CN117907429A - 一种管道相控阵超声波探伤装置 - Google Patents

一种管道相控阵超声波探伤装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管道相控阵超声波探伤装置，涉及超声波相控阵检测技术领域，包括：支架；安装座，设置在所述支架上；相控阵探头机构，包括安装在所述安装座上的第一相控阵探头装置、第二相控阵探头装置以及第三相控阵探头装置；其中，第一探头的轴线垂直于所述第一水包中的水面，所述第二探头的轴线与所述第二水包中的水面之间的夹角以及所述第三探头的轴线与所述第三水包中的水面之间的夹角均为锐角。本发明可实现相控阵纵波直探头和斜向横波探头的耦合监控，确保了相控阵检测数据的可靠性。

Description

一种管道相控阵超声波探伤装置
技术领域
本发明涉及超声波相控阵检测技术领域，特别是涉及一种管道相控阵超声波探伤装置。
背景技术
管道超声波检测主要涉及管道焊缝和母材的各类缺陷检测，例如周向缺陷、轴向缺陷和分层缺陷等，因此需要横波斜探头、纵波直探头等多种探头进行联合检测。对于自动化超声检测，耦合是首要条件，对于纵波直探头可以通过监测底波来实现耦合监控，而对于横波斜探头往往没有有效的耦合监控手段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种管道相控阵超声波探伤装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种管道相控阵超声波探伤装置，包括：
支架；
安装座，设置在所述支架上；
相控阵探头机构，包括安装在所述安装座上的第一相控阵探头装置、第二相控阵探头装置以及第三相控阵探头装置，所述第二相控阵探头装置和第三相控阵探头装置分别位于所述第一相控阵探头装置的两侧，所述第一相控阵探头装置包括第一水包和安装在第一水包中的第一探头，所述第二相控阵探头装置包括第二水包和安装在第二水包中的第二探头，所述第三相控阵探头包括第三水包和安装在第三水包中的第三探头；
其中，第一探头的轴线垂直于所述第一水包中的水面，所述第二探头的轴线与所述第二水包中的水面之间的夹角以及所述第三探头的轴线与所述第三水包中的水面之间的夹角均为锐角，且所述第二探头的轴线和所述第三探头的轴线以所述第一探头的轴线为对称轴对称设置。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述第一水包固定安装在所述安装座上，所述第二水包和第三水包均转动安装在所述安装座上，使所述第二水包和第三水包的轴线与所述第一水包的轴线之间的夹角可调。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述第二水包和所述第三水包上均固定安装有连接杆，且所述连接杆均与所述安装座铰接；
所述连接杆上开设有定位孔，所述安装座上开设有与所述定位孔相配合的弧形腰孔，所述定位孔内可拆卸安装有定位螺栓。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述支架上设置有平行于所述第一探头轴线的滑槽，所述安装座滑动安装在所述滑槽内。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述安装座与所述支架之间连接有复位弹簧。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述第一水包、第二水包以及第三水包朝向待测工件的端面均设置有耐磨块或柔性垫片。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述耐磨块或柔性垫片可拆卸安装在所述第一水包、第二水包以及第三水包朝向待测工件的端面。
作为本发明所述管道相控阵超声波探伤装置的一种优选方案，其中：所述第一探头为64阵元探头，所述第二探头和第三探头为32阵元探头。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中第二探头的轴线与第二水包中的水面之间的夹角以及第三探头的轴线与第三水包中的水面之间的夹角均为锐角，第二探头和第三探头发射的超声波声束经过水包偏转后，转变成45°横波，进入工件中，实现管道母材和焊缝的轴线缺陷检测，同时，可通过第二探头发射或接收，第三探头接收或发射的方式，实现左右两侧相控阵探头的耦合监控。
（2）本发明中第二探头和第三探头的角度可根据所检测工件的厚度进行调整，以实现多次反射回波的接收，进而实现不同管径的耦合监控。
（3）本发明可根据待测工件的类型选择水包下端与工件接触的部件，从而确保探头和水包的使用寿命以及探伤精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1为本发明提供的管道相控阵超声波探伤装置的结构示意图；
图2为本发明提供的管道相控阵超声波探伤装置中第一相控阵探头装置的结构示意图；
图3为本发明提供的管道相控阵超声波探伤装置中第二相控阵探头装置的结构示意图；
图4为本发明提供的管道相控阵超声波探伤装置中第一相控阵探头装置的耦合监控示意图；
图5和图6为本发明提供的管道相控阵超声波探伤装置中第二相控阵探头装置和第三相控阵探头装置的耦合监控示意图；
其中：100、支架；200、安装座；300、第一相控阵探头装置；400、第二相控阵探头装置；500、第三相控阵探头装置；310、第一水包；320、第一探头；330、进水口；410、第二水包；420、第二探头；600、连接杆；610、定位螺栓；210、弧形腰孔；110、滑槽；700、耐磨块。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
图1为本申请实施例提供的管道相控阵超声波探伤装置的结构示意图。该装置包括支架100、安装座200以及相控阵探头机构。其中，相控阵探头机构可实现不同方向的偏转和聚焦，以实现对周向、轴向和分层缺陷的检测。
具体的，安装座200安装在支架100上。相控阵探头机构则安装在安装座200上。
相控阵探头机构包括第一相控阵探头装置300、第二相控阵探头装置400以及第三相控阵探头装置500。参见图1，第二相控阵探头装置400和第三相控阵探头装置500分别位于第一相控阵探头装置300的左右两侧。
参见图2，第一相控阵探头装置300包括第一水包310和安装在第一水包310中的第一探头320。在第一水包310内包含一定厚度的水层。在第一水包310上开设有进水口330。第一探头320的轴线垂直于第一水包310中的水面，即第一探头320的轴线沿竖直方向延伸。通过相控阵多种聚焦法则设置，实现0°、+45°和-45°线扫扫查，以检测管道母材和焊缝的分层检测、周向缺陷检测。同时，该探头专门设置一组聚焦法则，直入射到工件中，以实现耦合监控。
参见图3，第二相控阵探头装置400包括第二水包410和安装在第二水包410中的第二探头420。在第二水包410内也包含一定厚度的水层。在第二水包410上也开设有进水口330。第二探头420倾斜安装在第二水包410中，即第二探头420的轴线与第二水包410中的水面之间的夹角为锐角。第三相控阵探头装置500包括第三水包和安装在第三水包中的第三探头。
需要说明的是，第三相控阵探头装置500与第二相控阵探头装置400的结构完全相同。同时，参见图1，第二探头420的轴线和第三探头的轴线以第一探头320的轴线为对称轴对称设置。
第二探头420和第三探头发射的超声波声束经过水包偏转后，转变成45°横波，进入工件中，实现管道母材和焊缝的轴线缺陷检测。同时，第二探头420与第三探头相向放置，并专门设置一组聚焦法则，即可通过第二探头420（或第三探头）发射，第三探头（或第二探头420）接收的方式，实现第二探头420与第三探头的耦合监控，参见图5。
较佳的，第二探头420和第三探头的角度可根据所检测工件的厚度进行调整，以实现多次反射回波的接收，进而实现不同管径的耦合监控，参见图6。
在本实施例中，在第二水包410和第三水包上均固定安装有连接杆600，该连接杆600均与安装座200铰接，参见图1。在连接杆600的上端开设有定位孔。对应地，在安装座200的左右两端均开设有与定位孔相配合的弧形腰孔210。为适应不同管径的检测，可调节弧形腰孔210的位置，实现探头与管径较好的贴合。当连接杆600绕铰接轴旋转时，其上的定位孔始终与安装座200上的弧形腰孔210对齐。同时，在定位孔内可拆卸安装有定位螺栓610。当连接杆600旋转至合适角度后，可将定位螺栓610穿设在对齐后的定位孔和弧形腰孔210中，并通过锁紧螺母进行锁紧，从而实现第二探头420和第三探头角度的固定。
较佳的，参见图1，在支架100上开设有沿竖直方向延伸的滑槽110。安装座200滑动安装在该滑槽110内，使安装座200可沿滑槽110升降。当需要对工件进行探伤时，通过将支架100下压至工件表面，可使第一水包310、第二水包410以及第三水包贴合于工件表面。同时，在安装座200与支架100之间连接有复位弹簧。当完成探伤作业后，将支架100拿起，通过复位弹簧向安装座200施加的弹力即可使安装座200自动复位。
另外，在第一水包310、第二水包410以及第三水包朝向待测工件的端面，即下端面上均设置有耐磨块700或柔性垫片。其中，当待测工件为直径较大的管件时，为保证探头的使用寿命，在第一水包310、第二水包410以及第三水包朝向待测工件的端面均安装耐磨块700。当待测工件为直径较小的管件时，为保证对管件的探伤精度，在第一水包310、第二水包410以及第三水包朝向待测工件的端面均安装柔性垫片。
需要说明的是，耐磨块700或柔性垫片均可拆卸安装在所述第一水包310、第二水包410以及第三水包朝向待测工件的端面。参见图4，在本实施例中，水包的下端面均安装有耐磨块700，该耐磨块700均通过螺栓可拆卸安装在水包的下端。
在本实施例中，第一探头320为64阵元探头，所述第二探头420和第三探头为32阵元探头。
由此，本申请的技术方案可实现相控阵纵波直探头和斜向横波探头的耦合监控，确保了相控阵检测数据的可靠性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：包括：
支架(100)；
安装座(200)，设置在所述支架(100)上；
相控阵探头机构，包括安装在所述安装座(200)上的第一相控阵探头装置(300)、第二相控阵探头装置(400)以及第三相控阵探头装置(500)，所述第二相控阵探头装置(400)和第三相控阵探头装置(500)分别位于所述第一相控阵探头装置(300)的两侧，所述第一相控阵探头装置(300)包括第一水包(310)和安装在第一水包(310)中的第一探头(320)，所述第二相控阵探头装置(400)包括第二水包(410)和安装在第二水包(410)中的第二探头(420)，所述第三相控阵探头包括第三水包和安装在第三水包中的第三探头；
其中，第一探头(320)的轴线垂直于所述第一水包(310)中的水面，所述第二探头(420)的轴线与所述第二水包(410)中的水面之间的夹角以及所述第三探头的轴线与所述第三水包中的水面之间的夹角均为锐角，且所述第二探头(420)的轴线和所述第三探头的轴线以所述第一探头(320)的轴线为对称轴对称设置。
2.根据权利要求1所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述第一水包(310)固定安装在所述安装座(200)上，所述第二水包(410)和第三水包均转动安装在所述安装座(200)上，使所述第二水包(410)和第三水包的轴线与所述第一水包(310)的轴线之间的夹角可调。
3.根据权利要求2所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述第二水包(410)和所述第三水包上均固定安装有连接杆(600)，且所述连接杆(600)均与所述安装座(200)铰接；
所述连接杆(600)上开设有定位孔，所述安装座(200)上开设有与所述定位孔相配合的弧形腰孔(210)，所述定位孔内可拆卸安装有定位螺栓(610)。
4.根据权利要求1所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述支架(100)上设置有平行于所述第一探头(320)轴线的滑槽(110)，所述安装座(200)滑动安装在所述滑槽(110)内。
5.根据权利要求4所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述安装座(200)与所述支架(100)之间连接有复位弹簧。
6.根据权利要求1所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述第一水包(310)、第二水包(410)以及第三水包朝向待测工件的端面均设置有耐磨块(700)或柔性垫片。
7.根据权利要求6所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述耐磨块(700)或柔性垫片可拆卸安装在所述第一水包(310)、第二水包(410)以及第三水包朝向待测工件的端面。
8.根据权利要求1所述的管道相控阵超声波探伤装置，其特征在于：所述第一探头(320)为64阵元探头，所述第二探头(420)和第三探头为32阵元探头。
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