CN112162033B - 一种小径管内壁无损探伤装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种小径管内壁无损探伤装置及其工作方法，属于小口径管道内壁无损检测技术领域。驱动电机和控制系统设在操作手柄内部，探头和驱动电机分别与控制系统连接；传动轴穿过定位锥台和操作手柄，并通过轴承与操作手柄连接，传动轴的一端与探头连接，另一端与驱动电机连接；传动轴上设有刻度标识；定位锥台和操作手柄之间连接有若干弹簧；操作手柄上设有操作面板，操作面板与控制系统连接，控制系统连接有传输线，传输线与外部设备连接。本装置成本较低，方便携带，减少作业时间，提高工作效率，为小口径管道内部的缺陷检测提供了一种安全、可靠、半自动、稳定的无损检测方法。
Description
技术领域
本发明属于小口径管道内壁无损检测技术领域，具体涉及一种小径管内壁无损探伤装置及其工作方法。
背景技术
多通道涡流检测是指根据被检工件的几何形状将多个涡流检测线圈进行特殊的设计和封装，然后通过快速的电子控制和处理对检测信号进行分时处理，实现对零件表面及近表面的物理连续性快速有效的检测，一次检测扫查覆盖面积数倍于单一通道。
小口径管道内壁因口径狭小，内壁不可直接目视，且体积较小承受压力较大，易产生疲劳裂纹，现有的管道无损检测装置，多针对大口径管道，且结构较为复杂，不便于操作，无法对小口径的管道内壁实现检测。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种小径管内壁无损探伤装置及其工作方法，可对一定范围内不同管径内壁实现快速稳定的检测，体积小，重量轻，低成本，后期维护方便。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种小径管内壁无损探伤装置，包括探头、传动轴、定位锥台、驱动电机、操作手柄和控制系统；驱动电机和控制系统设在操作手柄内部，探头和驱动电机分别与控制系统连接；传动轴穿过定位锥台和操作手柄，并通过轴承与操作手柄连接，传动轴的一端与探头连接，另一端与驱动电机连接；传动轴上设有刻度标识；定位锥台和操作手柄之间连接有若干弹簧；操作手柄上设有操作面板，操作面板与控制系统连接，控制系统连接有传输线，传输线与外部设备连接。
优选地，探头为多通道电桥差动式涡流探头。
优选地，探头直径为待测小径管道内径的90％～95％。
优选地，若干弹簧均布在定位锥台和操作手柄之间。
优选地，操作手柄包括手柄前端盖、手柄柄身和手柄后端盖，手柄柄身两端分别与手柄前端盖和手柄后端盖可拆卸地连接；手柄前端盖与轴承外圈基轴制过盈配合，传动轴与轴承内圈基孔制过盈配合；驱动电机和控制系统设在手柄柄身内部；手柄后端盖内侧设有尾插，尾插与控制系统连接，手柄后端盖外侧与传输线连接，传输线与尾插连接。
进一步优选地，手柄柄身靠近手柄前端盖的一端设有透明观察窗，透明观察窗与手柄柄身可拆卸地连接。
优选地，控制系统包括多通道控制电路和电机控制电路，多通道控制电路分别与传输线和探头连接，电机控制电路分别与传输线和驱动电机连接。
优选地，电机控制电路连接有断电记忆模块。
优选地，操作面板包括带灯按钮自锁开关和电机转向指示灯，带灯按钮自锁开关和电机转向指示灯分别与控制系统连接。
本发明公开了上述小径管内壁无损探伤装置的工作方法，包括：
在控制系统中设定一个检测周期中驱动电机的转动时间t1和停止时间t2，根据待测小径管的管径范围，选择匹配尺寸的定位锥台；将探头伸入待测小径管，使定位锥台侧面的一个切圆与待测小径管的管口接触，保证垂直方向上的稳定性，同时通过操作手柄施加推力，与弹簧的弹力平衡，保证探头水平方向上的稳定性；通过操作手柄上的操作面板，操控控制系统开启驱动电机和探头，利用传动轴上的刻度标识，结合探头的检测信号，定位待测小径管管壁缺陷位置；探头在转动时间t1内转动≥360°，完成一个检测周期的检测，在停止时间t2内将探头沿轴向方向平稳推进一个有效扫查覆盖距离，进行下一个检测周期的检测；检测数据通过传输线传输至外部设备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种小径管内壁无损探伤装置，定位锥台能够匹配一定管径范围的小径管，定位锥台与操作手柄之间的弹簧能够起到缓冲和平衡受力的作用，检测者手持操作手柄的推力和弹簧的弹力平衡，保证探头水平方向上的稳定性，利用定位锥台与被检工件接触配合作为受力点保证垂直方向上的稳定性。利用传动轴上置有的刻度，结合检测信号能够快速定位管壁缺陷位置。通过控制系统，能够控制驱动电机和探头的协同工作，实现小径管涡流检测操作的半自动化。本装置成本较低，方便携带，减少作业时间，提高工作效率，为小口径管道内部的缺陷检测提供了一种安全、可靠、半自动、稳定的无损检测方法。
进一步地，探头直径为待测小径管道内径的90％～95％，探头直径略小于被检工件内径，较高的填充系数保证检测灵敏度。
进一步地，若干弹簧均布在定位锥台和操作手柄之间，受力均匀，提高装置的稳定性。
进一步地，操作手柄采用分体式结构，便于日常的检修维护；通过尾插分别与控制系统和传输线连接，可靠稳定，便于维修。
更进一步地，手柄柄身靠近手柄前端盖的一端设置的透明观察窗，可直观地观察内部线路和驱动电机的工作状态，可拆卸地结构，可定期对手柄前端内部线路状态和驱动电机状态进行检修维护。
进一步地，电机控制电路连接有断电记忆模块，如关闭电源时探头未完成一个旋转周期，重启接通电源时，则探头将从上次停止位置继续完成本周期旋转动作后进入下个旋转周期，能够提高装置的检测效率。
进一步地，带灯按钮自锁开关能够在光线不好的环境内提供显著标识，同时避免检测人员误触；电机转向指示灯能够指示当前的电机转向。
本发明公开的上述小径管内壁无损探伤装置的工作方法，操作简便，稳定性高，检测结果准确，
附图说明
图1为本发明的小径管内壁无损探伤装置的整体结构示意图；
图2为本发明的小径管内壁无损探伤装置的立体示意图。
图中：1-传感器安装孔、2-第一固定螺栓、3-探头、4-定位孔、5-传动轴、6-定位锥台、7-弹簧、8-手柄前端盖、9-过线孔、10-第二固定螺栓、11-驱动电机、12-透明观察窗、13-第三固定螺栓、14-电机转向指示灯、15-手柄柄身、16-带灯按钮自锁开关、17-多通道控制电路、18-电机控制电路、19-尾插、20-手柄后端盖、21-传输线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图1、图2，本发明的小径管内壁无损探伤装置，主要包括探头3、传动轴5、定位锥台6、驱动电机11、操作手柄和控制系统。
探头3采用多通道电桥差动式涡流探头，在本发明的一个实施例中，探头3侧面交错布置8个检测线圈，其中线圈1、线圈5组成一个差动通道，线圈2、线圈6组成一个差动通道，线圈3、线圈7组成一个差动通道，线圈4、线圈8组成一个差动通道，相邻检测线圈之间重叠0.3mm，保证无漏检，探头3一次有效扫查覆盖范围为探头3轴向方向各通道叠加长度距离。探头3直径略小于被检工件内径，探头3直径一般为待测小径管道内径的90％～95％，较高的填充系数保证检测灵敏度。
探头3另一端圆周方向上等角度分布四个沉头螺纹孔，传动轴5采用中空结构，传动轴5一端圆周方向上等角度分布四个螺纹孔，与探头3使用四个第一固定螺栓2固定，传动轴5另一端为凹台结构，同时开设有过线孔9，端面紧贴驱动电机11一端底面，传动轴5凹台内部为D型结构，与驱动电机11的D型输出轴过盈配合，并使用第二固定螺栓10固定。驱动电机11带动传动轴5进行转动，传动轴5带动探头3进行转动。当管道内壁探查到伤情时，利用PC端对伤情进行分析，结合传动轴5上置有的刻度，记录传动轴杆5深入到工件的距离，即可很快的对管道内伤情进行定位。
定位锥台6为圆形凸台结构，前端为圆台结构，圆台上底面直径小于探头3直径，圆台下底面直径大于探头3直径，进行检测时，探头3圆台部分靠近工件一侧端面，圆台任一处截面与工件端面内壁圆周接触配合，该条圆周接触线作为接触受力点，可减少检测时探头因悬空产生晃动，定位锥台6与传动轴5为间隙配合。
定位锥台6另一端为圆盘，圆盘下方与手柄前端盖8之间固定有弹簧7，定位锥台6、弹簧7和手柄前端盖8三者组成稳定装置，检测时手持操作手柄，通过推力与弹力的平衡保持水平方向的物理稳定性。优选地，定位锥台6外表面设有防滑层，可以是高分子材质的防滑层，也可以在定位锥台6表面直接进行防滑处理，如喷砂工艺。能够提高与管口接触的稳定性，防止检测时滑动产生位移，提高检测精度。
弹簧7一端固定连接定位锥台6，该端为自由端，一端连接手柄前端盖8，该端为固定端，手柄前端盖8为凸台结构，凸台部位与手柄柄身15前端凹台结构过盈配合。手柄前端盖8中置有一个连接轴承，轴承内圈置于传动轴5上，轴承内圈与传动轴5采用基孔制过盈配合，轴承外圈与手柄前端盖8座孔采用基轴制过盈配合。
驱动电机11为探头3的旋转动力源，沿操作手柄轴心线固定于操作手柄内部。
操作手柄前端为窗体设计，可拆卸结构的透明观察窗12通过第三固定螺栓13固定，该部分可拆卸，可定期对操作手柄前端内部线路状态和驱动电机11状态进行检修维护。
手柄柄身15上固定直径为12mm的带灯按钮自锁开关16和电机转向指示灯14，带灯按钮自锁开关16内置纯色LED发光二极管，电源接通时，带灯按钮自锁开关16圆周绿色指示灯呈高亮状态，驱动电机11带动前端探头3进行旋转，同时前端探头3输出检测信号，再次按压带灯按钮自锁开关16，电源断开。电机转向指示灯14为红蓝两色，用于判断探头顺时针旋转或逆时针旋转。
多通道控制电路17对信号线传输的信号以时间作为信号分割传输的参量,使各路信号在时间轴上互不重叠，进而使不同信号在不同的时间内传送。
电机控制电路18可对驱动电机11旋转时间及间隔时间进行调节，包括顺时针旋转时间t1、停止时间t2和逆时针旋转时间t3，当探头3顺时针旋转时，电机转向指示灯14的红色LED灯亮，蓝色LED灭，当探头3逆时针旋转时，蓝色LED灯亮，红色LED灯灭，检测人员根据LED灯的状态对探头3旋转状态进行判断。探头3完成一个整周或多于一个整周的旋转动作为一个检测周期，当一个检测周期结束后，在探头3停止旋转单位时间t2内，将探头3沿轴向方向平稳推进一个有效扫查覆盖距离的长度单位，进行下一个周期的检测。优选地，电机控制电路18连接有断电记忆模块，如关闭电源时探头未完成一个旋转周期，重启接通电源时，则探头将从上次停止位置继续完成本周期旋转动作后进入下个旋转周期。
尾插19固定于手柄后端盖20上，尾插19通过连接线连接多通道控制电路17和电机控制电路18，手柄后端盖20为凸台结构，凸台部分与操作手柄后端凹台部分过盈配合，传输线21连接外设，将采集信号输出至外设。
上述小径管内壁无损探伤装置的工作方法：
在控制系统中设定一个检测周期中驱动电机11的转动时间t1和停止时间t2，根据待测小径管的管径范围，选择匹配尺寸的定位锥台6；将探头3伸入待测小径管，使定位锥台6侧面的一个切圆与待测小径管的管口接触，保证垂直方向上的稳定性，同时通过操作手柄施加推力，与弹簧7的弹力平衡，保证探头3水平方向上的稳定性；通过操作手柄上的操作面板，操控控制系统开启驱动电机11和探头3，利用传动轴5上的刻度标识，结合探头3的检测信号，定位待测小径管管壁缺陷位置；探头3在转动时间t1内转动≥360°，完成一个检测周期的检测，在停止时间t2内将探头3沿轴向方向平稳推进一个有效扫查覆盖距离，进行下一个检测周期的检测；检测数据通过传输线21传输至外部设备。
需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式的一部分，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种小径管内壁无损探伤装置，其特征在于，包括探头(3)、传动轴(5)、定位锥台(6)、驱动电机(11)、操作手柄和控制系统；探头(3)和驱动电机(11)分别与控制系统连接；探头(3)为多通道电桥差动式涡流探头；传动轴(5)穿过定位锥台(6)和操作手柄，并通过轴承与操作手柄连接，传动轴(5)的一端与探头(3)连接，另一端与驱动电机(11)连接；传动轴(5)上设有刻度标识；定位锥台(6)和操作手柄之间均布有若干弹簧(7)；操作手柄上设有操作面板，操作面板与控制系统连接，控制系统连接有传输线(21)，传输线(21)与外部设备连接；操作手柄包括手柄前端盖(8)、手柄柄身(15)和手柄后端盖(20)，手柄柄身(15)两端分别与手柄前端盖(8)和手柄后端盖(20)可拆卸地连接；驱动电机(11)和控制系统设在手柄柄身(15)内部；手柄后端盖(20)内侧设有尾插(19)，尾插(19)与控制系统连接，手柄后端盖(20)外侧与传输线(21)连接，传输线(21)与尾插(19)连接；控制系统包括多通道控制电路(17)和电机控制电路(18)，多通道控制电路(17)分别与传输线(21)和探头(3)连接，电机控制电路(18)分别与传输线(21)和驱动电机(11)连接；电机控制电路(18)连接有断电记忆模块。
2.根据权利要求1所述的小径管内壁无损探伤装置，其特征在于，探头(3)直径为待测小径管道内径的90％～95％。
3.根据权利要求1所述的小径管内壁无损探伤装置，其特征在于，手柄前端盖(8)与轴承外圈基轴制过盈配合，传动轴(5)与轴承内圈基孔制过盈配合。
4.根据权利要求1所述的小径管内壁无损探伤装置，其特征在于，手柄柄身(15)靠近手柄前端盖(8)的一端设有透明观察窗(12)，透明观察窗(12)与手柄柄身(15)可拆卸地连接。
5.根据权利要求1所述的小径管内壁无损探伤装置，其特征在于，操作面板包括带灯按钮自锁开关(16)和电机转向指示灯(14)，带灯按钮自锁开关(16)和电机转向指示灯(14)分别与控制系统连接。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的小径管内壁无损探伤装置的工作方法，其特征在于，包括：
在控制系统中设定一个检测周期中驱动电机(11)的转动时间t1和停止时间t2，根据待测小径管的管径范围，选择匹配尺寸的定位锥台(6)；将探头(3)伸入待测小径管，使定位锥台(6)侧面的一个切圆与待测小径管的管口接触，保证垂直方向上的稳定性，同时通过操作手柄施加推力，与弹簧(7)的弹力平衡，保证探头(3)水平方向上的稳定性；通过操作手柄上的操作面板，操控控制系统开启驱动电机(11)和探头(3)，利用传动轴(5)上的刻度标识，结合探头(3)的检测信号，定位待测小径管管壁缺陷位置；探头(3)在转动时间t1内转动≥360°，完成一个检测周期的检测，在停止时间t2内将探头(3)沿轴向方向平稳推进一个有效扫查覆盖距离，进行下一个检测周期的检测；检测数据通过传输线(21)传输至外部设备。
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Non-Patent Citations (1)
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| 薄壁铝合金小径管的涡流检测;刘浪飞 等;《无损检测》;第21卷(第7 期);第316-317页 * |
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