CN108845027A - 一种用于插入式管座角焊缝检测的扫查装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于插入式管座角焊缝检测的扫查装置，所述扫查装置包括用于对插入式管座多种规格的管道(1)进行检测的柔性相控阵探头(2)；用于连接所述柔性相控阵探头(2)并能带动所述柔性相控阵探头(2)沿所述管道(1)环向方向运动扫查的移动装置(4)；适于所述柔性相控阵探头(2)在其上移动以对所述管道(1)进行轴向方向扫查的导轨(3)；所述导轨(3)设有用于测量所述柔性相控阵探头(2)在导轨(1)上的位置的第一定位装置(33)；所述移动装置(4)设有用于读取所述扫查装置在环向方向上的位置的第二定位装置(41)。相对于现有技术，本发明的扫查装置具有检测范围广和精度高的优点。

Description

一种用于插入式管座角焊缝检测的扫查装置

技术领域

本发明涉及特种设备检测领域，，尤其涉及一种用于插入式管座角焊缝检测的扫查装置。

背景技术

承压设备的插入式管座由于与管子的厚度差较大，在焊接过程中时常因为角焊缝冷却过快或坡口形势复杂而造成裂纹、气孔、未焊透、未熔合等缺陷，这些缺陷对整台设备的安全性而言具有重大威胁。为了确保安全性，工业运用过程中需对插入式管座角焊缝进行无损检测。

现有的插入式管座角焊缝无损检测方法主要有射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测等。但磁粉检测和渗透检测无法探测出焊缝内部缺陷；射线检测对于裂纹、未熔合等缺陷不敏感，且该方法的检测可靠性受角焊缝结构影响大，同时伴随辐射危害；超声检测相对前述几种检测方法而言，检测结果相对精准，但目前超声检测装置因为无法适应壁厚和曲率的复杂变化而使得检测扫描不够全面仔细，特别是在探头伸入接管内壁进行纵波扫查时，因为装置无法与管道曲率变化相适配而造成缺陷定位困难，缺陷漏检。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能适用于多种规格的插入式管座管道，并且角焊缝检测全面而准确的扫查装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于插入式管座角焊缝检测的扫查装置，其特征在于：所述扫查装置包括，

用于对插入式管座多种规格的管道进行检测的柔性相控阵探头；

用于连接所述柔性相控阵探头并能带动所述柔性相控阵探头沿所述管道环向方向运动扫查的移动装置；

适于所述柔性相控阵探头在其上移动以对所述管道进行轴向方向扫查的导轨；

所述导轨设有用于测量所述柔性相控阵探头在导轨上的位置的第一定位装置；

所述移动装置设有用于读取所述扫查装置在环向方向上的位置的第二定位装置。

为了能实现对不同曲率变化的管道进行全面扫查并扩大扫描范围，所述柔性相控阵探头呈曲面状，所述曲面状的弯曲变化与所述管道的弯曲变化相一致；

所述柔性相控阵探头与所述移动装置相连。

进一步的，所述扫查装置还包括形状大小与所述柔性相控阵探头相适配的探头成型夹具；

所述柔性相控阵探头通过沿所述探头成型夹具表面排布以保持所述曲面状；

所述探头成型夹具安装于所述移动装置上。

进一步的，所述扫查装置还包括设于所述探头成型夹具外周且盛满水的水套；

所述柔性相控阵探头置于所述水套与探头成型夹具之间。在柔性相控阵探头外设置水套，能很好的通过利用水的折射作用而减少柔性相控阵探头的扫查盲区，并且水套能有效防止柔性相控阵探头的磨损。

进一步的，所述移动装置下端两侧和水套下端两侧均设有通过螺钉进行固定连接的滚动磁轮。该磁轮能通过与管道的磁性吸合作用而使得水套与管道工件表面贴合，从而确保柔性相控阵探头的扫描声线能均匀落在管道的每一个角落以保证扫描的准确性，磁轮对移动装置也因磁性吸合作用产生使移动装置紧贴工件表面进行环形转动以确保每一个地方都被扫描到位的效果。

为了能很好的实现扫查装置在环向方向的运动，所述移动装置为移动小车；

所述移动小车上设有用于带动小车沿所述管道环向方向运动的转动手柄；

所述转动手柄通过端面防磨螺钉与移动小车固定连接。

为了实现管道轴向方向的扫查检测，所述导轨配置有调节所述柔性相控阵探头在所述管道轴向方向进行扫查的调节把手；

所述移动小车与所述导轨相连。

进一步的，所述扫查装置还包括供所述探头成型夹具固定装配的固定座，所述固定座与所述移动小车固定连接；

所述导轨包括沿所述管道轴向方向延伸且所述柔性相控阵探头能在其上运动的丝杆和与所述丝杠配合的线性轨道。

进一步的，所述第一定位装置和第二定位装置均为编码器；

所述第一定位装置还将测量的所述柔性相控阵探头在导轨上的位置反馈至仪表上并显示。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将探头设计成柔性，根据管道的曲率变化将探头也设计成曲面状，并通过夹具将探头固定在移动装置上，能通过探头与工件的曲面贴合而有效扩大检测范围；在探头外侧设置水套，能通过水的折射作用而减少扫查盲区，并很好的保护探头不被损坏；同时，在管道的环向方向和轴向方向均能移动扫描装置，能更好的实现扫描，确保检测的精确度；而且，利用滚动磁轮与管道的磁性相互吸合作用，能巧妙的实现探头与工件内壁的贴合，从而进一步保证检测的准确性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的扫查装置结构图。

图2为本发明一种实施例去掉柔性相控阵探头、夹具及水套后的扫查装置结构图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1的正视图。

图5为图1的装置在管道中的结构示意图。

图6为图5的正视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所述的本发明一种实施例下的扫查装置结构图。该扫查装置包括能对多种规格的管道1进行检测的柔性相控阵探头2、允许所述柔性相控阵探头2在其上滑动以对所述管道的轴向方向进行扫查的导轨3、适于带动所述柔性相控阵探头2沿所述管道1环向方向运动并进行扫查的移动装置4。

详见图1、图2，该扫查装置的轨道3包括沿所述管道1轴向方向延伸的丝杆31和与所述丝杠31配合的线性轨道32，该柔性相控阵探头2能在丝杆31的延伸方向上运动以对管道1内壁进行轴向方向，即Y轴方向的检测。导轨3上还设有用于测量所述柔性相控阵探头2在导轨3上的位置的第一定位装置33、调节所述柔性相控阵探头2在所述管道1轴向方向的位置的调节把手34，具体见图2，该第一定位装置33位于线性轨道32的上方。

所述移动装置4上设有用于读取所述扫查装置在环向方向上，即X轴方向的位置的第二定位装置41。参见图2，该移动装置4还包括用于带动该移动装置沿所述管道1环向方向运动的转动手柄42。具体而言，在本实施例中移动装置4为移动小车，该移动小车与所述导轨3相连，，该转动手柄42通过端面防磨螺钉82与移动小车固定连接，同时，所述第一定位装置33和第二定位装置41均为编码器，且所述第一定位装置33还将测量的所述柔性相控阵探头2在导轨3上的位置反馈至仪表(在图中未示出)上并显示。

X轴和Y轴方向的运动能有效保证对管道内壁实现周向360度和轴向方向的扫查检测，从而避免以往检测装置仅能对单一方向进行扫描带来的弊端，提高扫描的精准性。

参见图1，为了能实现对不同曲率变化的管道进行全面扫查并扩大扫描范围，所述柔性相控阵探头2呈曲面状，该曲面状的弯曲变化与所述管道1的弯曲变化相一致；为了固定柔性相控阵探头并维持柔性相控阵探头弯曲面的曲率半径，以保证探头与工件内壁的完美耦合，该扫查装置还设有探头成型夹具5，该探头成型夹具5的形状大小与所述柔性相控阵探头2相适配，所述柔性相控阵探头2沿所述探头成型夹具5表面排布。

该扫查装置还包括与所述移动装置4固定连接的固定座6，所述探头成型夹具5固定装配在固定座6上，所述固定座6与所述移动装置4固定连接，从而实现所述探头成型夹具5与所述移动装置4的装配连接。详见图2，在本实施例中固定座6包括相对设置的两扇固定板61和连接两扇固定板61的固定壁62，该两扇固定板61的下端与移动小车的上端连接，丝杆31穿过两扇固定板61沿管道1的轴向方向延伸，固定座6的固定壁62与线性轨道32相连，固定座6能在丝杆31上滑动，从而带动柔性相控阵探头2的Y轴方向运动。

为了进一步减少柔性相控阵探头的扫查盲区，在所述探头成型夹具5外周设有盛满水的水套7，所述柔性相控阵探头2置于所述水套7与探头成型夹具5之间，该水套7通过电动喷壶(图中未示出)注水方式使其充满水。柔性相控阵探头发射光后，光线射入水中再由水中射出，同时基于水套呈弧形，能很好的利用水的折射作用而减少柔性套头的扫查盲区，并且水套能有效防止柔性相控阵探头的磨损。

图5和图6即示出了扫查装置在管道中的结构图，结合图1和图2，该移动小车的下端两侧和水套7的下端两侧均设有通过螺钉81进行固定连接的滚动磁轮9，当然该螺钉81可以具体改用为端面防磨螺钉82，这样端面防磨螺钉82一方面能进行定位，另一方面能减少扫查装置与管道的摩擦，便于移动小车的移动。磁轮9能通过与管道1的磁性吸合作用使水套7与管道1工件表面贴合，从而确保柔性相控阵探头2的扫描声线能均匀落在管道1的每一个角落以保证扫描的准确性，磁轮9对移动装置4也会因为磁性吸合作用产生使移动装置4紧贴工件表面以进行环形转动从而确保每一个地方都被扫描到位。

在实际测量过程中，按照下列方式进行装配测量：

1、首先，根据管道厚度选择水套厚度。若管道厚度＜30mm，则采用10mm厚水套，若管道厚度在30～70mm之间，则采用20mm厚水套，并根据管道内径选择探头成型夹具的曲率半径；

2、把柔性相控阵探头安装到探头成型夹具中，把整个装置放于管内，系统连线，打开仪器；

3、通过电动喷壶注水使柔性相控阵探头前端的水套注满水；

4、设置仪器参数，采用电子线扫查模式，利用Y轴调节把手平移柔性相控阵探头，使探头对准角焊缝的一端；

5、通过手工转动手柄，由转动手柄带动扫查小车、柔性相控阵探头、水套夹具等进行周向转动，使柔性相控阵探头沿着管子内壁周向完成一圈扫查，扫查小车上带有编码器能自动记录相位；

6、完成第一圈周向扫查之后，利用手动旋转Y轴调节把手，使探头沿着导轨方向平移3mm(Y轴编码器读数头中测量轴向位置信息)，接着完成第二圈周向扫查。以此类推，直至完成整圈角焊缝的扫查。

也即柔性相控阵探头通过夹具定位弯曲成凸阵探头，同时柔性相控阵探头前面加水套，通过电动喷壶注水使探头前端水套注满水，安装柔性相控阵探头的夹具与检测小车连接。小车周向转动一周完成一次周向检测，接着调节轴向调节丝杆，使探头在轴向移动一段距离，继续进行第二次周向扫查，直到所有角焊缝检测完毕。其中，检测时周向采用64阵元的电子线扫描结合扫查装置的周向移动扫查，轴向采用扫查装置平移，周向和轴向均有编码器记录探头移动的相位。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本发明的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于插入式管座角焊缝检测的扫查装置，其特征在于：所述扫查装置包括，

用于对插入式管座多种规格的管道(1)进行检测的柔性相控阵探头(2)；

用于连接所述柔性相控阵探头(2)并能带动所述柔性相控阵探头(2)沿所述管道(1)环向方向运动扫查的移动装置(4)；

适于所述柔性相控阵探头(2)在其上移动以对所述管道(1)进行轴向方向扫查的导轨(3)；

所述导轨(3)设有用于测量所述柔性相控阵探头(2)在导轨(1)上的位置的第一定位装置(33)；

所述移动装置(4)设有用于读取所述扫查装置在环向方向上的位置的第二定位装置(41)。

2.根据权利要求1所述的扫查装置，其特征在于：

所述柔性相控阵探头(2)呈曲面状，所述曲面状的弯曲变化与所述管道(1)的弯曲变化相一致；

所述柔性相控阵探头(2)与所述移动装置(4)相连。

3.根据权利要求2所述的扫查装置，其特征在于：

所述扫查装置还包括形状大小与所述柔性相控阵探头(2)相适配的探头成型夹具(5)：

所述柔性相控阵探头(2)通过沿所述探头成型夹具(5)表面排布以保持所述曲面状；

所述探头成型夹具(5)安装于所述移动装置(4)上。

4.根据权利要求3所述的扫查装置，其特征在于：

所述扫查装置还包括设于所述探头成型夹具(5)外周且盛满水的水套(7)；

所述柔性相控阵探头(2)置于所述水套(7)与探头成型夹具(5)之间。

5.根据权利要求3或4所述的扫查装置，其特征在于：

所述移动装置(4)下端两侧和水套(7)下端两侧均设有通过螺钉(81)进行固定连接的滚动磁轮(9)。

6.根据权利要求5所述的扫查装置，其特征在于：

所述移动装置(4)为移动小车；

所述移动小车上设有用于带动小车沿所述管道(1)环向方向运动的转动手柄(42)；

所述转动手柄(42)通过端面防磨螺钉(82)与移动小车固定连接。

7.根据权利要求6所述的扫查装置，其特征在于：

所述导轨(3)配置有调节所述柔性相控阵探头(2)在所述管道(1)轴向方向进行扫查的调节把手(34)；

所述移动小车与所述导轨(3)相连。

8.根据权利要求7所述的扫查装置，其特征在于：

所述扫查装置(4)还包括供所述探头成型夹具(5)固定装配的固定座(6)，所述固定座(6)与所述移动小车固定连接；

所述导轨(3)包括沿所述管道(1)轴向方向延伸且所述柔性相控阵探头(2)能在其上运动的丝杆(31)和与所述丝杠(31)配合的线性轨道(32)。

9.根据权利要求1所述的扫查装置，其特征在于：

所述第一定位装置(33)和第二定位装置(41)均为编码器；

所述第一定位装置(33)还将测量的所述柔性相控阵探头(2)在导轨(3)上的位置反馈至仪表上并显示。