CN116399950A - 一种无缝钢管无损超声探伤设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无缝钢管无损超声探伤设备及方法，属于工件检测技术领域，用于提供一种效率更好同时精度也更高的无缝钢管无损超声探伤设备以及使用该探伤设备的方法，包括机架，机架上设置有上料机构，上料机构的排料端设置有推排机构，推排机构和上料机构的上方设置有竖直的探伤管，探伤管在内外分离的真空隔层内设置有超声波收发器，探伤管的上方设置有重置机构。本实用通过设计具有多层结构的探伤管，并在探伤管内设置相互分离的超声反射器和超声接收器，超声发射器可沿无缝钢管的内壁运动，超声接收器可沿无缝钢管的外壁运动，从而精准地检测到无缝钢管管壁各个方向的材料均匀度情况，大大提高了无缝钢管的探伤精度。

Description

一种无缝钢管无损超声探伤设备及方法

技术领域

本申请涉及工件检测技术领域，尤其涉及一种无缝钢管无损超声探伤设备及方法。

背景技术

目前，无缝钢管多用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构钢管，为了保证无缝钢管能够长时间稳定的工作，在钢管生产完成后需要进行损伤检测，包括是否与裂缝、管壁的材料是否均匀等，人工的检测方法精度底、效率低，所以需要使用探伤设备。

现有的无缝钢管探伤设备多采用超声波探伤的方式，通过让超声波穿过无缝钢管的管壁，对比穿过前后声波的变化即可判断无缝钢管是否存在不合格的地方，但是现有的探伤设备仅能在无缝钢管外进行探测，利用声波的反射来确定管壁是否有损伤，这种探测反射虽然效率高，但是精度较低，需要增大损伤确定的阈值，才能保证无缝钢管具有较高的合格品率。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种效率更好同时精度也更高的无缝钢管无损超声探伤设备以及使用该探伤设备的方法。

为达到以上目的，本申请提供了一种无缝钢管无损超声探伤设备：包括机架，所述机架上设置有上料机构，所述上料机构内排布有待检测的钢管体，所述上料机构的排料端设置有推排机构，所述推排机构和上料机构的上方设置有竖直的探伤管，所述推排机构适于将钢管体竖直地推入探伤管内，所述探伤管在插入的所述钢管体的内部和外部具有真空的隔层，所述探伤管在内外分离的真空隔层内设置有超声波收发器，适于检测所述钢管体的缺陷，所述探伤管的上方设置有重置机构，适于将所述超声波收发器的移动至初始位置。

作为一种优选，所述探伤管包括同轴且由内而外依次扩大的内层管、中层管和外层管，所述内层管的下端具有底部密封饼，所述内层管和中层管的上端固定连接有顶部密封环，所述中层管和外层管的下端固定连接有底部密封环，所述内层管与中层管之间形成有下端开放的钢管腔，适于容纳所述钢管体，钢管体在探伤管内即可进行探伤检测。

作为一种优选，所述重置机构包括纵向的液压缸，所述液压缸内插接有竖直向下延伸的伸缩杆和伸缩套，所述伸缩杆位于所述伸缩套内，并且同轴，所述内层管的上端内壁设置有密封圈，适于与所述伸缩杆的外侧面紧密贴合构成密封结构，所述内层管内形成空气密度低于10％的中间腔，所述中层管的外壁和所述外层管的内壁在靠近上端的位置同样设置有密封圈，适于与所述伸缩套的内外侧壁紧密贴合构成密封结构，所述中层管与外层管之间形成空气密度低于10％的外围腔；所述机架包括背板，所述液压缸通过连接套与所述背板固定连接，所述背板对向所述探伤管的一侧固定连接有限位板和夹持爪，所述外层管的顶部固定连接有连接盘，所述连接盘上开设有连接件孔，供连接件穿过与所述限位板固定连接，所述夹持爪适于夹紧所述探伤管，提高探伤管的稳定性。

作为一种优选，所述超声波收发器包括超声发射器和超声接收器，所述超声发射器设置在所述中间腔内，与所述内层管的内壁留有间隙，所述超声接收器为环状，设置在所述外围腔内，与所述中层管的外壁和外层管的内壁留有间隙，所述超声发射器的外侧面开设有声波发射槽，所述超声接收器的内壁开设有声波接收槽，方便超声波的传递。

作为一种优选，所述伸缩杆的下端设置有圆形的电磁柄，所述伸缩套的下端设置有环形的电磁环，所述电磁柄和电磁环的内部设置有励磁线圈，所述超声发射器的顶部设置有铁磁性材料片，适于被所述电磁柄吸附，所述超声接收器的顶部同样设置有铁磁性材料片，适于被所述电磁环吸附，所述伸缩杆和伸缩套的下端均具有卡环，所述电磁柄和电磁环的上端面均开设有卡槽，适于分别与所述卡环配合构成卡合结构；所述电磁柄和电磁环的下端面均开设有电极槽，所述超声发射器的上端面设置有发射器电极，适于与所述电磁柄下端的电极槽嵌合电性连接，所述超声接收器的上端面设置有接收器电极，适于与所述电磁环下端的电极槽嵌合电性连接；所述内层管、中层管和外层管由绝缘材料制成，所述中间腔和外围腔的内底面设置有软性垫，所述软性垫包括设置在所述底部密封饼上表面的减振饼，以及设置在所述底部密封环上表面的减振环，降低超声发射器和超声接收器的冲击。

作为一种优选，所述机架还包括轮架，所述推排机构包括一对上下排布的滚轮，所述滚轮与所述轮架转动连接，两个所述滚轮外传动连接有皮带，所述皮带的两侧为纵向，所述皮带的外侧面具有凹槽，所述皮带在凹槽内设置有替代柱，所述替代柱的长度大于所述钢管体的长度，所述皮带的长度减去所述替代柱的长度后大于所述钢管体的长度；所述轮架的外侧面设置有电动机和减速器，所述电动机通过所述减速器带动所述滚轮转动，所述轮架还转动连接有辊子，适于给所述皮带可与所述钢管体贴合一侧的内壁接触提供支持力，避免后面等待检测的钢管体干扰真正检测的钢管体。

作为一种优选，所述上料机构与所述机架固定连接，所述上料机构包括光滑过渡的圆弧滑道和水平滑道，所述水平滑道内的钢管体均为竖直状态，所述圆弧滑道远离所述水平滑道的一端更高，所述水平滑道远离所述圆弧滑道的一端与所述皮带之间的间隔大于所述钢管体直径的一倍、小于所述钢管体直径的二倍，方便检测好的钢管体从推排机构下脱离。

作为一种优选，所述推排机构和上料机构的下方设置有分流机构，所述分流机构包括次品滑道和正品滑道，所述次品滑道和正品滑道均包含相对端高、远离端低的斜板，所述斜板的相对侧设置有与所述机架固定连接的挡板，两个所述斜板之间设置有位于所述推排机构和上料机构之间正下方的分拨板，所述分拨板的两端具有与所述挡板转动连接的端轴，所述挡板的外侧面固定连接有气缸，所述气缸的活动端铰接有连杆，所述连杆的另一端铰接有摆臂，所述摆臂的另一端开设有销孔，其中一个所述端轴穿过所述挡板并固定连接有销柱，所述销柱穿过所述销孔并固定连接有限位环，构成一个稳定的曲柄滑块机构。

本申请还提供了一种使用该无缝钢管无损超声探伤设备的探伤方法，具体步骤如下：

S1.位于所述水平滑道内最左侧的所述钢管体在右侧的其他所述钢管体的压迫作用下紧贴所述皮带的凹槽侧；

S2.所述皮带带动所述替代柱一同转动，所述替代柱将最左侧的所述钢管体推入所述探伤管的钢管腔内，直至所述替代柱的上端顶住所述探伤管的底部；

S3.所述电磁柄和电磁环一起停止给内部的励磁线圈供电，同步释放超声发射器和超声接收器，同时超声发射器开始发射超声波、超声接收器开始接收超声波，二者在真空的腔体内以相同的加速度同步下落，高度保持几乎一致，直至同时掉落至软性垫上；

S4.超声接收器判断下落过程中略过的钢管体的侧壁材料是否均匀，若不均匀，则超声发射器和超声接收器保持开启状态，在重置机构的电磁柄和电磁环下降与二者接触进行充电的时候，将不均匀的信号传递给主控电脑，所述重置机构将超声发射器和超声接收器以匀速向上提升，确定该钢管体存在材料不均匀的位置和长度，进入S5；若检测结果为均匀，则超声发射器和超声接收器在停止后立即关闭，在与重置机构下端接触时将钢管合格的信号传递给主控电脑，再在励磁线圈的磁力吸附作用下快速回到上限位，进入S6；

S5.在所述气缸的带动下，所述分拨板的上端向所述正品滑道的一侧偏转；

S6.在所述气缸的带动下，所述分拨板的上端向所述次品滑道的一侧偏转；

S7.皮带反向转动，位于所述探伤管内的钢管体在自身重力作用下下落，若该钢管体的材料不均匀，则掉落至次品滑道上；若该钢管体的材料均匀，则掉落至正品滑道上；

S8.皮带再次正向转动，回到S1。

作为一种优选，所述S2步骤中皮带采用橡胶材料，替代柱采用塑料，所述替代柱的长度是所述钢管体长度的105％～120％，所述皮带的长度是所述替代柱长度的200％～220％。

作为进一步优选，会在所述超声发射器和超声接收器的壳体内部设置有加速传感器、电池、存储器和控制器等电学结构。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)通过设计具有多层结构的探伤管，并在探伤管内设置相互分离的超声反射器和超声接收器，超声发射器可沿无缝钢管的内壁运动，超声接收器可沿无缝钢管的外壁运动，并且超声反射器和超声接收器在几乎真空的腔体内运动，在没有动力驱动的情况下仅利用自身的自由落体就可以保证高度对齐，从而精准地检测到无缝钢管管壁各个方向的材料均匀度情况，大大提高了无缝钢管的探伤精度；

(2)由于超声反射器和超声接收器沿直线自由落体，下落速度非常快，所以即使对于很长的无缝钢管，也能快速完成检测，具有较高的检测效率。

附图说明

图1为该无缝钢管无损超声探伤设备的整体构造第一立体示意图；

图2为该无缝钢管无损超声探伤设备的整体构造第二立体示意图；

图3为该无缝钢管无损超声探伤设备的去掉重置机构之后的立体视图；

图4为该无缝钢管无损超声探伤设备的推排机构的传动示意图；

图5为该无缝钢管无损超声探伤设备的图4去掉一侧挡板之后的立体视图；

图6为该无缝钢管无损超声探伤设备的图5去掉挡板和斜板之后的立体视图；

图7为该无缝钢管无损超声探伤设备的分流机构的传动结构示意图；

图8为该无缝钢管无损超声探伤设备的分拨板的立体结构示意图；

图9为该无缝钢管无损超声探伤设备的正品滑道的立体结构示意图；

图10为该无缝钢管无损超声探伤设备的图9的A处局部放大图；

图11为该无缝钢管无损超声探伤设备的重置机构与上料机构的配合状态示意图；

图12为该无缝钢管无损超声探伤设备的图11去掉滚动结构之后的立体示意图；

图13为该无缝钢管无损超声探伤设备的钢管体与探伤管的对应示意图；

图14为该无缝钢管无损超声探伤设备的图13的B处局部放大图；

图15为该无缝钢管无损超声探伤设备的重置机构及探伤管的立体剖视图；

图16为该无缝钢管无损超声探伤设备的图15的C处局部放大图；

图17为该无缝钢管无损超声探伤设备的图15的D处局部放大图；

图18为该无缝钢管无损超声探伤设备的图15的E处局部放大图；

图19为该无缝钢管无损超声探伤设备的探伤管的立体结构剖视图；

图20为该无缝钢管无损超声探伤设备的图19的F处局部放大图；

图21为该无缝钢管无损超声探伤设备的图19的G处局部放大图；

图22为该无缝钢管无损超声探伤设备的超声波收发器的立体结构第一视图；

图23为该无缝钢管无损超声探伤设备的超声波收发器的立体结构第二视图；

图24为该无缝钢管无损超声探伤设备的重置机构的立体结构剖视图；

图25为该无缝钢管无损超声探伤设备的图24的H处局部放大图；

图26为该无缝钢管无损超声探伤设备的重置机构端部结构的位置对应关系图；

图27为该无缝钢管无损超声探伤设备的重置机构的端部结构的立体剖视图；

图28为使用该无缝钢管无损超声探伤设备的探伤方法流程图。

图中：1、钢管体；2、探伤管；201、内层管；202、中层管；203、外层管；204、底部密封饼；205、底部密封环；206、顶部密封环；207、连接盘；208、连接件孔；209、密封圈；210、钢管腔；211、中间腔；212、外围腔；3、推排机构；301、电动机；302、减速器；303、皮带；304、替代柱；305、滚轮；306、辊子；4、分流机构；401、次品滑道；402、正斜板；410、销柱；411、限位环；412、销孔；5、重置机构；501、液压缸；502、连接套；503、伸缩杆；504、伸缩套；505、电磁柄；506、电磁环；507、电极槽；508、卡环；509、卡槽；6、上料机构；601、圆弧滑道；602、水平滑道；7、机架；701、背板；702、轮架；703、限位板；704、夹持爪；8、超声波收发器；810、超声发射器；811、声波发射槽；812、发射器电极；820、超声接收器；821、声波接收槽；822、接收器电极；9、软性垫；901、减振饼；902、减振环。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1-27所示的无缝钢管无损超声探伤设备，包括起到主要固定支撑作用的机架7，机架7上设置有上料机构6，上料机构6内排布有待检测的钢管体1，用于将钢管体1输送到检测部位，上料机构6与机架7固定连接来确保自身的稳定性，上料机构6包括光滑过渡的圆弧滑道601和水平滑道602，水平滑道602内的钢管体1均为竖直状态，圆弧滑道601远离水平滑道602的一端更高，方便钢管体1利用自身重力自动滑到到水平滑道602内，并给水平滑道602内的钢管体1提供一个保持竖直状态的预压力。

上料机构6的排料端设置有推排机构3，用于将钢管体1竖直地推入探伤管2内，机架7包括轮架702，而推排机构3包括一对上下排布的滚轮305，滚轮305与轮架702转动连接，两个滚轮305外传动连接有皮带303，皮带303由橡胶材料制成，具有很好的柔韧性以及较高的表面摩擦系数，皮带303的两侧为纵向，皮带303的外侧面具有凹槽，皮带303在凹槽内设置有替代柱304，在最左侧的钢管体1上升或下降时，代替最左侧的钢管体1与下一个钢管体1接触，来给后面的钢管体1提供支持力，需要注意的是替代柱304采用塑料，塑料具有一定的柔性能够适宜皮带303的弯曲，同时表面摩擦系数较小，因此在与钢管体1的侧面接触时相对滑动的摩擦力较小，不至于将下一个钢管体1带起，替代柱304的长度大于钢管体1的长度，替代柱304的之间要略大于钢管体1的直径，大于几毫米即可，可以防止上升的钢管体1与下方最近的钢管体1的端部对顶而难以正常下降，皮带303的长度减去替代柱304的长度后大于钢管体1的长度，一般情况下，替代柱304的长度是钢管体1长度的105％～120％，皮带303的长度是替代柱304长度的200％～220％，由于实际需要进行探伤检测的钢管体1长度尺寸会有不同，所以使用的探伤设备的型号也会不同，为了降低设备的使用成本，同时保证正常的检测工作，本实施例中取替代柱304的长度为适配的钢管体1长度的108％，取皮带303的长度为替代柱304长度的200％即可。

轮架702的外侧面设置有电动机301和减速器302，电动机301通过减速器302带动滚轮305以较低的转速和较大的扭矩转动，轮架702还转动连接有辊子306，适于给皮带303可与钢管体1贴合一侧的内壁接触提供支持力，防止皮带303受到多个钢管体1的挤压作用而内陷变形，水平滑道602远离圆弧滑道601的一端与皮带303之间的间隔大于钢管体1直径的一倍、小于钢管体1直径的二倍，通常情况下取1.25倍即可。

推排机构3和上料机构6的上方设置有竖直的探伤管2，其内部是完成钢管体1探伤的工作空间，探伤管2在插入的钢管体1的内部和外部具有真空的隔层，形成这些隔层需要探伤管2包括同轴且由内而外依次扩大的内层管201、中层管202和外层管203，内层管201、中层管202和外层管203需要由绝缘材料制成，内层管201的下端具有底部密封饼204，内层管201和中层管202的上端固定连接有顶部密封环206，中层管202和外层管203的下端固定连接有底部密封环205，本实施例中底部密封饼204、底部密封环205和顶部密封环206与内层管201、中层管202和外层管203为一体式结构，由透明的钢化玻璃制成，内层管201与中层管202之间形成有下端开放的钢管腔210，适于容纳钢管体1，钢管体1插入钢管腔210之后即可进行探伤操作。

探伤管2在内外分离的真空隔层内设置有超声波收发器8，适于检测钢管体1的缺陷，超声波收发器8具体包括相互分离的超声发射器810和超声接收器820，超声发射器810设置在中间腔211内，与内层管201的内壁留有间隙，由于中间腔211内几乎没有空气，所以超声发射器810在下落过程中可以保持水平状态且不与内层管201的内壁接触，超声接收器820为环状，设置在外围腔212内，与中层管202的外壁和外层管203的内壁留有间隙，同样的，超声接收器820在下落过程中也能保持自身的水平状态且不与中层管202和外层管203的管壁接触，超声发射器810的外侧面开设有环形排布的声波发射槽811，方便声波从超声发射器810壳体中传播出来，超声接收器820的内壁开设有同样环形排布的声波接收槽821，方便声波进入超声接收器820的壳体内作用到内置的声波探头。

探伤管2的上方设置有重置机构5，适于将超声波收发器8的移动至初始位置，重置机构5的具体结构包括纵向的液压缸501，液压缸501内插接有竖直向下延伸的伸缩杆503和伸缩套504，伸缩杆503位于伸缩套504内，并且同轴，需要注意的是这是一种不常见的液压伸缩结构，其中伸缩套504位于液压缸501内部的上端开设有与液压缸501内部连通的通孔，允许液压油进入伸缩杆503与伸缩套504之间的空间，来提供伸缩杆503和伸缩套504回缩时的液压力，内层管201的上端内壁设置有密封圈209，适于与伸缩杆503的外侧面紧密贴合构成密封结构，这样内层管201内就能稳定地形成空气密度低于10％的中间腔211，中层管202的外壁和外层管203的内壁在靠近上端的位置同样设置有密封圈209，适于与伸缩套504的内外侧壁紧密贴合构成密封结构，同样的中层管202与外层管203之间也能稳定的形成空气密度低于10％的外围腔212，腔体内的空气密度低于自然状态下空气密度的10％一般理解为真空状态，在合理的调控下伸缩杆503和伸缩套504位于上限位时，腔体内的空气密度会达到相对于外界空气密度5％的标准，这种状态下由于并不是完全的真空，所以可以利用稀薄的空气作为声音传播的介质，而空气密度又非常小几乎不会对下落过程中的超声发射器810和超声接收器820产生明显差别的空气阻力，所以二者可以在这个较短的下落距离内保持高度一致，完成超声波信号的传递，当伸缩杆503和伸缩套504下降时，由于腔体内部的空间被压缩，所以腔体内的空气密度会升高，可能会接近10％，不过在伸缩杆503和伸缩套504的牵引作用下，伸缩杆503和伸缩套504就能保持同步上升，更不需要考虑空气阻力的问题了；另一方面中间腔211和外围腔212的内底面设置有软性垫9，这样超声发射器810和超声接收器820在掉落至底部时，就能很好的减少冲击，撞击的噪音就很小，软性垫9具体包括设置在底部密封饼204上表面的减振饼901，以及设置在底部密封环205上表面的减振环902，这里的减振饼901和减振环902不采用橡胶这种弹性较大的材料，而是采用海绵或者记忆棉这种受压后就会下陷的材料，能够更好地吸收掉落时的冲击，几乎没有噪音。

伸缩杆503的下端设置有圆形的电磁柄505，伸缩套504的下端设置有环形的电磁环506，电磁柄505和电磁环506的内部设置有励磁线圈，超声发射器810的顶部设置有铁磁性材料片，可以被电磁柄505吸附住，超声接收器820的顶部同样设置有铁磁性材料片，可以被电磁环506吸附住，被磁吸固定后的超声发射器810和超声接收器820就能跟随伸缩杆503和伸缩套504一同上升，伸缩杆503和伸缩套504的下端均具有卡环508，电磁柄505和电磁环506的上端面均开设有卡槽509，适于分别与卡环508配合构成卡合结构，保证电磁柄505和电磁环506的稳定性，同时方便拆装、更换和维护；电磁柄505和电磁环506的下端面均开设有电极槽507，超声发射器810的上端面设置有发射器电极812，适于与电磁柄505下端的电极槽507嵌合电性连接，用于给超声发射器810充电，超声接收器820的上端面设置有接收器电极822，适于与电磁环506下端的电极槽507嵌合电性连接，同样的是为了给超声接收器820充电，在使用中超声发射器810和超声接收器820的壳体内部设置有加速传感器、电池、存储器和控制器等电学部件，用于实现自动的供电和工作控制，以及数据的记录，电极不但用于获取电能，还会传递电信号，并且在磁场环境稳定后传递，确保信号的准确度。

机架7还包括背板701，液压缸501通过连接套502与背板701固定连接，来保证自身稳定性，背板701对向探伤管2的一侧固定连接有限位板703和夹持爪704，外层管203的顶部固定连接有连接盘207，连接盘207上开设有连接件孔208，供连接件穿过与限位板703固定连接，确保探伤管2的连接强度，从而保证探伤管2的高度不变，夹持爪704一般有若干个，用于夹紧探伤管2，一般都是夹紧外层管203的中部和靠近底部的位置。

为了区分合格品和次品，还会在推排机构3和上料机构6的下方设置分流机构4，分流机构4与机架7固定连接，分流机构4包括次品滑道401和正品滑道402，次品滑道401和正品滑道402均包含相对端高、远离端低的斜板409，方便钢管体1自动滑离，斜板409的相对侧设置有与机架7固定连接的挡板408，防止斜板409上的钢管体1从侧方向上滚落，两个斜板409之间设置有位于推排机构3和上料机构6之间正下方的分拨板407，用于将下落的钢管体1导向对应的滑道，分拨板407的两端具有与挡板408转动连接的端轴406，挡板408的外侧面固定连接有气缸403，气缸403的活动端铰接有连杆404，连杆404的另一端铰接有摆臂405，摆臂405的另一端开设有销孔412，其中一个端轴406穿过挡板408并固定连接有销柱410，销柱410穿过销孔412并固定连接有限位环411，构成一个曲柄滑块机构，当气缸403的活动端伸缩时，分拨板407就会发生对应的转动。

如图28所示，使用该无缝钢管无损超声探伤设备的方法如下：

第一步，位于水平滑道602内最左侧的钢管体1在右侧的其他钢管体1的压迫作用下紧贴皮带303的凹槽侧；

第二步，皮带303逆时针转动，带动替代柱304一同转动，替代柱304的右端将最左侧的钢管体1推入探伤管2的钢管腔210内，直至替代柱304的上端顶住探伤管2的底部；

第三步，电磁柄505和电磁环506一起停止给内部的励磁线圈供电，同步释放超声发射器810和超声接收器820，同时超声发射器810开始发射超声波、超声接收器820开始接收超声波，二者在真空的腔体内以相同的加速度同步下落，高度保持几乎一致，直至同时掉落至软性垫9上；

第四步，超声接收器820通过接收到的超声波信号均匀度来判断下落过程中略过的钢管体1的侧壁材料是否均匀，若不均匀，则超声发射器810和超声接收器820保持开启状态，在重置机构5的电磁柄505和电磁环506下降与二者接触进行充电的时候，将不均匀的信号传递给该设备的主控电脑，重置机构5将超声发射器810和超声接收器820以匀速向上提升，从而进一步确定该钢管体1存在材料不均匀的位置和长度，然后进入第五步；若检测结果为均匀，则超声发射器810和超声接收器820在掉落至软性垫9之之后立即关闭停止工作，在与重置机构5下端接触时将钢管合格的信号传递给主控电脑，再在励磁线圈的磁力吸附作用下快速回到上限位，进入第六步；

第五步，在气缸403的带动下，分拨板407的上端向正品滑道402的一侧偏转；

第六步，在气缸403的带动下，分拨板407的上端向次品滑道401的一侧偏转；

第七步，皮带303反向转动，也即顺时针转动，则位于探伤管2内的钢管体1失去替代柱304的支持作用，在自身重力作用下下落，若该钢管体1的材料不均匀，则在分拨板407的导向作用下掉落至次品滑道401上；若该钢管体的材料均匀，则在分拨板407的导向作用下掉落至正品滑道402上，实现合格品与残次品的分离；

第八步，皮带303再次正向转动，即可回到第一步进行下一轮的探伤工作。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：包括机架(7)，所述机架(7)上设置有上料机构(6)，所述上料机构(6)内排布有待检测的钢管体(1)，所述上料机构(6)的排料端设置有推排机构(3)，所述推排机构(3)和上料机构(6)的上方设置有竖直的探伤管(2)，所述推排机构(3)适于将钢管体(1)竖直地推入探伤管(2)内，所述探伤管(2)在插入的所述钢管体(1)的内部和外部具有真空的隔层，所述探伤管(2)在内外分离的真空隔层内设置有超声波收发器(8)，适于检测所述钢管体(1)的缺陷，所述探伤管(2)的上方设置有重置机构(5)，适于将所述超声波收发器(8)的移动至初始位置。

2.如权利要求1所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述探伤管(2)包括同轴且由内而外依次扩大的内层管(201)、中层管(202)和外层管(203)，所述内层管(201)的下端具有底部密封饼(204)，所述内层管(201)和中层管(202)的上端固定连接有顶部密封环(206)，所述中层管(202)和外层管(203)的下端固定连接有底部密封环(205)，所述内层管(201)与中层管(202)之间形成有下端开放的钢管腔(210)，适于容纳所述钢管体(1)。

3.如权利要求2所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述重置机构(5)包括纵向的液压缸(501)，所述液压缸(501)内插接有竖直向下延伸的伸缩杆(503)和伸缩套(504)，所述伸缩杆(503)位于所述伸缩套(504)内，并且同轴，所述内层管(201)的上端内壁设置有密封圈(209)，适于与所述伸缩杆(503)的外侧面紧密贴合构成密封结构，所述内层管(201)内形成空气密度低于10％的中间腔(211)，所述中层管(202)的外壁和所述外层管(203)的内壁在靠近上端的位置同样设置有密封圈(209)，适于与所述伸缩套(504)的内外侧壁紧密贴合构成密封结构，所述中层管(202)与外层管(203)之间形成空气密度低于10％的外围腔(212)；所述机架(7)包括背板(701)，所述液压缸(501)通过连接套(502)与所述背板(701)固定连接，所述背板(701)对向所述探伤管(2)的一侧固定连接有限位板(703)和夹持爪(704)，所述外层管(203)的顶部固定连接有连接盘(207)，所述连接盘(207)上开设有连接件孔(208)，供连接件穿过与所述限位板(703)固定连接，所述夹持爪(704)适于夹紧所述探伤管(2)。

4.如权利要求3所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述超声波收发器(8)包括超声发射器(810)和超声接收器(820)，所述超声发射器(810)设置在所述中间腔(211)内，与所述内层管(201)的内壁留有间隙，所述超声接收器(820)为环状，设置在所述外围腔(212)内，与所述中层管(202)的外壁和外层管(203)的内壁留有间隙，所述超声发射器(810)的外侧面开设有声波发射槽(811)，所述超声接收器(820)的内壁开设有声波接收槽(821)。

5.如权利要求4所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述伸缩杆(503)的下端设置有圆形的电磁柄(505)，所述伸缩套(504)的下端设置有环形的电磁环(506)，所述电磁柄(505)和电磁环(506)的内部设置有励磁线圈，所述超声发射器(810)的顶部设置有铁磁性材料片，适于被所述电磁柄(505)吸附，所述超声接收器(820)的顶部同样设置有铁磁性材料片，适于被所述电磁环(506)吸附，所述伸缩杆(503)和伸缩套(504)的下端均具有卡环(508)，所述电磁柄(505)和电磁环(506)的上端面均开设有卡槽(509)，适于分别与所述卡环(508)配合构成卡合结构；所述电磁柄(505)和电磁环(506)的下端面均开设有电极槽(507)，所述超声发射器(810)的上端面设置有发射器电极(812)，适于与所述电磁柄(505)下端的电极槽(507)嵌合电性连接，所述超声接收器(820)的上端面设置有接收器电极(822)，适于与所述电磁环(506)下端的电极槽(507)嵌合电性连接；所述内层管(201)、中层管(202)和外层管(203)由绝缘材料制成，所述中间腔(211)和外围腔(212)的内底面设置有软性垫(9)，所述软性垫(9)包括设置在所述底部密封饼(204)上表面的减振饼(901)，以及设置在所述底部密封环(205)上表面的减振环(902)。

6.如权利要求5所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述机架(7)还包括轮架(702)，所述推排机构(3)包括一对上下排布的滚轮(305)，所述滚轮(305)与所述轮架(702)转动连接，两个所述滚轮(305)外传动连接有皮带(303)，所述皮带(303)的两侧为纵向，所述皮带(303)的外侧面具有凹槽，所述皮带(303)在凹槽内设置有替代柱(304)，所述替代柱(304)的长度大于所述钢管体(1)的长度，所述皮带(303)的长度减去所述替代柱(304)的长度后大于所述钢管体(1)的长度；所述轮架(702)的外侧面设置有电动机(301)和减速器(302)，所述电动机(301)通过所述减速器(302)带动所述滚轮(305)转动，所述轮架(702)还转动连接有辊子(306)，适于给所述皮带(303)可与所述钢管体(1)贴合一侧的内壁接触提供支持力。

7.如权利要求6所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述上料机构(6)与所述机架(7)固定连接，所述上料机构(6)包括光滑过渡的圆弧滑道(601)和水平滑道(602)，所述水平滑道(602)内的钢管体(1)均为竖直状态，所述圆弧滑道(601)远离所述水平滑道(602)的一端更高，所述水平滑道(602)远离所述圆弧滑道(601)的一端与所述皮带(303)之间的间隔大于所述钢管体(1)直径的一倍、小于所述钢管体(1)直径的二倍。

8.如权利要求7所述的无缝钢管无损超声探伤设备，其特征在于：所述推排机构(3)和上料机构(6)的下方设置有分流机构(4)，所述分流机构(4)包括次品滑道(401)和正品滑道(402)，所述次品滑道(401)和正品滑道(402)均包含相对端高、远离端低的斜板(409)，所述斜板(409)的相对侧设置有与所述机架(7)固定连接的挡板(408)，两个所述斜板(409)之间设置有位于所述推排机构(3)和上料机构(6)之间正下方的分拨板(407)，所述分拨板(407)的两端具有与所述挡板(408)转动连接的端轴(406)，所述挡板(408)的外侧面固定连接有气缸(403)，所述气缸(403)的活动端铰接有连杆(404)，所述连杆(404)的另一端铰接有摆臂(405)，所述摆臂(405)的另一端开设有销孔(412)，其中一个所述端轴(406)穿过所述挡板(408)并固定连接有销柱(410)，所述销柱(410)穿过所述销孔(412)并固定连接有限位环(411)。

9.一种使用如权利要求8所述的无缝钢管无损超声探伤设备的探伤方法，具体步骤如下：

S1.位于所述水平滑道内最左侧的所述钢管体在右侧的其他所述钢管体的压迫作用下紧贴所述皮带的凹槽侧；

S2.所述皮带带动所述替代柱一同转动，所述替代柱将最左侧的所述钢管体推入所述探伤管的钢管腔内，直至所述替代柱的上端顶住所述探伤管的底部；

S3.所述电磁柄和电磁环一起停止给内部的励磁线圈供电，同步释放超声发射器和超声接收器，同时超声发射器开始发射超声波、超声接收器开始接收超声波，二者在真空的腔体内以相同的加速度同步下落，高度保持几乎一致，直至同时掉落至软性垫上；

S4.超声接收器判断下落过程中略过的钢管体的侧壁材料是否均匀，若不均匀，则超声发射器和超声接收器保持开启状态，在重置机构的电磁柄和电磁环下降与二者接触进行充电的时候，将不均匀的信号传递给主控电脑，所述重置机构将超声发射器和超声接收器以匀速向上提升，确定该钢管体存在材料不均匀的位置和长度，进入S5；若检测结果为均匀，则超声发射器和超声接收器在停止后立即关闭，在与重置机构下端接触时将钢管合格的信号传递给主控电脑，再在励磁线圈的磁力吸附作用下快速回到上限位，进入S6；

S5.在所述气缸的带动下，所述分拨板的上端向所述正品滑道的一侧偏转；

S6.在所述气缸的带动下，所述分拨板的上端向所述次品滑道的一侧偏转；

S7.皮带反向转动，位于所述探伤管内的钢管体在自身重力作用下下落，若该钢管体的材料不均匀，则掉落至次品滑道上；若该钢管体的材料均匀，则掉落至正品滑道上；

S8.皮带再次正向转动，回到S1。

10.如权利要求9所述的使用无缝钢管无损超声探伤设备的探伤方法，其特征在于：所述S2步骤中皮带采用橡胶材料，替代柱采用塑料，所述替代柱的长度是所述钢管体长度的105％～120％，所述皮带的长度是所述替代柱长度的200％～220％；所述超声发射器和超声接收器的壳体内部设置有加速传感器、电池、存储器和控制器。

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