CN214384487U - 一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，包括多晶聚焦超声波探头和超声波检测仪，多晶聚焦超声波探头内设置有中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片。多晶聚焦超声波探头的顶部设置有中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口，中接收压电晶片与中接收信号接口电连，左发射压电晶片与左发射信号接口电连，右发射压电晶片与右发射信号接口电连。中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口均与超声波检测仪电连。本实用新型在利用超声波技术检测小径管内壁氧化皮厚度时，实现了超声波束在金属与内壁氧化皮界面的聚焦，以克服凸面反射面对超声波声能的散射，增加了氧化皮厚度测量精度。

Description

一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头

技术领域

本实用新型涉及小径管内壁氧化皮测量领域，具体涉及一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头。

背景技术

近年来随着国产超(超)临界火力发电机组的大量投产，以及新材料、新工艺的大量应用，相继有不少电厂出现了高温过热器、高温再热器等小径管内壁蒸汽侧氧化皮问题，并逐渐已经成为影响火电机组安全稳定运行的主要多发问题。超(超)临界火力发电机组锅炉高温过热器、高温再热器等受热面内壁蒸汽侧的氧化皮生成及剥落，可导致受热面管在弯头处堆积堵塞，导致锅炉短时过热爆管、汽轮机喷嘴组及叶片固体颗粒侵蚀等，严重影响了超(超)临界火力发电机组的安全稳定运行。

高温小径管内壁在高温蒸汽及过热的作用下，生成一层管子与内壁金属基体紧密结合的致密氧化皮，其厚度随运行时间及蒸汽和烟气温度的增高而增高。氧化皮的厚度最小可为0.05mm，最大可到1.6mm。一般内壁氧化皮厚度超过0.2mm～0.4mm时，就应该重点检查对应下弯头处氧化皮堆积情况；厚度超过0.6mm就应更换管段。目前检测小径管氧化皮厚度的方法有高频超声检测方法和割管取样方法。

超声测厚探头发出的声束垂直入射到金属和内壁氧化皮界面时,将会发生声波的反射和透射现象，资料表明，在金属和内壁氧化皮界面上有96％的声能透射,只有4％的声能反射；再加上高温过热器、高温再热器等均为外径D＝32～89mm、壁厚t＝4～14mm的小径管，从小径管外部探头发出的超声波会在内弧的凸面反射面产生严重的声能的发散，这进一步降低了超声反射回波的能量。目前采用高频超声检测方法所用的超声波探头为一般的高频单/双晶探头，没有考虑小径管内弧凸面反射面对超声波声能的散射，这容易造成对内壁氧化皮界面的超声反射回波灵敏度，因此有必要开发一种新型一种小径管内壁氧化皮测量用超声波探头，以提高超声反射回波灵敏度，增加氧化皮厚度测量精度。

实用新型内容

针对现有的超声波探头对小径管内壁氧化皮测量时小径管内弧凸面反射面超声波声能的散射严重的问题，本实用新型提供了一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，包括多晶聚焦超声波探头和超声波检测仪，多晶聚焦超声波探头内隔成中间接收部分、左侧发射部分和右侧发射部分，在中间接收部分的底部设置有中接收压电晶片，左侧发射部分的底部倾斜的设置有左发射压电晶片，右侧发射部分的底部倾斜的设置有右发射压电晶片；

多晶聚焦超声波探头的顶部设置有中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口，所述中接收压电晶片与中接收信号接口电连，左发射压电晶片与左发射信号接口电连，右发射压电晶片与右发射信号接口电连；

所述中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口均与超声波检测仪电连。

优选地，多晶聚焦超声波探头内通过两个隔声层将探头主体内隔成中间接收部分、左侧发射部分和右侧发射部分。

优选地，所述多晶聚焦超声波探头的底部为弧形楔块，中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片均设置在弧形楔块上。

优选地，所述弧形楔块的形状与小径管的外壁相契合，弧形楔块能够贴合在小径管的外壁上。

优选地，上述左发射压电晶片和右发射压电晶片对称分布在中接收压电晶片轴线的两侧。

优选地，所述中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片上均设置有阻尼块。

优选地，所述左发射压电晶片和右发射压电晶片发出的主声束经反射后能够在中接收压电晶片处聚焦。

优选地，所述左发射压电晶片和右发射压电晶片的中轴线与中接收压电晶片的中轴线交汇于小径管的中心点处。

优选地，所述中接收压电晶片与中接收信号接口通过电缆线电连接，左发射压电晶片与左发射信号接口通过电缆线电连接，右发射压电晶片与右发射信号接口通过电缆线电连接。

优选地，所述多晶聚焦超声波探头还包括探头主体，探头主体位于弧形楔块上，中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片均位于探头主体内，探头主体是由吸声材料制成的。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型提供的小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，结构简单，使用方便，在利用超声波技术检测小径管内壁氧化皮厚度时，由于使用了多晶聚焦技术，实现了超声波束在金属与内壁氧化皮界面的聚焦，以克服凸面反射面对超声波声能的散射，增加反射回波能量，提高超声反射回波灵敏度，增加了氧化皮厚度测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头的结构示意图。

图2为小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头的工作示意图。

1、小径管；2、内壁氧化皮；3、多晶聚焦超声波探头；4-1、左发射信号接口；4-2、中接收信号接口；4-3、右发射信号接口；5-1至5-3、电缆线；6-1至6-3、阻尼块；7-1、左发射压电晶片；7-2、中接收压电晶片；7-3、右发射压电晶片；8-1和8-2、隔声层；9、弧形楔块；10、探头主体；11、超声波检测仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

结合图1和图2，一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，包括多晶聚焦超声波探头3和超声波检测仪11。

其中，多晶聚焦超声波探头内隔成中间接收部分、左侧发射部分和右侧发射部分，在中间接收部分的底部设置有中接收压电晶片7-2，左侧发射部分的底部倾斜的设置有左发射压电晶片7-1，右侧发射部分的底部倾斜的设置有右发射压电晶片7-3。

具体的，多晶聚焦超声波探头内通过两个隔声层8-1和8-2将探头主体内隔成中间接收部分、左侧发射部分和右侧发射部分。

隔声层8-1和8-2的作用是降低发射压电晶片发出的超声波在探头内部的自干扰。

左、右发射压电晶片的作用是将电信号转化为超声波信号，中接收压电晶片的作用是将超声波信号转化为电信号。

多晶聚焦超声波探头的底部为弧形楔块9，中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片均设置在弧形楔块上。

弧形楔块的形状与小径管1的外壁相契合，弧形楔块能够贴合在小径管1的外壁上，从而将探头固定在小径管的外壁上。

弧形楔块的作用是保护压电晶片、形成透射层，以及连接被检工件。

多晶聚焦超声波探头的顶部设置有中接收信号接口4-2、右发射信号接口4-3和左发射信号接口4-1。

中接收压电晶片7-2与中接收信号接口4-2电连，左发射压电晶片7-1与左发射信号接口4-1电连，右发射压电晶片7-3与右发射信号接口4-3电连。

具体的，中接收压电晶片7-2与中接收信号接口4-2通过电缆线5-2电连接，左发射压电晶片7-1与左发射信号接口4-1通过电缆线5-1电连接，右发射压电晶片7-3与右发射信号接口4-3通过电缆线5-3电连接。

中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口均与超声波检测仪11电连。

上述左发射压电晶片7-1和右发射压电晶片7-3对称分布在中接收压电晶片7-2的轴线的两侧。

左、右发射压电晶片的倾斜角度满足：左发射压电晶片7-1和右发射压电晶片7-3发出的主声束经反射后能够在中接收压电晶片7-2的中间处聚焦，从而形成聚焦效果。

左发射压电晶片和右发射压电晶片的中轴线与中接收压电晶片的中轴线交汇于小径管的中心点处，进一步满足聚焦要求。

中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片上均设置有阻尼块6-1、6-2和6-3。阻尼块的作用是对晶片进行振动阻尼减小脉冲宽度。

多晶聚焦超声波探头还包括探头主体10，探头主体位于弧形楔块上，中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片均位于探头主体内，探头主体是由吸声材料制成的。

使用前先根据被测小径管的壁厚及外径选择合适的多晶聚焦超声波探头，使得弧形楔块与小径管外径贴合，并且左右发射压电晶片的主声束经反射后在中部接收压电晶片处聚焦。

连接多通道超声波检测仪和多晶聚焦超声波探头，检测仪的发射信号接口和探头的发射信号接口对应，检测仪的接收信号接口和探头的接收信号接口对应。利用耦合液将多晶聚焦超声波探头和被测小径管的外壁贴合，调整仪器设备参数，在多通道超声波检测仪上获得被测小径管金属和内壁氧化皮2界面的回波以及内壁氧化皮背面的回波，读取二者之间的时间差，再查得氧化皮的超声波传播速度，即可进行氧化皮厚度测量。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，包括多晶聚焦超声波探头和超声波检测仪，多晶聚焦超声波探头内隔成中间接收部分、左侧发射部分和右侧发射部分，在中间接收部分的底部设置有中接收压电晶片，左侧发射部分的底部倾斜的设置有左发射压电晶片，右侧发射部分的底部倾斜的设置有右发射压电晶片；

多晶聚焦超声波探头的顶部设置有中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口，所述中接收压电晶片与中接收信号接口电连，左发射压电晶片与左发射信号接口电连，右发射压电晶片与右发射信号接口电连；

所述中接收信号接口、右发射信号接口和左发射信号接口均与超声波检测仪电连。

2.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，多晶聚焦超声波探头内通过两个隔声层将探头主体内隔成中间接收部分、左侧发射部分和右侧发射部分。

3.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述多晶聚焦超声波探头的底部为弧形楔块，中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片均设置在弧形楔块上。

4.根据权利要求3所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述弧形楔块的形状与小径管的外壁相契合，弧形楔块能够贴合在小径管的外壁上。

5.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述左发射压电晶片和右发射压电晶片对称分布在中接收压电晶片轴线的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片上均设置有阻尼块。

7.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述左发射压电晶片和右发射压电晶片发出的主声束经反射后能够在中接收压电晶片的中间处聚焦。

8.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述左发射压电晶片和右发射压电晶片的中轴线与中接收压电晶片的中轴线交汇于小径管的中心点处。

9.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述中接收压电晶片与中接收信号接口通过电缆线电连接，左发射压电晶片与左发射信号接口通过电缆线电连接，右发射压电晶片与右发射信号接口通过电缆线电连接。

10.根据权利要求1所述的一种小径管内壁氧化皮测量用多晶聚焦超声波探头，其特征在于，所述多晶聚焦超声波探头还包括探头主体，探头主体位于弧形楔块上，中接收压电晶片、左发射压电晶片和右发射压电晶片均位于探头主体内，探头主体是由吸声材料制成的。

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