CN113358754A - 一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置，伸入至薄壁管进行检测，并与探伤仪连接，包括超声探头、楔块、弹性预压耦合装置及柔性扫查装置，超声探头包括陶瓷压电晶片、匹配层、背衬材料、探头壳体、耦合剂管道、耦合剂管道接头和连接器，陶瓷压电晶片贴合背衬材料通过导电电缆线连接组成超声探头芯部，超声探头芯部前端灌封匹配层装入探头壳体组成超声探头，耦合剂管道安装在探头壳体内部，探头壳体的接触面设有耦合剂毛细喷洒管道，与耦合剂管道接头连接输送耦合剂，连接器安装在耦合剂管道远离耦合剂管道接头的一端，楔块安装在探头壳体的接触面上，弹性预压耦合装置安装在探头壳体的背面，柔性扫查装置安装在探头壳体尾端。

Description

一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置
技术领域
本发明涉及超声检测设备领域，特别涉及一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置。
背景技术
薄壁管，是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。薄壁管应用十分广泛，如：锅炉、地质钻探、石油化工、造船、制药、发电、核废料、液压和气动筒、流体输送等航天航空，工业，医用，农业等多种领域。薄壁管质量的可靠性直接影响其应用的安全寿命。薄壁管在制造过程中薄壁内部的裂纹，气泡等缺陷，对接焊缝的内部缺陷、使用一段时间后的内部裂缝及管壁生锈变薄等缺陷都需要提前检测及时发现杜绝隐患。
薄壁管的应用有如下诸多特点：
1、通常应用于户外，温湿度相差大，环境恶劣，管道外壁容易积累污垢，刮痕碰伤，影响检测；
2、管子之间往往空间有限，需要根据使用场景定制专用探头及配套扫查装置，提高了从外侧检测的成本和难度；
3、通常不能移动管件，如压力容器等；
4、有时焊缝位于弯管部位，需要匹配定制弯管扫查器配合，不能连续作业，提高了时间和人力成本。
综合上述问题，可知从薄壁管内侧检测会变得更加轻松准确，但由于焊接位置和检验效率等问题，应用χ射线探伤总有许多不利，因此需要一种从薄壁管内部检测且检出率高，无环境保护问题、高效合算的装置。
发明内容
本发明提供一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置，用以解决上述问题。
本发明中的一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置，伸入至薄壁管进行检测，并与探伤仪连接，包括超声探头、楔块、弹性预压耦合装置及柔性扫查装置，所述超声探头包括陶瓷压电晶片、匹配层、背衬材料、探头壳体、耦合剂管道、耦合剂管道接头和连接器，所述陶瓷压电晶片贴合背衬材料通过导电电缆线连接组成超声探头芯部，所述超声探头芯部前端灌封匹配层装入探头壳体组成超声探头，所述耦合剂管道安装在探头壳体内部，所述探头壳体的接触面设有耦合剂毛细喷洒管道，与所述耦合剂管道接头连接输送耦合剂，所述连接器安装在耦合剂管道远离耦合剂管道接头的一端，所述楔块安装在探头壳体的接触面上，所述弹性预压耦合装置安装在探头壳体的背面，所述柔性扫查装置安装在探头壳体尾端。
上述方案中，所述陶瓷压电晶片可为单晶晶片、双晶晶片、线阵晶片或面阵晶片。
上述方案中，所述弹性预压耦合装置包括轴套螺钉、弹簧和耐磨片，所述轴套螺钉与弹簧连接，所述耐磨片与轴套螺钉连接。
上述方案中，所述柔性扫查装置包括万向球铰接块、阻水环、柔性扫查管、把手、前端导向环和后端导向环，所述万向球铰接块安装在柔性扫查装置内部，所述阻水环安装在超声探头壳体外侧与薄壁管接触，所述柔性扫查管与超声探头壳体连接，所述把手与柔性扫查管连接，所述前端导向环安装在超声探头前端，所述后端导向环安装在探头壳体两端。
上述方案中，所述探头壳体的接触面设有装夹螺纹孔，所述装夹螺纹孔用于匹配装夹可更换的楔块。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置，通过超声波探头加装匹配楔块伸入薄壁管内侧，可更换楔块表面接触薄壁管内表面，内部布置流体管道输送耦合剂填充耦合检测表面，利用超声波回波原理，无损检测。采用柔性扫查装置支撑超声探头，随管道弯曲形变扫查移动，实时保证超声探头耦合薄壁管内侧，通过超声成像系统可以精确定位缺陷位置，确定缺陷的形状、大小、方位、取向、分布和内含物等，不合格点可以实时标记、准确排查，有效可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中用于薄壁管内检测的超声探头及装置的外形结构示意图。
图2为本发明中用于薄壁管内检测的超声探头及装置的检测薄壁管内壁结构剖面示意图。
图3为本发明中用于薄壁管内检测的超声探头及装置伸入薄壁管检测应用示意图。
图中：1、薄壁管 2、探伤仪 3、超声探头 4、楔块
5、弹性预压耦合装置 6、柔性扫查装置 7、陶瓷压电晶片
8、匹配层 9、背衬材料 10、探头壳体 11、耦合剂管道
12、耦合剂管道接头 13、连接器 14、轴套螺钉 15、弹簧
16、耐磨片 17、万向球铰接块 18、阻水环 19、柔性扫查管
20、把手 21、前端导向环 22、超声探头芯部 23、后端导向环
24、导电电缆线
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-图3所示，本发明是一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置，伸入至薄壁管1进行检测，并与探伤仪2连接，包括超声探头3、楔块4、弹性预压耦合装置5及柔性扫查装置6，超声探头3包括陶瓷压电晶片7、匹配层8、背衬材料9、探头壳体10、耦合剂管道11、耦合剂管道接头12和连接器13，陶瓷压电晶片7贴合背衬材料9通过导电电缆线24连接组成超声探头芯部22，超声探头芯部22前端灌封匹配层8装入探头壳体10组成超声探头3，耦合剂管道11安装在探头壳体10内部，探头壳体10的接触面设有耦合剂毛细喷洒管道，与耦合剂管道接头12连接并外接管道用于输送耦合剂，耦合超声波传递达到最佳匹配检测作用，连接器13安装在耦合剂管道11远离耦合剂管道接头12的一端；楔块4安装在探头壳体10的接触面上；弹性预压耦合装置5安装在探头壳体10的背面，用于实时提供预压弹力弹性顶紧超声探头3与薄壁管1内壁检测面；柔性扫查装置6安装在探头壳体10尾端，随形管道弯曲变化，使超声探头3实时随形管道内壁，达到最佳耦合检测效果。通过仪器成像，可以精确定位缺陷位置，确定缺陷的形状、大小、方位、取向、分布和内含物等。
具体的，陶瓷压电晶片7可为单晶晶片、双晶晶片、线阵晶片或面阵晶片。
进一步的，弹性预压耦合装置5包括轴套螺钉14、弹簧15和耐磨片16，轴套螺钉14与弹簧15连接，耐磨片16与轴套螺钉14连接。
柔性扫查装置6包括万向球铰接块17、阻水环18、柔性扫查管19、把手20、前端导向环21和后端导向环23，万向球铰接块17安装在柔性扫查装置6内部，阻水环18安装在超声探头3壳体外侧与薄壁管1接触，柔性扫查管19与超声探头3壳体连接，把手20与柔性扫查管19连接，前端导向环21安装在超声探头3前端，后端导向环23安装在探头壳体10两侧；通过柔性扫查装置6随管道弯曲变化而自由匹配，适用直管及弯管的检测，检测范围不受管道弯曲变化影响，无需外加定制专用扫查器。一次到位，连续检测，准确高效，降低成本，节约时间。
具体的，探头壳体10的接触面设有装夹螺纹孔，装夹螺纹孔用于匹配装夹可更换的楔块4，应用于不同管径的薄壁管1内侧检测。
探头壳体10及外围耦合剂管道接头12的材料要求能在恶劣环境使用下不轻易生锈腐蚀，通用指标为盐雾测试大于48小时。材料具体以为不锈钢304、不锈钢316、铜镀镍等。
上述技术方案集成超声探头3和耦合剂喷洒管道于一体，可以根据不同管径匹配外挂可更换楔块4，从而实现一个超声探头3及装置适配不同管径的检测要求；通过探头与楔块4接触面毛细孔喷洒耦合剂，使检测工件表面充分覆盖耦合剂，为超声波连续耦合传递，无损检测提供充实保障，无需外部喷洒耦合剂装夹，实时准确，节约人力，提升品质。
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。

Claims (5)

1.一种用于薄壁管内检测的超声探头及装置，伸入至薄壁管进行检测，并与探伤仪连接，其特征在于，包括超声探头、楔块、弹性预压耦合装置及柔性扫查装置，所述超声探头包括陶瓷压电晶片、匹配层、背衬材料、探头壳体、耦合剂管道、耦合剂管道接头和连接器，所述陶瓷压电晶片贴合背衬材料通过导电电缆线连接组成超声探头芯部，所述超声探头芯部前端灌封匹配层装入探头壳体组成超声探头，所述耦合剂管道安装在探头壳体内部，所述探头壳体的接触面设有耦合剂毛细喷洒管道，与所述耦合剂管道接头连接输送耦合剂，所述连接器安装在耦合剂管道远离耦合剂管道接头的一端，所述楔块安装在探头壳体的接触面上，所述弹性预压耦合装置安装在探头壳体的背面，所述柔性扫查装置安装在探头壳体尾端。
2.根据权利要求1所述的用于薄壁管内检测的超声探头及装置，其特征在于，所述陶瓷压电晶片可为单晶晶片、双晶晶片、线阵晶片或面阵晶片。
3.根据权利要求1所述的用于薄壁管内检测的超声探头及装置，其特征在于，所述弹性预压耦合装置包括轴套螺钉、弹簧和耐磨片，所述轴套螺钉与弹簧连接，所述耐磨片与轴套螺钉连接。
4.根据权利要求1所述的用于薄壁管内检测的超声探头及装置，其特征在于，所述柔性扫查装置包括万向球铰接块、阻水环、柔性扫查管、把手、前端导向环和后端导向环，所述万向球铰接块安装在柔性扫查装置内部，所述阻水环安装在超声探头壳体外侧与薄壁管接触，所述柔性扫查管与超声探头壳体连接，所述把手与柔性扫查管连接，所述前端导向环安装在超声探头前端，所述后端导向环安装在探头壳体两端。
5.根据权利要求1所述的用于薄壁管内检测的超声探头及装置，其特征在于，所述探头壳体的接触面设有装夹螺纹孔，所述装夹螺纹孔用于匹配装夹可更换的楔块。
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