CN108660309A - 一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置，其包括超声换能器，其包括压套，套在所述超声换能器上、固定所述超声换能器的底座，所述超声换能器的底部卡在所述底座上，所述底座的底面与输送管道的表面相适配、锁紧机构，将所述压套、所述超声换能器与所述底座锁紧。这样将该装置放在输送管道的焊接部位，消减该部位的残余应力，且体积小，质量轻。
Description
技术领域
本发明属于残余应力检测及消除技术领域，具体涉及一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置。
背景技术
我国现有服役管道的20％已运行20年以上，特别是东部和西部早期的一些原油管网已经运行了30年以上，长期处于输送介质脉动载荷下工作，残余应力集中现象普遍，已进入诱发腐蚀、导致裂纹、出现泄漏等缺陷频发的老龄期，特别是在两个管道焊接接口处，残余应力集中现象尤其严重。因此需要对残余应力进行消减，但是传统方法(退火、回火或振动冲击等)因设备庞大而不适合对服役管道在现场进行调控。
专利公开号为CN103866112A，名称为基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置和专利申请号为CN03219437.4，名称为一种用于消除焊接残余应力的便携式振动处理装置公开了一种利用超声波消除残余应力的方法，以上两个专利所用到的方法都较为复杂，且无法用在对输气管道焊接处残余应力的消除上。
因此需要一种能够消除输气管道焊接处的残余应力的高能声束消减装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置，用于消减输送管道上的焊接部位的残余应力。
本发明一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置，其包括超声换能器，其包括
压套，套在所述超声换能器上、
固定所述超声换能器的底座，所述超声换能器的底部卡在所述底座上，所述底座的底面与输送管道的表面相适配、
锁紧机构，将所述压套、所述超声换能器与所述底座锁紧。
由上，该装置底座的底面与输送管道的表面相适配，将该装置放置在输送管道的焊接部位上，对超声换能器通电产生超声波，超声波传导到输送管道的焊接部位，消减该部位的残余应力。
较佳的，其还包括固定条，所述固定条将所述底座固定在输送管道上。
由上，有了固定条，可以将该装置固定在输送管道上消减残余应力，操作更方便。
较佳的，所述压套一端设有顶盖、另一端开口，在所述顶盖上设置有一顶盖螺纹孔，所述锁紧机构包括锁紧螺母和锁紧螺杆，所述锁紧螺杆穿过所述顶盖螺纹孔并与其螺纹连接，所述锁紧螺母置于所述顶盖上并与所述锁紧螺杆螺纹连接。
由上，通过锁紧螺母和锁紧螺杆，将压套和超声换能器与底座之间压紧，防止松动。
较佳的，所述超声换能器包括依次放置的超声换能器螺母、超声换能器上杆、若干压电陶瓷片、超声换能器下杆，其中在所述压电陶瓷片的中心孔内设置有绝缘套，所述锁紧螺杆依次穿过设置于所述超声换能器螺母、所述超声换能器上杆、所述绝缘套和所述超声换能器下杆中心位置的螺纹孔，并直接顶在传输管道上。
由上，所述锁紧螺杆依次穿过设置于所述超声换能器螺母、所述超声换能器上杆、所述绝缘套和所述超声换能器下杆中心位置的螺纹孔，首先超声换能器螺母将超声换能器上下杆和压电陶瓷片锁紧，并与锁紧螺杆螺纹连接，与锁紧螺母相配合，使压套、超声换能器压紧在底座上。
较佳的，在所述顶盖以下的所述压套上设有凸台，所述凸台的里侧压在所述超声换能器螺母上。
较佳的，其还包括两个绝缘片，所述压套的筒壁上对称的设置两个延伸至所述压套开口端的U形口，所述绝缘片与所述U形口相适配。
由上，在压套的两个U形口位置适配绝缘片，防止漏电，产生危险。
较佳的，所述底座包括呈对称设置的两个压板、置于两个所述压板下部并与所述压板相连的基座，两个所述压板相对的一侧呈半圆形设置，且在半圆形侧的中间位置设置一凸块，两个所述压板内侧围成一压板圆形孔，所述基座的中间位置设置一基座圆孔，所述超声波换能器下杆穿过所述压板圆形孔、所述基座圆孔伸出，顶在输送管道上，两个所述压板上的所述凸块卡在所述超声波换能器下杆的凹槽里，从而限制所述超声换能器长度方向的位移。
由上，底座上的两个压板卡住超声换能器下杆，使超声换能器固定在底座上。
较佳的，所述压板与所述基座通过压板销相连，所述基座通过基座销与所述束带相连，所述基座的底面与输送管道的表面相适配。
较佳的，所述固定条是束带、铁丝、链条或其他。
本发明的有益效果：该装置通过束带固定在输送管道上，消减输送管道上的焊接部位的残余应力，且体积小、质量轻、易于现场操作，免去复杂的附属装置，确保系统的良好工作状态。
附图说明
图1为一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置的结构示意图之一；
图2为一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置的结构示意图之二；
图3为压套的结构示意图；
图4为去掉压套的该消减装置的结构示意图；
图5为超声换能器的结构示意图；
图6为底座的结构示意图之一；
图7为底座的结构示意图之二；
图8为锁紧机构的结构示意图；
图9为锁紧机构和超声换能器的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2为一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置，其包括超声换能器23、套在超声换能器23上面的压套24、固定超声换能器23底端的底座22、将压套24锁紧在底座22上的锁紧机构25、将底座22和超声换能器23以及压套24束缚在输送管道1上的束带21，其中束带21的两端与底座23的两侧相连。
图3为压套的结构图，其为圆柱形有顶盖的套筒，在顶盖的中心位置设有一螺纹孔244，在顶盖以下还设有凸台245，其筒壁上对称的设置两个延伸至开口端的U形口241，用于放置电线，且在两个U形口241位置设置两个与两个U形口241相适配的绝缘片242(如图4所示)，防止电线漏电将电传导到压套24上产生危险，绝缘片242的下端由压套内侧的台阶243支撑，绝缘片242上的凸台2421卡在U形口的边缘上，这样绝缘片242的上下位移都被限制，防止其上下晃动；压套材料宜选取质量轻、不易变形的材料，比如铝合金材料；绝缘片242为具有强电绝缘、易加工的特性的绝缘塑料。
图5为超声换能器23的结构图，其包括依次放置的超声换能器螺母231、超声换能器上杆232、四个压电陶瓷片234和超声换能器下杆233，其中在四个压电陶瓷片234的中心孔里设置有绝缘套235，防止电源传导到螺杆252上，在超声换能器螺母231、超声换能器上杆232、绝缘套235和超声换能器下杆233的中心位置均设置有螺纹孔，压电陶瓷片231在正负电极的作用下震动产生超声波，并通过超声换能器下杆233传导到输送管道1上削减残余应力，其中超声换能器下杆233的外表面上对称的设置有两个凹槽2331。
图6为底座22的结构图，其包括呈对称设置的两个压板221、置于两个压板下部的基座222，其中压板221通过压板销223与基座222相连，基座222通过基座销223与束带21相连；两个压板221相对的一侧呈半圆形设置，且在半圆形侧的中间位置设置有一凸块2211，两个压板221的相对侧围成一压板圆孔，基座222的中间位置设置一基座圆孔2221，该基座圆孔2221与超声波换能器下杆233相适配，基座222的底面与输送管道1的表面相适配，超声波换能器下杆233穿过压板圆孔和基座圆孔2221，直接顶在输送管道1上(如图7所示)，两个压板221上的凸块2221卡在超声波换能器下杆233的凹槽2331里，从而限制超声换能器下杆233的长度方向的位移；压板221和基座222宜选取轻质不易变形的材料，比如铝合金。
图8为锁紧机构的结构图，其包括锁紧螺母251和锁紧螺杆252，超声换能器23的绝缘套235与锁紧螺杆252螺纹连接，固定在锁紧螺杆252的下半部，超声换能器的上杆和下杆通过其中心的螺纹孔与锁紧螺杆252相连，此外超声换能器上杆的下端、超声换能器下杆的上端都与绝缘套235接触(如图9所示)，在超声换能器上下杆之间的绝缘套235位置放置有四个压电陶瓷片234，绝缘套235的设置防止四个压电陶瓷片234上的电传导到超声换能器上下杆上，产生危险。
安装时首先将绝缘套235与锁紧螺杆252螺纹连接，然后超声换能器下杆伸进压板圆孔和基座圆孔2221里，并从基座圆孔2221伸出，将锁紧螺杆252与超声换能器下杆进行螺纹连接，套接四个压电陶瓷片234，然后将超声换能器上杆与锁紧螺杆252螺纹连接，并用超声换能器螺母231将超声换能器上下杆、四个压电陶瓷片锁紧，然后将绝缘片242卡在压套上，并将压套24从顶盖的螺纹孔244穿过锁紧螺杆252后与锁紧螺杆252螺纹连接，并用锁紧螺母251将压套24锁紧，然后通过束带将该消减装置固定在待调控输气管道上，通过调节锁紧螺母251、锁紧螺杆252的松紧程度，使得压套、超声换能器、压板紧密结合，并牢固在输气管道上，最后对压电陶瓷片通电，产生高速超声波，通过超声换能器下杆将超声波传导到带调控的输气管道上消减残余应力。
该装置通过束带21固定在输气管道上消减输气管道焊接部位的残余应力，体积小、质量轻、易于现场操作，免去复杂的附属装置，确保系统的良好工作状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
压电陶瓷片234的数量也可以是两片。
除了所述束带外，还可以用铁丝、链条将该装置固定在输送管道上，所以将该装置固定输送管道上的束带、铁丝、链条或者固定物统称为固定条。
Claims (9)
1.一种输气管道焊接残余应力高能声束消减装置，其包括超声换能器，其特征在于，其包括
压套，套在所述超声换能器上、
固定所述超声换能器的底座，所述超声换能器卡在所述底座上，所述底座的底面与输送管道的表面相适配、
锁紧机构，将所述压套、所述超声换能器与所述底座锁紧。
2.根据权利要求1所述的消减装置，其特征在于，其还包括固定条，所述固定条将所述底座固定在输送管道上。
3.根据权利要求1或2所述的消减装置，其特征在于，所述压套一端设有顶盖、另一端开口，在所述顶盖上设置有一顶盖螺纹孔，所述锁紧机构包括锁紧螺母和锁紧螺杆，所述锁紧螺杆穿过所述顶盖螺纹孔并与其螺纹连接，所述锁紧螺母置于所述顶盖上并与所述锁紧螺杆螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的消减装置，其特征在于，所述超声换能器包括依次放置的超声换能器螺母、超声换能器上杆、若干压电陶瓷片、超声换能器下杆，其中在所述压电陶瓷片的中心孔内设置有绝缘套，所述锁紧螺杆依次穿过设置于所述超声换能器螺母、所述超声换能器上杆、所述绝缘套和所述超声换能器下杆中心位置的螺纹孔，并直接顶在传输管道上。
5.根据权利要求4所述的消减装置，其特征在于，在所述顶盖以下的所述压套上设有凸台，所述凸台的里侧压在所述超声换能器螺母上。
6.根据权利要求3所述的消减装置，其特征在于，其还包括两个绝缘片，所述压套的筒壁上对称的设置两个延伸至所述压套开口端的U形口，所述绝缘片与所述U形口相适配。
7.根据权利要求2所述的消减装置，其特征在于，所述底座包括呈对称设置的两个压板、置于两个所述压板下部并与所述压板相连的基座，两个所述压板相对的一侧呈半圆形设置，且在半圆形侧的中间位置设置一凸块，两个所述压板内侧围成一压板圆形孔，所述基座的中间位置设置一基座圆孔，所述超声波换能器下杆穿过所述压板圆形孔、所述基座圆孔伸出，顶在输送管道上，两个所述压板上的所述凸块卡在超声波换能器下杆的凹槽里，从而限制所述超声换能器长度方向的位移。
8.根据权利要求7所述的消减装置，其特征在于，所述压板与所述基座通过压板销相连，所述基座通过基座销与所述固定条相连。
9.根据权利要求2或7或8所述的消减装置，其特征在于，所述固定条是束带、铁丝、链条。
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