CN203786086U - 一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，该探头架包括探头框架、导向轮、接收探头、发射探头、钢管外径调节装置和探头间距调节装置，导向轮安装在所述探头框架沿待探伤钢管轴向的两侧，钢管外径调节装置包括第一可调节导轨、滑动块和第一调节手轮，滑动块安装在所述第一可调节导轨上；探头间距调节装置包括第二可调节导轨和用于调整所述探头间距调节装置的第二调节手轮，探头间距调节装置和钢管外径调节装置通过所述的滑动块连接，接收探头和发射探头安装在所述的探头间距调节装置的第二可调节导轨上。本实用新型完全适用于钢管性质，解决了现有探头架无法适用于有曲率的钢管焊缝探伤以及探测效果差的问题。

Description

一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架

技术领域

本实用新型涉及超声波探伤技术领域，具体涉及一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架。

背景技术

直缝焊管超声波探伤中，当焊缝超过一定厚度时，许多标准和用户要求对焊缝进行除常规单晶自收发单探头外的一发一收双探头方式探伤，以探测焊缝中间等部位是否存在常规单晶探头难以发现的缺陷。而材料的超声波探伤特别是焊缝超声波探伤均要求对被检部位进行双边探测。

如图1所示的焊缝超声波探伤工艺布置，表示了常规单晶自收发单探头的工艺布置。常规单晶自收发探头超声波探伤主要以35°～75°的折射角检查焊缝内外表面缺陷，而对与焊缝垂直的中间部位缺陷不敏感，无法检出，而这种缺陷却具有重大的致命性，往往引起使用的失效，而焊管失效会造成重大事故的发生。

如图2所示，常规超声波探伤原理，采用一个单晶自收发探头，对材料进行探伤检测，该方法能够探测到材料上下表面缺陷，该方法对材料内部缺陷的探测时，由于受到缺陷的取向性等因素的影响，无法达到有效的检测。

如图3所示，表示了一发一收双探头方式探头的工艺布置，有两个探头组，每个探头组均包括一收一发两个探头。如图4所示，一发一收双探头超声波探伤原理，采用两个超声波探头，一个发射，一个接收，在材料内部的超声波折射角需一致，均为45°。该方法采用结构简单的探头架，通过调节双探头的位置，实现对焊缝中间部位常规单晶自收发超声波探伤无法探测到的缺陷，例如焊缝为焊透、气孔等危害性缺陷。

为达到探测到中间部位的缺陷，要根据平面材料的厚度，调整双探头的间距，目前图4应用的一发一收双探头超声波手工探伤装置采用了十分简单的探头调节机构，通过调节后面的探头即图4中2#探头的位置，达到调整双探头的间距，并通过手工移动探头系统让前面探头即图4中的1#探头与焊缝（或缺陷）保持规定的距离，实现探伤效果。

由于一发一收双探头超声波探伤装置使用两个探头，组成一发一收探头系统，采用45°折射角，能有效探测出焊缝中间部位的与焊缝垂直缺陷。所以，在要求十分严格的如壳牌（Shell）等用户对产品检验标准中明确规定使用这种探伤方法以保证质量。但是一般常规的一发一收双探头超声波探伤方法，只能应用于平面材料焊缝手工探伤中，使用两只探头手工操作，操作难度大，准确性差，而经过了解和检索，几乎还没有在焊管焊缝手工和自动超声波探伤上的应用。

由于目前使用的一发一收双探头超声波探伤一般用于平面类材料焊缝探伤，材料形状简单，所使用的探头架结构也十分简单，仅能用于平板类材料焊缝超声波探伤，而不适用于有曲率的钢管探伤。通过中外专利数据查询，也没有查到能够应用与钢管或直缝钢管焊缝的一发一收双探头超声波探伤探头架或系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，该探头架完全适用于钢管性质，通过双调节机构的调节，能够准确的确定内部缺陷的部位，弥补了直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤的不足，降低缺陷的漏检率，而且不需要通过手动放置探头位置，检测结果更加准确，用以解决现有探头架无法适用于有曲率的钢管焊缝探伤以及探测效果差的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，用于外径Φ219.1～630mm、壁厚4mm以上的直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤，该探头架包括两组探头系统，每组探头系统均包括一个接收探头和一个发射探头，各所述的探头系统还包括钢管外径调节装置和探头间距调节装置，所述的钢管外径调节装置包括第一可调节导轨、滑动块和用于调节所述钢管外径调节装置的第一调节手轮，所述的第一调节手轮安装在第一可调节导轨的一端，所述的滑动块安装在所述第一可调节导轨上，通过调节第一调节手轮实现对所述接收探头和发射探头位置的调节；

所述的探头间距调节装置包括第二可调节导轨和用于调整所述探头间距调节装置的第二调节手轮，所述的第二调节手轮安装在第二可调节导轨的一端，通过调节第二调节手轮实现对所述接收探头和发射探头间距的调节；

所述的探头间距调节装置和钢管外径调节装置通过所述的滑动块连接，所述的接收探头和发射探头，其中一个通过活动块安装在所述的探头间距调节装置的第二可调节导轨上，另一个固定安装在所述的探头间距调节装置的对应位置上。

进一步地，所述的发射探头和接收探头产生的超声波信号在待探伤钢管内部的超声波折射角均为45°。

进一步地，所述的探头架还包括探头框架和导向轮，所述的导向轮安装在所述探头框架沿待探伤钢管轴向的两侧。

进一步地，所述的探头框架的上方安装有把手。

进一步地，所述的第一可调节导轨和第二可调节导轨均为丝杆导轨。

进一步地，所述的第一调节手轮和第二调节手轮均与所述的丝杆一端连接。

进一步地，所述的滑动块为一个“工”字形滑动块，所述“工”字形滑动块的一端连接在第一可调节导轨上，另一端固定安装有所述的探头间距调节装置。

本实用新型达到的有益效果：

（1）本实用新型所设计的机械调节系统完全适用于钢管性质，通过对双调节机构的快捷的调节，能够准确的确定内部缺陷的部位。探头能够快捷调节到与钢管表面贴合，提高了探伤的可靠性，而且操作简单实用，可用于超声波手工和自动设备使用。

（2）检验速度快，现场操作人员能以手提方式沿焊缝快速扫查，探伤效率高。该探头架具有安装定位孔，如果将探头架安装到具有自动控制系统的设备上，即具备了自动探伤探头架的功能。

（3）多用途，该探头架设计为一发一收双探头超声波探伤方式，满足超声波探伤标准要求，双向探伤，双向各两个探头。如果仅需使用单晶自收发模式探伤，仅需双向各使用一个探头即可，达到多用途探伤方式。

（4）检验范围大，用于外径Φ219.1～630mm；4mm以上壁厚的直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤，可用于手工探伤以及自动探伤设备使用，弥补了直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤的不足，降低了缺陷的漏检率。

（5）实现对焊缝的双向检验，满足超声波探伤标准的要求。

附图说明

图1常规一个单晶自收发探头超声波探伤工艺布置示意图；

图2常规一个单晶自收发探头超声波探伤原理示意图；

图3一发一收双探头超声波探伤工艺布置示意图；

图4常规的平面材料一发一收双探头超声波手工探伤原理示意图；

图5本实用新型的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架结构原理图；

图6本实用新型的钢管一发一收双探头超声波探伤原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图5，1为探头框架；2为把手；3为钢管外径调节装置；4为第一调节手轮；5为滑动块；6为探头间距调节装置；7为第二调节手轮；8为接收探头和发射探头。

本实用新型的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，用于外径Φ219.1～630mm、壁厚4mm以上的直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤，该探头架包括两组探头系统，每组探头系统均包括一个接收探头和一个发射探头，各所述的探头系统还包括钢管外径调节装置和探头间距调节装置，所述的钢管外径调节装置包括第一可调节导轨、滑动块和用于调节所述钢管外径调节装置的第一调节手轮，所述的第一调节手轮安装在第一可调节导轨的一端，所述的滑动块安装在所述第一可调节导轨上，通过调节第一调节手轮实现对所述接收探头和发射探头位置的调节；

所述的探头间距调节装置包括第二可调节导轨和用于调整所述探头间距调节装置的第二调节手轮，所述的第二调节手轮安装在第二可调节导轨的一端，通过调节第二调节手轮实现对所述接收探头和发射探头间距的调节；

所述的探头间距调节装置和钢管外径调节装置通过所述的滑动块连接，所述的接收探头和发射探头，其中一个通过活动块安装在所述的探头间距调节装置的第二可调节导轨上，另一个固定安装在所述的探头间距调节装置的对应位置上。

本实用新型探头框架上安装了把手，适用于人工手提式探伤使用。探头框架上安装了导向轮，该导向轮可以沿钢管轴向移动。探头框架上安装了钢管外径调节装置，该钢管外径调节装置由第一可调节导轨、第一调节手轮和滑动块组成，第一调节手轮安装在第一可调节导轨的一端，通过调节第一调节手轮来调节第一可调节导轨的移动，所述的滑动块安装在第一可调节导轨上，该滑动块可以随着第一可调节导轨的运动而移动，钢管外径调节装置通过滑动块连接有探头间距调节装置。探头间距调节装置由第二可调节导轨、活动块和第二调节手轮组成，所述的活动块安装在第二可调节导轨上，发射探头和接收探头是可以转动的，发射探头和接收探头其中一个通过活动块安装在第二可调节导轨上，另一个固定安装在探头间距调节装置的对应上。通过调节第一可调节手轮，可以调节第一可调节导轨，从而使滑动块随着第一可调节导轨移动，可以方便地将探头调整到合适的位置，实现对钢管外径调节装置的调节。通过调节第二调节手轮，可以调节第二可调节导轨的移动，从而调整发射探头和接收探头的间距，因此，本实用新型通过配合对钢管外径调节装置和探头间距调节装置的调整，达到一发一收超声波探伤效果。

本实用新型的第一可调节导轨和第二可调节导轨均为丝杆导轨。丝杆为滚珠丝杆，滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成，滚珠丝杠是用来将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等优点。当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随滚珠丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。

如图6所示，1#探头和2#探头分别为发射探头和接收探头，发射探头和接收探头分别发射和接收超声波，由于受到钢管曲率的影响，1#探头和2#探头必须充分调节到合理的位置，确保折射角都为45°，并且还要确保发射探头的发射波被缺陷反射后完全被接收探头收到，这样才能确保探伤的可靠性。由于钢管有曲率，导致探头到缺陷的位置、以及两只探头之间的位置调节十分繁琐，必须采用双调节结构才能达到目的。

本实用新型的探头架进行探伤时，首先，调整探头位置：将探头架放置在待探伤的直缝钢管上，中心对准焊缝，使用第一调节手轮4，按照钢管规格预先调整钢管外径调节装置3，此时滑动块5带着探头间距调节装置6到预定的位置，然后根据超声波仪器信号使用第二调节手轮7调整探头间距调节装置6，使得钢管焊缝中的缺陷显示最大。为找到缺陷的最高值，应通过配合对钢管外径调节装置3和探头间距调节装置6的调整，同时调节探头以完全贴合钢管表面，达到最佳耦合状态，达到一发一收超声波探伤最佳效果。探头位置确定后即可将探头架沿着焊缝发现移动实现对焊缝的探伤扫查。

本实用新型是一种专门适用于直缝钢管焊缝内部缺陷的超声波检测而设计的。适用于外径Φ219.1～630mm、壁厚4mm以上的直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤，可应用于手工探伤以及自动探伤设备使用，弥补了直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤的不足，降低了缺陷的漏检率。

直缝钢管焊缝内部缺陷，采用常规单晶自收发超声波探伤方式几乎难以探测到，必须使用一发一收双探头超声波探伤方法探伤，而传统的一收一发双探头探伤一般用于平面材料探伤，现有的探头架结构简单，不能适用于钢管探伤。本实用新型的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架配备了双向（双边）双探头结构，能够首先根据钢管外径调节整个双探头位置，然后再根据所需探测的缺陷部位调节每边探头间距，实现发射探头超声波信号能够在确保折射角45°的条件下，准确发射到中间部位缺陷并完全反射后被接收探头接收，实现对中间部位缺陷的探伤目的。

本实用新型的方案具有应用于钢管焊缝自动探伤设备上和手工探伤上的双用途。由于钢管焊缝位置固定，为确保探头能够检测出焊缝中间部位的缺陷，一发一收两个探头都必须能够按照钢管的曲率、钢管壁厚调整探头到焊缝的位置，保证超声波在材料中的折射角度不变，并能够相互收到声束。为此要实现两个探头能够同步调节位置，实现探头到焊缝的正确位置；同时还具有两个探头相互之间位置的调节，实现相互声束的接收。

本实用新型与现有常规一发一收双探头超声波探伤技术相比，弥补了只能用于平面材料探伤的不足，实现对直缝钢管焊缝探伤的能力，且具有操作简单实用、速度快、能够实现多用途探伤、检验范围大、双向检验等特点。通过实际使用，该探头架能够实现对外径Φ219.1～630mm、壁厚4mm以上的直缝钢管焊缝内部缺陷的超声波探伤，具有操作简便，可靠性高的特点，实现对直缝钢管焊缝内部缺陷探伤的目的，弥补了超声波探伤对直缝钢管焊缝内部缺陷探伤的不足，提高了直缝钢管焊缝探伤的可靠性。该技术还能应用于自动探伤设备上，完成对直缝钢管焊缝内部缺陷的自动探伤，有较广泛的应用前景。

Claims (7)

1.一种用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，用于外径Φ219.1～630mm、壁厚4mm以上的直缝钢管焊缝内部缺陷超声波探伤，该探头架包括两组探头系统，每组探头系统均包括一个接收探头和一个发射探头，其特征在于：

各所述的探头系统还包括钢管外径调节装置和探头间距调节装置，所述的钢管外径调节装置包括第一可调节导轨、滑动块和用于调节所述钢管外径调节装置的第一调节手轮，所述的第一调节手轮安装在第一可调节导轨的一端，所述的滑动块安装在所述第一可调节导轨上，通过调节第一调节手轮实现对所述接收探头和发射探头位置的调节；

所述的探头间距调节装置包括第二可调节导轨和用于调整所述探头间距调节装置的第二调节手轮，所述的第二调节手轮安装在第二可调节导轨的一端，通过调节第二调节手轮实现对所述接收探头和发射探头间距的调节；

所述的探头间距调节装置和钢管外径调节装置通过所述的滑动块连接，所述的接收探头和发射探头，其中一个通过活动块安装在所述的探头间距调节装置的第二可调节导轨上，另一个固定安装在所述的探头间距调节装置的对应位置上。

2.根据权利要求1所述的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，其特征在于所述的发射探头和接收探头产生的超声波信号在待探伤钢管内部的超声波折射角均为45°。

3.根据权利要求1所述的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，其特征在于所述的探头架还包括探头框架和导向轮，所述的导向轮安装在所述探头框架沿待探伤钢管轴向的两侧。

4.根据权利要求3所述的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，其特征在于所述的探头框架的上方安装有把手。

5.根据权利要求1所述的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，其特征在于所述的第一可调节导轨和第二可调节导轨均为丝杆导轨。

6.根据权利要求5所述的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，其特征在于所述的第一调节手轮和第二调节手轮均与所述的丝杆的一端连接。

7.根据权利要求1所述的用于直缝钢管焊缝超声波探伤的探头架，其特征在于所述的滑动块为一个“工”字形滑动块，所述“工”字形滑动块的一端连接在第一可调节导轨上，另一端固定安装有所述的探头间距调节装置。