CN104502462B - 用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备，包括从下至上依次设置的底座、升降平台和移动探头安装架，所述升降平台通过升降机构与底座连接，座板滑动安装在升降平台上，且能沿升降平台轴线前后移动，座板上对称滑动安装左移动板和右移动板，在左移动板和右移动板上对应安装左探头架安装盘和右探头架安装盘，且左、右探头架安装盘闭合在一起时形成圆环状，在左、右探头架安装盘上对应安装探头。本发明结构简单、设计合理，可以对不同管径的钻杆进行探伤，不仅实现了自动化操作，提高了工作效率，而且可以对检测区域100%检测，避免了漏检现象发生。具有2种探头，对摩擦焊接区和加厚区的内壁、外壁及中间区域的检测均能取到良好的检测效果。

Description

用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备

技术领域

本发明涉及一种探伤设备，特别是涉及一种钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备。

背景技术

石油工业在国民经济中占有举足轻重的地位。随着石油工业的迅速发展，钻井深度不断增加，目前，已从陆地开发发展到海底开发石油资源。对石油专用管材，如油管、套管、钻杆的数量、质量要求日益增高。对石油管材的强度要求也越来越高。因油井钻采作业工作环境恶劣,要求必须承受各种应力,如抗拉力、挤压应力等作用力,同时，还要具备抗低温、抗硫化、抗硫化氢腐蚀等良好性能，因此，石油管材的质量十分重要，而无损检测则是保证石油管材质量的重要方法。无损检验成为质量保证的重要手段，因超声波能深入材料内部，检测材料内部缺陷，超声波具有很多优势，所以，超声波检测在石油管材中占有重要地位。

超声检测就是利用超声波在被检测材料中传播时，依据材料及缺陷所显示的声学特性对超声波的影响来检测缺陷的方法，是目前应用最广泛的一种无损检测方法。超声波检测技术具有不破坏被检工件、检测速度快、探伤成本相对较低、易于实现在线探伤、检测效率高、探伤结果可靠等优点。

目前利用超声波检测钻杆公头、母头与钻杆主体的焊接部分（包括摩擦焊缝区和加厚区），存在以下几个方面的不足之处：

1.一般都采用人工操作进行检测，效率低下，容易出现漏检现象。

2.现有技术的探伤装置功能单一，不能实现空过（即，让不需要探伤的物料，如钻铤通过），其不能让更大规格的物料通过，这样给生产造成了一定的不方便。

3.同一种探头无法同时满足摩擦焊接区和加厚区的内壁、外壁及中间区域的检测要求，因此，需要更换不同的探头分两次进行检测，检测时间长，效率低下，工人劳动强度大。

因此，如何解决上述技术问题成为了该领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备，能完全解决上述现有技术的不足之处。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备，包括从下至上依次设置的底座、升降平台和移动探头安装架，所述升降平台通过升降机构与底座连接，所述移动探头安装架包括移动探头架座板、左移动板、右移动板、左探头架安装盘和右探头架安装盘，移动探头架座板滑动安装在升降平台上，且能沿升降平台轴线前后移动，移动探头架座板上对称滑动安装左移动板和右移动板，在左移动板和右移动板上对应安装左探头架安装盘和右探头架安装盘，且左、右探头架安装盘闭合在一起时形成圆环状，在左、右探头架安装盘上对应安装超声波探头。

作为优选，在左、右探头架安装盘构成的圆环的圆周上均布6个超声波探头，且其中3个超声波探头位于圆环正面，另外3个位于圆环背面。

作为优选，所述左、右探头架安装盘构成的圆环的正面3个超声波探头中，2个为单晶探头，1个为双晶探头；圆环背面的3个超声波探头中，2个为单晶探头，1个为双晶探头。

作为优选，所述超声波探头通过探头架安装在左、右探头架安装盘上，该探头架包括固定在左、右探头架安装盘上的底板，沿圆环径向滑动设置在底板上的探头安装盒，用于驱动探头安装盒前后移动的伸缩气缸，探头浮动安装在探头安装盒中。

作为优选，沿左、右探头架安装盘构成的圆环的轴线方向，在该探伤装置前后分别布置输送托辊和旋转举升辊。

本发明的有益效果在于：

1.结构简单、设计合理，可以对不同管径的钻杆进行探伤，不仅实现了钻杆加厚区及摩擦焊缝自动化操作，提高了工作效率，而且可以对检测区域100%检测，避免了漏检现象发生。

2.具有2种不同类型的超声波探头，对钻杆摩擦焊接区和加厚区的内壁、外壁及中间区域的检测均能取到良好的检测效果。

3.左、右探头架安装盘分开后，可以实现空过，方便不需要检测的物料通过。

附图说明

图1是本发明实施例一的立体结构示意图；

图2是本发明实施例一的主视图；

图3是本发明实施例一的左视图；

图4是本发明实施例一的俯视图；

图5是该超声波探伤装置设置有防尘罩的立体结构示意图；

图6是图1中探头架的立体结构示意图；

图7是探头架的主视图；

图8是探头架的俯视图；

图9是本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图8所示，一种用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备，包括从下至上依次设置的底座1、升降平台2和移动探头安装架，所述升降平台2通过升降机构与底座1连接，所述移动探头安装架包括移动探头架座板3、左移动板8、右移动板9、左探头架安装盘10和右探头架安装盘11，移动探头架座板3通过滚珠丝杠机构4安装在升降平台2上，由前后移动电机5驱动沿升降平台2轴线前后移动，移动探头架座板3上左右对称安装左、右滑轨6、7，左、右滑轨6、7上对应滑动配合左移动板8、右移动板9，所述左、右移动板8、9分别由气缸驱动实现沿左、右滑轨6、7的移动。在左移动板8和右移动板9上对应安装左探头架安装盘10和右探头架安装盘11，左、右探头架安装盘10、11均为半圆环形，当左、右探头架安装盘10、11完全闭合在一起时构成圆环状，在左、右探头架安装盘10、11上对应安装超声波探头16。

上述升降机构包括升降电机12、蜗轮蜗杆升降机13、升降导柱14和升降导套15，升降电机12安装固定在底座1顶面，升降电机12的输出轴通过联轴器连接蜗轮蜗杆升降机13，升降平台2通过蜗轮蜗杆升降机12与底座1连接，升降平台2和底座1上对应安装升降导柱14和升降导套15。在工作时，由升降电机12驱动蜗轮蜗杆升降机13实现升降平台2的上下移动，升降导柱14和升降导套15保证上下运动的精确度。

在左、右探头架安装盘10、11上通过探头架17安装超声波探头16。该探头架包括固定在左、右探头架安装盘10、11上的底板17-1，沿圆环径向滑动设置在底板17-1上的探头安装盒17-2以及用于驱动探头安装盒17-2前后移动的伸缩气缸17-3，超声波探头16浮动安装在探头安装盒17-2上。

在左、右探头架安装盘10、11构成的圆环的圆周上均布6个探头16，且其中3个探头16位于圆环正面，另外3个位于圆环背面。

所述左、右探头架安装盘10、11构成的圆环的正面3个探头16中，2个为单晶探头，1个为双晶探头；圆环背面的3个探头16中，2个为单晶探头，1个为双晶探头。单晶探头对钻杆的内外壁部位敏感，双晶探头对钻杆管体中心部位敏感，两种探头的综合运用，实现了对钻杆管体的全覆盖检测。

为了防止灰尘杂质落入该探伤装置中造成故障，在底座1与升降平台2外部设有防尘罩18，左、右探头架安装盘10、11外分别设置防尘罩18。另外在座板3一侧设置夹线块19，方便整理收放电线、电缆。

在使用时，可以根据实际生产情况及钻杆规定，利用升降机构调节该探伤装置的高度。半圆环形的左、右探头架安装盘10、11可以左右移动，从而可以实现对不同管径的钻杆及其他管材的探伤检测，并且在不需要探伤检测的情况下可以实现空过，方便大规格的物料（如钻艇）通过。同时具备单晶探头和双晶探头，单晶探头探测钻杆内壁、外壁的缺陷的灵敏度较高，双晶探头探测钻杆中间区域的缺陷的灵敏度较高，因此该探伤装置对钻杆等管材的超声波探测更加全面，主要解决了钻杆规定区域范围内公、母扣加厚区(300-500mm)、摩擦焊缝（焊线±40mm区域）表面及内部超声波100%的检测。在线检测时左、右探头架安装盘10、11构成的圆环前后面的超声波探头16可以分别检测钻杆左右两端。

实施例二

如图9所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，沿左、右探头架安装盘10、11构成的圆环的轴线方向，在该探伤装置前后分别间隔布置有输送托辊20和旋转举升辊21。

在工作时，输送托辊20带动钻杆22向探伤装置移动，当钻杆22输送到位后停止(此时，钻杆22一端的待检区域位于左、右探头架安装盘10、11之间)，3套旋转举升辊21将钻杆22升起，同时旋转钻杆22，探伤装置开始探伤检测，检测完成后，3套旋转举升辊21自动下降，钻杆22停在输送托辊20上，自动向前输送，输送到位后，另3套旋转举升辊21升起钻杆22，同时旋转钻杆22，探伤装置开始探伤检测，检测完成后，这3套旋转举升辊21自动下降，由输送托辊20送走钻杆22。

在超声波探头对钻杆22的检测过程中，钻杆22由旋转举升辊21带动在原地旋转，移动探头架座板3带动超声波探头按照指定速度纵向移动。探伤时发现，探扫查人工缺陷最高波时，超声波探头16向前或向后移动小于1.5mm，灵敏度与最高灵敏度偏差小于2dB。为了达到钻杆管体整体探伤，无漏检，钻杆22的旋转运动与探头16的直线运动形成的螺旋线的螺距不得大于2mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于钻杆加厚区及摩擦焊缝的超声波在线检测探伤设备，其特征在于：包括从下至上依次设置的底座、升降平台和移动探头安装架，所述升降平台通过升降机构与底座连接，所述移动探头安装架包括移动探头架座板、左移动板、右移动板、左探头架安装盘和右探头架安装盘，移动探头架座板滑动安装在升降平台上，且能沿升降平台轴线前后移动，移动探头架座板通过滚珠丝杠机构安装在升降平台上，由前后移动电机驱动沿升降平台轴线前后移动，移动探头架座板上对称滑动安装左移动板和右移动板，在左移动板和右移动板上对应安装左探头架安装盘和右探头架安装盘，且左、右探头架安装盘闭合在一起时形成圆环状，在左、右探头架安装盘上对应安装超声波探头；所述超声波探头通过探头架安装在左、右探头架安装盘上，该探头架包括固定在左、右探头架安装盘上的底板，沿圆环径向滑动设置在底板上的探头安装盒，用于驱动探头安装盒前后移动的伸缩气缸，探头浮动安装在探头安装盒中。

2.根据权利要求1所述的超声波在线检测探伤设备，其特征在于：在左、右探头架安装盘构成的圆环的圆周上均布6个超声波探头，且其中3个超声波探头位于圆环正面，另外3个位于圆环背面。

3.根据权利要求2所述的超声波在线检测探伤设备，其特征在于：所述左、右探头架安装盘构成的圆环的正面3个超声波探头中，2个为单晶探头，1个为双晶探头；圆环背面的3个超声波探头中，2个为单晶探头，1个为双晶探头。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超声波在线检测探伤设备，其特征在于：沿左、右探头架安装盘构成的圆环的轴线方向，在该探伤装置前后分别布置输送托辊和旋转举升辊。