CN115060806B - 便携式焊接钢管超声波探伤检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，属于超声探伤设备技术领域。装置主要包括箱体及安装于所述箱体内部的支撑组件，所述支撑组件用于对试样进行夹紧，及驱动试样进行旋转运动和轴向运动，所述箱体内部还安装有检测组件，所述检测组件用于对试样上的焊缝进行超声探伤检测。本申请的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置通过设置有支撑组件、检测组件和喷液组件，可以智能的对钢管环焊缝进行检测，并在检测的过程中，带动试样进行旋转和移动，从而对环焊缝进行全面检测，同时喷液机构均匀的喷洒耦合剂，保证在超声探头与试样不接触的状态下，达到最佳的检测效果。

Description

便携式焊接钢管超声波探伤检测装置

技术领域

本申请涉及超声探伤设备技术领域，具体为便携式焊接钢管超声波探伤检测装置。

背景技术

钢管是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等，由于钢管在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构；

在钢管的使用过程中，常需要钢管之间的对接拼焊，而为了保证钢管的密封性，采用的拼焊方式为环焊，即进行整圈焊接，该项工序一般在工厂内进行批量加工，同时为了保证环焊的质量，在工艺上采用机器人焊接，并在焊接完成后对焊缝进行超声波检测；

超声波波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小；

针对目前钢管环焊缝的缺陷检测，目前常用的办法是采用手动控制超声波探头进行检测，但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：通过手动方式对钢管的环焊缝进行检测时，大部分是断续检测且采样的位置随机，无法保证对焊缝的所有位置进行检测，与现在对焊缝的高要求不匹配，同时手动检测劳动强度大，精度不高，所以有必要提供便携式焊接钢管超声波探伤检测装置来解决上述问题。

需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

发明内容

发明人通过研究发现：在目前的钢管环焊缝的生产中，虽然采取的机器人焊接，提高了焊接的质量，但是在机器人焊接的过程中，也要不断的调整其焊接的各项参数，而调整参数的依据为环焊缝的超声波检测的质量；

为了检测环焊缝的质量，通常是在生产过程中，定时的制作钢管焊接试样（以下简称试样），然后用超声波探伤仪对试样的环焊缝进行检测，为了全面检测焊缝，通常需要从焊缝侧面以一定的角度入射，然后进行全周检验，同时还要不停的调整入射点与焊缝的距离，以保证能对环焊缝整体进行检测；

目前利用手动控制超声波探头进行检测，首先无法保证入射角度的一致性和圆周运动的连贯性，进而无法判断对全部焊缝位置进行检测，现在采用的办法是延长检测时间，从而尽可能的对焊缝做到全面检测，但这样无疑增加了劳动的强度，这一现象成为目前钢管环焊生产中亟待解决的问题。

基于现有技术中存在的上述问题，本申请实施例的目的在于：提供便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，在对试样环焊缝检测的过程中，带动试样进行旋转和移动，保证焊缝检测的均匀和全面，从而达到最佳的检测效果。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，包括箱体及安装于所述箱体内部的支撑组件，所述支撑组件用于对试样进行夹紧，及驱动试样进行旋转运动和轴向运动，所述箱体内部还安装有检测组件，所述检测组件用于对试样上的焊缝进行超声探伤检测。

进一步的，支撑组件包括固定安装于所述箱体内部的旋转轴，及转动安装于所述旋转轴外圆上的支架，所述支架便于在竖直状态和平直状态时固定，所述支架上固定安装有电机，所述电机输出轴上可拆卸地安装第一伸缩杆，所述第一伸缩杆输出端可拆卸地安装有夹紧机构。

进一步的，夹紧机构包括可拆卸地安装于所述第一伸缩杆输出端的圆盘，均匀设置于所述圆盘表面的多组第三滑槽，安装于所述第三滑槽内侧的第三伸缩杆，安装于所述第三伸缩杆输出端，并与第三滑槽滑配夹紧块，安装于所述夹紧块与试样的接触面上压力感应器。

进一步的，检测组件包括安装于所述箱体内，并位于所述支撑组件的右侧的底座，设于所述底座上方顶板，用于连接所述底座和所述顶板，并带动顶板在竖直方向上升降升降机构，安装于所述顶板上端超声探头，用于显示超声波探伤检测的影像显示机构。

进一步的，所述显示机构包括与所述箱体铰接的盖体，及安装于所述盖体上的显示屏。

进一步的，所述检测机构还包括可拆卸地安装在所述顶板上端的第二伸缩杆，及可拆卸地安装于所述第二伸缩杆输出端的喷液板，及设于所述喷液板上的容纳腔室，所述容纳腔室底部开设有通孔，及盖合于所述容纳腔室上，并对所述容纳腔室进行密封的盖板，所述盖板下端安装有弹簧，所述弹簧下端安装有塞球，所述塞球与所述通孔相配。

进一步的，所述检测机构还包括安装于所述箱体内的液箱，所述液箱与容纳腔室管道连通，且管道中设有液泵，所述检测机构还包括安装于所述箱体内的水箱，所述水箱与容纳腔室管道连通，且管道中设有水泵。

进一步的，所述底座内设有液槽，所述顶板上设有漏液孔，所述检测机构还包括安装于所述箱体内的废液箱，所述废液箱与所述液槽管道连通，且管道内设有泵体。

进一步的，所述箱体内设有第一腔室、第二腔室及第三腔室，所述第一腔室用于圆盘的收纳，所述第二腔室用于第一伸缩杆的收纳，所述第三腔室用于放置电池。

本申请的有益效果是：本申请提供的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，通过设置有支撑组件、检测组件和喷液组件，可以智能的对钢管环焊缝进行检测，并在检测的过程中，带动试样进行旋转和移动，从而对环焊缝进行全面检测，同时喷液机构均匀的喷洒耦合剂，保证在超声探头与试样不接触的状态下，达到最佳的检测效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。

图中：

图1为本申请中便携式焊接钢管超声波探伤检测装置工作状态的示意图；

图2为图1中A处局部结构示意图；

图3为图1中检测组件的爆炸结构示意图；

图4为图3中B处局部结构示意图；

图5为本申请中便携式焊接钢管超声波探伤检测装置清洗状态的示意图；

图6为图5中C处局部结构示意图；

图7为图6中圆盘的结构示意图；

图8为图6中喷淋组件的结构示意图；

图9为本申请中便携式焊接钢管超声波探伤检测装置收纳状态的示意图；

其中，图中各附图标记：

11、箱体；111、第一安装孔；112、第二安装孔；12、第一腔室；13、盖体；14、铰链；15、显示屏；16、第二腔室；17、第三腔室；18、按钮；

21、支架；211、第一配合孔；212、第二配合孔；22、电机；23、旋转轴；24、圆盘；241、第三滑槽；242、第三伸缩杆；243、夹紧块；244、压力感应器；25、第一伸缩杆；

31、底座；32、第一滑槽；33、顶板；34、第二滑槽；35、剪刀板；36、漏液孔；37、液槽；

41、喷液板；411、容纳腔室；412、盖板；413、弹簧；414、塞球；415、通孔；42、第二伸缩杆；43、液箱；44、废液箱；45、水箱；46、水泵；47、泵体；48、液泵；

5、超声探头；

6、焊缝。

具体实施方式

现在结合附图对本申请作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本申请的基本结构，因此其仅显示与本申请有关的构成。

如图1所示，本申请提供了便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，包括箱体11，箱体11的一侧安装有铰链14，箱体11通过铰链14安装有盖体13，通过铰链14的作用，盖体13可以打开或盖合，盖体13在与箱体11打开后角度最大为150°，且两者盖合时通过磁吸结合；

盖体13上安装有显示屏15和按钮18，显示屏15用于对超声检测结果进行显示，按钮18用于控制超声检测系统的按照预设的程序工作，按钮18设有启闭按钮和其他控制显示的按钮；

如图1-3及图9所示，箱体11的内侧固定有旋转轴23，旋转轴23上轴承连接有支架21，支架21可以绕着旋转轴23进行90°旋转，从而可以停止在两个状态：竖直状态（如图1-3）和平直状态（如图9）；

箱体11内部设有第一安装孔111、支架21上设有第一配合孔211，从而实现支架21在竖直状态时的固定，箱体11内部设有第二安装孔112，支架21上设有第二配合孔212，从而实现支架21在平直状态下的固定，在支架21处于两种状态固定时，在支架21与箱体11之间均设有垫块，以弥补两者之间的间隙，同时该垫块可以通用于支架21的两种状态；

如图3及图7所示，支架21的左侧安装有电机22，且由超声检测系统控制，电机22的输出端可拆卸地安装有第一伸缩杆25，第一伸缩杆25由电力驱动并由超声检测系统控制，其右端可以根据需要伸长或缩短，第一伸缩杆25的右端可拆卸地安装有圆盘24，圆盘24的右侧设有多组第三滑槽241、多组第三滑槽241内均固定有第三伸缩杆242，第三伸缩杆242由电力驱动并由超声检测系统控制，第三伸缩杆242的输出端可以根据需要伸长或缩短，第三伸缩杆242的输出端固定有夹紧块243，夹紧块243可以在第三滑槽241内滑动，多组夹紧块243在第三伸缩杆242的带动下，实现对试样的夹紧和放松，这样构成了夹紧机构，当然夹紧机构还可以由三爪卡盘来实现，三爪卡盘为现有技术，本实施例不做赘述。

在本实施例中，第三伸缩杆242可以由如下方式实现：其由固定端和活动端组成，电池放置于固定端中，并用于驱动活动端进行伸缩运动，同时第三伸缩杆242与超声检测系统通过无线连接，从而可以在超声检测系统的控制下，对第三伸缩杆242的伸缩进行控制；

夹紧块243与试样的接触处设有压力感应器244，用以感知是否有试样被夹紧，压力感应器244与超声检测系统电连接；

如图2-4所示，箱体11的中间安装有底座31，底座31的两侧设有第一滑槽32，底座31的上侧设有顶板33，顶板33的两侧设有第二滑槽34，第一滑槽32和第二滑槽34中配合连接有剪刀板35，剪刀板35由液压驱动并由超声检测系统控制，通过剪刀板35在第一滑槽32和第二滑槽34中滑动，从而实现顶板33的升降；

顶板33的上端固定有超声探头5，超声探头5射出的探伤射波为45°方向，从而方便从侧面对试样的焊缝6进行检测，超声探头5由超声检测系统控制，其输出信号与显示屏15电连接，从而可以对焊缝6的状态进行检测和显示；

如图4和图8所示，顶板33的上端可拆卸地安装有第二伸缩杆42，第二伸缩杆42由电力驱动并由超声检测系统控制，第二伸缩杆42的输出端安装有喷液板41，喷液板41的内部设有容纳腔室411，容纳腔室411的底部设有通孔415，容纳腔室411的顶部安装有盖板412，盖板412的下端固定有弹簧413，弹簧413的下端固定有塞球414，塞球414与通孔415相匹配，且塞球414的下端伸出通孔415，初始自由状态下，塞球414将通孔415密封，当塞球414的下端受力向上运动时，塞球414无法密封通孔415，从而通孔415与外界贯通；

如图3-4及图8所示，箱体11的一侧安装有水箱45，水箱45与容纳腔室411管道连通且管道上安装有水泵46，用于向容纳腔室411内泵入水，水泵46安装于箱体11内，箱体11的另一侧安装有液箱43，液箱43与容纳腔室411管道连通且管道上安装有液泵48，液箱43中设有耦合剂，用于向容纳腔室411内泵入耦合剂，液泵48安装于箱体11内；

底座31上设有液槽37，顶板33上设有漏液孔36，箱体11内安装有废液箱44，废液箱44与液槽37管道连通，且管道上安装有泵体47，检测试样产生的废液和废水会通过漏液孔36，进入液槽37中，并由泵体47吸入废液箱44中，从而完成废液的收集；

箱体11的内部设有第一腔室12、第二腔室16、多处第三腔室17，第一腔室12用于收纳圆盘24及其上安装之部件，第二腔室16用于收纳第一伸缩杆25，多处第三腔室17用于放置电池，用于驱动各处电动元件。

实施例一：

本实施例为便携式焊接钢管超声波探伤检测装置的工作状态；

具体地，在本实施例中，如图1-4及图7和图8所示，支架21为竖直状态，第一伸缩杆25固定在电机22的输出端，圆盘24也固定在第一伸缩杆25的输出端，此时把试样安装在夹紧块243的内侧，超声检测系统控制夹紧块243对称收缩，直到压力感应器244的数值达到预设值时，确定为夹紧状态；

同时超声检测系统控制剪刀板35运动使顶板33向上运动，通过目测观察，直到顶板33上方的超声探头5接近试样的外圆时，停止运动，在操作时，确定超声探头5与试样外圆的距离，可以用预先制作的软塞块放在超声探头5和试样外圆之间，保证超声探头5与试样的距离为2mm左右；

与此同时因为焊缝6有一定的深度，通过超声检测系统控制第一伸缩杆25来回的伸长和收缩，并结合显示屏15的图像显示，确定焊缝6的径向范围，从而确定检测焊缝6的左侧起始端和右侧终点位置，并控制第一伸缩杆25停止在左侧起始端，做好检测准备，在测试检测范围时，可以在超声探头5和试样外圆涂抹点耦合剂，保证图像显示的准确性，以避免不必要的干扰；

在工作状态下，第二伸缩杆42固定在顶板33的上端，喷液板41固定在第二伸缩杆42的输出端，利用超声检测系统控制第二伸缩杆42上下运动，使得塞球414与试样外圆接触，并被试样外圆顶开，从而容纳腔室411可以与外部贯通，此时液箱43通过液泵48和软管与容纳腔室411保持连通，液泵48的开启和闭合由超声检测系统控制；

所有工作准备完成后，超声检测系统带动电机22开始缓慢转动，同时液泵48开始工作，把液箱43中的耦合剂泵入容纳腔室411中，并流入到试样的外圆处，此时观察试样外圆耦合剂的量，并通过增大液泵48的功率或者调整喷液板41的高度，从而控制耦合剂的出液量，同时液箱43中耦合剂浓度配置较高，一方面避免试样表面粗糙度过高而影响检测结果，同时在耦合剂喷洒到试样表面并跟随试样进行旋转的过程中，粘附性更好，不会轻易的掉落；

当试样上粘合有耦合剂的位置转到超声探头5的位置时，利用超声探头5采集焊缝6的内部情况，并显示在显示屏15上，从而可以了解焊缝6的内部焊接缺陷情况，并根据数据调整焊接参数，整个过程完整连续，从而可以对焊缝6的内部情况进行全面的采集；

当电机22旋转一圈后，第一伸缩杆25收缩，带动试样往左运动，从而可以利用超声探头5检测焊缝6的下一个位置的缺陷情况，如此反复，直到右侧终点位置，完成焊缝6的超声探伤检测。

实施例二：

本实施例为便携式焊接钢管超声波探伤检测装置的清洗状态；

具体地，在本实施例中，如图5-6及图8所示，清洗状态下各部件的安装关系与工作状态下的安装关系基本相同，不同的是如下技术特征：

水箱45与容纳腔室411通过水泵46和软管保持连通，废液箱44通过泵体47和软管与液槽37内部保持连通，且水泵46和泵体47的开启和闭合均由超声检测系统控制，同时顶板33在剪刀板35的带动下，向下运动并与底座31上表面接触，同时第二伸缩杆42带动喷液板41下降，直到塞球414与超声探头5接触，并被超声探头5挤压向上运动，从而使容纳腔室411与外界连通；

在清洗状态下，电机22和液泵48均停止工作，超声检测系统控制水泵46和泵体47工作，此时水箱45中的水被泵入到容纳腔室411中，并通过通孔415冲洗超声探头5，从而对超声探头5进行清洁；

冲洗产生的废水在泵体47的作用下，进入废液箱44中，从而完成废水的收集，废液箱44可以从箱体11上拆卸，以便于清理废水；

工作状态和清洗状态均由启闭按钮控制，通过压力感应器244的受力来区分两种状态，当按下启闭按钮时，夹紧块243开始向内收缩，如果内部有试样，夹紧块243会与试样接触，并继续夹紧达到预设值，如此判断为工作状态，如果内部没有试样，夹紧块243会继续运动到达最内端，且在最内端时，因为夹紧块243不会相互接触，所以此时压力感应器244不会受到任何外力，从而此状态为压力感应器244不受力状态，并判定为清洗状态。

实施例三：

本实施例为便携式焊接钢管超声波探伤检测装置的收纳状态；

具体地，在本实施例中，如图1及图9所示，超声波探伤检测装置使用完毕后，将圆盘24拆出，放入第一腔室12中，把第一伸缩杆25拆出，并使第一伸缩杆25为最短状态，然后放入第二腔室16中，支架21翻转90°呈平直状态，并固定在箱体11中，把连接水箱45和液箱43的软管拆出，放入箱体11内，把喷液板41连通第二伸缩杆42一起拆出，并使第二伸缩杆42为最短状态，然后放置在箱体11内，最终收纳状态为图9所示；

收纳完成后盖体13进行盖合，从而可以根据需要移动到任意位置使用，非常便捷。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本申请的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，其特征在于：包括：

箱体(11)；

支撑组件，安装于所述箱体(11)内部，用于对试样进行夹紧，及驱动试样进行旋转运动和轴向运动；

所述支撑组件包括：

旋转轴(23)，固定安装于所述箱体(11)内部；

支架(21)，转动安装于所述旋转轴(23)外圆上，所述支架(21)便于在竖直状态和平直状态时固定；

电机(22)，固定安装于所述支架(21)上；

第一伸缩杆(25)，可拆卸地安装于所述电机(22)输出轴上；

夹紧机构，可拆卸地安装于所述第一伸缩杆(25)输出端；

所述夹紧机构包括：

圆盘(24)，可拆卸地安装于所述第一伸缩杆(25)输出端；

多组第三滑槽(241)，均匀设置于所述圆盘(24)表面；

第三伸缩杆(242)，安装于所述第三滑槽(241)内侧；

夹紧块(243)，安装于所述第三伸缩杆(242)输出端，并与第三滑槽(241)滑配；

压力感应器(244)，安装于所述夹紧块(243)与试样的接触面上；

检测组件，安装于所述箱体(11)内部，用于对试样上的焊缝(6)进行超声探伤检测；

所述箱体(11)上铰接有盖体(13 )，所述盖体(13)上安装有显示屏(15) 和按钮(18)，所述按钮(18)用于控制超声检测系统的按照预设的程序工作，所述按钮(18)设有启闭按钮和其他控制显示的按钮；

根据所述压力感应器(244)的受力，确定便携式焊接钢管超声波探伤检测装置的状态，按下所述启闭按钮，所述夹紧块(243)向内收缩，当所述压力感应器(244)受力达到预设值，判定便携式焊接钢管超声波探伤检测装置为工作状态，当所述夹紧块(243)收缩到极限值，所述压力感应器(244)仍不受力，判定便携式焊接钢管超声波探伤检测装置为清洗状态。

2.根据权利要求1所述的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，其特征在于：所述检测组件包括：

底座(31)，安装于所述箱体(11)内，并位于所述支撑组件的右侧；

顶板(33)，设于所述底座(31)上方；

升降机构，用于连接所述底座(31)和所述顶板(33)，并带动顶板(33)在竖直方向上升降；

超声探头(5)，安装于所述顶板(33)上端；

显示机构，用于显示超声波探伤检测的影像。

3.根据权利要求2所述的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，其特征在于：所述检测组件还包括：

第二伸缩杆(42)，可拆卸地安装在所述顶板(33)上端；

喷液板(41)，可拆卸地安装于所述第二伸缩杆(42)输出端；

容纳腔室(411)，设于所述喷液板(41)上，所述容纳腔室(411)底部开设有通孔(415)；

盖板(412)，盖合于所述容纳腔室(411)上，并对所述容纳腔室(411)进行密封，所述盖板(412)下端安装有弹簧(413)，所述弹簧(413)下端安装有塞球(414)，所述塞球(414)与所述通孔(415)相配合。

4.根据权利要求3所述的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，其特征在于：所述检测组件还包括安装于所述箱体(11)内的液箱(43)，所述液箱(43)与容纳腔室(411)管道连通，且管道中设有液泵(48)；

所述检测组件 还包括安装于所述箱体(11)内的水箱(45)，所述水箱(45)与容纳腔室(411)管道连通，且管道中设有水泵(46)。

5.根据权利要求4所述的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，其特征在于：所述底座(31)内设有液槽(37)，所述顶板(33)上设有漏液孔(36)，所述检测机构还包括安装于所述箱体(11)内的废液箱(44)，所述废液箱(44)与所述液槽(37)管道连通，且管道内设有泵体(47)。

6.根据权利要求5所述的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置，其特征在于：所述箱体(11)内设有第一腔室(12)、第二腔室(16)及第三腔室(17)，其中：

所述第一腔室(12)用于圆盘(24)的收纳，所述第二腔室(16)用于第一伸缩杆(25)的收纳，所述第三腔室(17)用于放置电池。

7.一种使用如根据权利要求6所述的便携式焊接钢管超声波探伤检测装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，打开盖体(13)，将分散在箱体(11)内的各部件一一安装；

第二步，将试样放置在夹紧块(243)内侧，然后按压启闭按钮；

第三步，夹紧块(243)慢慢向内侧移动并夹紧试样，直到压力感应器(244)达到预设值，判断试样被夹紧，同时超声检测系统判定进入工作状态，并对试样进行焊缝检测；

第四步，检测完成后，取下试样，同时按压启闭按钮，夹紧块(243)慢慢向内侧移动，直到达到极限，此时压力感应器(244)不受力，超声检测系统判定进入清洗状态，并对超声探头(5)进行清洗；

第五步，清洗完成后，对各部件进行收纳。

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