CN108828061B - 一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其中连接安装板与外部驱动机构固定连接；移动导杆的一端穿过连接安装板与用于对移动导杆下行限位的旋转限位板固定连接，另一端与安装支架固定连接；压缩弹簧套在移动导杆上，用于施加安装支架下行的压力；可拆卸板与安装支架可拆卸安装连接；V型块与可拆卸板和安装支架转动连接；V型块的底部具有V型槽；涡流点式探头位于V型块的中心区域，且正对着V型槽的底部向外设置；V型槽用于卡位在被检测的不锈钢无缝短管的表面。本发明保证了涡流点式探头检测过程中提离距离保持一致，避免了检测时提离效应的影响，最终保证检测结果的可靠性。

Description

一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置

技术领域

本发明属于涡流无损检测技术领域，尤其涉及一种不锈钢无缝短管表面微 细缺陷的涡流检测装置。

背景技术

涡流探伤是不锈钢无缝短管外壁缺陷的主要检测手段之一，具有检测速度 快、检测灵敏度高的优点，且不需要检测耦合介质以及对环境无污染，已经得 到广泛的应用。涡流探伤最常用的两种检测方式分别为穿过式探伤和点式探 伤，分别如图1和图2所示：

采用穿过式探伤时，不锈钢无缝钢管高速穿过探头内孔便可完成探伤；采 用点式探伤时，由于点探头有效检测面积较小，因此要完成不锈钢无缝钢管整 个圆柱面的扫查，需要点探头与无缝钢管之间形成相对螺旋运动，且螺距不超 过点探头的有效检测距离。从探伤精度的角度来看，点式探伤远超穿过式探伤， 主要原因是涡流点式探伤时电磁场相对集中，因此对缺陷的分辨率远超穿过式 涡流探伤。

涡流点式探伤时，要实现涡流点探头与无缝钢管之间的相对螺旋运动，可 采用两种方式：一种方式是无缝钢管沿其轴线匀速直线运动的同时探头绕无缝 钢管轴线高速旋转，该方式检测时因涡流探头高速旋转，需要考虑电信号的耦 合传输问题，检测结构较为复杂；另一种方式为涡流点探头沿钢管轴线匀速直 线运动的同时无缝钢管绕其轴线高速转动，该方式检测时电信号的耦合传输容 易实现，检测结构简单可靠。

涡流点式探伤虽然检测精度高，但受提离效应(即涡流点探头端面与被检 无缝钢管表面的距离变化)影响很大，提离距离越小检测灵敏度越高，通常情 况下提离距离应小于0.5mm。工程检测过程中，受涡流点探头的位置改变、 无缝钢管圆柱度超标、无缝钢管直线度超标等的影响，提离距离容易发生改变， 微小的变化就会给检测信号带来非常大的影响，最终导致检测结果的不确定性 发生。

发明内容

本发明的目的是基于不锈钢无缝短管高速旋转配合涡流点探头匀速移动 的检测方式，通过灵活可靠的检测装置，保证涡流点探头的提离距离，实现不 锈钢无缝短管外表面微细缺陷的准确判定。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，包括连接安装板、移 动导杆、旋转限位板、压缩弹簧、安装支架、可拆卸板、V型块和涡流点式探 头；所述连接安装板与外部驱动机构固定连接；所述移动导杆的一端穿过所述 连接安装板与用于对所述移动导杆下行限位的所述旋转限位板固定连接，另一 端与所述安装支架固定连接；所述压缩弹簧套在所述移动导杆上，用以施压使 所述旋转限位板抵接在所述连接安装板上；所述可拆卸板与所述安装支架可拆 卸安装连接；所述V型块与所述可拆卸板和所述安装支架转动连接；所述V 型块的底部具有V型槽；所述涡流点式探头位于所述V型块的中心区域，且 正对着所述V型槽的底部向外设置；所述V型槽用于卡位在被检测的不锈钢 无缝短管的表面。

较佳的，涡流检测装置包括直线轴承，所述直线轴承的上部为圆筒结构， 下部为法兰端盖；所述圆筒结构凸伸入所述连接安装板内，所述法兰端盖与所 述连接安装板固定连接；所述移动导杆包括自上而下同轴形成上段导杆、中段 导杆和下段导杆，且所述中段导杆的半径大于所述上段导杆和所述下段导杆的 半径；所述上段导杆的顶部依次穿过所述圆筒结构和所述连接安装板与所述旋 转限位板固定连接；所述压缩弹簧套在所述上段导杆上，且上端抵接在所述法 兰端盖上，下端抵接在所述中段导杆的上轴肩上；所述安装支架上设有导杆安 装孔，所述下段导杆安装在所述导杆安装孔上；所述中段导杆的下轴肩与所述 安装支架轴向定位。

较佳的，一紧定螺孔与所述导杆安装孔垂直且相互连通；所述下段导杆的 一侧锪平，用于紧定螺钉通过所述紧定螺孔固定所述下段导杆。

较佳的，所述旋转限位板包括水平段和竖直段，两者组成L型结构；所 述水平段通过连接定位螺栓与所述上段导杆的顶部螺纹连接，所述竖直段沿所 述连接安装板上的直角凹槽作直线移动，且不可转动。

较佳的，所述可拆卸板和所述安装支架的对称位置上分别开设有台阶孔， 所述台阶孔上安装微型调心球轴承，所述V型块的两侧分别通过转动轴与两 侧的所述微型调心球轴承连接。

较佳的，所述安装支架或所述可拆卸板的上设有弧形槽，所述V型块的 相应一侧设有旋转限位轴，所述旋转限位轴与所述弧形槽配合以限制所述V 型块过度旋转。

较佳的，所述安装支架和所述V型块之间连接两根拉伸弹簧；所述两根 拉伸弹簧用以使所述V型块恢复至初始平衡状态。

较佳的，所述拉伸弹簧为带钩螺旋弹簧。

较佳的，所述V型块的中心区域开有通孔；所述涡流点式探头上套有弹 性夹紧套，两者安装于所述通孔内，并且通过紧定螺钉顶紧所述弹性夹紧套。

较佳的，所述弹性夹紧套上设有开口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明保证了涡流点式探头检测过程中提离距离保持一致，避免了检测时 提离效应的影响，最终保证检测结果的可靠性；

本发明所涉及的涡流检测装置自成一体，可与不同检测机构集成，安装快 捷、方便；

本发明所涉及的涡流检测装置，适应各种不同直径的不锈钢无缝短管外壁 微细缺陷探伤，更换不同直径钢管检测时，探头调节快捷、方便。

附图说明

图1为现有技术的涡流穿过式探伤示意图；

图2为现有技术的涡流点式探伤示意图；

图3为本发明一实施例的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测 装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例的连接安装板的结构示意图；

图5为本发明一实施例的旋转限位板的结构示意图；

图6为本发明一实施例的移动导杆的结构示意图；

图7为本发明一实施例的直线轴承的结构示意图；

图8为本发明一实施例的压缩弹簧的结构示意图；

图9为本发明一实施例的安装支架与V型块的装配示意图；

图10为本发明一实施例的安装支架与可拆卸板的装配示意图；

图11为本发明一实施例的V型块及其上的部件的装配示意图；

图12为图11的V型块的剖视图；

图13为本发明一实施例的弹性夹紧套的结构示意图；

图14为本发明一实施例的拉伸弹簧的结构示意图；

图15为本发明一实施例的周向转动时提离距离不变的示意图；

图16为本发明一实施例的钢管轴线与检测装置中线不垂直时提离距离保 持不变的示意图，其中(a)图为钢管轴线与检测装置中线垂直；(b)图为钢 管轴线与检测装置中线不垂直。

图中，1-连接安装板；2-直线轴承；3-压缩弹簧；4-移动导杆；5-安装支 架；6-可拆卸板；7-连接螺钉；8-微型调心球轴承；9-转动轴；10-V型块；11- 不锈钢无缝短管；12-转动轴；13-微型调心球轴承；14-旋转限位轴；15-涡流 点式探头；16-紧定螺钉；17-旋转限位板；18-连接定位螺栓；19-涡流穿过式 探头；20-导杆安装孔；21-紧定螺孔；22-台阶孔；23-弧形槽；24-紧定螺钉； 25-弹性夹紧套；26-V型槽；27-直角凹槽；28-安装螺孔；29-安装螺孔；30- 安装孔；31-连接孔；32-上段导杆；33-中段导杆；34-下段导杆；35-上轴肩； 36-下轴肩；38-锪平面；39-定位螺孔；40-法兰端盖；41-圆筒结构；42、43- 拉伸弹簧；44-固定螺钉；45、46-固定螺孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 的各实施方式进行详细的阐述。

以下请综合参考图3至图14，一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流 检测装置，包括连接安装板1、移动导杆4、旋转限位板17、压缩弹簧3、安 装支架5、可拆卸板6、V型块10和涡流点式探头15。连接安装板1与外部 驱动机构固定连接。移动导杆4的一端穿过连接安装板1与用于对移动导杆4 下行限位的旋转限位板17固定连接，另一端与安装支架5固定连接。压缩弹 簧3套在移动导杆4上，压缩弹簧3的作用是在检测过程中防止移动导杆4过度向上移动导致旋转限位板17脱离连接安装板1，同时为涡流点式探头15 与被检测的不锈钢无缝短管11之间保持提离距离提供压力。可拆卸板6与安 装支架5可拆卸安装连接。V型块10与可拆卸板6和安装支架5转动连接。 V型块10的底部具有V型槽26。涡流点式探头15位于V型块10的中心区 域，正对着V型槽26的底部向外设置，且可以调整涡流点式探头15伸出V 型槽26的底部距离。V型槽26用于卡位在被检测的不锈钢无缝短管11的表 面。

在一个实施例中，连接安装板1(如图4所示)设有4个安装螺孔28、4 个安装螺孔29、1个安装孔30以及1个直角凹槽27。整个涡流检测装置利用 连接安装板1通过4个螺钉和4个安装螺孔28与外部驱动机构固定连接。直 线轴承2(如图7所示)的上部为圆筒结构41，下部为法兰端盖40，圆筒结 构41凸伸入安装孔30内，法兰端盖40留在连接安装板1的外部，4个螺钉 与4个安装螺孔29螺纹连接将直线轴承2与连接安装板1固定连接。旋转限 位板17(如图5所示)包括水平段和竖直段，两者组成L型结构，水平段通 过连接定位螺栓18穿过连接孔31与穿过连接安装板1的移动导杆4的一端螺 纹连接；竖直段沿直角凹槽27作直线移动。其中，直角凹槽27起周向限位作 用，限制旋转限位板17只能够沿直角凹槽27作直线移动，不可转动，避免下 部的涡流检测装置因转动无法与不锈钢无缝短管11配合。旋转限位板17通过 连接定位螺栓18与穿过连接安装板1的移动导杆4的一端固定连接，其作用 有两个，一是通过旋转限位板17防止下部涡流检测装置转动；二是对下部的 涡流检测装置起轴向限位作用，防止下部涡流检测装置向下时与连接安装板1 脱离。

在一个实施例中，移动导杆4(如图6所示)包括自上而下同轴形成上段 导杆32、中段导杆33和下段导杆34，且中段导杆33的半径大于上段导杆32 和下段导杆34的半径。上段导杆32的顶部穿过直线轴承2以及连接安装板1 与旋转限位板17固定连接。具体地，上段导杆32的顶部具有定位螺孔39， 连接定位螺栓18通过连接孔31与定位螺孔39螺纹连接将移动导杆4与旋转 限位板17固定在一起。压缩弹簧3套在上段导杆32上，且上端抵接在法兰端盖40，下端抵接在移动导杆4的上轴肩35。其中，压缩弹簧3的主要作用是 为涡流点式探头15与被检测不锈钢无缝短管11之间保持提离距离提供压力。 安装支架5上设有导杆安装孔20，下段导杆34安装在导杆安装孔20上。移 动导杆4的下轴肩36与安装支架5起到轴向定位作用。紧定螺孔21与导杆安 装孔20垂直且相互连通。下段导杆34的一侧锪平，形成一锪平面38；紧定 螺钉16穿过紧定螺孔21抵接在锪平面38上，对移动导杆4起到周向定位和 固定作用，防止安装支架5旋转。

在一个实施例中，安装支架5与可拆卸板6组合在一起，如图10所示， 共同实现涡流点式探头15的旋转调位支撑作用。可拆卸板6和安装支架5的 对称位置上分别开设有台阶孔(满足滚动轴承的安装定位条件)，用以安装微 型调心球轴承13。如图11和图12所示，V型块10的中心区域开有通孔；涡 流点式探头15上套有弹性夹紧套25，两者安装于通孔内，并且通过紧定螺钉 24顶紧弹性夹紧套25，即可将涡流点式探头15夹紧定位。优选的，弹性夹紧 套25(如图13所示)上设有开口。当整个探头旋转调位装置(包括V型块 10、转动轴9、转动轴12、微型调心球轴承8、微型调心球轴承13和旋转限 位轴14)安装完成后，安装支架5与可拆卸板6通过4个连接螺钉7和4个 固定螺孔46固定连接在一起。如要更换探头旋转调位装置里面的零部件，只 要将可拆卸板6与安装支架5分离即可。安装支架5上开有弧形槽23，但不 限于此，该弧形槽23的作用是：如果包含涡流点式探头15的V型块10的质 心偏离移动导杆4的轴线，该弧形槽23内的旋转限位轴14限制V型块10过 度旋转，以保证V型块10与被检测的不锈钢无缝短管11准确配合。

当被检测的不锈钢无缝短管11的外径改变，V型槽26两边始终与钢管外 壁相切，但涡流点式探头15下端面与钢管外壁的提离距离发生变化，此时可 将紧定螺钉24松开，手动调节涡流点式探头15至合适位置后锁紧紧定螺钉 24。

在一个实施例中，安装支架5与V型块10之间的连接除了转动轴12和 旋转限位轴14之外，还通过拉伸弹簧42、43连接。安装支架5、V型块10 两侧分别都有同轴的且水平居中的固定螺孔45；四个固定螺孔45的轴线位于 同一垂直居中平面上；拉伸弹簧42的一端固定在安装支架5的左侧与固定螺 孔45配合的固定螺钉44上，另一端固定在V型块10的左侧与固定螺孔45 配合的固定螺钉44上；拉伸弹簧43的一端固定在安装支架5的右侧与固定螺孔45配合的固定螺钉44上，另一端挂在V型块10的右侧与固定螺孔45配 合的固定螺钉44上。

拉伸弹簧的主要作用是：检测过程中，V型块在外部推力及钢管阻力的双 重作用下，两个V型面与被检钢管表面相切，保证涡流点式探头的提离距离， 此时拉伸弹簧的拉力小于外界作用力而被拉伸；检测完成后，V型块与被检钢 管脱离，此时在拉伸弹簧的拉力作用下，V型块快速恢复初始平衡状态。

本发明一实施例的涡流检测装置的工作原理如下：

检测前首先根据被测钢管的外径调整涡流点式探头15的位置，保证提离 距离不超过0.5mm。涡流检测装置与外部驱动机构通过螺钉连接后，当不锈 钢无缝短管11进入检测位置，外部驱动机构推动涡流检测装置前进，V型块 10与钢管外表面接触，被测不锈钢无缝短管11在外部驱动机构的作用下高速 旋转，涡流检测装置同时沿钢管轴线匀速移动。此时被测不锈钢无缝短管11 的外圆柱面与V型块10之间作相对滑动摩擦运动。在压缩弹簧3压力的作用 下，V型槽26的两斜边始终保持与钢管外表面相切，保证了涡流点式探头15 的提离距离保持不变，如图15所示。另一方面，当被测不锈钢无缝短管11 的轴线与移动导杆4的轴线不垂直时，V型块10两边的微型调心球轴承自动 调整轴线方向，保证V型槽26两斜边与不锈钢无缝短管11的外圆柱面全宽 度接触，最终保证涡流点式探头15的提离距离保持不变，避免了因提离距离 发生变化造成检测结果的不可预知，如图16所示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，包括连接安装板、移动导杆、旋转限位板、压缩弹簧、安装支架、可拆卸板、V型块、直线轴承和涡流点式探头；所述连接安装板与外部驱动机构固定连接；所述移动导杆的一端穿过所述连接安装板与用于对所述移动导杆下行限位的所述旋转限位板固定连接，另一端与所述安装支架固定连接；所述压缩弹簧套在所述移动导杆上，用以施压使所述旋转限位板抵接在所述连接安装板上；所述可拆卸板与所述安装支架可拆卸安装连接；所述V型块与所述可拆卸板和所述安装支架转动连接；所述V型块的底部具有V型槽；所述涡流点式探头位于所述V型块的中心区域，且正对着所述V型槽的底部向外设置；所述V型槽用于卡位在被检测的不锈钢无缝短管的表面；所述直线轴承的上部为圆筒结构，下部为法兰端盖；所述圆筒结构凸伸入所述连接安装板内，所述法兰端盖与所述连接安装板固定连接；所述移动导杆包括自上而下同轴形成上段导杆、中段导杆和下段导杆，且所述中段导杆的半径大于所述上段导杆和所述下段导杆的半径；所述上段导杆的顶部依次穿过所述圆筒结构和所述连接安装板与所述旋转限位板固定连接；所述压缩弹簧套在所述上段导杆上，且上端抵接在所述法兰端盖上，下端抵接在所述中段导杆的上轴肩上；所述安装支架上设有导杆安装孔，所述下段导杆安装在所述导杆安装孔上；所述中段导杆的下轴肩与所述安装支架轴向定位。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，一紧定螺孔与所述导杆安装孔垂直且相互连通；所述下段导杆的一侧锪平，用于紧定螺钉通过所述紧定螺孔固定所述下段导杆。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述旋转限位板包括水平段和竖直段，两者组成L型结构；所述水平段通过连接定位螺栓与所述上段导杆的顶部螺纹连接，所述竖直段沿所述连接安装板上的直角凹槽作直线移动，且不可转动。

4.根据权利要求1至3中任意之一所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述可拆卸板和所述安装支架的对称位置上分别开设有台阶孔，所述台阶孔上安装微型调心球轴承，所述V型块的两侧分别通过转动轴与两侧的所述微型调心球轴承连接。

5.根据权利要求4所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述安装支架或所述可拆卸板的上设有弧形槽，所述V型块的相应一侧设有旋转限位轴，所述旋转限位轴与所述弧形槽配合以限制所述V型块过度旋转。

6.根据权利要求5所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述安装支架和所述V型块之间连接两根拉伸弹簧；所述两根拉伸弹簧用以使所述V型块恢复至初始平衡状态。

7.根据权利要求6所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述拉伸弹簧为带钩螺旋弹簧。

8.根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述V型块的中心区域开有通孔；所述涡流点式探头上套有弹性夹紧套，两者安装于所述通孔内，并且通过紧定螺钉顶紧所述弹性夹紧套。

9.根据权利要求8所述的一种不锈钢无缝短管表面微细缺陷的涡流检测装置，其特征在于，所述弹性夹紧套上设有开口。

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