CN211374619U

CN211374619U - 一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统

Info

Publication number: CN211374619U
Application number: CN201922106956.0U
Authority: CN
Inventors: 黄磊; 刘迎来; 郭雨童; 张鸿博; 周益; 杨科
Original assignee: Beijing Longshine Oil Tubular Technology Co ltd; Pipeline Research Institute of CNPC
Current assignee: Beijing Longshine Oil Tubular Technology Co ltd; China Petroleum Engineering Materials Research Institute Co ltd; China National Petroleum Corp
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2029-11-29

Abstract

本实用新型提供了一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统。其中系统包括承载平台、对比试块、升降装置、检测机构、动力单元；对比试块包括管体以及开设在管体上的纵向缺陷、横向缺陷、分层缺陷；纵向缺陷、横向缺陷均为设在管体外内表面的矩形槽；分层缺陷为开设在管体内壁上的平底孔；升降装置包括固定架、升降单元；检测机构包括沿管体轴线布置的纵向缺陷检测单元、横向缺陷检测单元、分层缺陷检测单元；三个检测单元通过升降单元连接在固定架上；分层缺陷检测单元包括沿管体中心轴线方向设置的阵列探头；纵向缺陷检测单元、横向缺陷检测单元均包括沿管体中心轴线方向设置的两组阵列探头；动力单元用于驱动管体螺旋转动。

Description

一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统

技术领域

本实用新型属于无损检测技术，具体涉及一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统。

背景技术

无缝钢管一般以热轧工艺制造，与焊接钢管相比，无缝钢管因管体组织与性能分布连续性好、使用可靠性高、产品钢种及壁厚适应范围大，因此无缝钢管可应用于油气集输管线、海底管线以及城市油气管网。尤其是在安全级别要求较高、使用条件相对特殊或产品径壁比数值偏低等情形下具有明显的优势。

无缝钢管可通过穿孔法和高速挤压法制得，穿孔法是用穿孔机穿孔，同时用轧棍滚轧，最后用芯棒轧管机定径压延平整成型；高速挤压法是在挤压机中直接挤压成型，这种方法加工的无缝钢管尺寸精度高，无缝钢管中主要缺陷有裂纹、折叠、分层、夹杂等。对于厚壁大口径管也可由钢锭经锻造、轧制等工艺加工而成，锻轧管常见缺陷与锻件类似，一般为裂纹、白点、重皮等。

为了提高检测效率和实现全覆盖检测，采用多通道检测技术，为了提高检测速度和实现自动检测，采用非接触检测技术，因此，本申请采用多通道非接触自动检测技术，提高油气集输管线、海底管线以及城市油气管网用无缝钢管质量，可以有效减少出现的各种失效事故。

实用新型内容

为了提高无缝钢管的检测效率和实现全覆盖检测，本实用新型提供了一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特殊之处在于：包括承载平台、对比试块、升降装置、检测机构、动力单元；

所述对比试块包括管体以及开设在管体上的人工缺陷；

所述人工缺陷包括纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷；

所述纵向缺陷为沿管体轴向设置在管体外表面以及管体内表面的矩形槽；

所述横向缺陷为沿管体径向设置在管体外表面以及管体内表面的矩形槽；

所述矩形槽的深度为管体壁厚的5％或8％或10％或12.5％；

所述分层缺陷为开设在管体内壁上的平底孔，所述平底孔的深度为管体壁厚的1/4或1/2或3/4；

所述升降装置包括固定架、设置在固定架上的第一升降单元、第二升降单元、第三升降单元；

所述检测机构包括沿管体轴线依次布置的纵向缺陷检测单元、横向缺陷检测单元、分层缺陷检测单元；

所述纵向缺陷检测单元通过第一升降单元连接在固定架上，所述横向缺陷检测单元通过第二升降单元连接在固定架上，所述分层缺陷检测单元通过第三升降单元连接在固定架上；

升降装置用于将检测单元靠近或者远离被测无缝钢管管体外壁；

定义管体端面为X轴、Y轴方向所在平面，管体中心轴线为Z轴方向；

所述分层缺陷检测单元包括沿管体Z轴方向设置的阵列探头，且该阵列探头位于Y轴上；

所述纵向缺陷检测单元包括沿管体Z轴方向设置的两组阵列探头，两组阵列探头分别位于Y轴的两侧；

设纵向缺陷检测单元的阵列探头到Y轴的垂直距离X₁为偏心距离，沿Y轴到管体外壁的距离Y₁为水层厚度，则纵向缺陷检测单元的所有探头需满足以下条件：

0.251R≤X₁≤0.458r；

式中：R-钢管外经；

r-钢管内径；

F-探头的焦距；

所述横向缺陷检测单元包括沿管体Z轴方向设置的两组阵列探头，两组阵列探头分别位于Y轴的两侧；

所述动力单元用于驱动管体螺旋转动；

或者，所述动力单元用于驱动检测机构沿管体轴线方向运动，同时管体原地转动。

进一步地，所述人工缺陷还包括灵敏度缺陷；所述灵敏度缺陷为开设在管体上的竖通孔。

进一步地，所述分层缺陷检测单元的阵列探头为沿管体Z轴方向设置的8个探头；

所述纵向缺陷检测单元的阵列探头为沿管体Z轴方向设置的8个探头；

所述横向缺陷检测单元的阵列探头为沿管体Z轴方向设置的8个探头。

进一步地，所述管体材料的透声性、声速、声衰减与待检无缝钢管相同；管体的材质均匀、无杂质、无影响使用的自身缺陷，管体的厚度及表面粗糙度与待检无缝钢管相同。

进一步地，所述纵向缺陷和横向缺陷的矩形槽均为4个，管体外表面和管体内表面均设2个，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍。

进一步地，所述竖通孔的直径为Φ1.6mm；

所述平底孔的直径为Φ6.0mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型检测系统及方法从无缝钢管自动检测原理、探头排列与布置、对比试块与人工缺陷设计方面进行设计，使得无缝钢管多通道非接触自动超声检测结果可靠、可追溯性好，既满足检测结果永久保存与自动评价，又满足检测结果远程评定，具有良好的追溯性。

附图说明

图1是本实用新型无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统实施例一的示意图；

图2是本实用新型无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统实施例二的示意图；

图3是本实用新型检测方法中纵向缺陷纯横波检测法示意图；

图4是本实用新型检测方法中纵向缺陷变形横波检测法示意图；

图5是本实用新型检测方法中横向缺陷横波轴向检测法示意图；

图6是本实用新型检测方法中分层缺陷(或厚度检测)纵波垂直检测法示意图；

图7是本实用新型检测方法中纵向缺陷检测阵列式探头排列示意图；

图8是本实用新型检测方法中横向缺陷检测阵列式探头排列示意图；

图9是本实用新型检测方法中分层缺陷(或厚度检测)检测阵列式探头排列示意图；

图10是本实用新型检测方法中对比试块人工缺陷设计示意图；

图11是本实用新型检测方法中纵向缺陷检测闸门设置示意图及检测波形图；其中，a为检测闸门位置示意图，b为检测波形图；

图12是本实用新型检测方法中横向缺陷检测闸门设置示意图及检测波形图；其中，a为检测闸门位置示意图，b为检测波形图；

图13是本实用新型检测方法中分层缺陷(或厚度检测)检测闸门设置示意图及检测波形图；其中，a为检测闸门位置示意图，b为检测波形图；

图14是本实用新型检测方法中多通道非接触自动超声检测结果带状图；

其中，附图标记如下：

1-承载平台，2-对比试块，3-升降装置，31-固定架，32-第一升降单元，33-第二升降单元，34-第三升降单元，4-检测机构，41-纵向缺陷检测单元，42-横向缺陷检测单元，43-分层缺陷检测单元，5-动力单元。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的内容作进一步详细描述。

从超声检测角度，一般将壁厚与外径之比不大于0.2的金属管材称作薄壁管，大于0.2的金属管材称作厚壁管。薄壁管和厚壁管以折射横波是否可以到达管材内壁来区分。无缝钢管超声检测目的是发现制造过程中产生各种缺陷，避免将带有危险缺陷无缝钢管投入使用。无缝钢管中缺陷大多与管体轴线平行，因此，无缝钢管检测以沿管体外圆作周向扫查的横波检测为主。在无缝钢管中也可能存在与管体轴线垂直的缺陷，因此必要时还应沿轴线方向进行斜入射检测。对于某些无缝钢管，可能还需要进行纵波垂直入射检测。

为了提高检测效率和实现全覆盖检测，可采用多通道检测技术，为了提高检测速度和实现自动检测，可采用非接触检测技术，因此，本专利采用多通道非接触自动检测技术，提高油气集输管线、海底管线以及城市油气管网用无缝钢管质量，可以有效减少出现的各种失效事故。

实施例一

如图1所示，一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，包括承载平台1、对比试块2、升降装置3、检测机构4、动力单元5，对比试块2设置在承载平台1上，所述升降装置3包括固定架31、设置在固定架31上的第一升降单元32、第二升降单元33、第三升降单元34；检测机构4包括沿管体轴线间隔布置的纵向缺陷检测单元41、横向缺陷检测单元42、分层缺陷检测单元43；纵向缺陷检测单元41通过第一升降单元32连接在固定架31上，所述横向缺陷检测单元42通过第二升降单元33连接在固定架31上，所述分层缺陷检测单元43通过第三升降单元34连接在固定架31上，且纵向缺陷检测单元41、横向缺陷检测单元42、分层缺陷检测单元43沿管体轴线依次设置在管体的外侧；升降单元用于将检测单元靠近或者远离被测无缝管体外壁；所述动力单元5用于驱动管体螺旋转动；或者，也可采用动力单元5驱动检测机构4沿管体轴线方向运动，同时管体旋转。

定义管体端面为X轴、Y轴方向所在平面，管体中心轴线为Z轴方向；所述分层缺陷检测单元43包括沿管体Z轴方向设置的阵列探头，且该阵列探头位于Y轴上；

所述纵向缺陷检测单元41包括沿管体Z轴方向设置的两组阵列探头，两组阵列探头分别位于Y轴的两侧；

所述横向缺陷检测单元42包括沿管体Z轴方向设置的两组阵列探头，两组阵列探头分别位于Y轴的两侧。

本实施例公开了一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测方法，包括以下步骤：

步骤一、加工对比试块2

1.1)选择与被检测无缝钢管在外形、材料、粗糙度上相同或相近的管材作为对比试块2管体；

1.2)根据被检测无缝钢管上待检测的各种缺陷，在对比试块2管体上设计与待检测的各种缺陷种类相同的人工缺陷；

所述人工缺陷包括纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷；

其中，沿管体轴向设置在管体外表面以及管体内表面的矩形槽作为纵向缺陷；

沿管体径向设置在管体外表面以及管体内表面的矩形槽作为横向缺陷；

开设在管体内壁上的平底孔作为分层缺陷，所述平底孔的深度为管体壁厚的1/4或1/2或3/4；

其中，矩形槽的深度为管体壁厚的5％或8％或10％或12.5％；

步骤二、检测对比试块2中的人工缺陷，对检测系统进行标定

纵向缺陷检测单元41对对比试块2的管体纵向缺陷进行检测，将人工缺陷的最高波幅设置为波高的60～80％；

横向缺陷检测单元42对对比试块2的管体进行横向缺陷检测，将人工缺陷的最高波幅设置为波高的60～80％；

分层缺陷检测单元43对对比试块2的管体进行分层缺陷检测，将人工缺陷的最高波幅设置为波高的60～80％；

步骤三、对无缝钢管进行检测

3.1)将无缝钢管安装在承载平台1上，且检测机构4位于无缝钢管轴向的前侧；

3.2)在动力单元5的驱动下，无缝钢管向靠近检测机构4方向螺旋转动；

同时，当无缝钢管运动至检测机构4下方时，该位置相应检测单元的阵列探头在升降单元的作用下靠近无缝钢管外壁，该位置相应检测单元的探头开始对无缝钢管螺旋扫描；

3.3)无缝钢管螺旋转动过程中，沿无缝钢管前进方向三个检测单元的阵列探头依次落下；

3.4)直至无缝钢管完全运动至检测机构4的前侧，三个检测单元完成对无缝钢管的检测；

3.5)分别获取三个检测单元的检测结果；所述检测结果包括纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷；

步骤四、获得无缝钢管的缺陷情况

用带状图显示无缝钢管多通道非接触自动超声检测结果；所述带状图横坐标为纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷在每个通道缺陷位置，所述纵坐标为依次排列的纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷。

一、自动检测

1.1纵向缺陷检测

对于薄壁无缝钢管，当壁厚与外径之比不大于0.2，用单直探头偏离管体轴线一定距离，通过水柱在管体产生的横波，沿外圆作周向扫查横波检测是无缝钢管检测的主要方式，最重要目的是检测内壁、外壁的纵向缺陷。在实际检测时，通常希望无缝钢管中存在波形单一，形成显示清晰简单，以便于缺陷信号正确判断。因此，检测中声束入射角选择在第一临界角和第二临界角之间，选择管体中只存在纯横波进行检测，如图3所示。要实现这种检测，设该探头到Y轴的垂直距离X₁为探头偏心距离，探头沿Y轴到管体外壁的距离Y₁为探头的水层厚度，则纵向缺陷检测的所有探头的位置必须满足以下两个条件：

0.251R≤X₁≤0.458r；

式中：R-钢管外经；

r-钢管内径；

F-焦距；

对于壁厚与外径之比大于0.2的无缝钢管，横波声束无法到达管体内壁，因此用横波实现整个管壁横截面检测是很困难的，可用变形横波斜入射法进行补充检测，如图4所示。

1.2横向缺陷检测

用单直探头以一定角度通过水柱在管体中产生一定角度(一般为45°)，横波进行轴向检测，如图5所示。这时声束在内壁反射波进一步发散，声能损失达，因此外壁缺陷灵敏度较低，检测时需注意该部分内容。

1.3分层缺陷检测(或厚度检测)

分层缺陷或厚度缺陷，为与管轴平行周向缺陷，分层缺陷检测采用沿管体Z轴方向设置的阵列探头进行检测，该探头采用纵波单晶直探头或双晶直探头检测，采用水柱纵波单晶直探头，如图6所示。当缺陷较小时，缺陷波与底波同时出现，这时可根据缺陷波高度来评价缺陷当量大小。当缺陷较大时，底波将会消失，这时可用半波高度法来测定缺陷面积大小。

二、探头排布与布置

实现无缝钢管多通道非接触自动超声检测，不能像手动超声检测那样探头可以自由移动，因此多通道非接触自动超声检测探头的排列非常重要。无缝钢管可能的缺陷有纵向缺陷、横向缺陷和分层缺陷3种类型缺陷，因此检测探头排列应按照能检测出这3种类型缺陷布置。另外，检测过程主要采用动力单元5驱动探头直线运动，同时管体均匀旋转，探头直线运动速度与管体均匀旋转速度的匹配需要满足所有缺陷全覆盖检测；或者采用动力单元5驱动管体螺旋转动。

2.1纵向缺陷检测排列

为了检测无缝钢管的纵向缺陷，探头可为直探头，用直探头偏离管体轴线一定距离，通过水柱在管体产生的横波(或变形横波)进行检测。另外，为了检测不同取向的缺陷，应从正反两个方向检测不同取向的缺陷。检测纵向缺陷阵列式组合探头采用2组8个晶片组成，如Z₁₁-Z₂₁-Z₃₁-Z₄₁-Z₅₁-Z₆₁-Z₇₁-Z₈₁和Z₁₂-Z₂₂-Z₃₂-Z₄₂-Z₅₂-Z₆₂-Z₇₂-Z₈₂。

探头排列与布置如图7所示，。

2.2横向缺陷检测排列

为了检测无缝钢管横向缺陷，探头可为直探头，用直探头以一定角度通过水柱在管体中产生45°角度横波进行轴向检测。另外，为了检测不同取向缺陷，应从正反两个方向检测不同取向的缺陷。检测横向缺陷的阵列式组合探头采用2组8个晶片组成，如H₁₁-H₂₁-H₃₁-H₄₁-H₅₁-H₆₁-H₇₁-H₈₁和H₁₂-H₂₂-H₃₂-H₄₂-H₅₂-H₆₂-H₇₂-H₈₂，第三探头排列与布置如图8所示。

2.3分层缺陷检测(或测厚)排列

为了检测检测无缝钢管的分层缺陷(或厚度检测)，分层缺陷检测单元43采用纵波单晶直探头或双晶直探头检测。检测分层缺陷(或厚度检测)阵列式组合探头采用1组8个晶片组成，如W₁-W₂-W₃-W₄-W₅-W₆-W₇-W₈，排列与布置如图9所示。

三、对比试块2与人工缺陷设计

无缝钢管多通道非接触自动超声检测的对比试块2是一种非常重要的部件，它是整套系统评判其内部质量基础。一块设计不合格的对比试块2或某个人工缺陷加工精度不高都会导致缺陷漏检或误判。对比试块2设计目的是保证超声波束覆盖全部检测区域。

设计对比试块2前先获得所用无缝钢管规格、钢级等信息，从而可以准确选择人工缺陷的类型和位置等。

对比试块2包括管体以及开设在管体上的人工缺陷，所述管体材料的透声性、声速、声衰减与待检无缝钢管相同；管体的材质均匀、无杂质、无影响使用的自身缺陷，管体的厚度及表面粗糙度与待检无缝钢管相同；

所述人工缺陷包括纵向缺陷、横向缺陷、灵敏度缺陷以及分层缺陷；

3.1纵向缺陷

纵向缺陷为沿管体轴向设置在管体外表面以及管体内表面的多个矩形槽，所述矩形槽为4个，管体外表面和管体内表面均设2个，该矩形槽的深度为管体壁厚的5％或8％或10％或12.5％，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍；

矩形槽可为N5或N8或N10或N12.5刻槽，校验检测灵敏度，且内外刻槽也可用作设置闸门起点和终点。

3.2横向缺陷

横向缺陷为沿管体径向设置在管体外表面以及管体内表面的多个矩形槽，所述矩形槽为4个，管体外表面和管体内表面均设2个；该矩形槽的深度为管体壁厚的5％或8％或10％或12.5％，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍；

矩形槽可为N5或N8或N10或N12.5刻槽，内外刻槽也可用作设置闸门起点和终点。

3.3灵敏度缺陷

灵敏度缺陷为开设在管体上的竖通孔，竖通孔的直径为Φ1.6mm，用于校验检测灵敏度；

3.4分层缺陷

对于检测分层缺陷(或厚度检测)采用开设在管体内壁上不同深度的平底孔，所述平底孔的深度为管体壁厚的1/4或1/2或3/4，通常平底孔的直径为Φ6.0mm，校验检测灵敏度和设置闸门起点和终点。

对比试块2上人工缺陷分布，主要按照检测纵向缺陷、横向缺陷、分层缺陷(或厚度检测)分布。人工缺陷之间保持一定间距，使不同人工缺陷不会受到相邻反射体超声波的干扰，无缝钢管对比试块2人工缺陷设计如图10所示，①⑦为外表面纵向N5刻槽，②⑥为内表面纵向N5刻槽，长度一般为探头宽度1.5倍，宽度约1mm，深度为壁厚的5％(8％、10％、12.5％且最大值为1.2mm，最小应为0.3mm)；③⑨为外表面横向N5刻槽，④⑧为内表面横向N5刻槽，长度一般为探头宽度1.5倍，宽度约1mm，深度为壁厚的5％(8％、10％、12.5％且最大值为1.2mm，最小应为0.3mm)；⑤为垂直于表面的Ф1.6mm竖通孔；⑩

为垂直内表面埋藏深度分别为壁厚的3/4、2/4和1/4的Ф6.0mm平底孔。

对比试块2材料与被检测无缝钢管材料保持一致，最好为同规格，并且可在加工试块之前对材料进行无损检测，保证其内部没有任何影响检测的缺陷，如果没有发现一定当量缺陷(一般为Φ2.0mm平底孔)就可以进行人工缺陷的加工了。对于加工的人工缺陷必须由有关部门进行校准合格后方可使用。

四、检测闸门设置

无缝钢管多通道非接触自动超声检测过程中使用的每组(或个)探头都一一对应一个人工缺陷，检测探头在整个壁厚范围实现全覆盖检测，主要靠探头排列及检测闸门设置决定。检测探头在整个壁厚范围实现全覆盖在前已经论述，下面仅对检测闸门进行设置。

4.1纵向缺陷检测闸门设置

对于检测纵向缺陷时，设置双闸门检测，探头Z₁₁检测闸门起点在图11中一次界面反射波后1～2mm，闸门终点设置在内表面刻槽反射波前1～2mm，探头Z₁₁另一个检测闸门起点在图11中内表面刻槽反射波后1～2mm，闸门终点设置在外表面刻槽反射波前1～2mm；探头Z₁₂检测闸门设置与探头Z₁₁相似。其余纵向缺陷探头检测闸门设置与探头Z₁₁、Z₁₂闸门设置相似。

4.2横向缺陷检测闸门设置

对于检测横向缺陷时，设置双闸门检测，探头H₁₁检测闸门起点在图12中一次界面反射波后1～2mm，闸门终点设置在内表面刻槽反射波前1～2mm，探头H₁₁另一个检测闸门起点在图12中内表面刻槽反射波后1～2mm，闸门终点设置在外表面刻槽反射波前1～2mm；探头H₁₂检测闸门设置与探头H₁₁相似。其余横向缺陷探头检测闸门设置与探头H₁₁、H₁₂闸门设置相似。

4.3分层缺陷(或厚度检测)检测闸门设置

对于分层缺陷检测(或厚度检测)时，采用单晶探头或双晶探头进行检测。探头W₁检测闸门起点在图13中一次界面反射波后1～2mm，闸门终点设置在一次底面反射波前1～2mm。其余分层缺陷(或厚度检测)探头闸门设置与探头W₁检测闸门设置相似。

五、检测结果显示与记录

无缝钢管多通道非接触自动超声检测方法保证多通道非接触自动超声检测结果准确性和可靠性，多通道非接触自动超声检测结果显示与记录除了通常业主单位、工程名称、设备型号、钢管规格、钢级、检测人员、检测时间、检测结果等信息外，主要还应显示与记录每个通道缺陷位置、每个通道缺陷状况等信息。只有能准确地显示这些信息，才能确保多通道非接触自动超声检测结果的准确性和可靠性，才能确保被检测无缝钢管的质量。

试验用无缝钢管规格为Ф73×9.19mm，检测纵向缺陷采用2组8个晶片组成的阵列式组合探头(如Z₁₁-Z₂₁-Z₃₁-Z₄₁-Z₅₁-Z₆₁-Z₇₁-Z₈₁和Z₁₂-Z₂₂-Z₃₂-Z₄₂-Z₅₂-Z₆₂-Z₇₂-Z₈₂)，检测横向缺陷采用2组8个晶片组成的阵列式组合探头(如H₁₁-H₂₁-H₃₁-H₄₁-H₅₁-H₆₁-H₇₁-H₈₁和H₁₂-H₂₂-H₃₂-H₄₂-H₅₂-H₆₂-H₇₂-H₈₂)，检测分层缺陷(或厚度检测)采用1组8个晶片组成的阵列式组合探头(如W₁-W₂-W₃-W₄-W₅-W₆-W₇-W₈)，试验结果的带状显示图如图14所示。从图可以看出：无缝钢管多通道非接触自动超声检测带状图主要显示了每个通道缺陷位置，人工反射体在每个通道均显示出来，试验结果与对比试样中人工缺陷是相符合，达到了预期试验结果。

本实施例无缝钢管多通道非接触自动检测技术由于检测速度快，人为影响因素少，为了提高检测结果的可靠性，本实用新型专利从无缝钢管自动检测方法、探头排列与布置、对比试块2与人工缺陷设计、检测闸门设置及检测结果显示与记录等方面设计了一套检测系统及方法，使得无缝钢管多通道非接触自动超声检测结果可靠、可追溯性好，既满足检测结果永久保存与自动评价，又满足检测结果远程评定。

实施例二

本实施例与实施例一系统不同之处在于，检测系统中：动力单元5驱动检测机构4沿管体轴线方向运动，同时管体旋转，如图2所示；

以及检测方法中：步骤三、对无缝钢管进行检测

3.1)将无缝钢管安装在承载平台1上，且检测机构4位于无缝钢管轴向的后侧；

3.2)在动力单元5的驱动下，无缝钢管原地转动，同时驱动检测机构4沿无缝钢管轴线向靠近无缝钢管方向直线运动；

同时，当检测机构4运动至无缝钢管上方时，该位置相应检测单元的阵列探头在升降单元的作用下靠近无缝钢管外壁，该位置相应检测单元的探头开始对无缝钢管螺旋扫描；

3.3)检测机构4直线运动过程中，沿与检测机构4前进方向的三个检测单元的阵列探头依次落下；

3.4)直至检测机构4完全运动至无缝钢管的前侧，三个检测单元完成对无缝钢管的检测；

3.5)分别获取三个检测单元的检测结果；所述检测结果包括纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。

Claims

1.一种无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特征在于：包括承载平台(1)、对比试块(2)、升降装置(3)、检测机构(4)、动力单元(5)；

所述对比试块(2)包括管体以及开设在管体上的人工缺陷；

所述人工缺陷包括纵向缺陷、横向缺陷以及分层缺陷；

所述矩形槽的深度为管体壁厚的5％或8％或10％或12.5％；

所述升降装置(3)包括固定架(31)、设置在固定架(31)上的第一升降单元(32)、第二升降单元(33)、第三升降单元(34)；

所述检测机构(4)包括沿管体轴线依次布置的纵向缺陷检测单元(41)、横向缺陷检测单元(42)、分层缺陷检测单元(43)；

所述纵向缺陷检测单元(41)通过第一升降单元(32)连接在固定架(31)上，所述横向缺陷检测单元(42)通过第二升降单元(33)连接在固定架(31)上，所述分层缺陷检测单元(43)通过第三升降单元(34)连接在固定架(31)上；

所述升降装置(3)用于将检测单元靠近或者远离被测无缝钢管管体外壁；

所述分层缺陷检测单元(43)包括沿管体Z轴方向设置的阵列探头，且该阵列探头位于Y轴上；

所述纵向缺陷检测单元(41)包括沿管体Z轴方向设置的两组阵列探头，两组阵列探头分别位于Y轴的两侧；

设纵向缺陷检测单元(41)的阵列探头到Y轴的垂直距离X₁为偏心距离，沿Y轴到管体外壁的距离Y₁为水层厚度，则纵向缺陷检测单元(41)的所有探头需满足以下条件：

0.251R≤X₁≤0.458r；

式中：R-钢管外经；

r-钢管内径；

所述横向缺陷检测单元(42)包括沿管体Z轴方向设置的两组阵列探头，两组阵列探头分别位于Y轴的两侧；

所述动力单元(5)用于驱动管体螺旋转动；

或者，所述动力单元(5)用于驱动检测机构(4)沿管体轴线方向运动，同时管体原地转动。

2.根据权利要求1所述无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特征在于：所述人工缺陷还包括灵敏度缺陷；

所述灵敏度缺陷为开设在管体上的竖通孔。

3.根据权利要求2所述无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特征在于：所述分层缺陷检测单元(43)的阵列探头为沿管体Z轴方向设置的8个探头；

所述纵向缺陷检测单元(41)的阵列探头为沿管体Z轴方向设置的8个探头；

所述横向缺陷检测单元(42)的阵列探头为沿管体Z轴方向设置的8个探头。

4.根据权利要求1至3任一所述无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特征在于：

所述管体材料的透声性、声速、声衰减与待检无缝钢管相同；管体的材质均匀、无杂质、无影响使用的自身缺陷，管体的厚度及表面粗糙度与待检无缝钢管相同。

5.根据权利要求4所述无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特征在于：

所述纵向缺陷和横向缺陷的矩形槽均为4个，管体外表面和管体内表面均设2个，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍。

6.根据权利要求2所述无缝钢管多通道非接触自动超声检测系统，其特征在于：所述竖通孔的直径为1.6mm；

所述平底孔的直径为6.0mm。