CN1624470A - 一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，它由扫描导轨、步进电机、滑动杆、滑动环、探头定位环构成，其特征是扫描导轨环绕固定在TKY管支管上，扫描导轨与TKY管支管轴线方向垂直，步进电机安装在扫描导轨上，探头定位环固定在TKY管支管上，滑动环固定在滑动杆上，通过滚珠与探头定位环接触。本发明结构简单，操作方便，测量结果准确，实现了探头与焊缝间等距离自动扫描，并保证了回波信号的准确识别和定位。
Description
技术领域
本发明涉及超声检测机械自动扫描领域，更具体涉及一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置。
背景技术
近年来，随着海洋资源开发的不断深入和发展，世界许多国家新建了许多海洋资源开发设施，其中主要有海上固定平台、海上移动式平台及海底管线等，这些海上结构由于经常受到海洋风暴的浸袭及海洋的腐蚀，在其管节点焊缝处易出现裂纹，从而危及国家财产和人员生命的安全，因而，海洋平台结构的无损检测工作具有重要意义。海洋平台结构一般由各种钢质导管架构成，其管节点根据其结构形态的不同，可分为T、K、Y三种。
现有管节点焊缝超声检测***，一般针对长输管线的环焊缝检测，这种焊缝是旋转对称的，在采用斜探头进行检测时，只需沿圆周方向作一维机械扫描即可完成对焊缝的检测。其中最具代表性的，加拿大R/D Tech公司生产的PipeWIZARD相控阵超声检测***就是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该***由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机和显示器等组成。***在Windows NT界面下运行Pipe WIZARD操作软件，完成对焊缝的线性扫查、实时显示和结果评判。这类***在进行超声检测时，一般要求波束垂直焊缝长度方向，这样，焊缝处的缺陷反射信号才能准确地接收到。而对于TKY管节点焊缝，其不同位置的坡口方向和焊缝相对于母线方向不断变化，而现有商用管节点焊缝超声自动检测***由于都是针对环焊缝检测需要的，其声束方向与被测管的中心轴线处于同一平面，几乎不能对TKY管节点焊缝进行扫描检测。目前针对TKY管节点焊缝检测主要采用X射线检查法或手动超声检测法，尚无针对TKY管节点焊缝检测需要的自动超声检测***。
射线检查是焊缝质量检验广泛采用的重要无损检测技术，它是一种利用X射线对金属的穿透而产生图像来检验金属内部微观结构的方法。众所周知，所有材料均吸收一定的辐射能，不同的材料，由于密度、厚度、与原子量不同，其辐射能的吸收不同，因而其透射强度也不同。因此射线能被用来有效地检测焊缝内部缺陷如气孔、砂眼、咬边、未焊透、裂纹、非金属夹杂、烧穿等，焊缝内部缺陷图像可以在荧光屏或胶片上观察到。射线检测具有速度快，成本低等优点，但其图像清晰度差，给分析缺陷带来困难。对于较厚的工件，还存在射线不能穿透等问题。此外，由于射线对人体有害，必须采取有效的安全保护措施。
在TKY管节点焊缝的超声检测中，由于支管的壁厚较小，一次波声程较短，加之焊缝缺陷多出现在根部与支管侧融合区部位，故此通常在支管侧进行检测，目前常用TKY管节点焊缝的超声检测方法是手动检测。TKY管节点焊缝的超声手动检测，由于检测结果取决于检测人员的经验和技术，易出现误判和漏判的现象，对每一个缺陷所在的位置，均需要较长的时间进行截面的取形、作图及定位测量，工作量较大，从重复性和可靠性来看都存在问题。而且，对于TKY管节点焊缝这种复杂的空间三维曲面结构，手动超声检测不能实现检测结果的可视化和实时记录。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种TKY管节点焊缝超声机械检测扫描装置，其结构简单，操作方便，测量结果准确，实现了探头与焊缝间等距离自动扫描，并保证了回波信号的准确识别。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术措施：
目前，随着海洋资源开发的大力发展，海洋平台结构的安全问题越来越受到人们的关注。针对目前TKY管节点焊缝焊接质量超声检测自动化程度低、人为因素多、无记录、判伤难等问题，申请人开展了海洋平台结构TKY管节点焊缝的自动超声扫描检测***的研究，本发明是TKY管节点焊缝超声扫描检测***的机械扫描部分。
研制了一种性能可靠、检测效率高的TKY管节点焊缝超声自动检测***，其扫描导轨环绕固定在TKY管支管上，并与TKY支管轴线方向垂直；步进电机安装在扫描导轨上，驱动滑动杆沿扫描导轨运动；探头定位环与焊缝的曲线形状一致，固定在TKY支管上；滑动环固定在滑动杆上，并通过滚珠与探头定位环接触。在进行焊缝检测扫描时，滑动杆在电机驱动下沿扫描导轨作圆周运动的同时，由于受探头定位环的作用，随着探头定位环与导轨之间距离的改变而上下滑动，并且滑动杆的方向总是平行于支管的轴线方向，从而使扫描过程中探头距焊缝的距离保持不变。
本发明具有以下优点和效果：
1.该装置能对焊缝进行自动扫描，并保持探头到焊缝的距离不变，从而保证在进行横波斜探头焊缝检测时，不同扫描位置的焊缝处回波总是位于第二次反射声程范围内，从而便于回波信号的识别，提高了检测结果的准确性。
2.该装置采用一维电机驱动扫描来完成两维机械运动，相对于两维驱动来说，较大地减少了机械装置的复杂性，同时也减少了机械控制的复杂性，提高了检测效率。
3.该装置由于采用与焊缝的曲线形状一致的探头定位环，在步进电机的精密控制下，能实现对缺陷位置的准确定位，并能在成像软件的配合下，实现检测结果的计算机重现。
附图说明
图1为一种管节点焊缝超声检测扫描装置结构示意图。其中：1——扫描导轨、2——步进电机、3——滑动杆、4——滑动环(内有滚珠)、5——探头定位环、6——TKY管支管、7——TKY管主管、8——焊缝、9——焊缝坡口、10——超声探头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
根据图1可知，该装置由扫描导轨1、步进电机2、滑动杆3、滑动环4、探头定位环5组成，其特征在于：
焊缝坡口9为TKY支管6的一个切面，焊缝坡口9与主管7之间通过焊料的填充形成焊缝8，从而使TKY管支管6牢固地焊接在TKY主管7上，以加固由主管组成的钢质导管架结构，由TKY支管6、TKY主管7及焊缝8形成一个典型的Y型管节点，即为需要检测的工件，焊缝8为该Y型管节点上需要检测的部位；超声探头10是超声波发射和接收器件，安装在滑动杆3上，其声辐射面通过声耦合剂直接与TKY管支管6接触，从而确保声波进入TKY支管6；扫描导轨1环绕固定在TKY管支管6上，扫描导轨1与TKY管支管6轴线方向垂直；步进电机2(市场均能购置)安装在扫描导轨1上；滑动杆3与步进电机2相连，并由步进电机2驱动沿扫描导轨1运动；探头定位环5与焊缝8的曲线形状一致，探头定位环5固定在TKY管支管6上，并保持探头定位环5不同位置沿TKY管支管6母线方向到TKY管主管7外壁距离的一致；滑动环4固定在滑动杆3上，并通过滚珠与探头定位环5接触。在进行焊缝8检测扫描时，滑动杆3在步进电机2的驱动下，沿扫描导轨1作圆周运动的同时，由于受探头定位环5的作用，随着探头定位环5与扫描导轨1之间距离的改变而上下滑动，并且滑动杆3的方向总是平行于TKY管支管6的轴线方向，从而使扫描过程中探头距焊缝的距离保持不变。
Claims (3)
1、一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，它由扫描导轨(1)、步进电机(2)、滑动杆(3)、滑动环(4)、探头定位环(5)构成，其特征是：扫描导轨(1)环绕固定在TKY管支管(6)上，扫描导轨(1)与TKY管支管(6)轴线方向垂直，步进电机(2)安装在扫描导轨(1)上，探头定位环(5)固定在TKY管支管(6)上，滑动环(4)固定在滑动杆(3)上，通过滚珠与探头定位环(5)接触。
2、根据权利要求1所述的一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，其特征在于：探头定位环(5)与焊缝(8)的曲线形状一致，固定在TKY管支管(6)上。
3、根据权利要求1所述的一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，其特征在于：滑动杆(3)与步进电机(2)相连。
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