CN109085253A - 一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其包括楔块和超声波直探头，超声波直探头与楔块顶部表面耦合，并可沿楔块顶部平行移动，楔块顶部设置有用于限制超声波直探头移动路径的限位结构，楔块底部为与待检测的厚壁管外表面匹配耦合的凹面。本发明的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，通过超声波直探头在楔块上的移动，轻易调节超声波直探头的入射声束在厚壁管上产生不同的入射角，从而在厚壁管内壁激励出爬波实现内壁缺陷检测；由于爬波属于纵波，能够轻易到达厚壁管的内壁，避免了纯横波无法达到内壁的问题，且不需要水浸，解决了水浸法产生变型横波局限性大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波无损检测装置，尤其涉及一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置。
背景技术
厚壁管的定义为钢管外径和壁厚之比小于20的钢管。化工、石油、电力等行业中存在着大量的厚壁管，随着运行时间的增加，厚壁管的内壁上逐渐出现腐蚀、裂纹等缺陷。一旦厚壁管出现破裂或失效，将会造成重大的安全事故。厚壁管道的常规超声检测方法需要逐点扫查被检工件，导致工作量巨大，并且内壁缺陷的检测仍是难点或是检测盲区。
现有的对管材的超声波探伤通常采用纯横波探伤和水浸法产生变型横波探伤，但是采用纯横波对厚壁管进行检测时，纯横波到不了内壁而无法检测到厚壁管内壁部分，而采用水浸法产生变型横波进行检测会有较大的局限性，如半径较大的厚壁管采用水浸时比较困难，而使用小角度折射横波其灵敏度又受到限制。因此，利用传统方法很难实现快速、可靠、全面的检测，急需一种新的无损检测手段来解决厚壁管内壁缺陷的检测难题。
发明内容
本发明通过一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，使超声波直探头产生的纵波在厚壁管内壁上激励出爬波，实现快速、全面的厚壁管内壁缺陷检测，克服本领域中已知的限制并解决未能解决的问题。其中，爬波又称为表面下纵波，是纵波以第一临界角入射时，在第二介质中产生的一种非均匀波。由于这种波传播时，大部分能量主要集中在表面下某个范围内，对工件表面粗糙度不敏感，因此适用于检测粗糙表面下的缺陷。由于爬波具有长距离、对表面和近表面缺陷敏感的优点，可以很好地实现快速、全面的厚壁管内壁缺陷检测。
本发明的方案为一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其包括楔块和超声波直探头，所述超声波直探头与楔块顶部表面耦合，并可沿楔块顶部平行移动，所述楔块顶部设置有用于限制超声波直探头移动路径的限位结构，所述楔块底部为与待检测的厚壁管外表面匹配耦合的凹面。
在本发明的进一步的实施例中，所述限位结构包括楔块顶部开设的一个凹槽，所述超声波直探头嵌入凹槽内，与凹槽的槽壁凹凸嵌接。
在本发明的进一步的实施例中，所述楔块与超声波直探头之间还包括移动件，所述超声波直探头与移动件连接，并穿过移动件与楔块顶部表面耦合；所述移动件与所述限位结构配合，带动超声波直探头在移动路径内自由移动。
在本发明的进一步的实施例中，所述限位结构包括楔块顶部开设的一个凹槽，所述移动件嵌入凹槽内并与凹槽的槽壁凹凸嵌接。
在本发明的进一步的实施例中，所述限位结构包括一导轨，所述移动件为一可在导轨上滑动的滑块。
在本发明的进一步的实施例中，所述超声波直探头与移动件通过螺纹连接。
在本发明的进一步的实施例中，所述楔块设置有用于指示超声波直探头位置的刻度。
在本发明的进一步的实施例中，所述移动件的移动方向上的侧边中心点设置有用于读取超声波直探头位置刻度值的指示线。
在本发明的进一步的实施例中，所述楔块侧面设有用于防滑或散射超声波的纹路。
在本发明的进一步的实施例中，所述超声波直探头与楔块顶部表面之间、楔块底部的凹面与待检测的厚壁管外表面之间还分别包括超声耦合剂层。
本发明的有益效果为：通过超声波直探头在楔块上的移动，轻易调节超声波直探头的入射声束在厚壁管上产生不同的入射角，从而在厚壁管内壁激励出爬波实现内壁缺陷检测；由于爬波属于纵波，能够轻易到达厚壁管的内壁，避免了纯横波无法达到内壁的问题，且不需要水浸，解决了水浸法产生变型横波局限性大的问题。
附图说明
下文将结合附图来说明本发明的优选实施例，所述附图供以说明并不限制本发明，图中：
图1所示为根据本发明的一实施例的等轴测示意图；
图2所示为根据本发明的超声波直探头与楔块的一种配合示意图；
图3所示为根据本发明的超声波直探头与楔块的一种配合示意图；
图4所示为根据本发明的超声波直探头与楔块的一种配合示意图；
图5所示为根据本发明的超声波直探头的一实施例的结构示意图，与图2的超声波直探头对应；
图6所示为根据本发明的超声波直探头的一实施例的结构示意图，其中的超声波直探头设置有螺纹，与图3-4的超声波直探头对应；
图7所示为根据本发明的移动件的一实施例的结构示意图；
图8所示为根据本发明的应用场景示意图。
具体实施方式
以下详细描述仅本质上是示例性的，并非意在限制描述的实施例或应用以及描述的实施例的用途。本文使用的术语“示例性”或“说明性”表示“作为一个实例或说明”。本文中描述为“示例性”或“说明性”实施例并不代表相对于其它实施例是优选或优先的。下面描述的所有实现方式均为示例性实现方式，提供这些实现方式是为了使本领域技术人员能够制定或使用本发明的实施例，而非意在限制由权利要求所限定的发明范围。在本文中，出于描述目的，术语“上部”、“底部”、“左”、“后”、“右”、“前”、“垂直”、“水平”及其衍生词应与图1所示的发明相关。此外，无意受前技术领域、发明背景、发明内容或以下详细说明所表述的或隐含的理论约束。还应当理解的是，附图中所示的以及在下面的说明书中所描述的具体装置和过程，只是在附加权利要求中定义的本发明概念的示例性实施例。因此，与本文中所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为限制，除非权利要求另有明文规定。
参照图1-8，一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其包括楔块1和超声波直探头2，超声波直探头2与楔块1顶部表面耦合，并可沿楔块1顶部平行移动，楔块1顶部设置有用于限制超声波直探头2移动路径的限位结构，楔块1底部为与待检测的厚壁管4外表面匹配耦合的凹面。
一种示例性的实施例中，超声波直探头2如图5所示，其下部一圈呈凸状，为了使其在楔块1顶部表面沿指定路径稳定直线移动，在楔块1顶部开设一个凹槽作为限位结构，凹槽的两侧槽壁设置凹坑与超声波直探头2的凸起部分凹凸嵌接，使得超声波直探头2能够沿凹坑做直线运动，如图2所示。
又一种示例性的实施例中，超声波直探头2如图6所示，因为没有凸起部分，如果直接放在楔块1上，当楔块1倾斜或倒置时超声波直探头2不稳定，可能会掉落，因此设置一个能够保证超声波直探头2稳定性且能带动其移动的移动件3，这个移动件3可以呈多种形式与楔块1进行配合，如图3所示，可以将楔块1顶部设置成导轨状，作为限位结构，移动件3则设置成滑块状，形成导轨与滑块的配合，又如图4所示，可以在楔块1顶部开设一个凹槽，移动件3嵌入凹槽内并与凹槽的槽壁凹凸相接，使移动件3能够在凹槽内做直线移动；超声波直探头2可以固定连接在移动件3上，移动件3再与楔块1接触，但如此超声波直探头2的入射声束可能会有一定衰减，为了保证超声波直探头2的入射声束的强度，使超声波直探头2直接与楔块1接触，最优的方案是在移动件3开设一个与超声波直探头2直径一致的通孔，超声波直探头2穿过通孔与楔块1顶部表面接触，一种示例性的移动件3结构如图7所示。
为了能够调节超声波直探头2与楔块1顶部表面的接触状态，移动件3的通孔和超声波直探头2上设置螺纹，使超声波直探头2与移动件3螺纹连接。
超声波直探头2与楔块1的接触面、楔块1与待检测的厚壁管4的外表面都可能存在粗糙不平的情况，为了保证良好的接触状态，可以在超声波直探头2和楔块1顶部表面之间、楔块1底部凹面与待检测的厚壁管4外表面之间涂一层超声耦合剂。
待检测的厚壁管4横截面也不一定全是圆形，也有可能存在其他形状，例如六边形，方形等，这时楔块1底部凹面的形状可以根据待检测的厚壁管4的形状进行选择，只要与待检测的厚壁管4外表面相匹配即可。
为了避免检测操作人员手持该检测装置时手滑，楔块1侧面设置防滑纹路，在防滑的同时，该纹路还对楔块1内部回波有一定的散射作用。
因为检测时是通过移动超声波直探头2在楔块1顶部上的位置得到入射声束在厚壁管4上的不同入射角，通过调节入射角直至在厚壁管4内壁激励出爬波，为了更快更精确的找到合适的入射角，在楔块1侧边设置刻度，在移动件3移动方向的两侧边设置指示线，指示线所在直线与超声波直探头2声束出射线相交，如此，移动超声波直探头2时即可通过指示线快速读出刻度值，从而通过超声波直探头2的准确位置计算出入射角。
该检测装置的应用场景示意如图8所示，将楔块1底部凹面贴紧厚壁管4外表面，移动超声波直探头2位置，找到能够在厚壁管4内壁激励出爬波的位置，旋紧超声波直探头2使其紧贴楔块1顶部表面，记录下此时的刻度值，保持超声波直探头2在楔块1的位置不变，改变楔块1与厚壁管4间的位置，逐点进行内壁缺陷检测。
上述实施例仅仅是为清楚理解本发明的原则而提出的实现方式的示例性说明。在不偏离本发明的范围的情况下，许多变化、组合、修改或等同变换可以替代本发明的元件。因此，本发明旨在不限制于所公开的用于实施本发明的最佳模式的具体实施方案，但是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
Claims (10)
1.一种厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：包括楔块(1)和超声波直探头(2)，所述超声波直探头(2)与楔块(1)顶部表面耦合，并可沿楔块(1)顶部平行移动，所述楔块(1)顶部设置有用于限制超声波直探头(2)移动路径的限位结构，所述楔块(1)底部为与待检测的厚壁管(4)外表面匹配耦合的凹面。
2.根据权利要求1所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述限位结构包括楔块(1)顶部开设的一个凹槽，所述超声波直探头(2)嵌入凹槽内，与凹槽的槽壁凹凸嵌接。
3.根据权利要求1所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述楔块(1)与超声波直探头(2)之间还包括移动件(3)，所述超声波直探头(2)与移动件(3)连接，并穿过移动件(3)与楔块(1)顶部表面耦合；所述移动件(3)与所述限位结构配合，带动超声波直探头(2)在移动路径内自由移动。
4.根据权利要求3所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述限位结构包括楔块(1)顶部开设的一个凹槽，所述移动件(3)嵌入凹槽内并与凹槽的槽壁凹凸嵌接。
5.根据权利要求3所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述限位结构包括一导轨，所述移动件(3)为一可在导轨上滑动的滑块。
6.根据权利要求3所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述超声波直探头(2)与移动件(3)通过螺纹连接。
7.根据权利要求3所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述楔块(1)设置有用于指示超声波直探头(2)位置的刻度。
8.根据权利要求7所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述移动件(3)的移动方向上的侧边中心点设置有用于读取超声波直探头(2)位置刻度值的指示线。
9.根据权利要求1所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述楔块(1)侧面设有用于防滑或散射超声波的纹路。
10.根据权利要求1所述的厚壁管内壁缺陷的爬波检测装置，其特征在于：所述超声波直探头(2)与楔块(1)顶部表面之间、楔块(1)底部的凹面与待检测的厚壁管(4)外表面之间还分别包括超声耦合剂层。
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