CN107389707B - 可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置 - Google Patents

可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置 Download PDF

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Abstract

本发明介绍了一种可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，包括：定位支架单元、γ源容纳和输送定位单元、视频传输及定位单元；γ源容纳和输送定位单元设置在定位支架单元的中空通道内，视频传输及定位单元设置在定位支架单元的前端。本发明具有以下的有益效果：通过光线发射单元和摄像单元，使得光线照射到工艺管线焊缝上，可实现大厚壁预制管道和安装管道焊接接头采用中心透照法进行射线检测，相对于双壁单影透照；透照厚度均一，透照时间大大缩短，作业效率显著提高。

Description

可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置
技术领域
本发明涉及一种工艺管线焊口γ源中心透照技术，特别是一种可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置。
背景技术
随着大型长距离管道运输的推广应用,管道焊接质量直接关系到运输的可靠性。作为焊缝质量检测的新型设备,管道检测设备的研究和应用成为了国内外的研究热点。
探伤属于无损检测技术，就是检查焊接的焊缝中有没有缺陷的技术。一般的缺陷有气孔、裂纹、加渣、未焊透等。常用的无损探伤方法有超声波探伤：用超声波穿透焊缝金属，检查在示波器上的波形，波形的不同形式表示有无缺陷、何种缺陷。另一种为“多通道自动超声波探伤”，就像给人做CT检查身体一样，可以分层、立体地反映缺陷的形态，并用计算机记录下来。第三种为“射线探伤”，用X射线或γ射线穿透焊缝金属，并用照相底片曝光，把影像做成照相底片，可以随时检查，就像给人检查身体照X光一样。管道的每一个焊缝都要经过无损探伤，才能保证耐压性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，在多弯头连接的工艺管线焊口γ源中心透照时可视化精确定位。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，包括：定位支架单元、γ源容纳和输送定位单元、视频传输及定位单元；
γ源容纳和输送定位单元设置在定位支架单元的中空通道内，视频传输及定位单元设置在定位支架单元的前端；
定位支架单元包括前组合式支撑架、后组合式支撑架和支架间连接结构；其中，前组合式支撑架包括腔体式支撑中体、设置在腔体式支撑中体上的三个支撑臂、三个支撑臂前端分别设置的双滚轮组机构；后组合式支撑架也包括腔体式支撑中体、设置在腔体式支撑中体上的三个支撑臂、三个支撑臂前端分别设置的双滚轮组机构；双滚轮组机构包括滚轮连接件、前滚轮、与前滚轮同向的后滚轮；滚轮连接件连接在支撑臂前端，并分别连接前滚轮、后滚轮；
支架间连接结构包括连接件和中空弯管，中空弯管为可扭动弯曲的韧性波纹管或者螺旋金属丝管；连接件将可旋转弯折的中空弯管与腔体式支撑中体连接在一起；
支架间连接结构的中空部位和腔体式支撑中体的中空部位构成定位支架单元设置的中空通道，用以做为γ源输源通道；
γ源容纳和输送定位单元包括输源管、源头定位管、钢绞线，输源管设置在腔体式支撑中体和支架间连接结构中空弯管中心的输源通道内，源头定位管设置在输源通道顶端，γ源设置在钢绞线前端，钢绞线通过输源管将γ源定位在源头定位管内；γ源依次通过输源管进入后组合式支撑架、支架间连接结构和前组合式支撑架，至源头定位管后锁定；
视频传输及定位单元包括光线发射单元和摄像单元；光线发射单元包括固定机构、旋转调节机构、光线发射机构；固定机构用以将整个光线发射单元固定在组合式支撑架的前端；旋转调节机构分别连接固定机构和光线发射机构，用以调整光线发射机构的光线发射方向，并控制光线照射在焊缝处或者附近；光线发射机构用以发射线型的光线；
摄像单元也包括固定机构、旋转调节机构、摄像传感器及显示机构；固定机构用以将摄像传感器固定在组合式支撑架的前端；旋转调节机构分别连接固定机构和摄像传感器，用以调整摄像传感器的可视角度；显示机构显示摄像传感器的输出结果。
进一步具体的，所述的源头定位管为中空的前端封闭的管路。
进一步具体的，所述的滚轮连接件包括支撑连接件、前滚轮支撑件、后滚轮支撑件；前滚轮支撑件、后滚轮支撑件均设置在支撑连接件上。
进一步具体的，所述的腔体式支撑中体为中空腔体结构，包括中空腔体和外壳，支撑臂设置在外壳上，中空腔体做为液压支撑臂的液压油腔；三个支撑臂包括液压支撑臂和两个预调支撑臂，三个支撑臂互成120°连接在腔体式支撑中体上，液压油腔设置在腔体式支撑中体中间；液压支撑臂包括连接件、液压杆，液压杆连接液压油腔，连接件用以连接液压杆和双滚轮组机构；通过外部液压泵提供支撑臂伸缩所需压力来调节长度。更具体的，连接件包括可调整长度的伸缩杆和连接机构，伸缩杆的长度根据被检管道直径预设后通过伸缩杆锁定机构确定。更具体的，两个预调支撑臂包括伸缩杆、伸缩杆锁定机构，双滚轮组机构设置在伸缩杆前端。
进一步具体的，本专利的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，还可以包括液压装置；液压装置通过挠性软管与腔体式支撑中体的液压油腔连接，为液压伸缩臂提供动力。更具体的，液压装置设置有压力监测和快速切断阀。
进一步具体的，所述的γ源容纳和输送定位单元还包括钢绞线定位装置，γ源固定在钢绞线前端，钢绞线中部或者后端固定在钢绞线定位装置上；钢绞线定位装置设置在被检管道的开口处，包括管口固定机构和钢绞线锁紧机构；钢绞线锁紧机构位于管口固定机构的中间位置，管口固定机构包括上、下管口紧固装置，用以固定在被检管道的管口处。更具体的，管口固定机构中间部位设置有连接板或者连接管，钢绞线锁紧机构通过连接板或者连接管安装在管口固定机构的中间位置。
更进一步具体的，所述的钢绞线锁紧机构包括压板和紧固螺栓，紧固螺栓将钢绞线压紧在压板之间。
本专利的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，通过设置双滚轮组机构，前后滚轮不仅位于同一直线，还使得每一个支撑臂和前后滚轮都和工艺管线内壁发生双点接触，保证了支撑臂不发生前后偏转，保证了γ源可以准确地照射到焊缝处；
输源管做为γ源的通道，设计在整个支架的中心，其功能是通过该输源管将γ源送入整个装置端部的源头定位管；γ源输源管设置在腔体式支撑中体腔体中心，其腔体为液体传递和存储腔体，外部液压单元提供的液体通过管道至该腔体，传递至与腔体连接的伸缩式支撑臂，以实现不同管道的定位。
前组合式支撑架、后组合式支撑架的三个支撑臂，其结构原理相同，均包括两个预调支撑臂和一个液压支撑臂，其中两个预调支撑臂在使用前根据管径调整适用的伸出长度并通过其端部的伸缩杆锁定机构固定，并调整支撑臂端部的双滚轮纵列中心线与该装置中心线平行，以确保装置在管道内部滑行时双滚轮始终与管壁保持线性接触，以此保证该装置始终处于管道中心并保持其稳定；另一个液压支撑臂的伸出长度通过液压实现其伸缩，最大压力为0.6MPa的液体通过外部液压单元为其提供，该装置一旦确定透照中心，液压支撑臂顶紧管内壁并始终锁定输出压力，支撑臂在压力作用下其端部双滚轮自动回归与该装置中心平行并保持，实现整个装置的稳定与定位。
视频传输及定位单元可以根据管径预定光线发射器和摄像传感器的角度，光线发射器选择线性红外线发射器，使得发射的光源投照至焊道上时，摄像传感器即可捕捉到实时影像，并将实施监测画面传至外部的监视器，即可停止该装置的推送，启动液压单元定位。
钢绞线定位装置用于对为厚壁工艺管线焊接接头γ源中心透照定位装置提供推动力的钢绞线的最终锁紧定位，通过对夹片在管口固定，提供支撑力；当钢绞线将透照装置输送至预定位置后，将压板锁紧，锁紧钢绞线。
本专利所述的线性光线，是指光线的照射面为长条的线型。是与照射面为点型的光线或者面型的光线的光源相区别的一个技术概念。
这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本专利的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，通过光线发射单元和摄像单元，使得光线照射到工艺管线焊缝上，可实现大厚壁（δ21mm及以上）预制管道和安装管道焊接接头采用中心透照法进行射线检测，相对于双壁单影透照；透照厚度均一。横向裂纹检出角为0°，底片黑度、灵敏度俱佳，散射线影响小，缺陷检出率高。该装置在工业管线焊接接头焊缝检测中，不受任何工位的影响，可使95%以上的焊缝实现中心透照检测，透照时间大大缩短，作业效率显著提高。
附图说明
图1是本专利的整体示意图。
图2是本专利的支撑臂的示意图。
图3是在设置有液压油腔的情况下，腔体式支撑中体和支架间连接结构的连接示意图。图中，设置在中间的液压油管，同时通入前后组合式支撑架的液压油腔。
图4是将视频传输及定位单元省略后的定位支架单元、γ源容纳和输送定位单元结构示意图。
图中，1-光线发射单元，2-摄像单元，31-源头定位管，32-挠性软管，41-腔体式支撑中体，42-支撑臂，43-双滚轮组机构，44-中空弯管，45-连接件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。
实施例1
如图1-3所示，本专利的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，包括：定位支架单元、γ源容纳和输送定位单元、视频传输及定位单元；
γ源容纳和输送定位单元设置在定位支架单元的中空通道内，视频传输及定位单元设置在定位支架单元的前端；
定位支架单元包括前组合式支撑架、后组合式支撑架和支架间连接结构；其中，前组合式支撑架包括腔体式支撑中体41、设置在腔体式支撑中体41上的三个支撑臂、三个支撑臂前端分别设置的双滚轮组机构43；后组合式支撑架也包括腔体式支撑中体41、设置在腔体式支撑中体41上的三个支撑臂42，三个支撑臂42前端分别设置的双滚轮组机构43，双滚轮组机构43包括滚轮连接件、前滚轮、与前滚轮同向的后滚轮；滚轮连接件连接在支撑臂42前端，并分别连接前滚轮、后滚轮。
腔体式支撑中体41为中空腔体式结构，腔体设置有液压油腔；三个支撑臂42包括液压支撑臂和两个预调支撑臂，支撑臂42互成120°连接在腔体式支撑中体41上；腔体式支撑中体41中间设置有液压油腔；液压支撑臂包括连接件、液压杆，液压杆连接液压油腔，连接件用以连接液压杆和双滚轮组机构43，通过外部液压泵提供支撑臂42伸缩所需压力来调节长度；连接件包括可调整长度的伸缩杆和连接机构，伸缩杆的长度根据被检管道直径预设后通过伸缩杆锁定机构确定；液压装置通过挠性软管32与腔体式支撑中体41的液压油腔连接，为液压支撑臂提供动力；液压装置设置有压力监测和快速切断阀。
支架间连接结构包括中空弯管44和连接件45，中空弯管44为可扭动弯曲的韧性波纹管或者螺旋金属丝管；连接件45将可旋转弯折的中空弯管44与腔体式支撑中体41连接在一起；
支架间连接结构的中空部位和腔体式支撑中体41的中空部位构成定位支架单元设置的中空通道，用以做为γ源输源通道；
γ源容纳和输送定位单元包括输源管、源头定位管31、钢绞线，输源管设置在腔体式支撑中体41和支架间连接结构中心的输源通道内，源头定位管31设置在输源通道顶端，γ源设置在钢绞线前端，钢绞线通过输源管将γ源定位在源头定位管31内；γ源依次通过输源管进入后组合式支撑架、支架间连接结构和前组合式支撑架，至源头定位管31后锁定。
γ源容纳和输送定位单元还包括钢绞线定位装置，γ源固定在钢绞线前端，钢绞线中部或者后端固定在钢绞线定位装置上；钢绞线定位装置设置在被检管道的开口处，包括管口固定机构和钢绞线锁紧机构；钢绞线锁紧机构位于管口固定机构的中间位置，管口固定机构包括上、下管口紧固装置，用以固定在被检管道的管口处；管口固定机构中间部位设置有连接板或者连接管，钢绞线锁紧机构通过连接板或者连接管安装在管口固定机构的中间位置；钢绞线锁紧机构包括压板和紧固螺栓，紧固螺栓将钢绞线压紧在压板之间。
钢绞线定位装置用于对为厚壁工艺管线焊接接头γ源中心透照定位装置提供推动力的钢绞线的最终锁紧定位，通过对夹片在管口固定，提供支撑力；当钢绞线将透照装置输送至预定位置后，将压板锁紧，锁紧钢绞线。
视频传输及定位单元包括光线发射单元和摄像单元；光线发射单元包括固定机构、旋转调节机构、光线发射机构11；固定机构用以将整个光线发射单元固定在组合式支撑架的前端；旋转调节机构分别连接固定机构和光线发射机构11，用以调整光线发射机构11的光线发射方向，并控制光线照射在焊缝处或者附近；光线发射机构11用以发射线型的光线。
摄像单元也包括固定机构、旋转调节机构，还包括摄像传感器21及显示机构；固定机构用以将摄像传感器21固定在组合式支撑架的前端；旋转调节机构分别连接固定机构和摄像传感器21，用以调整摄像传感器21的可视角度；显示机构显示摄像传感器21的输出结果。
视频传输及定位单元均位于γ源工作位置上方或下方靠近定位支架单元的一侧，避免了光线发射单元和摄像单元阻挡γ源射线的透照，以便一次中心透照完成整个接头的检测；光线发射机构11为线性红外线发射器，摄像传感器21为广角摄像头。
视频传输及定位单元可以根据管径预定光线发射器和摄像传感器21的角度，光线发射器选择线性红外线发射器，使得发射的光源投照至焊道上时，摄像传感器21即可捕捉到实时影像，并将实施监测画面传至外部的监视器，即可停止该装置的推送，启动液压单元定位。
本专利的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，通过支撑臂42上设置双滚轮组机构43，前、后滚轮不仅位于同一直线，每一个支撑臂42的前、后滚轮都与被检管道内壁发生呈双点接触，能够保证该装置在定位过程中始终处于与管道同心运动，支撑臂42不发生前后偏转，γ源可以准确地定位于被检焊接接头中心。
设计有三种规格的支撑臂42，其结构原理相同，其中每一组的两个预调支撑臂42在使用前根据管径调整适用的伸出长度并通过其端部的伸缩杆锁定机构固定，并调整支撑臂42端部的双滚轮纵列中心线与该装置中心线平行，以确保装置在管道内部滑行时双滚轮始终与管壁保持线性接触，以此保证该装置始终处于管道中心并保持其稳定；另一个液压支撑臂42的伸出长度通过液压实现其伸缩，最大压力为0.6MPa的液体通过外部液压单元为其提供，该装置一旦确定透照中心，液压支撑臂42顶紧管内壁并始终锁定输出压力，支撑臂42在压力作用下其端部双滚轮自动回归与该装置中心平行并保持，实现整个装置的稳定与定位。
定位支架单元的支架间连接结构在前、后组合式支撑架之间设置，以分别满足在小曲率半径的单弯头和多弯头连接的管道系统中的通过性，适应预制管段和水平管道、垂直管道的在线安装管道的检测需求。
γ源输源管设计在整个定位支架单元的中心，其功能是在操作中，γ源输送钢绞线与该装置连接并通过输源管将γ源头送入整个装置端部的源头定位管31；γ源输源管设置在腔体式支撑中体41腔体中心，其腔体为液体传递和存储腔体，外部液压单元提供的液体通过管道至该腔体，传递至与腔体连接的伸缩式支撑臂42，以实现不同管道的定位。
本装置可实现大厚壁（δ21mm及以上）预制管道和安装管道焊接接头采用中心透照法进行射线检测，相对于双壁单影透照，透照厚度均一，横向裂纹检出角为0°，底片黑度、灵敏度俱佳，散射线影响小，缺陷检出率高。该装置在工业管道焊接接头焊缝检测中，不受任何工位的影响，可使95%以上的焊缝实现中心透照检测。使用该透照器后，透照时间大大缩短，作业效率显著提高。

Claims (6)

1.可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，其特征是：包括定位支架单元、γ源容纳和输送定位单元、视频传输及定位单元；
γ源容纳和输送定位单元设置在定位支架单元的中空通道内，视频传输及定位单元设置在定位支架单元的前端；
定位支架单元包括前组合式支撑架、后组合式支撑架和支架间连接结构；其中，前组合式支撑架包括腔体式支撑中体、设置在腔体式支撑中体上的三个支撑臂、三个支撑臂前端分别设置的双滚轮组机构；后组合式支撑架也包括腔体式支撑中体、设置在腔体式支撑中体上的三个支撑臂、三个支撑臂前端分别设置的双滚轮组机构；双滚轮组机构包括滚轮连接件、前滚轮、与前滚轮同向的后滚轮；滚轮连接件连接在支撑臂前端，并分别连接前滚轮、后滚轮；
支架间连接结构包括连接件和中空弯管，中空弯管为可扭动弯曲的韧性波纹管或者螺旋金属丝管；连接件将可旋转弯折的中空弯管与腔体式支撑中体连接在一起；
所述的腔体式支撑中体为中空腔体结构，包括中空腔体和外壳，支撑臂设置在外壳上，中空腔体做为液压支撑臂的液压油腔；三个支撑臂包括液压支撑臂和两个预调支撑臂，三个支撑臂互成120°连接在腔体式支撑中体上，液压油腔设置在腔体式支撑中体中间；液压支撑臂包括连接件、液压杆，液压杆连接液压油腔，连接件用以连接液压杆和双滚轮组机构；通过外部液压泵提供支撑臂伸缩所需压力来调节长度；
支架间连接结构的中空部位和腔体式支撑中体的中空部位构成定位支架单元设置的中空通道，用以做为γ源输源通道；
γ源容纳和输送定位单元包括输源管、源头定位管、钢绞线，输源管设置在腔体式支撑中体和支架间连接结构中空弯管中心的输源通道内，源头定位管设置在输源通道顶端，γ源设置在钢绞线前端，钢绞线通过输源管将γ源定位在源头定位管内；γ源依次通过输源管进入后组合式支撑架、支架间连接结构和前组合式支撑架，至源头定位管后锁定；
视频传输及定位单元包括光线发射单元和摄像单元；光线发射单元包括固定机构、旋转调节机构、光线发射机构；固定机构用以将整个光线发射单元固定在组合式支撑架的前端；旋转调节机构分别连接固定机构和光线发射机构，用以调整光线发射机构的光线发射方向，并控制光线照射在焊缝处或者附近；光线发射机构用以发射线型的光线，并投照至焊道上；
摄像单元也包括固定机构、旋转调节机构、摄像传感器及显示机构；固定机构用以将摄像传感器固定在组合式支撑架的前端；旋转调节机构分别连接固定机构和摄像传感器，用以调整摄像传感器的可视角度；显示机构显示摄像传感器的输出结果。
2.根据权利要求1所述的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，其特征是：所述的源头定位管为中空的前端封闭的管路。
3.根据权利要求1所述的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，其特征是：所述的滚轮连接件包括支撑连接件、前滚轮支撑件、后滚轮支撑件；前滚轮支撑件、后滚轮支撑件均设置在支撑连接件上。
4.根据权利要求1所述的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，其特征是：所述的的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，还可以包括液压装置；液压装置通过挠性软管与腔体式支撑中体的液压油腔连接，为液压伸缩臂提供动力。
5.根据权利要求1所述的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，其特征是：所述的γ源容纳和输送定位单元还包括钢绞线定位装置，γ源固定在钢绞线前端，钢绞线中部或者后端固定在钢绞线定位装置上；钢绞线定位装置设置在被检管道的开口处，包括管口固定机构和钢绞线锁紧机构；钢绞线锁紧机构位于管口固定机构的中间位置，管口固定机构包括上、下管口紧固装置，用以固定在被检管道的管口处。
6.根据权利要求5所述的可视化多用途工艺管线焊缝探伤装置，其特征是：所述的管口固定机构中间部位设置有连接板或者连接管，钢绞线锁紧机构通过连接板或者连接管安装在管口固定机构的中间位置；所述的钢绞线锁紧机构包括压板和紧固螺栓，紧固螺栓将钢绞线压紧在压板之间。
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