CN203259500U - 一种超声波探测焊缝横向缺陷的装置 - Google Patents

Abstract

一种超声波探测焊缝横向缺陷的装置，涉及超声波探伤装置，解决现有装置对焊缝横向缺陷检测有漏检的问题，本装置包含：超声波仪器；超声波探头，由两个结构对称的探头组成，用一个探头固定框将两个探头左右相邻固定在一起，两个探头中的晶片，与探头本体的水平底部沿两个探头的左右方向都呈63度倾斜角，但方向相反，两个晶片与超声波仪器用高频电缆连接；每个探头安装在探头本体内，本体的底部安装耦合套，耦合套的底部沿左右方向的中央设有与焊缝余高的凸面相匹配的凹面。本装置用两个探头进行前后探测，可以解决在两侧焊缝扫查时易漏检的问题，另外，本装置采用骑在焊缝上直接探伤，探头与焊缝余高有效接触，提高探伤效率并降低探头的磨损率。

Description

一种超声波探测焊缝横向缺陷的装置

技术领域

本实用新型涉及超声波探伤装置，尤其是指一种超声波探测焊缝横向缺陷的装置，适用于埋弧焊接钢管的探伤。

背景技术

通常直缝埋弧焊管的埋弧焊缝中缺陷较多，主要分为体积型和面积型缺陷，体积型缺陷包括：气孔、夹渣、夹珠等，面积型缺陷包括：裂纹、未焊透、未熔合等，其中危害性最大的缺陷就是裂纹。而直缝埋弧焊管在焊接过程中产生的裂纹往往都和焊缝长度方向垂直，即称为横向裂纹，所以有效的检测出横向缺陷是UOE焊管探伤的重要过程之一。

为了确准焊缝横向缺陷的存在，只能采用机探报警后的人工超声波探伤的方法进行，按现有技术采用的是如图1所示的斜平行扫查：超声波探头1在焊缝2的两侧，使超声波探头1与焊缝2成一定夹角作斜平行扫查（图中焊缝移动方向是水平往右移动，而超声波探头1在焊缝2两侧，与焊缝2成一定夹角作斜平行扫查）。

这种带倾斜角的探伤方式在现场使用时，发现会有部分横向缺陷漏检，其原因在于：

1）某些横向缺陷走向非垂直横跨于焊缝长度方向，易被漏检；

2）部分的横向缺陷在焊缝宽度方向较窄。故此时用上述方法会使得反射回波的波幅明显降低甚至不明显，最终导致漏检，并会造成重大的质量事故。

目前，有制造商发现:抗硫、抗酸输气管的管料材质容易产生横向裂纹，在检验过程中，用上述探伤方式进行报伤处的横向扫查，结果，没有明显的缺陷反射波，但通过金相解剖后发现该报伤处有横向裂纹，该裂纹穿晶开裂应为冷裂纹，而冷裂纹的特征是随着时间的推移，裂纹会在应力的作用下迅速扩展，最终导致管道爆裂。

上述带倾斜角的探伤方式，必须在焊缝单面双侧进行两种方向扫查，故探伤检测的效率低，检测可靠性差。

总之，带倾斜角的探测方法探伤，对于横向贯穿焊缝的夹渣、完全垂直于焊缝长度的横跨裂纹等是能有效的检测到，但对于部分带有一定倾斜角度或长度较短的小裂纹其效果就会很差，甚至没有什么反射回波，这样就造成了漏检状况。另外，由于探头朝着4个方向探测，且为了检测到横向裂纹需不断的变化角度，直到找到缺陷的最高波，检测效率很低。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种既能准确检测到横向缺陷，又能提高检测效率的超声波探测焊缝横向缺陷的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其包含：

超声波仪器，仪器内有报警闸门；

超声波探头，是由左右相邻安装的两个结构对称的探头组成，每个探头包含：

探头本体，是安装探头部件的本体；

耦合套，用螺栓安装于探头本体的底部，耦合套的底部沿左右方向的中央设有与钢管焊缝余高的凸面相匹配的凹面；

晶片，与探头本体的水平底部沿两个探头的左右方向呈63度倾斜角，两个探头内的晶片位置与探头本体的水平底部的倾斜角度相同，但方向相反；

高频电缆，是连接晶片与所述超声波仪器的信号线；

进水管，固定于探头本体内，管底通耦合套，提供探头耦合水；

排水口，设在耦合套的中间并开口；

所述超声波探头中的两个探头固定于一个探头固定框内，其是一个有上表面而无底面的框架，利用探头水平调节螺栓，将两个探头本体的边框与探头固定框的上表面固定，使两个探头本体左右相邻固定在一起；探头固定框的上表面对应所述高频电缆，进水管的位置都开设通孔。

所述超声波仪器输出的波长范围为0.52-0.64mm。

所述耦合套是用金属或硬质材料制成。

所述晶片频率为5.0MHZ，用透声材料环氧树脂片制成，其厚度小于0.5mm。

所述探头固定框上面中间位置设有弧形探头固定框把手。

所述探头固定框的左右方向中间的前后两端分别设有一个焊缝观察孔。

本实用新型的有益效果：

本装置主要存在以下优点：

1，本装置中，一个探头朝前探测，另一个探头朝后探测，可以解决在两侧焊缝扫查时容易漏检的问题；

2.本装置中的采用的探头能够全覆盖焊缝，同时采用骑在焊缝上直接探伤，故能够将横向缺陷完全检测出来；

3.可适用于各种粗糙表面的埋弧焊和手工焊的横向探伤其探伤可靠度较高，且由于有两个不同方向的探头，故探伤效率大大提高；

4.采用骑在焊缝上直接探伤，探头与焊缝余高有效接触，探头的磨损率得到有效降低，从而降低了成本；

5.两个探头都与超声波仪器的报警闸门连接，故操作人员无需紧盯超声波屏幕，当有超标的横向缺陷时就能报警提醒，杜绝了漏检现象

为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为现有超声波探伤中的超声波探头与焊缝成一定夹角作斜平行扫查的示意图；

图2为本实用新型装置的结构及其探测焊缝横向缺陷的扫查示意图；

图3为本实用新型装置中探头固定框和探头的俯视示意图；

图4为本实用新型装置中一个探头的正视示意图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

参见图2-图4，本实用新型超声波探测焊缝横向缺陷的装置包含：

超声波仪器21，为A型脉冲超声波仪器，仪器内有报警闸门，报警闸门的设定是通过横向人工缺陷Φ1.6mm竖通孔的反射信号的80%波幅来设定门限，门宽是按照焊缝余高宽度设定，当有横向缺陷信号进入闸门时，若超过门限时仪器就会报警。仪器输出波长范围为0.52-0.64mm，超声波仪器是一种能够通过探头输入的反射波信号计算横向缺陷的横向和深度位置的设备。

超声波探头22，如图3所示，是由左右相邻安装的两个结构对称的探头组成，每个探头包含：

探头本体43，是安装探头部件的本体；

耦合套41，安装于探头本体43的底部，耦合套41的底部沿左右方向（图2所示的A方向，即装置使用时钢管焊缝23的长度方向）的中央设有凹面45，凹面45与钢管焊缝余高的凸面匹配（焊缝余高就是焊缝高出钢管的部分），用于和凸形的焊缝余高进行耦合；探头本体本身以及探头本体与耦合套41的结合均通过螺栓39连接；耦合套41用金属或硬质材料加工成；

晶片44，与探头本体43的水平底部沿两个探头的左右方向（图2所示的A方向）的倾斜角从现有的45度调整为63度，这样能有效探测出焊缝的横向缺陷，其频率为5.0MHZ，为横波探头；两个探头内的晶片位置与探头本体43的水平底部的倾斜角度相同，但方向相反（图3所示，是左右对称倾斜的结构）；探头晶片用透声材料环氧树脂片制成，晶片厚度小于0.5mm；

本实用新型中的晶体片尺寸见下表：

                               单位：mm

焊缝余高	焊缝宽度	晶片尺寸
			0-2	12-15	10
0-2	15-18	12-14
			2-3	15-18	12-14
2-3	18-20	14-16
			2-3	20-25	16-18

由此可见,为了保证折射波能覆盖整个焊缝宽度，则需定制探头晶片尺寸，确保整个焊缝宽度在超声波的有效扫查范围内。而晶片角度一般为63°；

高频电缆31，是连接晶片44与所述超声波仪器21的信号线，其通过晶片44测得焊缝中缺陷的震动将反射波转成为电信号输出到超声波仪器21；

进水管40，固定于探头本体43内，管底通耦合套41，提供探头耦合水；

排水口42，设在耦合套41的中间并开口，其用途是：若耦合水过多会引起超声波水面反射，故必须通过该排水孔42保持水面的高度。

所述超声波探头22中的2个探头固定于一个探头固定框37内，如图3所示，其是一个有上表面而无底面的框架，利用探头水平调节螺栓35，将两个探头本体43的边框与探头固定框37的上表面固定，使两个探头本体43左右相邻固定在一起，通过上下旋转探头水平调节螺栓35可使得探头的耦合套41和余高贴合得更加理想；探头固定框37的上表面对应所述高频电缆31，进水管40的位置都开设通孔；

探头固定框把手38，如图3所示，其安装在探头固定框37上面中间位置，并成弧形，以便于操作人员用手握住超声波探头22往焊缝移动方向扫查检测。

焊缝观察孔36，其设在探头固定框37的左右方向中间的前后两端，主要是用于观察探头固定框37和焊缝余高是否有偏移。

本装置工作原理：超声波仪器21发出的超声波声波在钢管焊缝中以横波方式传播（图2中虚线箭头所示方向为焊缝中超声波以横波方式传播的方向），遇横向裂纹时晶片44接受反射波，并通过电缆线31把信号送入超声波仪器，超声波仪器21通过扫描线性确定横向缺陷的水平、宽度和深度位置，同时触发“报警闸门”，使其发出报警声。

本装置操作如下：

在超声波仪器21上调节其中一个探头的通道，并用标准样块校准其深度线性和相关灵敏度。调整结束后在另一通道上校准另一个探头的线性和灵敏度。

校验时，将缺陷反射波调节到80%波高，设定为基准闸门，并打开超声波仪器21的报警装置。并将安装有超声波探头22的探头固定框37放置在焊缝上，然后将探头水平调节螺栓35进行水平位置调节，使探头的主声束覆盖整个焊缝宽度，将焊缝对中焊缝观察孔36，使本装置放置在焊缝中心，将高频电缆31与超声波仪器21连接。进水口40进水，打开超声波仪器21电源开关，根据埋弧横向超声波探伤标准要求，调节探伤灵敏度，探伤灵敏度调节完毕，操作人员用手握住本装置的探头固定框把手38，将本装置骑在焊缝上并往一个方向移动，当发现缺陷波超过基准闸门时，会自动报警，即为此处有横向缺陷，再作进一步的精细确认，这样就实现了探测横向缺陷的目的。

本装置是通过移动探头固定框37，实现整个焊缝的横向扫查的方法，一个探头朝前探测，另一个探头朝后探测，可以解决在两侧焊缝扫查时容易漏检的问题，并可提高探伤效率。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其特征在于包含： 

超声波仪器，仪器内有报警闸门； 

超声波探头，是由左右相邻安装的两个结构对称的探头组成，每个探头包含： 

探头本体，是安装探头部件的本体； 

耦合套，用螺栓安装于探头本体的底部，耦合套的底部沿左右方向的中央设有与钢管焊缝余高的凸面相匹配的凹面； 

晶片，与探头本体的水平底部沿两个探头的左右方向呈63度倾斜角，两个探头内的晶片位置与探头本体的水平底部的倾斜角度相同，但方向相反； 

高频电缆，是连接晶片与所述超声波仪器的信号线； 

进水管，固定于探头本体内，管底通耦合套，提供探头耦合水； 

排水口，设在耦合套的中间并开口； 

所述超声波探头中的两个探头固定于一个探头固定框内，其是一个有上表面而无底面的框架，利用探头水平调节螺栓，将两个探头本体的边框与探头固定框的上表面固定，使两个探头本体左右相邻固定在一起；探头固定框的上表面对应所述高频电缆，进水管的位置都开设通孔。 

2.如权利要求1所述的超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其特征在于： 

所述超声波仪器输出的波长范围为0.52-0.64mm。 

3.如权利要求1所述的超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其特征在于： 

所述耦合套是用金属或硬质材料制成。 

4.如权利要求1所述的超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其特征在于： 

所述晶片频率为5.0MHZ，用透声材料环氧树脂片制成，其厚度小于0.5mm。 

5.如权利要求1所述的超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其特征在于： 

所述探头固定框上面中间位置设有弧形探头固定框把手。 

6.如权利要求1所述的超声波探测焊缝横向缺陷的装置，其特征在于： 

所述探头固定框的左右方向中间的前后两端分别设有一个焊缝观察孔。 

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