补位检测；

步骤二：步骤一完成后，钢板进入主体连续检测，在钢板进入主体连续检测时，只有左水密封箱、右水密封箱持续供水，将纤维布罩鼓起并开始渗水，配合悬空的超声波探头对钢板边部进行探伤检测，同时左水密封箱、右水密封箱在气缸气动压力下，由压靠导向轮紧紧压靠在钢板两侧，不会造成钢板划伤纤维布罩；

步骤三：步骤二完成后，对钢板尾部端进行探伤，钢板尾部端先接触第一排超声波探头开始一次检测，超声波探头下方的横向水密封箱开始第二次供水，将纤维布罩鼓起并开始渗水，完成后第一排超声波探头下方的横向水密封箱上的纤维布罩迅速泄压，纤维布罩瘪掉，钢板移动到第二排超声波探头部位，进行补位检测，最终实现全尺寸无盲区探伤。

7.根据权利要求6 所述的一种利用上述任一中厚板全尺寸无盲区探伤装置，在钢板连续移动时探伤的方法，其特征在于：所述横向水密封箱的供水采取动态供水，只有当钢板头部或尾部进行探伤时，才供水使纤维布罩胀起，上端与钢板上表面接近，与超声波探头底部形成稳定的超声波耦合水膜，当检测完成后，供水迅速泄压，纤维布罩瘪掉，让钢板开始移动，进入第二排超声波探头检测。

8.一种利用上述任一中厚板全尺寸无盲区探伤装置静止探伤的方法：其特征在于：包括以下步骤：利用上述的横向水密封箱、左水密封箱、右水密封箱结构，将静止钢板的两侧面、头部、尾部包围起来，同样起到用水带模拟扩展钢板的作用，然后采取移动式超声波探头进行无盲区检测。