CN108195944A - 一种管体斜向伤探头及探伤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管体斜向伤探头及探伤装置，探头包括头部和杆部，头部包括壳体、探头蕊、导线以及声透镜，探头蕊设于壳体中，包括吸声材料和压电晶片，导线一端与压电晶片一端面连接，导线另一端伸出壳体外部，声透镜一端面与压电晶片另一端面接触，声透镜另一端面露出壳体外部，声透镜另一端面为接收面，接收面为沿螺旋方向延伸的内凹曲面，待探伤管体外圆周面包括一段沿螺旋方向延伸的外凸曲面，内凹曲面与外凸曲面凹凸配合，二者之间设有间隙，且内凹曲面与待探伤管体斜向伤的形状、尺寸以及延伸方向大体一致。对斜向伤可以有效检测。

Description

一种管体斜向伤探头及探伤装置

技术领域

本发明涉管体探伤领域，具体涉及一种管体斜向伤探头及探伤装置。

背景技术

超声波探伤对于某些自然缺陷，其走向以及自身特性决定了它能否被超声波有效检出，当入射的超声波束打在缺陷上时，如果缺陷反射的路径与声束传播方向角度不垂直或者反射面形状不佳导致超声波散射，则会导致缺陷反射的超声波信号微弱，因此，对于折叠、翘皮、斜裂纹等不规则走向的自然缺陷，常规UT探伤检测灵敏度较低。常规探头线聚焦，同我们标准样管纵向槽伤平行，声束信号一般遇到伤会全部反射，信号较强，而斜向伤和标准样管纵向槽伤是有一定角度的，用常规探头探伤会变成点聚焦，就会有不同反射方向，形成散射。常规探头虽能接收到信号但比较弱。所以常规探头对斜向伤不敏感。采用常规UT探伤，采取+3db灵敏度检测标准，能够检测2°以内的斜向伤，但更大角度的伤很难检测出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种管体斜向伤探头及探伤装置，对斜向伤可以有效检测。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种管体斜向伤探头，包括头部和杆部，所述头部包括壳体、探头蕊、导线以及声透镜，所述探头蕊设于所述壳体中，包括吸声材料和压电晶片，所述导线一端与所述压电晶片一端面连接，所述导线另一端伸出所述壳体外部，所述声透镜一端面与所述压电晶片另一端面接触，所述声透镜另一端面露出所述壳体外部，所述声透镜另一端面为接收面，所述接收面为沿螺旋方向延伸的内凹曲面，待探伤管体外圆周面包括一段沿螺旋方向延伸的外凸曲面，所述内凹曲面与外凸曲面凹凸配合，二者之间设有间隙，且所述内凹曲面与所述待探伤管体斜向伤的形状、尺寸以及延伸方向大体一致。

上述技术方案中，所述内凹曲面沿所述待探伤管体母线延伸方向的曲率半径为R1，R1=20-30mm。

上述技术方案中，内凹曲面沿其螺旋线延伸长度为一圈螺旋长度的0.06-0.31。

上述技术方案中，所述内凹曲面切线延伸方向与所述待探伤管体横截面的夹角为α，α=6-8°。

上述技术方案中，所述杆部与所述头部偏心设置。

上述技术方案中，所述杆部设有螺纹。

上述技术方案中，所述导线另一端穿出所述杆部自由端面。

上述技术方案中，所述管体斜向伤探头的标示频率为5MHz。

上述技术方案中，所述壳体材料为石英。

本发明还提供另外一个技术方案：一种管体斜向伤探伤装置，包括探伤主机、探头、探头支架、第一驱动装置以及第二驱动装置，所述探头采用如上所述的探头。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明公开的管体斜向伤探头及探伤装置，斜探头横向曲率半径较小，保证超声波速的能量集中，纵向曲率半径较大，可选择范围在150°-160°之间保证与钢管斜向曲率接近，且走向角在6-8°，可以有效覆盖1°-15°的斜向伤，对斜向裂纹可以有效检测。

附图说明

图1是本发明公开的探伤装置的结构示意图。

图2是本发明公开的探头的主视图。

图3是本发明公开的探头的侧视图。

图4是本发明公开的探头的俯视图。

图5是本发明公开的探头支架的主视图。

图6是本发明公开的探头支架的仰视图。

图7是本发明公开的探头支架的立体图。

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

参见图1至图7，如其中的图例所示，一种管体斜向伤探伤装置，包括探伤主机100、探头200、探头支架300、第一驱动设备（图中未视出）、第二驱动设备（图中未视出）以及待探伤管体400。

探伤主机100设于水槽110中，水槽110设于底座120上。

探头200包括头部210，头部210包括壳体211、探头蕊（图中未视出）、导线（图中未视出）以及声透镜212，探头蕊设于壳体211中，包括吸声材料和压电晶片，导线一端与压电晶片一端面连接，导线另一端伸出壳体211外部，声透镜212一端面与压电晶片另一端面接触，声透镜212另一端面露出壳体211外部，声透镜212另一端面为接收面，接收面为沿螺旋方向延伸的内凹曲面，待探伤管体400外圆周面包括一段沿螺旋方向延伸的外凸曲面，内凹曲面与外凸曲面凹凸配合，二者之间设有间隙，且内凹曲面与待探伤管体400斜向伤形状、尺寸以及延伸方向大体一致。

上文中，斜探头横向曲率半径较小，保证超声波速的能量集中，纵向曲率半径较大，可选择范围在150°-160°之间保证与钢管斜向曲率接近，且走向角在6-8°，可以有效覆盖1°-15°的斜向伤，对斜向裂纹可以有效检测。

一种实施方式中，内凹曲面沿待探伤管体400母线延伸方向的曲率半径为R1，R1=20-30 mm。

一种实施方式中，内凹曲面沿其螺旋线延伸方向的曲率半径为R2，管体400外径为R3，内凹曲面沿其螺旋线延伸长度为一圈螺旋长度的0.06-0.31。

一种实施方式中，内凹曲面切线延伸方向与待探伤管体400横截面的夹角为α，α=6-8°。

一种实施方式中，探头200还包括杆部220，杆部220与头部210偏心设置。

一种实施方式中，杆部220设有螺纹221。

一种实施方式中，上述导线另一端穿出杆部220自由端面222。

一种实施方式中，探头200的标示频率为5MHz。

一种实施方式中，壳体211材料为石英。

探头支架300包括法兰盘310、固定板320、第一旋转体330以及螺杆升降机构，固定板320与法兰盘310相对固定，第一旋转体330可转动的连接于固定板320的连接孔A中，第一旋转体330设有连接孔B331，连接孔B331的轴线与上述连接孔A的轴线平行，上述螺杆升降机构设于第一旋转体330上，探头支架300还包括第二旋转体340，第二旋转体340可转到的连接于固定板320的连接孔C中，第一旋转体330外圆周面设有大齿轮332，第二旋转体340外圆周面设有小齿轮341，大，小齿轮332，341相互啮合传动，小齿轮341的转动动作带动大齿轮332的转动动作。

上文中，根据采购方便性及生产方便性，且根据对横向伤改变对斜向伤方便可操作性，我们对横向伤探头座进行改进，1）改了第一旋转体直径，使得第一旋转体和我们主机体开口吻合；2）把第一旋转体改成齿轮带动，调节空间变大，不会伤手伤探头线，且调节方便；3）简化了固定固定板的螺栓个数，给第二旋转体留出调整空间；4）改变第一螺杆的调节螺帽尺寸，使得调节螺帽与探头杆部之间留足调节空间。

一种实施方式中，连接孔B331与上述连接孔A偏心设置。

一种实施方式中，上述螺杆升降机构包括第一螺杆351和第二螺杆（图中未视出，第一螺杆351轴线可转动的连接于第一旋转体330的连接孔D中，第一螺杆351轴线与连接孔A轴线平行，上述第二螺杆轴线与第一螺杆351轴线垂直并且二者相互啮合传动，第一螺杆351的转动动作带动上述第二螺杆的转动动作。

一种实施方式中，上述连接孔D与上述连接孔A偏心设置。

一种实施方式中，上述连接孔D轴线与连接孔B331轴线之间的距离为15mm，第一螺杆351设有调节螺帽352，调节螺帽352直径为10mm。

一种实施方式中，第一旋转体330的直径为50mm。

一种实施方式中，固定板320通过沿环向均布设置的六只螺栓321固定于法兰盘310上，螺栓321的尺寸为M6。

探头200的头部210设于探伤主机100中，用于对待探伤管体300的斜向伤进行探伤，探头200的杆部220可转动的连接于连接空B331中并且其螺纹221与上述第二螺杆啮合传动，第二螺杆的转动动作带到那个探头200的杆部220的转动动作，第一驱动设备与探头支架300的法兰盘310连接，用于驱动所述探头支架绕待探伤管体400周向运动，第二驱动设备与待探伤管体400连接，用于驱动待探伤管体400轴向运动。

下面介绍一种采用上述探伤装置的一种管体斜向伤探伤方法，包括如下步骤：

（1）提供一如上的探头200和制作一样管，根据所述待探伤管体存在的斜向伤形状及加工会产生伤的形状，来制作所述样管和标准刻伤；

（2）调试，将所述样管放到探伤主机内，向所述探伤主机内注满水，将所述探头转到预定调试角度，转动所述样管使所述样管上的刻伤在调试位置，查看显示器上是否显示信号波，如没有，首先检查刻伤是否在所述探头底下，将显示器抑制参数调为零，调高灵敏度，再转动所述样管或转动所述探头或调节探头支架，直到所述显示器有伤波信号，然后进行微调使，直到收发双方向信号最高为止，所述探头沿与待探伤管体斜向伤延伸方向大体一致的螺旋方向扫查所述样管，得到刻伤标准；

（3）探伤，将待探伤管体400放到探伤主机100内，探伤主机100内注满水，通过第二驱动设备驱动待探伤管体400沿轴向移动，通过第一驱动设备驱动探头200绕待探伤管体400周向运动，探头200的接收面同时接收待探伤管体400斜向伤信号，并以信号波的形式显示在显示器上。

上文中，探头扫查与接收声束同样管人工伤一致，由原先点信号接收变成线信号接收，采用探头接收面有变化的横波沿着钢管周向旋转采集信号由先后接收变成近乎同时接收，探头发射接收面与钢管上伤近乎平行，偏心角调好后便可以探伤，扫查方向是斜边且周向扫查，对于斜向伤覆盖率是有利的，对于所探的钢管角度确定好后，再做样管且双向刻伤，可以有效的检测出斜向伤、点孔、擦伤等。

一种实施方式中，上述刻伤标准的深度、宽度及长度不大于厂家要求。

一种实施方式中，探头200设置为沿待探伤管体400周向均布设置的四只。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种管体斜向伤探头，包括头部和杆部，所述头部包括壳体、探头蕊、导线以及声透镜，所述探头蕊设于所述壳体中，包括吸声材料和压电晶片，所述导线一端与所述压电晶片一端面连接，所述导线另一端伸出所述壳体外部，所述声透镜一端面与所述压电晶片另一端面接触，所述声透镜另一端面露出所述壳体外部，其特征在于，所述声透镜另一端面为接收面，所述接收面为沿螺旋方向延伸的内凹曲面，待探伤管体外圆周面包括一段沿螺旋方向延伸的外凸曲面，所述内凹曲面与外凸曲面凹凸配合，二者之间设有间隙，且所述内凹曲面与所述待探伤管体斜向伤的形状、尺寸以及延伸方向大体一致。

2.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述内凹曲面沿所述待探伤管体母线延伸方向的曲率半径为R1，R1=20-30mm。

3.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，内凹曲面沿其螺旋线延伸长度为一圈螺旋长度的0.06-0.31。

4.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述内凹曲面切线延伸方向与所述待探伤管体横截面的夹角为α，α=6-8°。

5.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述杆部与所述头部偏心设置。

6.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述杆部设有螺纹。

7.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述导线另一端穿出所述杆部自由端面。

8.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述管体斜向伤探头的标示频率为5MHz。

9.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述壳体材料为石英。

10.一种管体斜向伤探伤装置，包括探伤主机、探头、探头支架、第一驱动装置以及第二驱动装置，其特征在于，所述探头采用如权利要求1-9任一所述的探头。