CN107064305B - 便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置及使用方法，包括爬行器、支撑结构、自动耦合探伤装置、遥控部件，爬行器在管道内做直线运动，超声波探头随探头臂做圆周运动，超声波探头相对于管壁进行螺旋形扫查，探头波束沿管壁圆周方向不断反射传播，当波束遇到管壁上的轴向缺陷时会产生反射并沿原传播路径返回，将会被探头接收并在超声仪器屏幕上显示，使用水作耦合剂，耦合水通过探头夹具处的出水口喷洒至检测部位，充分保证耦合良好，技术效果是实现了从传统的外壁超声波探伤改为对不同内径管道内壁超声波扫查探伤，不仅提高了检测速度，减少试验盲区，提升检测精度，而且大大降低了检验成本，减少劳动强度，也加强了对检验员的安全保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道超声波探伤扫查装置，特别涉及一种便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置及使用方法。
背景技术
输油管道是一种重要的战略资源性物资，其质量优劣关系到整座油井安全。目前我国输油钢管检验一般根据产品标准规定的指标进行现场抽样、实验室检测。超声波探伤是检验管线内部缺陷不可缺少的程序，对于货场堆放码垛的的输油钢管的超声波探伤检验，目前一般采用吊车吊卸，放到平坦的检验台上，几个人手工涂抹耦合剂，手工扫查的方式来进行，对于没有吊车的场地，只能人工爬上堆垛，在钢管外部进行抽样检测，由于钢管码放在一起，很难扫查到整个钢管表面，存在强度大、时间长、操作危险、存在扫查盲区等问题。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置及使用方法，实现了管道内壁自动爬行、自动耦合、自动扫查的功能，只需一人在地面上遥控操作、检测，具体技术方案是，一种便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置，包括爬行器、支撑结构、自动耦合探伤装置、遥控部件，其特征在于：所述的爬行器包括箱体、车轮、轮轴、爬行电机，爬行电机固定于箱体内，两根轮轴固定于箱体上，其中一根与爬行电机轴连接，四个车轮固定于露出箱体外的车轴上，构成可移动式电动车；所述的支撑结构包括支撑杆座、支撑杆调节螺丝、下支撑杆、支撑杆弹簧、上支撑杆、支撑臂轴、支撑臂、支撑轮，支撑轮固定于支撑臂两端，可转动，支撑杆弹簧置于上支撑杆与下支撑杆之间，并用螺钉连接，使上支撑杆在支撑杆弹簧作用下可上下移动，支撑臂通过支撑臂轴固定于上支撑杆顶端，下支撑杆固定于支撑杆座上，支撑杆座固定于爬行器的箱体上端面，使支撑结构的支撑臂与爬行器的轮轴平行，支撑结构的两个支撑轮分别与同侧的爬行器的两个车轮形成两个三角形支撑结构；所述的自动耦合探伤装置，包括超声波探头高度调节架、固定螺丝、旋转电机箱体、保护罩、电液耦合剂传送管、旋转轴轴承座、旋转轴、旋转臂、滑块、探头弹簧导向轴、探头弹簧、探头夹具、探头座、超声波探头、探头耐磨环、旋转电机、电液耦合剂储存罐，探头耐磨环套在超声波探头内固定，探头夹具固定于探头座外，探头弹簧、探头夹具依次套在探头弹簧导向轴上，其中探头座与探头弹簧导向轴为滑动配合，旋转臂上有导轨，导轨内滑块与探头夹具固定为一体，旋转臂固定在旋转轴上，旋转轴座固定于超声波探头高度调节架上、超声波探头高度调节架用固定螺丝固定于爬行器的箱体前端面，旋转轴穿在旋转轴座上为动配合，旋转电机固定于爬行器的箱体上端面，旋转轴与旋转电机固定在一起，保护罩置于旋转电机及旋转轴上端并固定在爬行器的箱体上端面，电液耦合剂传送管一端穿过保护罩、旋转轴座、旋转臂穿入探头夹具出水口至超声波探头处，另一端外接电液耦合剂储存箱；感应头固定于爬行器的箱体后端面，红外遥控器上有开、关、反向旋转爬行、正向旋转爬行、前进、后退、正转、反转 、OK、旋转减速menu、旋转加速exit、爬行减速vol-、爬行加速vol+，按钮控制爬行电机及旋转电机动作。
采用水为电液耦合剂。
操作步骤包括，①、管线连接，便携式外部电源向便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置供电，超声波探头连接超声波探伤仪，电液耦合剂传送管与电液耦合剂储存罐连接；②、根据被测管道内径，调整四个车轮在车轴位置使得车轴圆心处于被测管道横截面的中心线上；调整固定螺丝使得车轮和支撑轮顶住上下管壁，调整超声波探头高度调节架，使得超声波探头与管内壁紧密接触；
③使超声波探头朝前进方向将本装置爬行轻轻放入被测管道内部，开启供水箱电源、爬行器电源，对准感应头按下遥控器“off”按钮，通过正转和反转按钮，调整合适转速；④打开超声波探伤仪， 调整相关检测参数, 对准感应头按下遥控器的“on”按钮，爬行器带动超声波探头螺旋前进扫查被测管道内壁，此时观察超声波仪器屏幕波峰变化，判断缺陷，当遇到缺陷时，未看清时，可以按下遥控器“off”按钮并按反转按钮重复扫查缺陷；⑤当需要返回时，按下遥控器 “off”按钮，爬行器停止运行，按下遥控器“后退”按钮及“on” 按钮，爬行器反向旋转爬行。
本发明的技术效果是，实现了从传统的外壁超声波探伤改为对不同内径管道内壁超声波自动爬行扫查探伤；耦合剂为水，绿色环保，而且实现了自动耦合；不需要吊车，不需要爬垛，不需要手工涂抹耦合剂，不仅提高了检测速度，减少试验盲区，提升检测精度，而且大大降低了检验成本，减少劳动强度，也加强了对检验员的安全保障。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的红外遥控器示意图。
具体实施方式
以被测管道为219▬244mm钢管，本发明最大爬行距离为7.5m，爬行电机1-4、旋转电机3-16均采用减速电机，速比：爬行1367：1；旋转188：1 ，主水管直径为6mm，超声波探头3-14选用5MHz、 K3型斜探头、声束方向垂直于钢管轴线方向为例结合附图进一步说明。
如图1、2所示，本发明为铝合金主体，包括爬行器1、支撑结构2、自动耦合探伤装置3、遥控部件4，所述的爬行器1包括箱体1-1、车轮1-2、轮轴1-3、爬行电机1-4，爬行电机1-4固定于箱体1-1内，两根轮轴1-3固定于箱体1-1上，其中一根与爬行电机1-4轴连接，四个车轮1-2固定于露出箱体1-1外的车轴1-3上，构成可移动式电动车，其中车轮1-2加工成台阶式，并外裹橡胶防滑圈，可以和钢管内壁完好接触；
所述的支撑结构2包括支撑杆座2-1、支撑杆调节螺丝2-2、下支撑杆2-3、支撑杆弹簧2-4、上支撑杆2-5、支撑臂轴2-6、支撑臂2-7、支撑轮2-8，支撑轮2-8为聚酯材质，耐磨且有一定韧性，支撑轮2-8固定于支撑臂2-7两端可转动，支撑杆弹簧2-4置于上支撑杆2-5与下支撑杆2-3之间，并用螺钉连接，使上支撑杆2-5在支撑杆弹簧2-4作用下可上下移动，支撑臂2-7通过支撑臂轴2-6固定于上支撑杆2-5顶端，下支撑杆2-3固定于支撑杆座2-1上，支撑杆座2-1固定于爬行器1的箱体1-1上端面，使支撑结构2的支撑臂2-7与爬行器1的轮轴1-3平行，支撑结构2的两个支撑轮2-8分别与同侧的爬行器1的两个车轮1-2形成两个三角形支撑结构，分别顶在管道内壁上，保证设备爬行时的稳定性；
所述的自动耦合探伤装置3，包括超声波探头高度调节架3-1、固定螺丝3-2、旋转电机箱体3-3、保护罩3-4、电液耦合剂传送管3-5、旋转轴轴承座3-6、旋转轴3-7、旋转臂3-8、探头滑块3-9、探头弹簧导向轴3-10、探头弹簧3-11、探头夹具3-12、探头座3-13、超声波探头3-14、探头耐磨环3-15、旋转电机3-16，探头耐磨环3-15套在超声波探头3-14外，并一同放入探头座3-13内固定，探头夹具3-12固定于探头座3-13外，探头弹簧3-11、探头夹具3-12依次套在探头弹簧导向轴3-10上，其中探头座3-13与探头弹簧导向轴3-10为滑动配合，旋转臂3-8上有导轨，导轨内滑块3-9与探头夹具3-12固定为一体，旋转臂3-8固定在旋转轴3-7上，旋转轴承座3-6固定于超声波探头高度调节架3-1上、超声波探头高度调节架3-1用固定螺丝3-2固定于爬行器1的箱体1-1前端面，旋转轴3-7穿在旋转轴承座3-6上为动配合，旋转电机3-16固定于爬行器1的箱体1-1上端面，旋转轴3-7与旋转电机3-16固定在一起，保护罩3-4置于旋转电机3-16及旋转轴3-7上端并固定在爬行器1的箱体1-1上端面，电液耦合剂传送管3-5一端穿过保护罩3-4、旋转轴承座3-6、旋转臂3-8穿入探头夹具3-12出水口至超声波探头3-14处，另一端插入电液耦合剂为水的水箱里；
红外遥控器5及感应头4，感应头4固定于爬行器1的箱体1-1后端面，红外遥控器5上有开、关、反向旋转爬行、正向旋转爬行、前进、后退、正转、反转 、OK、旋转减速menu、旋转加速exit、爬行减速vol-、爬行加速vol+，按钮控制爬行电机1-4及旋转电机3-16动作。
本发明采用水为电液耦合剂，配备外部电源，A型超声波探伤仪，供水箱，电线线缆，具体参数：
1）、电源：DC12V / 6Ah
2）、电流：主机≤1A；供水箱≤2.5A；
3）、电缆：长度10m；
4）、供水箱容积：20L
操作步骤：
①、管线连接，便携式外部电源向便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置供电，超声波探头3-14连接超声波探伤仪，电液耦合剂传送管3-5与电液耦合剂储存罐1-17连接。
②、根据被测管道内径，调整四个车轮1-2在车轴1-3位置使得车轴1-3圆心处于被测管道横截面的中心线上；调整螺丝使得车轮1-2和支撑轮2-8顶住上下管壁，调整超声波探头高度调节架3-1，使得超声波探头3-14与管内壁紧密接触；
③使超声波探头3-14朝前进方向将本便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置轻轻放入被测管道内部，开启供水箱电源、爬行器1电源，对准感应头4按下遥控器5的“off”按钮，调整转向、转速；
④打开超声波探伤仪， 调整相关检测参数, 对准感应头4按下遥控器5的“on”按钮，爬行器1带动超声波探头3-1螺旋前进扫查被测管道内壁，此时观察超声波仪器屏幕波峰变化，判断缺陷，当遇到缺陷时，未看清时，可以按下遥控器“off”按钮，并按反转按钮重复扫查缺陷；
⑤当需要返回时，按下遥控器5的“off”按钮，爬行器1停止运行，按下遥控器“后退”按钮及“on” 按钮，爬行器反向旋转爬行。
使用水作耦合剂，耦合水通过探头夹具3-12处的出水口喷洒至检测部位，充分保证耦合良好。
Claims (1)
1.一种便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置，包括爬行器（1）、支撑结构（2）、自动耦合探伤装置（3）、感应头（4）、遥控器（5），所述的爬行器（1）包括箱体（1-1）、车轮（1-2）、轮轴（1-3）、爬行电机（1-4），爬行电机（1-4）固定于箱体（1-1）内，两根轮轴（1-3）固定于箱体（1-1）上，其中一根与爬行电机（1-4）轴连接，四个车轮（1-2）固定于露出箱体（1-1）外的车轴（1-3）上，构成可移动式电动车；所述的自动耦合探伤装置（3），包括超声波探头高度调节架（3-1）、固定螺丝（3-2）、旋转电机箱体（3-3）、保护罩（3-4）、电液耦合剂传送管（3-5）、旋转轴轴承座（3-6）、旋转轴（3-7）、旋转臂（3-8）、探头导轨（3-9）、探头弹簧导向轴（3-10）、探头弹簧（3-11）、探头夹具（3-12）、探头座（3-13）、超声波探头（3-14）、探头耐磨环（3-15）、旋转电机（3-16）、电液耦合剂储存罐（1-17），探头耐磨环（3-15）套在超声波探头（3-1）内固定，探头夹具（3-12）固定于探头座（3-13）外，探头弹簧（3-11）、探头夹具（3-12）依次套在探头弹簧导向轴（3-10）上，其中探头座（3-13）与探头弹簧导向轴（3-10）为滑动配合，旋转臂（3-8）上有导轨，导轨内滑块（3-9）与探头夹具（3-12）固定为一体，旋转臂（3-8）固定在旋转轴（3-7）上，旋转轴座（3-6）固定于超声波探头高度调节架（3-1）上、超声波探头高度调节架（3-1）用固定螺丝（3-2）固定于爬行器（1）的箱体（1-1）前端面，旋转轴（3-7）穿在旋转轴座（3-6）上为动配合，旋转电机（3-16）固定于爬行器（1）的箱体（1-1）上端面，旋转轴（3-7）与旋转电机（3-16）固定在一起，保护罩（3-4）置于旋转电机（3-16）及旋转轴（3-7）上端并固定在爬行器（1）的箱体（1-1）上端面，所述的遥控部件（4）包括红外遥控器（4-1）及感应头（4-2），红外遥控器（4-1）上有开、关、反向旋转爬行、正向旋转爬行、前进、后退、正转、反转、OK、旋转减速menu、旋转加速exit、爬行减速vol-、爬行加速vol+，按钮控制爬行电机（1-4）及旋转电机（3-16）动作，其特征在于：所述的支撑结构（2）包括支撑杆座（2-1）、支撑杆调节螺丝（2-2）、下支撑杆（2-3）、支撑杆弹簧（2-4）、上支撑杆（2-5）、支撑臂轴（2-6）、支撑臂（2-7）、支撑轮（2-8），支撑轮（2-8）固定于支撑臂（2-7）两端可转动，支撑杆弹簧（2-4）置于上支撑杆（2-5）与下支撑杆（2-3）之间，并用螺钉连接，使上支撑杆（2-5）在支撑杆弹簧（2-4）作用下可上下移动，支撑臂（2-7）通过支撑臂轴（2-6）固定于上支撑杆（2-5）顶端，下支撑杆（2-3）固定于支撑杆座（2-1）上，支撑杆座（2-1）固定于爬行器（1）的箱体（1-1）上端面，使支撑结构（2）的支撑臂（2-7）与爬行器（1）的轮轴（1-3）平行，支撑结构（2）的两个支撑轮（2-8）分别与同侧的爬行器（1）的两个车轮（1-2）形成两个三角形支撑结构，分别顶在管道内壁上；感应头（4-2）固定于爬行器（1）的箱体（1-1）后端面，超声波探头（3-14）固定于爬行器（1）的探头座（3-13）上，电液耦合剂传送管（3-5）一端穿过保护罩（3-4）、旋转轴座（3-6）、旋转臂（3-8）穿入探头夹具（3-12）出水口至超声波探头（3-14）处；
操作步骤包括，①、管线连接，便携式外部电源向便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置供电，超声波探头（3-14）连接超声波探伤仪，电液耦合剂传送管（3-5）外接电液耦合剂储存箱；
②、根据被测管道内径，调整四个车轮（1-2）在车轴（1-3）位置使得车轴（1-3）圆心处于被测管道横截面的中心线上；调整螺丝使得车轮（1-2）和支撑轮（2-8）顶住上下管壁，调整超声波探头高度调节架（3-1），使得超声波探头（3-14）与管内壁紧密接触；
③使超声波探头（3-14）朝前进方向将本便携式管道内壁自动爬行超声波探伤扫查装置轻轻放入被测管道内部，开启供水箱电源、爬行器（ 1） 电源，对准感应头（4）按下遥控器（ 5） 的“off”按钮，调整转向、转速；
④打开超声波探伤仪，调整相关检测参数, 对准感应头（4）按下遥控器（ 5） 的“on”按钮，爬行器（ 1） 带动超声波探头（3-1）螺旋前进扫查被测管道内壁，此时观察超声波仪器屏幕波峰变化，判断缺陷，当遇到缺陷时，未看清时，可以按下遥控器“off”按钮，并按反转按钮重复扫查缺陷；
⑤当需要返回时，按下遥控器（ 5） “off”按钮，爬行器（ 1） 停止运行，按下遥控器“后退”按钮及“on”按钮，爬行器反向旋转爬行。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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