螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法及其探傷裝置的製作方法

2023-10-08 23:24:24

專利名稱：螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法及其探傷裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法及其探傷裝置，屬於超聲波無損探傷領域，用於螺旋縫埋弧焊管母材超聲波檢測工序。
背景技術：
為保證埋弧焊鋼管的質量，採用超聲波自動探傷是檢查和控制螺旋埋弧焊管焊縫質量十分經濟有效的手段，也是近年來各重要管線生產所必需的檢測手段。螺旋管自動探傷的原理是在空間螺旋曲線焊縫的兩側對稱設有兩排焊縫探頭，焊
縫探頭髮射超聲波，超聲波遇到鋼管內缺陷反射回來，由該探頭或其他探頭接收，信號經控制系統分析後，描繪出缺陷形狀。一般的生產實際中，往往通過縱波直探頭檢測管體的分層缺陷，且覆蓋面積一般為20% 50%，無法實現管體100%檢測。另外，鋼管管體往往還可能存在結疤、摺疊、劃傷等表面缺陷等，而表面缺陷的檢測一般是依靠人用肉眼檢測。表面缺陷通過視覺檢測控制的，除了受到鋼管表面狀態、光線和可觀察位置等因素的影響，人為影響因素也可能對檢測結果造成影響也很大。因此有可能出現鋼管母材表面缺陷漏檢。在自動探傷過程中為了保證焊縫探頭全部落在鋼管上，與鋼管外壁準確彌合，焊縫探頭架多設計成空間板形或連杆結構，在螺旋管直徑和壁厚變化時，要調整探頭之間的距離和升降角度，目前焊縫探頭架的結構只能作簡單的距離調節，因此探頭和鋼管外壁不能保證完全彌合，從而加大探傷誤差，並且很難消除。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法及其探傷裝置，該探測方法可以保證在使用少量探頭的情況下，保證探測面積達到了 100%，探傷裝置能夠靈活調整探頭之間的距離和升降高度，保證探頭和鋼管表面能完全彌合，減少探傷誤差，提聞檢測水平。為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是一種螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法，其特徵在於包括如下步驟①布設橫波探頭一組橫波探頭包括發射探頭和接收探頭，首先在鋼管管體表面相鄰兩焊縫之間布設一組以上的橫波探頭，其中每一組橫波探頭中發射探頭和接收探頭之間連線與焊縫垂直，並且發射探頭和接收探頭的方向與鋼管管體表面成相同的角度，一組以上的橫波探頭的探測範圍完全覆蓋焊縫間的距離；
②探測缺陷鋼管繞其中心軸旋轉，橫波探頭沿鋼管中心軸方向移動，使一組以上的橫波探頭始終在焊縫之間，完成鋼管表面及焊縫的缺陷探測。對上述方法作進一步限制，發射探頭和接收探頭的方向與鋼管管體表面形成的角度為45度角。本發明設置45度角，在保證橫波探頭探測精度的情況下，使其儘量使探測距離最長，從而減少探頭數量。螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法所用的探傷裝置，其特徵在於包括可自由升降的探頭架和基本檢測單元，所述探頭架內部固設有橫杆，所述橫杆上套接有一對基本檢測單元；
所述基本檢測單元由橫向調節裝置、探頭升降裝置、固定座及探頭組成，所述橫向調節裝置一端與所述橫杆套接，橫向調節裝置的另一端與探頭升降裝置連接，所述探頭升降裝置內部設有可伸縮的連杆，所述連杆的末端連接有用於固定探頭的固定座。對上述結構作進一步補充，所述探頭架包括水平放置的橫梁板，所述橫梁板兩端固定有端板，端板和橫梁板形成「 |~1 」形結構，所述橫梁板上設有用絲槓調節高度的絲槓孔，所述端板之間設有橫杆，橫杆與橫向調節裝置滑動連接。對上述結構作進一步補充，所述探頭升降裝置包括固定框架，所述固定框架的一側與橫向調節裝置銷軸連接，另一側設有可伸縮的連杆，連杆的末端固接有固定座。對上述結構作進一步補充，所述橫向調節裝置和探頭升降裝置的銷軸連接處設有相互配合的齒輪和齒條，所述齒輪固定於探頭升降裝置上，所述齒條滑動連接於橫向調節裝置上。對上述結構作進一步補充，所述橫杆上套接有兩套基本檢測單元，所述兩個基本單元上的探頭相對布置。對上述結構作進一步補充，所述探頭為橫波斜探頭。對上述結構作進一步補充，所述探頭架配合兩套基本檢測單元形成探傷裝置，所述探傷裝置橫向排列一個以上，從而形成鋼管管體缺陷橫波探傷系統。採用上述技術方案所產生的有益效果在於
①本發明中的探測方法採用橫波斜探頭，使橫波斜探頭中的發射和接收探頭兩兩相對，探頭連線垂直於鋼管的螺旋焊縫，相鄰探傷裝置之間的探測範圍存在部分重疊，實現在板寬方向上的檢測，根據板寬的不同，來選擇橫波探頭的數量，且通過相鄰一組探頭的部分重疊，從而保證了檢測面積達到了 100%;
②本發明採用探頭架配合橫向調節裝置、探頭升降裝置，實現整個探傷裝置的探頭高度和探頭距離的調整，使之滿足螺旋縫埋弧焊管管體焊縫缺陷的探測要求，調整方便，位置精確；
③本發明中橫向調節裝置和探頭升降裝置之間採用齒輪和齒條配合，兩者無級過渡，轉動光滑，方便調整，探頭和焊縫彌合程度好，減少探傷誤差。④本發明採用採用橫波斜探頭，在檢測管體分層缺陷的基礎上，還能檢測管體的表面缺陷。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。圖I是本發明的結構示意 圖2是探測裝置上橫波在鋼管壁傳播示意 圖3是本發明的整體布局方式；
其中，I、探傷架，2、橫向調節裝置，3、探頭升降裝置，4、固定座，5、探頭，6、探頭一，7、探頭二，8、探頭三，9、探頭四，10、探頭五，11、探頭六，12、探頭七，13、探頭八，14、焊縫，15、鋼
管軸線。
具體實施例方式根據附圖I可知，本發明具體涉及一種螺旋焊縫鋼管管體缺陷橫波探測方法及其探傷裝置，該探測方法通過採用橫波探頭和特殊的布設方式，來實現對具有螺旋焊縫的鋼管管體缺陷探測。本發明中的探測方法包括如 下步驟首先在鋼管管體表面相鄰兩焊縫之間布設一組以上的橫波探頭，一組橫波探頭包括發射探頭和接收探頭，其中發射探頭是用來發射橫波，接收探頭是用來接收發射探頭所發出的橫波，每一組橫波探頭中發射探頭和接收探頭之間連線與焊縫垂直，發射探頭和接收探頭的方向與鋼管管體表面成45度角，如附圖2所示，探頭所發射的橫波成鋸齒形在鋼管內部進行傳播。另外在布置探頭是，需要保證相鄰的橫波探頭之間的探測範圍在沿焊縫方向上有部分重疊，可以保證焊縫見的鋼管表面完全覆蓋，防止出現部分鋼管未探測到，如附圖3所示。在進行探測缺陷時，鋼管繞其中心軸旋轉，橫波探頭沿鋼管中心軸方向移動，使橫波探頭始終在焊縫之間，完成鋼管表面及焊縫的缺陷探測。有附圖I可知，探傷裝置包括可自由升降的探頭架I和基本檢測單元，探頭架I內部固設有橫杆，所述橫杆上套接有一對基本檢測單元；基本檢測單元由橫向調節裝置2、探頭升降裝置3、固定座4及探頭5組成，所述橫向調節裝置2 —端與所述橫杆套接，橫向調節裝置2的另一端與探頭升降裝置3連接，所述探頭升降裝置3內部設有可伸縮的連杆，連杆的末端連接有用於固定探頭5的固定座4。所述探頭架包括水平放置的橫梁板，所述橫梁板兩端固定有端板，端板和橫梁板形成「 η 」形結構，所述橫梁板上設有用絲槓調節高度的絲槓孔，所述端板之間設有橫杆，橫杆與橫向調節裝置2滑動連接。橫向調節裝置2配合橫杆滑動，也可以配合絲槓來橫向調整，實現水平基本檢測單元的水平移動。所述探頭升降裝置3包括固定框架，所述固定框架的一側與橫向調節裝置銷軸連接，另一側設有可伸縮的連杆，連杆的末端固接有固定座4。所述橫向調節裝置2和探頭升降裝置3的銷軸連接處設有相互配合的齒輪和齒條，所述齒輪固定於探頭升降裝置3上，所述齒條滑動連接於橫向調節裝置上。根據附圖I中可以看出，橫杆上套接有兩套基本檢測單元，所述兩個基本單元上的探頭5相對布置。下面以板寬D為1550mm為例，說明本發明的
具體實施例方式設置四組探頭(探頭的個數和鋼管的規格有關)，探頭一 6和探頭二 7為一組、探頭三8和探頭四9為一組、探頭五10和探頭六11為一組、探頭七12和探頭八13為一組。由於所選用探頭為2P13X13 Kl的橫波斜探頭，每組探頭在板寬方向上間距Dl不大於400mm，探頭之間的連線與焊縫14方向垂直，相臨兩組探頭重複覆蓋20mm，避免檢測探頭出現脈衝盲區，能夠保證鋼管母材100%全覆蓋。另外，由於採用橫波斜探頭，超聲波在鋼板中沿鋸齒形傳播，保證了管體中內部和表面的缺陷都能檢測。然而利用傳統布局方式，通過縱波直探頭，探測範圍小，且探頭對稱分布於鋼管軸線15兩側，與鋼管軸線15垂直，當同樣布置四組探頭，則很難保證100%的檢測。
實際檢測中，鋼管不斷旋轉，探傷架I在鋼管上方直線前進，探頭在鋼管母材上螺
旋式前進，在上述的探頭工藝布局下，保證了檢測面積100%，且能檢測出鋼管管體內部和表面缺陷。
權利要求
1.ー種螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法，其特徵在於包括如下步驟①布設橫波探頭ー組橫波探頭包括發射探頭和接收探頭，首先在鋼管管體表面相鄰兩焊縫之間布設ー組以上的橫波探頭，其中每ー組橫波探頭中發射探頭和接收探頭之間連線與焊縫垂直，並且發射探頭和接收探頭的方向與鋼管管體表面成相同的角度，ー組以上的橫波探頭的探測範圍完全覆蓋焊縫間的距離探測缺陷鋼管繞其中心軸旋轉，橫波探頭沿鋼管中心軸方向移動，使ー組以上的橫波探頭始終在焊縫之間，完成鋼管表面及焊縫的缺陷探測。
2.根據權利要求I所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法，其特徵在於發射探頭和接收探頭的方向與鋼管管體表面形成的角度為45度角。
3.如權利要求2所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法所用的探傷裝置，其特徵在於包括可自由升降的探頭架(I)和基本檢測單元，所述探頭架(I)內部固設有橫杆，所述橫杆上套接有ー對基本檢測單元； 所述基本檢測單元由橫向調節裝置(2)、探頭升降裝置(3)、固定座(4)及探頭(5)組成，所述橫向調節裝置(2)—端與所述橫杆套接，橫向調節裝置(2)的另一端與探頭升降裝置(3)連接，所述探頭升降裝置(3)內部設有可伸縮的連杆，所述連杆的末端連接有用於固定探頭(5)的固定座(4)。
4.根據權利要求3所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探傷裝置，其特徵在於所述探頭架包括水平放置的橫梁板，所述橫梁板兩端固定有端板，端板和橫梁板形成「 |~1 」形結構，所述橫梁板上設有用絲槓調節高度的絲槓孔，所述端板之間設有橫杆，橫杆與橫向調節裝置(2)滑動連接。
5.根據權利要求3所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探傷裝置，其特徵在於所述探頭升降裝置(3)包括固定框架，所述固定框架的ー側與橫向調節裝置銷軸連接，另ー側設有可伸縮的連杆，連杆的末端固接有固定座(4)。
6.根據權利要求5所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探傷裝置，其特徵在於所述橫向調節裝置(2)和探頭升降裝置(3)的銷軸連接處設有相互配合的齒輪和齒條，所述齒輪固定於探頭升降裝置(3)上，所述齒條滑動連接於橫向調節裝置(2)上。
7.根據權利要求3所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探傷裝置，其特徵在於所述橫杆上套接有兩套基本檢測單元，所述兩個基本単元上的探頭(5)相對布置。
8.根據權利要求3所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探傷裝置，其特徵在於所述探頭(5)為橫波斜探頭。
9.根據權利要求3-8中任意一項所述的螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探傷裝置，其特徵在於所述探頭架(I)配合兩套基本檢測單元形成探傷裝置，探傷裝置橫向排列ー個以上，從而形成鋼管管體缺陷橫波探傷系統。
全文摘要
本發明公開了一種螺旋焊縫鋼管管體缺陷的橫波探測方法及其探傷裝置，屬於超聲波無損探傷領域，該探測方法通過在兩螺旋焊縫之間布設垂直於焊縫的橫波探頭，來檢測鋼管表面及焊縫的缺陷，保證了檢測面積達到了100%。探傷裝置包括可自由升降的探頭架和基本檢測單元，探頭架內部固設有橫杆，橫杆上套接有一對基本檢測單元；基本檢測單元由橫向調節裝置、探頭升降裝置、固定座及探頭組成，橫向調節裝置一端與橫杆套接，橫向調節裝置的另一端與探頭升降裝置連接，探頭升降裝置內部設有可伸縮的連杆，連杆的末端連接有用於固定探頭的固定座。本發明能夠靈活調整探頭之間的距離和升降高度，保證探頭和焊縫能完全彌合，減少探傷誤差，提高檢測水平。
文檔編號G01N29/04GK102818844SQ20121025917
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者孫志敏, 安曉軍, 孫少卿, 馬興華 申請人:中國石油集團渤海石油裝備製造有限公司, 華油鋼管有限公司