一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置的製作方法
2023-07-20 01:39:46 2
專利名稱：一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲檢測機械自動掃描領域，更具體涉及一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置。
背景技術：
近年來，隨著海洋資源開發的不斷深入和發展，世界許多國家新建了許多海洋資源開發設施，其中主要有海上固定平臺、海上移動式平臺及海底管線等，這些海上結構由於經常受到海洋風暴的浸襲及海洋的腐蝕，在其管節點焊縫處易出現裂紋，從而危及國家財產和人員生命的安全，因而，海洋平臺結構的無損檢測工作具有重要意義。海洋平臺結構一般由各種鋼質導管架構成，其管節點根據其結構形態的不同，可分為T、K、Y三種。
現有管節點焊縫超聲檢測系統，一般針對長輸管線的環焊縫檢測，這種焊縫是旋轉對稱的，在採用斜探頭進行檢測時，只需沿圓周方向作一維機械掃描即可完成對焊縫的檢測。其中最具代表性的，加拿大R/D Tech公司生產的PipeWIZARD相控陣超聲檢測系統就是專用於長輸管線環焊縫的檢測設備。該系統由數據採集單元、脈衝發生單元、電機驅動單元、相控陣探頭、工業計算機和顯示器等組成。系統在Windows NT界面下運行Pipe WIZARD操作軟體，完成對焊縫的線性掃查、實時顯示和結果評判。這類系統在進行超聲檢測時，一般要求波束垂直焊縫長度方向，這樣，焊縫處的缺陷反射信號才能準確地接收到。而對於TKY管節點焊縫，其不同位置的坡口方向和焊縫相對於母線方向不斷變化，而現有商用管節點焊縫超聲自動檢測系統由於都是針對環焊縫檢測需要的，其聲束方向與被測管的中心軸線處於同一平面，幾乎不能對TKY管節點焊縫進行掃描檢測。目前針對TKY管節點焊縫檢測主要採用X射線檢查法或手動超聲檢測法，尚無針對TKY管節點焊縫檢測需要的自動超聲檢測系統。
射線檢查是焊縫質量檢驗廣泛採用的重要無損檢測技術，它是一種利用X射線對金屬的穿透而產生圖像來檢驗金屬內部微觀結構的方法。眾所周知，所有材料均吸收一定的輻射能，不同的材料，由於密度、厚度、與原子量不同，其輻射能的吸收不同，因而其透射強度也不同。因此射線能被用來有效地檢測焊縫內部缺陷如氣孔、砂眼、咬邊、未焊透、裂紋、非金屬夾雜、燒穿等，焊縫內部缺陷圖像可以在螢光屏或膠片上觀察到。射線檢測具有速度快，成本低等優點，但其圖像清晰度差，給分析缺陷帶來困難。對於較厚的工件，還存在射線不能穿透等問題。此外，由於射線對人體有害，必須採取有效的安全保護措施。
在TKY管節點焊縫的超聲檢測中，由於支管的壁厚較小，一次波聲程較短，加之焊縫缺陷多出現在根部與支管側融合區部位，故此通常在支管側進行檢測，目前常用TKY管節點焊縫的超聲檢測方法是手動檢測。TKY管節點焊縫的超聲手動檢測，由於檢測結果取決於檢測人員的經驗和技術，易出現誤判和漏判的現象，對每一個缺陷所在的位置，均需要較長的時間進行截面的取形、作圖及定位測量，工作量較大，從重複性和可靠性來看都存在問題。而且，對於TKY管節點焊縫這種複雜的空間三維曲面結構，手動超聲檢測不能實現檢測結果的可視化和實時記錄。
發明內容
本實用新型的目的在於提供了一種TKY管節點焊縫超聲機械檢測掃描裝置，其結構簡單，操作方便，測量結果準確，實現了探頭與焊縫間等距離自動掃描，並保證了回波信號的準確識別。
為了實現上述任務，本實用新型採用以下技術措施目前，隨著海洋資源開發的大力發展，海洋平臺結構的安全問題越來越受到人們的關注。針對目前TKY管節點焊縫焊接質量超聲檢測自動化程度低、人為因素多、無記錄、判傷難等問題，申請人開展了海洋平臺結構TKY管節點焊縫的自動超聲掃描檢測系統的研究，本實用新型是TKY管節點焊縫超聲掃描檢測系統的機械掃描部分。
研製了一種性能可靠、檢測效率高的TKY管節點焊縫超聲自動檢測系統，其掃描導軌環繞固定在TKY管支管上，並與TKY支管軸線方向垂直；步進電機安裝在掃描導軌上，驅動滑動杆沿掃描導軌運動；探頭定位環與焊縫的曲線形狀一致，固定在TKY支管上；滑動環固定在滑動杆上，並通過滾珠與探頭定位環接觸。在進行焊縫檢測掃描時，滑動杆在電機驅動下沿掃描導軌作圓周運動的同時，由於受探頭定位環的作用，隨著探頭定位環與導軌之間距離的改變而上下滑動，並且滑動杆的方向總是平行於支管的軸線方向，從而使掃描過程中探頭距焊縫的距離保持不變。
本實用新型具有以下優點和效果1.該裝置能對焊縫進行自動掃描，並保持探頭到焊縫的距離不變，從而保證在進行橫波斜探頭焊縫檢測時，不同掃描位置的焊縫處回波總是位於第二次反射聲程範圍內，從而便於回波信號的識別，提高了檢測結果的準確性。
2.該裝置採用一維電機驅動掃描來完成兩維機械運動，相對於兩維驅動來說，較大地減少了機械裝置的複雜性，同時也減少了機械控制的複雜性，提高了檢測效率。
3.該裝置由於採用與焊縫的曲線形狀一致的探頭定位環，在步進電機的精密控制下，能實現對缺陷位置的準確定位，並能在成像軟體的配合下，實現檢測結果的計算機重現。
圖1為一種管節點焊縫超聲檢測掃描裝置結構示意圖。
其中1——掃描導軌、2——步進電機、3——滑動杆、4——滑動環(內有滾珠)、5——探頭定位環、6——TKY管支管、7——TKY管主管、8——焊縫、9——焊縫坡口、10——超聲探頭。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述根據圖1可知，該裝置由掃描導軌1、步進電機2、滑動杆3、滑動環4、探頭定位環5組成，其特徵在於焊縫坡口9為TKY支管6的一個切面，焊縫坡口9與主管7之間通過焊料的填充形成焊縫8，從而使TKY管支管6牢固地焊接在TKY主管7上，以加固由主管組成的鋼質導管架結構，由TKY支管6、TKY主管7及焊縫8形成一個典型的Y型管節點，即為需要檢測的工件，焊縫8為該Y型管節點上需要檢測的部位；超聲探頭10是超聲波發射和接收器件，安裝在滑動杆3上，其聲輻射面通過聲耦合劑直接與TKY管支管6接觸，從而確保聲波進入TKY支管6；掃描導軌1環繞固定在TKY管支管6上，掃描導軌1與TKY管支管6軸線方向垂直；步進電機2(市場均能購置)安裝在掃描導軌1上；滑動杆3與步進電機2相連，並由步進電機2驅動沿掃描導軌1運動；探頭定位環5與焊縫8的曲線形狀一致，探頭定位環5固定在TKY管支管6上，並保持探頭定位環5不同位置沿TKY管支管6母線方向到TKY管主管7外壁距離的一致；滑動環4固定在滑動杆3上，並通過滾珠與探頭定位環5接觸。在進行焊縫8檢測掃描時，滑動杆3在步進電機2的驅動下，沿掃描導軌1作圓周運動的同時，由於受探頭定位環5的作用，隨著探頭定位環5與掃描導軌1之間距離的改變而上下滑動，並且滑動杆3的方向總是平行於TKY管支管6的軸線方向，從而使掃描過程中探頭距焊縫的距離保持不變。
權利要求1.一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置，它由掃描導軌(1)、步進電機(2)、滑動杆(3)、滑動環(4)、探頭定位環(5)構成，其特徵是掃描導軌(1)環繞固定在TKY管支管(6)上，掃描導軌(1)與TKY管支管(6)軸線方向垂直，步進電機(2)安裝在掃描導軌(1)上，探頭定位環(5)固定在TKY管支管(6)上，滑動環(4)固定在滑動杆(3)上，通過滾珠與探頭定位環(5)接觸。
2.根據權利要求1所述的一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置，其特徵在於探頭定位環(5)與焊縫(8)的曲線形狀一致，固定在TKY管支管(6)上。
3.根據權利要求1所述的一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置，其特徵在於滑動杆(3)與步進電機(2)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種管節點焊縫超聲檢測機械掃描裝置，它由掃描導軌、步進電機、滑動杆、滑動環、探頭定位環構成，其特徵是掃描導軌環繞固定在TKY管支管上，掃描導軌與TKY管支管軸線方向垂直，步進電機安裝在掃描導軌上，探頭定位環固定在TKY管支管上，滑動環固定在滑動杆上，通過滾珠與探頭定位環接觸。本實用新型結構簡單，操作方便，測量結果準確，實現了探頭與焊縫間等距離自動掃描，並保證了回波信號的準確識別和定位。
文檔編號G01N29/26GK2742438SQ20042011135
公開日2005年11月23日 申請日期2004年11月12日 優先權日2004年11月12日
發明者程建政, 宋玉玲, 張暘 申請人:中國科學院武漢物理與數學研究所