CN107655974B - 一种tofd自动扫查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TOFD自动扫查装置，该TOFD自动扫查装置包括TOFD自动扫查框架，在该TOFD自动扫查框架的一侧设置有导轨和磁性轮，导轨中设置有第一探头支架、第二探头支架和第三探头支架，第一探头支架、第二探头支架和第三探头支架能够在导轨中左右滑动；第一探头支架的底部设置有TOFD发射探头，第二探头支架的底部设置有TOFD接收探头，第三探头支架的底部设置有相控探头。该TOFD自动扫查装置采用TOFD发射探头和TOFD接收探头与相控探头共同作用，将所需的检测空间由现有技术中的110mm减小为仅需12mm，从而大大降低了设备缺陷检测中的检测盲区，特别适用于检测直管道与装配件连接处附近的焊缝的缺陷。

Description

一种TOFD自动扫查装置
技术领域
本发明涉及设备缺陷检测技术领域，具体涉及一种TOFD自动扫查装置。
背景技术
现有技术中通常采用相控探头对设备的缺陷进行检测。如图1所示，两个直管44之间通过焊缝42连接，在焊缝42的左右两侧分别设置有一个相控探头40，每个相控探头40均沿着图1中双箭头的方向旋转，从而实现对焊缝42的缺陷检测。
但是这种相控探头需要至少110mm的检测空间，对于直管来说，这一检测空间容易满足，但是由于管道通常需要通过装配件来连接，例如阀门、计量装置或者弯管连接，当焊缝的位置距离装配件比较近的时候，例如图2所示，当直管44与弯管43通过焊缝42连接的时候，会在焊缝42与弯管43之间形成盲区48，由于焊缝42与与弯管43之间的区域不足110mm，此时相控探头无法安装，因此采用相控探头无法实现对焊缝42的缺陷检测。
TOFD(Time of Flight Diffraction)即衍射时差法，是由上个世纪七十年代由国际原子能中心的(英国哈韦尔原子能权威人士-Dr.silk)提议下发展而来。TOFD最初的发展仅仅是作为定量工具，最初的想法是：使用常规技术探测到缺陷后使用TOFD进行精确的定量和监测在线设备裂纹的扩展(例如检测压力容器)。很多年以来TOFD-直在实验室里验证，各国做过大量实验，直到上个世纪八十年代才为业界所认同；在这些实验中，用事实证明了TOFD在可靠性和精度方面都是非常好的技术。
TOFD的原理是当超声波作用于一条长裂纹缺陷时，在裂纹缝隙产生衍射，另外在裂纹表面还会产生反射。TOFD就是利用声束在裂纹两个端点或端角产生的衍射波来对缺陷进行定位定量。由于衍射波能量远远低于反射波能量，因此采用单探头作TOFD检测时衍射信号被反射波掩盖难以观察，因此单探头扫查方式不适合高效的TOFD检测。
双探头阵列将接收探头置于焊缝另一侧，有效的保证了衍射波的接收，而反射信号基本上是不被接收的，而衍射波没有明显的指向性，可以轻易的被接收探头接收，从而在屏幕上显示出比较纯粹的衍射信号。为了使衍射信号更好的被接收到，两只探头的技术参数应尽量一致，如探头频率和角度等。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种TOFD自动扫查装置，该TOFD自动扫查装置采用TOFD发射探头和TOFD接收探头与相控探头共同作用，将所需的检测空间由现有技术中的110mm减小为仅需12mm，从而大大降低了设备缺陷检测中的检测盲区，特别适用于检测直管道与装配件连接处附近的焊缝的缺陷。
为实现上述目的，本发明所述的TOFD自动扫查装置包括TOFD自动扫查框架，在该TOFD自动扫查框架的一侧设置有导轨和磁性轮，所述的导轨中设置有第一探头支架、第二探头支架和第三探头支架，所述的第一探头支架和第二探头支架位于所述的导轨的一侧，第三探头支架位于所述的导轨的另一侧，第二探头支架和第三探头支架相对地布置在导轨的不同侧；所述的第一探头支架、第二探头支架和第三探头支架能够在所述的导轨中左右滑动；所述的第一探头支架的底部设置有TOFD发射探头，所述的第二探头支架的底部设置有TOFD接收探头，所述的第三探头支架的底部设置有相控探头。
所述的TOFD发射探头和TOFD接收探头相对地布置在所要检测的焊缝的左右两侧。
所述的相控探头与所述的TOFD接收探头布置在同一侧。
所述的磁性轮用于支撑在管道表面并带动所述的TOFD自动扫查框架绕着管道的周向旋转。
所述的TOFD发射探头通过第一电缆与TOFD超声波检测仪电连接。
所述的TOFD接收探头通过第二电缆与TOFD超声波检测仪电连接。
所述的相控探头通过第三电缆与TOFD超声波检测仪电连接。
所述的TOFD超声波检测仪用于收集、存储并读取所述的TOFD发射探头、TOFD接收探头和相控探头的检测结果数据，并根据所述的检测结果数据输出扫描图像。
所述的扫描图像包括B扫图像或D扫图像，所述的B扫图像是指平行扫查图像或横向扫查图像，是指扫查方向与超声波束方向是平行的；所述的D扫图像是指非平行扫查图像或纵向扫查图像，是指扫查方向与超声波束方向不平行，所得结果主要是深度和长度轴方向值。
所述的TOFD发射探头和TOFD接收探头采用复合压电晶片，所述的复合压电晶片在单晶陶瓷上切割出间隙，在间隙内填充硅胶材料，经切片、打磨、镀银、冲压、切割和极化后制成。
本发明具有如下优点：本发明所述的TOFD自动扫查装置与现有技术相比，采用TOFD发射探头和TOFD接收探头与相控探头共同作用，将所需的检测空间由现有技术中的110mm减小为仅需12mm，从而大大降低了设备缺陷检测中的检测盲区，特别适用于检测直管道与装配件连接处附近的焊缝的缺陷。利用TOFD技术探伤沿焊缝进行扫查基本能发现焊缝所有缺陷，收集扫查数据实时形成B扫或D扫图像比单纯看A扫更容易判断缺陷的尺寸和性质。TOFD对于判定缺陷的真实性和精确定量上十分有效。TOFD还可以和脉冲反射法相互取长补短。例如，检出焊缝中部的缺陷，判断缺陷是否向表面延伸等就是它的强项。
附图说明
图1为现有技术中采用相控探头对设备的缺陷进行检测的示意图。
图2是现有技术中检测盲区的示意图。
图3是本发明的TOFD自动扫查装置的结构示意图。
图4是本发明的TOFD发射探头和TOFD接收探头的检测示意图。
图5是本发明的相控探头的检测示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图3至图5所示，本发明公开了一种TOFD自动扫查装置，包括TOFD自动扫查框架12，在该TOFD自动扫查框架的一侧设置有导轨20和磁性轮13，所述的导轨中设置有第一探头支架22、第二探头支架222和第三探头支架，所述的第一探头支架22和第二探头支架222位于所述的导轨的一侧，第三探头支架位于所述的导轨的另一侧，第二探头支架222和第三探头支架相对地布置在导轨的不同侧；所述的第一探头支架22、第二探头支架222和第三探头支架能够在所述的导轨中左右滑动；所述的第一探头支架的底部设置有TOFD发射探头16，所述的第二探头支架的底部设置有TOFD接收探头18，所述的第三探头支架的底部设置有相控探头14。
所述的TOFD发射探头16和TOFD接收探头18相对地布置在所要检测的焊缝42的左右两侧。
所述的相控探头14与所述的TOFD接收探头18布置在同一侧。
所述的磁性轮用于支撑在管道表面并带动所述的TOFD自动扫查框架绕着管道的周向旋转。
所述的TOFD发射探头16通过第一电缆17与TOFD超声波检测仪电连接。
所述的TOFD接收探头18通过第二电缆19与TOFD超声波检测仪电连接。
所述的相控探头14通过第三电缆15与TOFD超声波检测仪电连接。
所述的TOFD超声波检测仪用于收集、存储并读取所述的TOFD发射探头16、TOFD接收探头18和相控探头14的检测结果数据，并根据所述的检测结果数据输出扫描图像。
所述的扫描图像包括B扫图像或D扫图像，所述的B扫图像是指平行扫查图像或横向扫查图像，是指扫查方向与超声波束方向是平行的，扫查结果称为B-scan，所得结果主要是Y轴和Z轴方向值；该扫查方法能为我们提供很准确的深度结果，但因扫查时探头须越过焊缝，操作起来相对烦琐；所述的D扫图像是指非平行扫查图像或纵向扫查图像，是指扫查方向与超声波束方向不平行，扫查结果称为D-scan，所得结果主要是深度和长度轴方向值，扫查方便，适用大范围的焊逢检测，一般采用探头对称布置于焊缝中心线两侧沿焊缝长度方向扫查。
所述的TOFD发射探头16和TOFD接收探头18采用复合压电晶片，所述的复合压电晶片在单晶陶瓷上切割出间隙，在间隙内填充硅胶材料，经切片、打磨、镀银、冲压、切割和极化后制成。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：该TOFD自动扫查装置包括TOFD自动扫查框架，在该TOFD自动扫查框架的一侧设置有导轨和磁性轮，所述的导轨中设置有第一探头支架、第二探头支架和第三探头支架，所述的第一探头支架和第二探头支架位于所述的导轨的一侧，第三探头支架位于所述的导轨的另一侧，第二探头支架和第三探头支架相对地布置在导轨的不同侧；所述的第一探头支架、第二探头支架和第三探头支架能够在所述的导轨中左右滑动；所述的第一探头支架的底部设置有TOFD发射探头，所述的第二探头支架的底部设置有TOFD接收探头，所述的第三探头支架的底部设置有相控探头，所述的TOFD发射探头和TOFD接收探头相对地布置在所要检测的焊缝的左右两侧，所述的相控探头与所述的TOFD接收探头布置在同一侧，所述的磁性轮用于支撑在管道表面并带动所述的TOFD自动扫查框架绕着管道的周向旋转。
2.如权利要求1所述的一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：所述的TOFD发射探头通过第一电缆与TOFD超声波检测仪电连接。
3.如权利要求2所述的一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：所述的TOFD接收探头通过第二电缆与TOFD超声波检测仪电连接。
4.如权利要求3所述的一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：
所述的相控探头通过第三电缆与TOFD超声波检测仪电连接。
5.如权利要求4所述的一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：所述的TOFD超声波检测仪用于收集、存储并读取所述的TOFD发射探头、TOFD接收探头和相控探头的检测结果数据，并根据所述的检测结果数据输出扫描图像。
6.如权利要求5所述的一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：所述的扫描图像包括B扫图像或D扫图像，所述的B扫图像是指平行扫查图像或横向扫查图像，是指扫查方向与超声波束方向是平行的；所述的D扫图像是指非平行扫查图像或纵向扫查图像，是指扫查方向与超声波束方向不平行，所得结果主要是深度和长度轴方向值。
7.如权利要求1所述的一种TOFD自动扫查装置，其特征在于：所述的TOFD发射探头和TOFD接收探头采用复合压电晶片，所述的复合压电晶片在单晶陶瓷上切割出间隙，在间隙内填充硅胶材料，经切片、打磨、镀银、冲压、切割和极化后制成。
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