专利名称：一种管端超声波探伤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢管无损探伤技术领域，尤其是一种管端超声波探伤装置。
背景技术：
高压锅炉管、油井管等产品需要探伤，以检验产品质量。钢管制造厂一般采用超声 波探伤方法，检验钢管上的缺陷。国家标准GB/T5777(即无缝钢管超声波探伤检验方法) 规定，采用横波反射法在探头和钢管相对移动的状态下进行自动检验，只有特殊的大口径 钢管才可以进行手工检验。自动或手工检验时，均应保证对管子全部表面的扫查。自动检 验时对钢管两端将不能有效的检验，但此区域应控制在200毫米以内。随着钢管产品质量要求的提高，用户要求钢管上不能存在没有检测的区域，为此， 有些厂家将不能有效检验的管端切除，这样做虽然能降低质量风险，却造成钢材的浪费。还 有的厂家用磁粉探伤方法，检验管端缺陷，但磁粉探伤只能检验钢管表面和近表面的缺陷， 钢管内部的缺陷不能有效检验，仍然存在质量风险。现有自动超声波探伤设备，有钢管直线前进，探头旋转的探伤方式，采用探头旋转 式探伤技术。探头安装在旋转体中，工作时探头旋转，钢管穿过旋转体中心直线前进，探头 对钢管进行探伤。此种管体自动探伤方法，探头在管体上的扫描痕迹呈现螺旋形分布的特 征，为了区分相邻两根管子的检测信号，或去处管端的干扰信号，一般会采用管端信号切除 方式，所以在自动探伤过程中，管子的两个头部各有一段不可检测区域。探头不动，钢管旋转和螺旋前进的探伤方式。钢管由夹紧辊、轮带动，螺旋前进通 过探头，进行管体探伤。由于夹紧辊、轮的轴线和钢管的轴线呈一定的夹角，并且在自动探 伤过程中，夹角一般是固定的，所以，管子的两个端部各有一段不可检测区域。手工探伤，用喷水探头时，可以检验到距离管端很近的部位，但当喷水探头的边缘 靠近管端部位时，水从探头边缘的缝隙中流出，耦合水量不稳定，探伤精度较难保证，并且 手工探伤的生产节骤慢。用接触法进行手工探伤，探伤时，大口径钢管效果较好，但小口径 钢管检验的重复性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对管端的超声波探伤装置，对钢管端部位置的缺陷进 行超声波探伤检验，消除自动探伤过程中产生的管端不可检测区域。为了达到上述目的，本发明提供了一种管端超声波探伤装置，用于钢管端部探伤， 包括一主机架，还包括一托辊装置，设置在所述主机架的一侧，托接所述钢管；一钢管密 封装置，设置在所述主机架的另一侧，所述钢管密封装置的中心对准所述钢管的中心，用于 钢管端部的密封；以及一探伤水箱，通过一水箱升降装置可升降地设置于所述主机架上，该 探伤水箱包括至少一升降座，可升降地设置在所述水箱上部；至少一对滚珠轴承，分别设 置在所述升降座上面、钢管的两侧，托接所述钢管；以及至少两探伤组件，分别对称设置在 所述水箱的下部两侧，每个探伤组件包括一探头，对准所述钢管；一探头座，分别枢设在所述水箱的底部两侧，所述探头设置在所述探头座上；以及一调节探头机构，其一端连接所 述探头座，另一端穿过所述水箱外壁。优选地，还包括一钢管压紧装置，设置在所述托辊装置和探伤水箱的上方，通过一升降装置压下、 夹紧所述托辊装置上的钢管。优选地，所述钢管压紧装置包括一压辊机架；一对压辊，设置于该压辊机架上位于托辊装置上方的位置；一压下滚球，设置于该压辊机架上位于探伤水箱上方的位置。优选地，所述升降装置包括一升降轨道，固定在主机架侧面上；升降滑块，固定在压辊机架上且与升降轨道相配合；一升降驱动机构，与压辊机架相连接。优选地，所述压辊通过一升降汽缸和一固定支架可升降地设置于所述压辊机架 上；所述压下滚球通过一升降机构可升降地设置于所述压辊机架上。优选地，还包括一水泵；一循环水处理装置，设置在所述主机架上，连通水泵和探伤水箱。优选地，所述探伤水箱还包括一底板，设置在所述水箱的底面。优选地，所述探伤水箱还包括至少一对导向杆，固定在底板上，所述升降座上设有一对通孔，套在导向杆上；至少一对调节螺丝，与导向杆平行设置在底板上，升降座上设有两个内螺纹孔，和 调节螺丝螺纹连接；每对滚珠轴承相对倾斜设置在所述升降座上面。优选地，所述探伤水箱还包括至少一导向板，设置在所述升降座侧边，托接所述钢管。优选地，所述探伤水箱还包括至少一对压缩弹簧，支撑在所述导向板下方。优选地，所述探伤水箱还包括一对压板以及若干螺钉，该螺钉将所述压板固定在水箱的两侧，压缩弹簧和导向 板限位于所述压板和水箱之间。优选地，所述探伤水箱还包括调节探头机构为一带有销钉的螺栓，可转动地安装在水箱外壁上。优选地，所述探伤组件为四组，所述滚珠轴承、导向杆、调节螺丝、压缩弹簧各为两 对，导向板为一对。优选地，所述钢管密封装置包括一密封顶头，与钢管端部压接。优选地，所述水箱升降装置包括一水箱机架，所述探伤水箱设置于其上；一升降轨道，固定于所述主机架侧面；
升降滑块，固定于所述水箱机架侧面，且与升降轨道相配合；一升降驱动机构，与水箱机架相连接。优选地，所述探伤水箱与水箱机架之间还设有一水平滑动机构。优选地，所述水平滑动机构包括一移动轨道，设置于所述水箱机架上；移动滑块，固定于探伤水箱底面上，且与移动轨道相配合；一水平滑动驱动机构，与探伤水箱相连接。本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效 果本发明采用钢管旋转，探头直线运动的探伤方式。钢管由旋转的辊、轮带动，在原 地进行回转运动，探头装在耦合水箱内，沿着钢管轴线运动，对钢管进行探伤。采用局部水 浸法探伤，与现有的喷水法相比，明显节约水用量。本发明的探伤装置为机电一体品产品， 与手工探伤相比，探伤精度和工作效率明显得到提高。本发明的超声波探伤方法和装置，在 进行纵向缺陷的检测时，不存在不可探测区。可以满足国家标准GB/T5777的要求。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是本发明的管端超声波探伤装置的主视图。图2是本发明的管端超声波探伤装置的左视图。图3是本发明的管端超声波探伤装置的俯视图。图4是本发明的管端超声波探伤装置的立体图。图5是本发明的管端超声波探伤装置的结构图。图6是本发明中探伤水箱的主视图。图7是本发明中探伤水箱的俯视图。图8是本发明中探伤水箱的侧视图。图9是图6中A-A的剖视图。图10是图7中B-B的剖视图。图11是图7中C-C的剖视图。附图标号[1]主机架[3]探伤水箱[5]钢管压紧装置[7]钢管密封装置[12]人机界面[14]密封顶头升降机构[16]轴向移动电机连接轴[18]探头水箱轴向移动螺母水箱升降装置 [4]托辊装置 [6]循环水处理装置 [11]控制面板 [13]探伤仪密封顶头轴向移动机构 [17]探头水箱轴向移动螺丝 [19]密封顶头
6
[20]压辊机架升降轨道[21]压辊机架升降滑块
[22]电器柜[23]水箱
[24]压辊机架升降机构[25]压辊机架升降手轮
[26]压下滚球升降机构[27]压辊机架
[28]压下滚球[29]探头水箱机构
[30]压辊机架升降汽缸[31]压辊升降杆
[32]压辊[33]钢管
[34]回转辊[35]探头水箱轴向移动轨道
[36]探头水箱轴向移动滑块[37]探头水箱升降杆
[38]探头水箱升降液压缸[39]探头水箱机架
[40]探头水箱升降滑块[41]探头水箱升降轨道
[42]探头水箱升降手轮[43]底板
[44]调节探头机构[45]螺钉
[46]导向板[47]导向杆
[48]升降座[49]探头座
[50]探头[51]探头座
[52]调节螺丝[53]压缩弹簧
[54]滚珠轴承
具体实施例方式下面结合附图1-11来具体介绍两种本发明的较佳实施例。实施例1如图1-4所示，本发明的管端超声波探伤装置，由一主机架1、一托辊装置4、一钢 管密封装置7、一探伤水箱3、一钢管压紧装置5以及一循环水处理装置6组成。托辊装置4安装在主机架1的一侧，托接钢管。钢管密封装置7安装在主机架1 的另一侧，钢管密封装置7的中心对准钢管的中心。探伤水箱3通过一水箱升降装置2，活 动设置于主机架1上。钢管压紧装置5安装在托辊装置4的上部，活动压下、夹紧托辊装置 4上的钢管。循环水处理装置6安装在主机架1上，通过管子和水泵连通探伤水箱3。当钢管在托辊装置4上时，调节钢管密封装置7，使密封装置7的中心对准钢管的 中心，起到密封作用，调节探伤水箱3，使探伤水箱和钢管的底面接触，调节钢管压紧装置 5，使压紧装置5上的压辊压在钢管上部，防止钢管运转时的跳动，以便平稳探伤。如图6-11所示，本发明的探伤水箱包括底板43、调节探头机构44、螺钉45、导向板 46、导向杆47、升降座48、探头座49、探头50、探头座51、调节螺丝52、压缩弹簧53、滚珠轴 承54。调节升降座48可以使钢管到探头50的距离改变，从而实现水程距离的调整。顺 时针或逆时针转动调节螺丝，升降座随之向上或向下运动，调节到需要的高度时，将螺母旋 紧在导向杆上部，可将升降座固定。滚珠轴承54安装在升降座48上面，钢管和滚珠轴承54 中的滚珠接触，当钢管旋转时，滚珠跟着钢管旋转，而探伤水箱不动，就能保证探头和钢管 之间的相对运动。在探伤水箱的两端，螺钉45、导向板46、压缩弹簧53组成一个弹性导向
7装置，探伤时钢管压在导向板46上面，使多余的藕合水从导向板46边上溢出，而钢管和探 头之间则充满水，以利于探伤过程中耦合水的稳定。探头50安装在探头座49、51上，又和 调节探头机构44连接，调节探头机构44的调整，调节探头机构44为一带有销钉的螺栓，可 转动地安装在水箱外壁上，可以微调探头座49、51的角度，从而调节探头50的角度，实现探 伤入射角的调节。水箱安装在底板43上。两对导向杆47和调节螺丝52，导向杆47旋紧固定在底板43上，升降座48通过 两个通孔套在导向杆47中部没有螺纹的部位上，升降座48上有两个内螺纹孔，和调节螺丝 52连接，顺时针或逆时针转动调节螺丝52，升降座48随之向上或向下运动，调节到需要的 高度时，将螺母旋紧在导向杆47上部，可将升降座48固定。实施例2如图5所示的，本发明的管端超声波探伤装置中当钢管运动到回转辊34所在的轴 线上时，密封顶头19在液压系统驱动下，顶住钢管33的管端，使管子一端固定并密封。然 后，压辊机架升降汽缸30和压下滚球升降机构26在气动系统带动下，向下运动，使压辊32 和压下滚球28落下，并正好压在钢管33的上表面。探头水箱升降液压缸38在液压系统带 动下运动，使探头水箱机构29向上运动，并压在钢管33的下表面。回转辊34开始旋转，带 动钢管33进行原地的旋转，由探头水箱机构29内的探头对钢管33进行探伤。探头和探伤 仪13相连，探头将信号传送到探伤仪13。探伤仪13和人机界面12相连，如果发现缺陷超 过设定的标准，人机界面12的屏幕上出现相关报警信号。人机界面12和控制面板11相连， 通过调节控制面板11上的相关按钮，可以对钢管33重新探伤，也可以对钢管33做好标记， 作为不合格管处理。本发明还安装有一台电器柜23，用于电控整个过程。为了控制探头和钢管33产生轴向相对运动，以便扩大检测范围，本发明设计了一 个探头水箱轴向移动机构。探头水箱机架39上面有探头水箱轴向移动轨道35，探头水箱 轴向移动滑块36可以在轨道上运动。探头水箱机构29和探头水箱轴向移动滑块36、探头 水箱轴向移动螺母18装配成一体。控制面板11可以打开伺服电机，使轴向移动电机连接 轴16运动，带动探头水箱轴向移动螺丝17旋转。和螺丝17配套的探头水箱轴向移动螺母 18，就会带动探头水箱机构29和探头水箱轴向移动滑块36产生轴向的运动。调节控制面 板11和人机界面12内的参数，可以控制回转辊34的转速，可以控制伺服电机的转速，从而 控制探头在钢管33上的覆盖范围。本发明还安装有密封顶头升降机构14和密封顶头轴向 移动机构15。本发明还安装有压辊升降杆31，探头水箱升降杆37以及探头水箱升降液压 缸38。压辊机架27针对不同规格的钢管可以进行调节。压辊机架升降滑块21和压辊机 架升降机构24组装成一体，机架升降滑块21可以在压辊机架升降轨道20上进行升降运 动。调节压辊机架升降手轮25，可以带动压辊机架升降机构24整体向上或向下运动。机架 升降轨道20边上有标尺，针对不同规格的钢管，只要将机架升降滑块21调到相应位置就可 以。如图6-11所示，本发明的探伤水箱包括底板43、调节探头机构44、螺钉45、导向板 46、导向杆47、升降座48、探头座49、探头50、探头座51、调节螺丝52、压缩弹簧53、滚珠轴 承54。调节升降座48可以使钢管到探头50的距离改变，从而实现水程距离的调整。顺时针或逆时针转动调节螺丝，升降座随之向上或向下运动，调节到需要的高度时，将螺母旋 紧在导向杆上部，可将升降座固定。滚珠轴承54安装在升降座48上面，钢管和滚珠轴承54 中的滚珠接触，当钢管旋转时，滚珠跟着钢管旋转，而探伤水箱不动，就能保证探头和钢管 之间的相对运动。在探伤水箱的两端，螺钉45、导向板46、压缩弹簧53组成一个弹性导向 装置，探伤时钢管压在导向板46上面，使多余的藕合水从导向板46边上溢出，而钢管和探 头之间则充满水，以利于探伤过程中耦合水的稳定。探头50安装在探头座49、51上，又和 调节探头机构44连接，调节探头机构44的调整，调节探头机构44为一带有销钉的螺栓，可 转动地安装在水箱外壁上，可以微调探头座49、51的角度，从而调节探头50的角度，实现探 伤入射角的调节。水箱安装在底板43上。两对导向杆47和调节螺丝52，导向杆47旋紧固定在底板43上，升降座48通过 两个通孔套在导向杆47中部没有螺纹的部位上，升降座48上有两个内螺纹孔，和调节螺丝 52连接，顺时针或逆时针转动调节螺丝52，升降座48随之向上或向下运动，调节到需要的 高度时，将螺母旋紧在导向杆47上部，可将升降座48固定。探伤水箱3对不同规格的钢管可以进行调节。调节探头水箱升降手轮42，探头水 箱升降滑块40就会沿着探头水箱升降轨道41进行升降运动，带动探头水箱机架39整体升 降，探头水箱升降轨道41边上有刻度尺，针对不同规格钢管，只要将探头水箱升降滑块40 调到相应位置就可以。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然 可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
一种管端超声波探伤装置，用于钢管端部探伤，包括一主机架(1)，其特征在于还包括一托辊装置(4)，设置在所述主机架(1)的一侧，托接所述钢管；一钢管密封装置(7)，设置在所述主机架(1)的另一侧，所述钢管密封装置(7)的中心对准所述钢管的中心，用于钢管端部的密封；以及一探伤水箱(3)，通过一水箱升降装置(2)可升降地设置于所述主机架(1)上，该探伤水箱(3)包括至少一升降座(48)，可升降地设置在所述水箱上部；至少一对滚珠轴承(54)，分别设置在所述升降座(48)上面、钢管的两侧，托接所述钢管；以及至少两探伤组件，分别对称设置在所述水箱的下部两侧，每个探伤组件包括一探头(50)，对准所述钢管；一探头座(51)，分别枢设在所述水箱的底部两侧，所述探头(50)设置在所述探头座(51)上；以及一调节探头机构(44)，其一端连接所述探头座(51)，另一端穿过所述水箱外壁。
2.如权利要求1所述的管端超声波探伤装置，其特征在于还包括一钢管压紧装置(5)，设置在所述托辊装置(4)和探伤水箱(30)的上方，通过一升降装 置压下、夹紧所述托辊装置(4)上的钢管。
3.如权利要求2所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述钢管压紧装置(5)包括一压辊机架(27)；一对压辊(32)，设置于该压辊机架(27)上位于托辊装置(4)上方的位置； 一压下滚球(28)，设置于该压辊机架(27)上位于探伤水箱(3)上方的位置。
4.如权利要求3所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述升降装置包括 一升降轨道(20)，固定在主机架(1)侧面上；升降滑块(21)，固定在压辊机架(27)上且与升降轨道(20)相配合； 一升降驱动机构(24)，与压辊机架(27)相连接。
5.如权利要求4所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述压辊(32)通过一升降 汽缸(30)和一固定支架可升降地设置于所述压辊机架(27)上；所述压下滚球(28)通过一 升降机构(26)可升降地设置于所述压辊机架(27)上。
6.如权利要求2-5中任意一项所述的管端超声波探伤装置，其特征在于还包括 一水泵；一循环水处理装置(6)，设置在所述主机架(1)上，连通水泵和探伤水箱(3)。
7.如权利要求6所述的管端超声波探伤装置，其特征在于，所述探伤水箱还包括一底 板(43)，设置在所述水箱的底面。
8.如权利要求7所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤水箱还包括至少一对导向杆(47)，固定在底板(43)上，所述升降座(48)上设有一对通孔，套在导 向杆(47)上；至少一对调节螺丝(52)，与导向杆(47)平行设置在底板(43)上，升降座(48)上设有 两个内螺纹孔，和调节螺丝(52)螺纹连接；每对滚珠轴承(54)相对倾斜设置在所述升降座(48)上面。
9.如权利要求8所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤水箱还包括 至少一导向板(46)，设置在所述升降座(48)侧边，托接所述钢管。
10.如权利要求9所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤水箱还包括 至少一对压缩弹簧(53)，支撑在所述导向板(46)下方。
11.如权利要求10所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤水箱还包括 一对压板以及若干螺钉(45)，该螺钉(45)将所述压板固定在水箱的两侧，压缩弹簧(53)和导向板(46)限位于所述压板和水箱之间。
12.如权利要求11所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤水箱还包括 调节探头机构(44)为一带有销钉的螺栓，可转动地安装在水箱外壁上。
13.如权利要求13所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤组件为四组，所 述滚珠轴承(54)、导向杆(47)、调节螺丝(52)、压缩弹簧(53)各为两对，导向板(46)为一 对。
14.如权利要求7-13中任意一项所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述钢管 密封装置(5)包括一密封顶头(19)，与钢管端部压接。
15.如权利要求14所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述水箱升降 装置⑵包括一水箱机架(39)，所述探伤水箱(3)设置于其上； 一升降轨道(41)，固定于所述主机架(1)侧面；升降滑块(40)，固定于所述水箱机架(39)侧面，且与升降轨道(41)相配合； 一升降驱动机构，与水箱机架(39)相连接。
16.如权利要求15所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述探伤水箱(3)与水 箱机架(39)之间还设有一水平滑动机构。
17.如权利要求16所述的管端超声波探伤装置，其特征在于所述水平滑动机构包括一移动轨道(35)，设置于所述水箱机架(39)上；移动滑块(36)，固定于探伤水箱(3)底面上，且与移动轨道(35)相配合； 一水平滑动驱动机构，与探伤水箱(3)相连接。
全文摘要
本发明介绍了一种管端超声波探伤装置，用于钢管端部探伤，包括一主机架，还包括一托辊装置，设置在所述主机架的一侧，托接所述钢管；一钢管密封装置，设置在所述主机架的另一侧，所述钢管密封装置的中心对准所述钢管的中心，用于钢管端部的密封；以及一探伤水箱，通过一水箱升降装置可升降地设置于所述主机架上，该探伤水箱包括一升降座，至少一对滚珠；以及两探伤组件，分别对称设置在所述水箱的下部两侧，每个探伤组件包括一探头；一探头座；以及一调节探头机构。本发明采用钢管旋转，探头直线运动的探伤方式。与现有的喷水法相比，明显节约水用量；与手工探伤相比，探伤精度和工作效率明显得到提高。
文档编号G01N29/04GK101846657SQ20091004837
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者施逵, 曾海滨, 陈杰 申请人:宝山钢铁股份有限公司