一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種輸油氣鋼質(zhì)管道的搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭。它是左支架（1）與右支架（2）平行設(shè)置，由螺栓（25）和螺母（26）將左支架（1）與右支架（2）連接,且左支架（1）位于右支架（2）的下方；左支架（1）與右支架（2）各固定第二有機(jī)玻璃塊（4）和第一有機(jī)玻璃塊（3）,在第二有機(jī)玻璃塊（4）和第一有機(jī)玻璃塊（3）中部分別固定第二縱波直探頭（6）、第三縱波直探頭（7）和第一縱波直探頭（5）;第二縱波直探頭（6）、第三縱波直探頭（7）和第一縱波直探頭（5）接單通道雙功能電路。本發(fā)明有較高的檢測(cè)精度和檢出率，滿足角焊縫檢測(cè)要求。
【專利說明】一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種輸油氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)的搭接焊縫超聲檢測(cè)組合 探頭，涉及超聲波的測(cè)量和管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 在無損檢測(cè)領(lǐng)域中，超聲檢測(cè)作為一種有效的檢測(cè)方式已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 超聲檢測(cè)技術(shù)是常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)之一，具有穿透能力強(qiáng)、定位準(zhǔn)確和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，特 別是其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的尺寸和深度位置精確測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)焊縫 內(nèi)部裂紋、未熔合、未焊透、夾渣和氣孔等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。目前國(guó)內(nèi)石油行業(yè)專用焊縫超聲 檢測(cè)儀器很多，但受鋼質(zhì)管道搭接焊縫自身狀況所限，管道搭接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)還沒 有適當(dāng)?shù)姆椒?，現(xiàn)有規(guī)范也沒有對(duì)管道搭接焊縫的質(zhì)量評(píng)定作出全面的規(guī)定，尤其是超聲 檢測(cè)還處于空白狀態(tài)。
[0003] 以往由于缺少科學(xué)有效的檢測(cè)手段，輸油汽鋼質(zhì)管道搭接焊縫僅在特定情況下采 用磁粉檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)。磁粉檢測(cè)只能發(fā)現(xiàn)焊縫表面和近表面缺陷，無法檢測(cè)出焊縫內(nèi) 部的裂紋、未熔合、未焊透和夾渣等有較大危害的缺陷?，F(xiàn)有超聲檢測(cè)方式直接應(yīng)用于輸油 氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫檢測(cè)時(shí)，受焊縫結(jié)構(gòu)所限，脈沖回波法或透射傳輸法單獨(dú)使用都無法 滿足檢測(cè)精度和檢測(cè)率的要求。
[0004] CN2577281Y公開了一種帶耦合監(jiān)視的超聲波探傷探頭，但其檢測(cè)精度和檢出率并 不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的發(fā)明一種較高的檢測(cè)精度和檢出率、滿足角焊縫檢測(cè)要求的搭接焊 縫超聲檢測(cè)組合探頭。
[0006] -種用于輸油氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫超聲檢測(cè)的組合探頭，如圖1和圖2所示，包括 左支架1、右支架2、第一有機(jī)玻璃塊3、第二有機(jī)玻璃塊4、第一縱波直探頭5、第二縱波直探 頭6、第三縱波直探頭7和功能轉(zhuǎn)換電路29。
[0007] 左支架1與右支架2平行設(shè)置，由螺栓25和螺母26將左支架1與右支架2連接， 且左支架1位于右支架2的下方；左支架1與右支架2各固定第二有機(jī)玻璃塊4和第一有 機(jī)玻璃塊3,在第二有機(jī)玻璃塊4和第一有機(jī)玻璃塊3中部分別固定第二縱波直探頭6、第 三縱波直探頭7和第一縱波直探頭5;第二縱波直探頭6、第三縱波直探頭7和第一縱波直 探頭5接功能轉(zhuǎn)換電路29。
[0008] 其中：
[0009] 左支架1為倒置的"Π "形，其兩腿有第一橫槽17和第二橫槽18,頂部有第一螺栓 通孔19和第一帶內(nèi)螺紋的銷孔20 ;
[0010] 右支架2為倒置的" Π "形，其兩腿有第三橫槽21和第四橫槽22,頂部有第二螺栓 通孔23和第二帶內(nèi)螺紋的銷孔24,且右支架2上的第二螺栓通孔23和第二帶內(nèi)螺紋的銷 孔24的位置分別與左支架1上的第一螺栓通孔19和第一帶內(nèi)螺紋的銷孔20的位置相對(duì) 應(yīng)；
[0011] 第一有機(jī)玻璃塊3為直角三角形，上端有第一坡面8,第一坡面8的傾角為 37° ±Γ，在第一坡面8中部有第一探頭插孔9,第一探頭插孔9的中心線垂直于第一坡 面8 ;第一有機(jī)玻璃塊3的前端面上有螺紋插孔13,后端面上有螺紋插孔14 ;前端面螺紋插 孔13和后端面螺紋插孔14分別通過螺釘與右支架2固定連接；螺釘穿過右支架2前后兩 端面的第三橫槽21和第四橫槽22,螺釘?shù)乃轿恢每筛鶕?jù)需要在橫槽內(nèi)進(jìn)行水平調(diào)節(jié)；
[0012] 第二有機(jī)玻璃塊4為直角三角形，上端有第二坡面10,第二坡面10的傾角為 37° ±Γ，在第二坡面10上分別有第二探頭插孔11和第三探頭插孔12,第二探頭插孔11 和第三探頭插孔12的中心線垂直于第二坡面10 ;第二有機(jī)玻璃塊4的前端面上有螺紋插 孔15,后端面上有螺紋插孔16 ;第二有機(jī)玻璃塊4的前端面螺紋插孔15和后端面螺紋插孔 16分別通過螺釘與左支架1固定連接；螺釘穿過右支架2前后兩端面的第一橫槽17和第 二橫槽18,螺釘?shù)乃轿恢每筛鶕?jù)需要在橫槽內(nèi)進(jìn)行水平調(diào)節(jié)；
[0013] 第一縱波直探頭5的探頭座以螺紋與第一探頭插孔9螺紋連接，第二縱波直探頭 6和第三縱波直探頭7的探頭座分別與第二探頭插孔11和第三探頭插孔12螺紋連接；
[0014] 左支架1與右支架2平行設(shè)置，且左支架位于右支架的下方；螺栓25依次穿過第 一螺栓通孔19和第二螺栓通孔23,并旋設(shè)螺母26,使左支架1和右支架2定位，在螺栓25 上位于左支架1和右支架2之間的部位上裝有支撐彈簧27 ;在左支架上的第一帶內(nèi)螺紋的 銷孔20和右支架上的第二帶內(nèi)螺紋的銷孔24內(nèi)旋設(shè)帶螺紋的固定銷28 ;
[0015] 第一縱波直探頭5、第二縱波直探頭6和第三縱波直探頭7發(fā)射的波束經(jīng)對(duì)應(yīng)的有 機(jī)玻璃塊折射后的聲束角度為45度；
[0016] 第一縱波直探頭5和第三縱波直探頭7發(fā)射的縱波進(jìn)入有機(jī)玻璃探塊折射后在工 件中轉(zhuǎn)化為角度為45°的橫波對(duì)管道角焊縫進(jìn)行檢測(cè)，第二縱波直探頭6在單通道雙功能 電路的作用下，只能接收第一直探頭發(fā)射的波束，本身不發(fā)射超聲波；第一縱波直探頭5和 第三縱波直探頭7均能夠以脈沖回波法進(jìn)行檢測(cè)，第二縱波直探頭6能夠接收到第一縱波 直探頭5發(fā)射的超聲波，可與第一縱波直探頭5組成一發(fā)一收的一對(duì)探頭，對(duì)管道角焊縫進(jìn) 行透射傳輸法的檢測(cè)，本發(fā)明中的三個(gè)縱波直探頭發(fā)射的超聲波經(jīng)過有機(jī)玻璃塊的折射和 單通道雙功能電路的功能轉(zhuǎn)換，能夠在兩個(gè)通道實(shí)現(xiàn)3個(gè)通道、兩種檢測(cè)掃查方式同時(shí)檢 測(cè)，3個(gè)探頭接收到的檢測(cè)結(jié)果能夠互相印證，保證得到較高的檢測(cè)精度和檢出率。
[0017] 第一有機(jī)玻璃塊3和第二有機(jī)玻璃塊4是根據(jù)被檢角焊縫兩側(cè)管材壁厚、角焊縫 焊接形式、角焊縫尺寸和焊縫表面傾角大小來設(shè)計(jì)的。為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)探頭發(fā)射的波束都能 夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接縫的全面覆蓋，超聲波入射角為37°，經(jīng)過有機(jī)玻璃塊折射后的超聲波傳輸 角度為45°。
[0018] 縱波直探頭加上一定角度楔塊后產(chǎn)生橫波的原理為已知技術(shù)。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在其中一個(gè)通道里面實(shí)現(xiàn)了脈沖回波方式 和透射傳輸方式的同時(shí)工作，使用3個(gè)探頭一次檢測(cè)即可完成2通道脈沖回波檢測(cè)與1通 道的透射傳輸檢測(cè)，檢測(cè)面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫內(nèi)部及焊縫兩側(cè)熔合區(qū)的全面覆蓋，脈沖回波 法能夠?qū)缚p內(nèi)部及熔合區(qū)的缺陷的精確定量和定位，透射傳輸法可以對(duì)焊縫進(jìn)行快速的 缺陷篩查，兩種檢測(cè)方式檢測(cè)結(jié)果可相互印證，保證了較高的檢測(cè)精度和檢出率，能夠滿足 角焊縫檢測(cè)的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭正視圖
[0021] 圖2為搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭側(cè)視圖
[0022] 圖3為橫槽17、18、21、22的正視圖
[0023] 圖4為探頭的聲束對(duì)焊縫的覆蓋圖
[0024] 其中 1 一左支架 2-右支架
[0025] 3-第一有機(jī)玻璃塊 4 一第二有機(jī)玻璃塊
[0026] 5-第一縱波直探頭 6-第二縱波直探頭
[0027] 7-第三縱波直探頭 8-第一坡面
[0028] 9 一第一探頭插孔 10-第二坡面
[0029] 11-第二探頭插孔 12-第三探頭插孔
[0030] 13-第一螺紋插孔 14 一第二螺紋插孔
[0031] 15-第三螺紋插孔 16-第四螺紋插孔
[0032] 17-第一橫槽 18-第二橫槽
[0033] 19 一第一螺栓通孔 20-第一帶內(nèi)螺紋的銷孔
[0034] 21-第三橫槽 22-第四橫槽
[0035] 23-第二螺栓通孔 24-第二帶內(nèi)螺紋的銷孔
[0036] 25-螺栓 26-螺母
[0037] 27-支撐彈簧 28-固定銷
[0038] 29-功能轉(zhuǎn)換電路 30-第一螺母
[0039] 31-第二螺母 32-第三螺母
[0040] 33-第四螺母

【具體實(shí)施方式】
[0041] 實(shí)施例·本例是一實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，以12mm厚度套筒修復(fù)8mm壁厚輸油管道為例，其構(gòu) 成如圖1和圖2所示，包括左支架1、右支架2、第一有機(jī)玻璃塊3、第二有機(jī)玻璃塊4、第一 縱波直探頭5、第二縱波直探頭6、第三縱波直探頭7和功能轉(zhuǎn)換電路29。
[0042] 左支架1與右支架2平行設(shè)置，由螺栓25和螺母26將左支架1與右支架2連接， 且左支架1位于右支架2的下方；左支架1與右支架2各固定第二有機(jī)玻璃塊4和第一有 機(jī)玻璃塊3,在第二有機(jī)玻璃塊4和第一有機(jī)玻璃塊3中部分別固定第二縱波直探頭6、第 三縱波直探頭7和第一縱波直探頭5;第二縱波直探頭6、第三縱波直探頭7和第一縱波直 探頭5接功能轉(zhuǎn)換電路29。
[0043] 在鋼質(zhì)管道搭接焊縫兩側(cè)坡口長(zhǎng)度基本相等，剖面為等腰直角三角形，三角形腰 長(zhǎng)為12_，為了能夠讓探頭發(fā)射的聲束最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的覆蓋，選擇發(fā)射角度為45° 的斜探頭；根據(jù)波的折射及波形轉(zhuǎn)換原理，已知超聲波在鋼(橫波）和有機(jī)玻璃(縱波）中的 傳播速度分別為3230m/s和2720m/s，要獲得折射角度為45°的橫波，計(jì)算出縱波入射角為 36. 5°，可計(jì)算出晶片長(zhǎng)度L為9. 65mm，因此可選擇探頭晶片為直徑Φ 10mm的圓形晶片。 探頭頻率為5MHz，由此得到探頭規(guī)格為5ΜΦ 10A45。
[0044] 根據(jù)檢測(cè)情況確定楔塊的尺寸：長(zhǎng)35mm寬30mm高20mm，如圖2 ;
[0045] 架子尺寸：內(nèi)側(cè)寬30mm。
[0046] 探頭的聲束按照?qǐng)D4所示方式對(duì)焊縫進(jìn)行覆蓋。
[0047] 本例經(jīng)試驗(yàn)，在其中一個(gè)通道里面實(shí)現(xiàn)了脈沖回波方式和透射傳輸方式的同時(shí)工 作，使用3個(gè)探頭一次檢測(cè)即可完成2通道脈沖回波檢測(cè)與1通道的透射傳輸檢測(cè)，檢測(cè)面 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫內(nèi)部及焊縫兩側(cè)熔合區(qū)的全面覆蓋，脈沖回波法能夠?qū)缚p內(nèi)部及熔合區(qū) 的缺陷的精確定量和定位，透射傳輸法可以對(duì)焊縫進(jìn)行快速的缺陷篩查，兩種檢測(cè)方式檢 測(cè)結(jié)果可相互印證，保證了較高的檢測(cè)精度和檢出率，能夠滿足角焊縫檢測(cè)的要求。且結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，使用方便。
【權(quán)利要求】
1. 一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是它包括左支架（1)、右支架（2)、第一有 機(jī)玻璃塊（3)、第二有機(jī)玻璃塊（4)、第一縱波直探頭（5)、第二縱波直探頭（6)、第三縱波直 探頭（7)和功能轉(zhuǎn)換電路（29); 左支架（1)與右支架（2 )平行設(shè)置，由螺栓（25 )和螺母（26 )將左支架（1)與右支架（2 ) 連接，且左支架（1)位于右支架（2)的下方；左支架（1)與右支架（2)各固定第二有機(jī)玻璃 塊（4)和第一有機(jī)玻璃塊（3)，在第二有機(jī)玻璃塊（4)和第一有機(jī)玻璃塊（3)中部分別固定 第二縱波直探頭（6)、第三縱波直探頭（7)和第一縱波直探頭（5);第二縱波直探頭（6)、第 三縱波直探頭（7 )和第一縱波直探頭（5 )接功能轉(zhuǎn)換電路（29 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是所述左支架（1) 為倒置的" Π "形，其兩腿有第一橫槽（17)和第二橫槽（18)，頂部有第一螺栓通孔（19)和 第一帶內(nèi)螺紋的銷孔（20)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是所述右支架（2) 為倒置的"Π "形，其兩腿有第三橫槽（21)和第四橫槽（22)，頂部有第二螺栓通孔（23)和第 二帶內(nèi)螺紋的銷孔（24)，且右支架（2)上的第二螺栓通孔（23)和第二帶內(nèi)螺紋的銷孔（24) 的位置分別與左支架（1)上的第一螺栓通孔（19)和第一帶內(nèi)螺紋的銷孔（20)的位置相對(duì) 應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是所述第一有機(jī)玻 璃塊（3)為直角三角形，上端有第一坡面（8)，第一坡面（8)的傾角為37° ±Γ，在第一坡 面（8)中部有第一探頭插孔（9)，第一探頭插孔（9)的中心線垂直于第一坡面（8);第一有機(jī) 玻璃塊（3)的前端面上有螺紋插孔（13)，后端面上有螺紋插孔（14);前端面螺紋插孔（13) 和后端面螺紋插孔（14)分別通過螺釘與右支架（2)固定連接；螺釘穿過右支架（2)前后兩 端面的第三橫槽（21)和第四橫槽（22)，螺釘?shù)乃轿恢每筛鶕?jù)需要在橫槽內(nèi)進(jìn)行水平調(diào) 節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是所述第二有機(jī)玻 璃塊（4)為直角三角形，上端有第二坡面（10)，第二坡面（10)的傾角為37° ±Γ，在第二 坡面（10)上分別有第二探頭插孔（11)和第三探頭插孔（12)，第二探頭插孔（11)和第三探 頭插孔（12)的中心線垂直于第二坡面（10);第二有機(jī)玻璃塊（4)的前端面上有螺紋插孔 (15)，后端面上有螺紋插孔（16);第二有機(jī)玻璃塊（4)的前端面螺紋插孔（15)和后端面螺 紋插孔（16)分別通過螺釘與左支架（1)固定連接；螺釘穿過右支架（2)前后兩端面的第一 橫槽（17)和第二橫槽（18)，螺釘?shù)乃轿恢每筛鶕?jù)需要在橫槽內(nèi)進(jìn)行水平調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是所述第一縱波直 探頭（5)的探頭座以螺紋與第一探頭插孔（9)螺紋連接，第二縱波直探頭（6)和第三縱波直 探頭（7)的探頭座分別與第二探頭插孔（11)和第三探頭插孔（12)螺紋連接； 左支架（1)與右支架（2)平行設(shè)置，且左支架（1)位于右支架（2)的下方；螺栓（25)依 次穿過第一螺栓通孔（19)和第二螺栓通孔（23)，并旋設(shè)螺母（26)，使左支架（1)和右支架 (2 )定位，在螺栓（25 )上位于左支架（1)和右支架（2 )之間的部位上裝有支撐彈簧（27 );在 左支架（1)上的第一帶內(nèi)螺紋的銷孔（20)和右支架（2)上的第二帶內(nèi)螺紋的銷孔（24)內(nèi) 旋設(shè)帶螺紋的固定銷（28)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)組合探頭，其特征是所述第一縱波直 探頭（5)、第二縱波直探頭（6)和第三縱波直探頭（7)發(fā)射的波束經(jīng)對(duì)應(yīng)的有機(jī)玻璃塊折射 后的聲束角度為45度。
【文檔編號(hào)】G01N29/24GK104062362SQ201310087511
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】朱子?xùn)|, 楊宏宇, 劉志剛, 王維斌, 朱建偉, 程馨, 趙國(guó)彬, 王猛善, 徐卓 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司