本發(fā)明涉及機械工程檢測技術(shù)領域，尤其涉及一種管道外焊縫檢測裝置。

背景技術(shù)：

管道運輸是石油、天然氣運輸?shù)闹饕绞?，目前，我國?0％的原油、100％的天然氣是通過管道運輸?shù)?。管道一旦發(fā)生事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，而且對社會和環(huán)境也會造成不可估量的危害，管道的修復工作不僅艱難，而且費用昂貴。由于管道的損害主要集中在焊縫的損害上，因此，為預防和減少管道事故的發(fā)生，每年油田管道檢修工人們會付出大量時間和辛苦來檢測管道焊縫。

為保證管道焊接的質(zhì)量，通常在管道鋪設完成后進行焊縫檢測工作。傳統(tǒng)管道外焊縫超聲波檢測多為手動檢測，需要通過人工沿管道移動的方式來檢測，也就是檢測一點后，人工移動檢測設備到下一點進行檢測。這種方式的不足之處在于人工移動速度較慢、工作強度較大而且人為操作因素造成誤差很大，這就造成了管道外焊縫檢測效率低下。目前，全自動超聲波檢測是世界管道焊縫檢測的新趨勢，而實現(xiàn)管道全自動檢測的首先需解決的問題，就是管道外爬行裝置的設計與開發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種管道外焊縫檢測裝置，以解決適應不同尺寸管道且能沿著管道外自動爬行進行焊縫檢測的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了技術(shù)方案為：一種管道外焊縫檢測裝置，包括管道架體，適于架設于管道外環(huán)，且包括通過一曲率調(diào)節(jié)組件相接構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)的母支架組件和子支架組件；

移行機構(gòu)，包括設于所述管道架體上的驅(qū)動組件，以及與所述驅(qū)動組件連接的適于帶動所述管道架體沿著管道外環(huán)移動的動輪組件；

超聲波檢測單元，包括一超聲波檢測器，以及與所述超聲波檢測器耦合的超聲波探頭感應器；以及

控制單元，適于與所述超聲波檢測器耦合，及與所述驅(qū)動組件電性連接。

進一步的，所述母支架組件包括通過母連接桿鏡像相連的前置母支架和后置母支架；以及

所述子支架組件包括通過子連接桿鏡像相連的前置子支架和后置子支架。

進一步的，所述曲率調(diào)節(jié)組件包括分布設于前置母支架和后置母支架上的一限位槽和設置于所述限位槽上的多個限位孔，以及分別設于所述前置子支架和后置子支架端部的適于插入所述限位槽內(nèi)的連接塊，所述連接塊上貫穿有適于與所述多個限位孔裝配使用的球頭鎖緊銷；即

通過球頭鎖緊銷與不同的限位孔裝配實現(xiàn)環(huán)形結(jié)構(gòu)的管道架體的曲率調(diào)節(jié)。

進一步的，所述前置母支架和后置母支架分別設有限位槽的端部之間連接有一中心板；以及

所述驅(qū)動組件包括分別通過一推板固定設置于所述中心板下方的一雙頭步進電機和分別位于雙頭步進電機的左、右兩側(cè)的單頭步進電機；所述雙頭步進電機和單頭步進電機均與所述控制單元電性連接；

所述動輪組件包括分別裝配于所述雙頭步進電機的兩端輸出軸上的縱向雙向輪，以及裝配于所述單頭步進電機的輸出軸上的橫向雙向輪。

進一步的，所述動輪組件還包括對稱設置于管道架體與管道外環(huán)相對內(nèi)側(cè)壁上的一組固定雙向輪，以及對稱設置于管道架體與管道外環(huán)相對內(nèi)側(cè)壁上的一組滑動雙向輪。

進一步的，所述前、后置母支架和前、后置子支架尾端的內(nèi)側(cè)壁對稱設有等長的滑槽；

所述一組滑動雙向輪包括分別設于前、后置母支架和前、后置子支架的滑槽中的滑動雙向輪；以及

所述一組固定雙向輪包括分別設于前、后置母支架和前、后置子支架的內(nèi)側(cè)壁上的固定雙向輪。

進一步的，所述管道外焊縫檢測裝置還包括一裝配于所述管道架體上的適于使管道架體對管道壓緊的壓緊機構(gòu)；以及

所述壓緊機構(gòu)包括一壓緊板、貫穿壓緊板上的一中心圓孔和鏡像分布于中心圓孔兩側(cè)的左、右圓孔、分別對應于中心圓孔和左、右圓孔的且與所述中心板的上端面連接的中心壓鉚螺柱和左、右空心圓柱，以及穿過所述中心壓鉚螺柱和中心板且與推板上表面動鉸鏈連接的螺紋壓緊桿和穿過所述左、右空心圓柱和中心板且與推板固定連接的左、右壓緊柱；以及

所述螺紋壓緊桿穿出壓緊板的頂端連接有一把手；所述把手與壓緊板上端面之間還設有一擋板。

進一步的，所述前、后置母支架之間設有第一固定桿，以及所述前、后置子支架之間設有第二固定桿；以及

所述超聲波檢測器裝配于所述第一固定桿中部，所述超聲波探頭感應器裝配于所述第二固定桿中部。

進一步的，所述控制單元包括信號發(fā)射器、信號接收器，以及分別與信號發(fā)射器和信號接收器相連的信號處理器；以及

所述管道外焊縫檢測裝置還包括一適于給控制單元和驅(qū)動組件供電的供電單元。

進一步的，所述前置母支架和后置母支架之間連接有一連板；

所述信號發(fā)射器、信號接收器和信號處理器以及供電單元均裝配于連板上。

本發(fā)明的有益效果為：通過設計的由控制單元控制驅(qū)動組件進而驅(qū)動動輪組件帶動管道架體可沿著管道外環(huán)移動，避免了人工移動管道架體的問題，省事省力。又通過采用的與超聲波檢測器耦合的超聲波探頭感應器，超聲波探頭感應器發(fā)送的超聲波能覆蓋整個焊縫截面，檢測能夠?qū)崿F(xiàn)立體掃描，且超聲波探頭感應器發(fā)出的超聲波與焊縫中的裂紋、未熔合、未焊透等基本垂直、檢測靈敏度高，能提高檢測效率，簡化檢測步驟，降低檢測成本。再通過設計的曲率調(diào)解機構(gòu)，使得本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置可以根據(jù)不同尺寸的管道調(diào)整適配性，從而提高了適用性。

進一步的，設計的多個雙向輪，使得本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置安裝便捷，且便于繞著管道轉(zhuǎn)動，從而檢測管道不同位置的焊縫口，增強了檢測裝置的適應性與穩(wěn)定性，提高了檢測的效率。

又進一步的，設計的壓緊機構(gòu)，使得本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置能貼緊于管道外環(huán)，從而提高檢測的靈敏度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置的另一個視角的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中a處的結(jié)構(gòu)放大圖；

圖4為圖1中b處的結(jié)構(gòu)放大圖；

圖5為圖1中c處的結(jié)構(gòu)放大圖；

圖6為圖1中d處的結(jié)構(gòu)放大圖。

圖中：1-后置母支架；2-后置子支架、1a-前置母支架；2a-前置子支架；3-缺口；4-滑動雙向輪；5a-第一固定桿；5b-第二固定桿；6-滑槽；7-球頭鎖緊銷；8-限位槽；9-限位孔；10-連板；11-信號發(fā)射器；12-信號接收器；13-可充鋰電池；14-信號處理器；15-超聲波檢測器；16-超聲波探頭感應器；17-彈簧軸；18-固定雙向輪；19-滑動雙向輪架；20-固定雙向輪架；21-把手；22-壓緊板；23-擋板；24-螺紋壓緊桿；25-壓緊柱；26-中心板；27-壓鉚螺柱；28-空心圓柱；29-推板；30-雙頭步進電機；31-單頭步進電機；32-橫向雙向輪；33-縱向雙向輪；34a-母連接桿；34b-子連接桿；35-連接塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發(fā)明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發(fā)明中的實施方式，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施方式?；诒景l(fā)明中的實施方式，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

實施例1：

如圖1至圖6所示，本發(fā)明提供了一種管道外焊縫檢測裝置，參考圖1所示，包括管道架體，設于管道架體上的移行機構(gòu)和超聲波檢測單元，以及以控制單元。

管道架體，適于架設于管道外環(huán)，且包括通過一曲率調(diào)節(jié)組件相接構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)的母支架組件和子支架組件。管道架體可設計為全尺寸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，但是為了拆卸方便又同時不影響檢測效率，可設計成非全尺寸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即在環(huán)形結(jié)構(gòu)上存在一缺口3。設計的缺口3使得本管道架體在安裝于管道外環(huán)時，只需要將母支架組件和子支架組件的一端進行相接，即母支架組件和子支架組件相對的另一端為缺口3，不需要對母支架組件和子支架組件的兩端都進行相接操作，使用更便捷高效，同時拆卸本管道架體時也更加方便。

母支架組件包括通過母連接桿34a鏡像相連的前置母支架1a和后置母支架1；以及子支架組件包括通過子連接桿34b鏡像相連的前置子支架2a和后置子支架2。前置母支架1a和后置母支架1尺寸完全相同，前置子支架2a和后置子支架2也尺寸完全相同。

參考圖5，曲率調(diào)節(jié)組件包括分布設于前置母支架1a和后置母支架1上的一限位槽8和設置于限位槽8上的多個限位孔9，以及分別設于前置子支架2a和后置子支架2端部的適于插入限位槽8內(nèi)的連接塊35，連接塊35上貫穿有適于與多個限位孔9裝配使用的球頭鎖緊銷7；即通過球頭鎖緊銷7與不同的限位孔9裝配實現(xiàn)環(huán)形結(jié)構(gòu)的管道架體的曲率調(diào)節(jié)。具體在安裝管道架體時，將前置子支架2a的連接塊35插入前置母支架1a的限位槽8中，同時將后置子支架2的連接塊35插入后置母支架1的限位槽8中，根據(jù)管道的實際尺寸，選擇適配的限位孔9，將連接塊35上的球頭鎖緊銷7插入限位孔9中完成管道架體的安裝于管道外環(huán)上。

參考圖4，移行機構(gòu)，包括設于管道架體上的驅(qū)動組件，以及與驅(qū)動組件連接的適于帶動管道架體沿著管道外環(huán)移動的動輪組件。前置母支架1a和后置母支架1分別設有限位槽8的端部之間連接有一中心板26，驅(qū)動組件包括分別通過一推板29固定設置于中心板26下方的一雙頭步進電機30和分別位于雙頭步進電機30的左、右兩側(cè)的單頭步進電機31；雙頭步進電機30和單頭步進電機31均與控制單元電性連接；動輪組件包括分別裝配于雙頭步進電機30的兩端輸出軸上的縱向雙向輪33，以及裝配于單頭步進電機31的輸出軸上的橫向雙向輪32。

縱向雙向輪33和橫向雙向輪32采用不同的步進電機控制，當需要移動管道外焊縫檢測裝置使其沿著管道外環(huán)軸向移動使檢測不同位置的焊縫時，控制雙向步進電機30驅(qū)動縱向雙向輪33轉(zhuǎn)動，進而帶動管道架體整體沿著管道外環(huán)軸向移動。移動過程中，單頭步進電機31為非工作狀態(tài)，為了避免管道外焊縫檢測裝置沿著管道外環(huán)軸向移動時與單頭步進電機31相連的橫向雙向輪32對管道架體移動中造成阻力，設計橫向雙向輪32為雙向輪，即可跟隨管道架體的移動方向同步轉(zhuǎn)動，以提高管道架體移動中的靈活性。

當需要移動管道外焊縫檢測裝置使其沿著管道外環(huán)徑向轉(zhuǎn)動使檢測不同位置的焊縫時，控制單頭步進電機31驅(qū)動橫向雙向輪32轉(zhuǎn)動，進而帶動管道架體整體沿著管道外環(huán)徑向移動。移動過程中，雙頭步進電機30為非工作狀態(tài)，為了避免管道外焊縫檢測裝置沿著管道外環(huán)徑向移動時與雙頭步進電機30相連的縱向雙向輪33對管道架體移動中造成阻力，設計縱向雙向輪33為雙向輪，即可跟隨管道架體的移動方向同步轉(zhuǎn)動，以提高管道架體移動中的靈活性。

動輪組件還包括對稱設置于管道架體與管道外環(huán)相對內(nèi)側(cè)壁上的一組固定雙向輪18，以及對稱設置于管道架體與管道外環(huán)相對內(nèi)側(cè)壁上的一組滑動雙向輪4。

參考圖3和圖6，前、后置母支架和前、后置子支架尾端的內(nèi)側(cè)壁對稱設有等長的滑槽6；一組滑動雙向輪4包括分別設于前、后置母支架和前、后置子支架的滑槽6中的滑動雙向輪4。一組固定雙向輪18包括分別設于前、后置母支架和前、后置子支架的內(nèi)側(cè)壁上的固定雙向輪18。固定雙向輪18位于滑動雙向輪4的上方，固定雙向輪18裝配于固定雙向輪架20上，固定雙向輪18通過彈簧軸17固定于前、后置母支架和前、后置子支架的內(nèi)側(cè)壁上?；瑒与p向輪4裝配于滑動雙向輪架19上，滑動雙向輪4通過彈簧軸17滑動連接于前、后置母支架和前、后置子支架的內(nèi)側(cè)壁的滑槽6中。

滑動雙向輪4和固定雙向輪18設計為前、后置母支架和前、后置子支架的內(nèi)側(cè)壁上，且滑動雙向輪4和固定雙向輪18都是雙向輪，當縱向雙向輪33或橫向雙向輪32轉(zhuǎn)動過程中，即管道架體沿著管道外環(huán)橫向或徑向移行時，滑動雙向輪4和固定雙向輪18都能提高管道架體整體移動的靈活性和順暢性。通過設計的滑動雙向輪4，設置于前、后置母支架1和前、后置子支架2尾端的內(nèi)側(cè)壁上對稱的等長的滑槽6中，使得當管道架體沿著管道外環(huán)徑向移行時，滑動雙向輪4沿著滑槽6滑動，進一步推動了管道架體轉(zhuǎn)動，加快了轉(zhuǎn)動速度。

超聲波檢測單元，包括一超聲波檢測器15，以及與超聲波檢測器15耦合的超聲波探頭感應器16。前、后置母支架之間設有第一固定桿5a，以及前、后置子支架之間設有第二固定桿5b。超聲波檢測器15裝配于第一固定桿5a中部，超聲波探頭感應器16裝配于第二固定桿5b中部，且超聲波探頭感應器16的安裝方式為可轉(zhuǎn)動，即可調(diào)整超聲波探頭感應器16的超聲波入射方向。超聲波檢測器15與超聲波探頭感應器16可采用有線耦合方式，還可采用無線耦合方式，本發(fā)明實施例不作具體的限定。

為了清楚顯示焊縫檢測的結(jié)果，超聲波檢測器15與一波形顯示器相連，即超聲波檢測器15的顯示波形信號輸出端與波形顯示器的顯示波形信號輸入端連接。

控制單元，適于與超聲波檢測器15耦合，及與驅(qū)動組件電性連接?？刂茊卧ㄐ盘柊l(fā)射器11、信號接收器12，以及分別與信號發(fā)射器11和信號接收器12相連的信號處理器14。本實施例的信號處理器14采用例如但不限于stc89c51單片機。

管道外焊縫檢測裝置還包括一適于給控制單元和驅(qū)動組件供電的供電單元。供電單元可采用可充電的鋰電池13，例如但不限于聚合物鋰電池13，續(xù)航能力強。

參考圖2，前置母支架1a和后置母支架1之間連接有一連板10；連板10設計的位置低于中心板26，有利于降低管道外焊縫檢測裝置的重心，使得管道外焊縫檢測裝置在運行過程中更加穩(wěn)定。信號發(fā)射器11、信號接收器12和信號處理器14以及供電單元均可裝配于連板10上，與管道架體構(gòu)成一個整體，還可以將信號發(fā)射器11、信號接收器12和信號處理器14集成于一遙控器中，通過遙控方式對管道外焊縫檢測裝置的運行進行操控。

為了提高檢測的靈敏度及準確性，管道外焊縫檢測裝置還包括一裝配于管道架體上的適于使管道架體對管道壓緊的壓緊機構(gòu)。設計的壓緊機構(gòu)，當管道架體安裝于管道外環(huán)后，通過壓緊機構(gòu)，使得管道架體貼合于管道外環(huán)上。

參考圖4，壓緊機構(gòu)包括一壓緊板22、貫穿壓緊板22上的一中心圓孔和鏡像分布于中心圓孔兩側(cè)的左、右圓孔、分別對應于中心圓孔和左、右圓孔的且與中心板26的上端面連接的中心壓鉚螺柱27和左、右空心圓柱28，以及穿過中心壓鉚螺柱27和中心板26且與推板29上表面動鉸鏈連接的螺紋壓緊桿24和穿過左、右空心圓柱28和中心板26且與推板29固定連接的左、右壓緊柱25。

螺紋壓緊桿24穿出壓緊板22的頂端連接有一把手21；把手21與壓緊板22上端面之間還設有一擋板23。

本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置具體的實施方式如下：將管道架體安裝于管道外環(huán)，且通過壓緊機構(gòu)進行壓緊，使得管道架體貼合于管道外環(huán)上，將超聲波探頭感應器16置于鋼管焊縫處，當超聲波檢測器15控制超聲波探頭感應器16發(fā)送水平偏振橫波，使得水平偏振橫波覆蓋整個鋼管焊縫，同時超聲波探頭感應器16接收反射信號，并將信號通過波形顯示器顯示輸出，該波形顯示器顯示用于顯示根據(jù)反射信號處理獲得的具有焊縫缺陷的信息?？刂茊卧刂茊晤^步進電機31驅(qū)動橫向雙向輪32轉(zhuǎn)動，進而帶動管道架體整體沿著管道外環(huán)徑向移動，在管道架體的移動過程中，超聲波探頭感應器16沿焊縫的方向勻速在鋼管外環(huán)平移，所述平移的范圍是在距離焊縫中心為10mm-30mm之內(nèi)，實現(xiàn)對焊縫檢測。當完成一焊縫處的檢測后，控制單元控制雙頭步進電機30驅(qū)動縱向雙向輪33轉(zhuǎn)動，進而帶動管道架體整體沿著管道外環(huán)橫向移動，進行下一焊縫處的檢測。

本實施方式對焊縫進行超聲波檢測時，超聲波入射方向的選擇原則是調(diào)整超聲波探頭感應器16方向使超聲波入射方向垂直于焊縫的方向。常規(guī)焊縫超聲波檢測時，只能采用斜入射的方式來完成檢測,而本發(fā)明的管道外焊縫檢測裝置設計的超聲波探頭感應器16可以設計超聲波入射方向垂直于焊縫的方向，特別對于壁厚較薄的管道的焊縫處，超聲波入射方向垂直于焊縫的方向使得超聲波探頭感應器16在距離焊縫的一定距離上聲束能夠覆蓋整個焊縫截面，檢測能夠?qū)崿F(xiàn)立體掃查。且入射聲束與焊縫中的裂紋、未熔合、未焊透等缺陷基本垂直，能提高檢測的靈敏度和準確性。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。