CN108226283A - 一种未焊透焊缝的超声波检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种未焊透焊缝的超声波检测装置，包括TOFD探伤仪、超声波探头、楔块、编码器和扫查架，所述的超声波探头安装在楔块上，超声波探头和编码器均与扫查架连接，使超声波探头和编码器同步运行，所述的编码器通过数据线与TOFD探伤仪连接，所述的超声波探头通过数据线与TOFD探伤仪相连；所述的超声波探头表面涂有耦合剂。本发明未焊透焊缝的超声波检测装置，操作简单、扫查速度快、检测效率高。

Description

一种未焊透焊缝的超声波检测装置

技术领域

本发明涉及超声波探伤技术领域，尤其涉及一种未焊透焊缝的超声波检测装置。

背景技术

超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷；用板波可探测薄板中的缺陷。

超声爬波是折射角为90°的压缩纵波，最大幅值方向与表面成一小角度，仅在表面下传播，表面散射相对较弱，对表面粗糙度不敏感，特别适合检测奥氏体粗晶材料表面、近表面缺陷以及薄件中缺陷的检验，如铸件、堆焊层等表面下缺陷裂纹以及螺栓根部的裂纹等。

在超声波检测过程中，超声波的发射和接收拾通过探头来实现的。探头的性能直接影响超声波的特性，影响超声波的检测性能。在超声检测中使用的探头，是利用材料的压电效应实现电能、声能转换的换能器。探头中的关键部件是晶片，晶片是一个具有压电效应的单晶或者多晶体薄片，它的作用是将电能和声能互相转换。

角焊缝在电力石油化工等部门中大量应用于各中容器管道等金属结构件上，其质量状况直接影响到设备的安全运行。角焊缝对结构构件的连接方式与对接焊缝不同，其焊缝两侧的结构体的相互成一定的角度，从力学方面来看，易造成应力集中，导致裂纹萌生，而且裂纹走向既有平行也有垂直焊缝方向。

未焊透指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。管道一般采用法兰连接，法兰连接有较好的强度和紧密性，适用的尺寸范围宽，在设备和管道上都能应用，所以应用最普遍。法兰分为整体法兰、松式法兰、任意式法兰。未焊透焊接法兰属于任意式法兰，工业管道及高压电力设备中允许出现未焊透法兰。实际操作过程中，经常出现未熔合，另外设备在运行过程中，由于应力及振动等原因，容易使未焊透的角焊缝产生裂纹。因此需要定期的对该设备进行无损评估，及时排除隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种未焊透焊缝的超声波检测装置，该装置操作简单、扫查速度快、检测效率高。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种未焊透焊缝的超声波检测装置，包括TOFD探伤仪、超声波探头、楔块、编码器和扫查架，所述的超声波探头安装在楔块上，超声波探头和编码器均与扫查架连接，使超声波探头和编码器同步运行，所述的编码器通过数据线与TOFD探伤仪连接，所述的超声波探头通过数据线与TOFD探伤仪相连；所述的超声波探头表面涂有耦合剂。

作为上述技术方案的进一步实施为：

所述超声波探头至少两个，一个为爬波探头，另一个为横波斜探头。

所述扫查架上设有至少一个定位柱，楔块的侧面上设有至少一个定位孔，通过定位孔与定位柱的配合实现楔块与扫查架的连接。

所述的定位柱和定位孔各有二个，均呈对称设置。

所述的编码器通过位于其前面的销轴与位于扫查架后侧的销孔相连。

所述的超声波探头及楔块的参数由无损检测仿真软件CIVA计算及实验得出。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明未焊透焊缝的超声波检测装置，TOFD采用衍射时差技术对缺陷定量，对线性缺陷或面积型缺陷，以及对裂纹和未熔合缺陷的测量误差小；任何方向的缺陷都能有效的发现，具有很高的缺陷检出率。

(2)本发明未焊透焊缝的超声波检测装置，采集的是数据信息，能够进行多方位分析，甚至可以对缺陷进行立体复原。

(3)本发明未焊透焊缝的超声波检测装置，TOFD和超声波探头相结合，利用超声波进行探伤，对检测时的工作环境没有特殊的要求；操作简单，扫查速度快，检测效率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图例说明：

1、法兰；2、管道；3、角焊缝；4、TOFD探伤仪；5、楔块；6、扫查架；7、编码器；8、超声波探头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

图1示出了本发明未焊透焊缝的超声波检测装置的一种实施方式，包括TOFD探伤仪4、超声波探头8、楔块5、编码器7和扫查架6。

超声波探头至少两个，一个为爬波探头，另一个为横波斜探头。扫查架6上设有二个呈对称设置的定位柱，楔块5的壳体上设有二个呈对称设置的定位孔，通过定位孔与定位柱的配合实现楔块5与扫查架6的连接。编码器7通过销轴与扫查架6相连。编码器7通过数据线与TOFD探伤仪4连接，超声波探头8表面涂上耦合剂后通过螺栓与楔块5连接，超声波探头8通过数据线与TOFD探伤仪4相连。超声波探头8、楔块5的参数及楔块5前沿距离法兰1的距离，都由无损检测仿真软件CIVA及实验得出。

测定探头入射点、前沿和超声波在探头楔块中传播的时间。测定方法为将两探头直接接触，在仪器中找出其最高波的位置，两探头接触的中间点即为探头入射点，重叠的一半距离即为前沿，由A扫信号可读出超声波在探头楔块中传播的时间。

TOFD探伤仪4距离法兰1特定距离放置在管道2上，在TOFD扫描同时对焊缝进行上部爬波探头扫描，下部进行横波斜探头扫描。编码器7记录位置，超声波探头8按照一定的聚焦法则对角焊缝3进行扫描，TOFD探伤仪4把数据转换成超声图像，从而实现角焊缝3的检测。

利用CIVA仿真软件进行声束覆盖设计，是指使用无损检测仿真软件CIVA，对角焊缝进行建模，对建好的工件模型进行波束仿真，从而选出合适的超声波探头8和楔块5，并确定聚焦法则。

把图像数据传输至计算机，对数据进行分析，结合纵波信号、横波信号及A扫描等显示，在检测过程中利用TOFD技术扫描焊缝中部，横波斜探头扫描焊缝根部，爬波探头扫描焊缝表面，避免检测盲区的出现，确保检测准确率。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种未焊透焊缝的超声波检测装置，其特征在于，包括TOFD探伤仪、超声波探头、楔块、编码器和扫查架，所述的超声波探头安装在楔块上，超声波探头和编码器均与扫查架连接，使超声波探头和编码器同步运行，所述的编码器通过数据线与TOFD探伤仪连接，所述的超声波探头通过数据线与TOFD探伤仪相连；所述的超声波探头表面涂有耦合剂。

2.根据权利要求1所述的未焊透焊缝的超声波检测装置，其特征在于，所述超声波探头至少两个，一个为爬波探头，另一个为横波斜探头。

3.根据权利要求2所述的未焊透焊缝的超声波检测装置，其特征在于，所述扫查架上设有至少一个定位柱，楔块的侧面上设有至少一个定位孔，通过定位孔与定位柱的配合实现楔块与扫查架的连接。

4.根据权利要求3所述的未焊透焊缝的超声波检测装置，其特征在于，所述定位柱和定位孔各有二个，均呈对称设置。

5.根据权利要求1所述的未焊透焊缝的超声波检测装置，其特征在于，所述编码器通过位于其前面的销轴与位于扫查架后侧的销孔相连。

6.根据权利要求1所述的未焊透焊缝的超声波检测装置，其特征在于，所述超声波探头及楔块的参数由无损检测仿真软件CIVA计算及实验得出。