专利名称：螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探测方法及其探伤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探测方法及其探伤装置，属于超声波无损探伤领域，用于螺旋缝埋弧焊管母材超声波检测工序。
背景技术：
为保证埋弧焊钢管的质量，采用超声波自动探伤是检查和控制螺旋埋弧焊管焊缝质量十分经济有效的手段，也是近年来各重要管线生产所必需的检测手段。螺旋管自动探伤的原理是在空间螺旋曲线焊缝的两侧对称设有两排焊缝探头，焊
缝探头发射超声波，超声波遇到钢管内缺陷反射回来，由该探头或其他探头接收，信号经控制系统分析后，描绘出缺陷形状。一般的生产实际中，往往通过纵波直探头检测管体的分层缺陷，且覆盖面积一般为20% 50%，无法实现管体100%检测。另外，钢管管体往往还可能存在结疤、折叠、划伤等表面缺陷等，而表面缺陷的检测一般是依靠人用肉眼检测。表面缺陷通过视觉检测控制的，除了受到钢管表面状态、光线和可观察位置等因素的影响，人为影响因素也可能对检测结果造成影响也很大。因此有可能出现钢管母材表面缺陷漏检。在自动探伤过程中为了保证焊缝探头全部落在钢管上，与钢管外壁准确弥合，焊缝探头架多设计成空间板形或连杆结构，在螺旋管直径和壁厚变化时，要调整探头之间的距离和升降角度，目前焊缝探头架的结构只能作简单的距离调节，因此探头和钢管外壁不能保证完全弥合，从而加大探伤误差，并且很难消除。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探测方法及其探伤装置，该探测方法可以保证在使用少量探头的情况下，保证探测面积达到了 100%，探伤装置能够灵活调整探头之间的距离和升降高度，保证探头和钢管表面能完全弥合，减少探伤误差，提闻检测水平。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探测方法，其特征在于包括如下步骤①布设横波探头一组横波探头包括发射探头和接收探头，首先在钢管管体表面相邻两焊缝之间布设一组以上的横波探头，其中每一组横波探头中发射探头和接收探头之间连线与焊缝垂直，并且发射探头和接收探头的方向与钢管管体表面成相同的角度，一组以上的横波探头的探测范围完全覆盖焊缝间的距离；
②探测缺陷钢管绕其中心轴旋转，横波探头沿钢管中心轴方向移动，使一组以上的横波探头始终在焊缝之间，完成钢管表面及焊缝的缺陷探测。对上述方法作进一步限制，发射探头和接收探头的方向与钢管管体表面形成的角度为45度角。本发明设置45度角，在保证横波探头探测精度的情况下，使其尽量使探测距离最长，从而减少探头数量。螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探测方法所用的探伤装置，其特征在于包括可自由升降的探头架和基本检测单元，所述探头架内部固设有横杆，所述横杆上套接有一对基本检测单元；
所述基本检测单元由横向调节装置、探头升降装置、固定座及探头组成，所述横向调节装置一端与所述横杆套接，横向调节装置的另一端与探头升降装置连接，所述探头升降装置内部设有可伸缩的连杆，所述连杆的末端连接有用于固定探头的固定座。对上述结构作进一步补充，所述探头架包括水平放置的横梁板，所述横梁板两端固定有端板，端板和横梁板形成“ |~1 ”形结构，所述横梁板上设有用丝杠调节高度的丝杠孔，所述端板之间设有横杆，横杆与横向调节装置滑动连接。对上述结构作进一步补充，所述探头升降装置包括固定框架，所述固定框架的一侧与横向调节装置销轴连接，另一侧设有可伸缩的连杆，连杆的末端固接有固定座。对上述结构作进一步补充，所述横向调节装置和探头升降装置的销轴连接处设有相互配合的齿轮和齿条，所述齿轮固定于探头升降装置上，所述齿条滑动连接于横向调节装置上。对上述结构作进一步补充，所述横杆上套接有两套基本检测单元，所述两个基本单元上的探头相对布置。对上述结构作进一步补充，所述探头为横波斜探头。对上述结构作进一步补充，所述探头架配合两套基本检测单元形成探伤装置，所述探伤装置横向排列一个以上，从而形成钢管管体缺陷横波探伤系统。采用上述技术方案所产生的有益效果在于
①本发明中的探测方法采用横波斜探头，使横波斜探头中的发射和接收探头两两相对，探头连线垂直于钢管的螺旋焊缝，相邻探伤装置之间的探测范围存在部分重叠，实现在板宽方向上的检测，根据板宽的不同，来选择横波探头的数量，且通过相邻一组探头的部分重叠，从而保证了检测面积达到了 100%;
②本发明采用探头架配合横向调节装置、探头升降装置，实现整个探伤装置的探头高度和探头距离的调整，使之满足螺旋缝埋弧焊管管体焊缝缺陷的探测要求，调整方便，位置精确；
③本发明中横向调节装置和探头升降装置之间采用齿轮和齿条配合，两者无级过渡，转动光滑，方便调整，探头和焊缝弥合程度好，减少探伤误差。④本发明采用采用横波斜探头，在检测管体分层缺陷的基础上，还能检测管体的表面缺陷。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图I是本发明的结构示意 图2是探测装置上横波在钢管壁传播示意 图3是本发明的整体布局方式；
其中，I、探伤架，2、横向调节装置，3、探头升降装置，4、固定座，5、探头，6、探头一，7、探头二，8、探头三，9、探头四，10、探头五，11、探头六，12、探头七，13、探头八，14、焊缝，15、钢
管轴线。
具体实施例方式根据附图I可知，本发明具体涉及一种螺旋焊缝钢管管体缺陷横波探测方法及其探伤装置，该探测方法通过采用横波探头和特殊的布设方式，来实现对具有螺旋焊缝的钢管管体缺陷探测。本发明中的探测方法包括如 下步骤首先在钢管管体表面相邻两焊缝之间布设一组以上的横波探头，一组横波探头包括发射探头和接收探头，其中发射探头是用来发射横波，接收探头是用来接收发射探头所发出的横波，每一组横波探头中发射探头和接收探头之间连线与焊缝垂直，发射探头和接收探头的方向与钢管管体表面成45度角，如附图2所示，探头所发射的横波成锯齿形在钢管内部进行传播。另外在布置探头是，需要保证相邻的横波探头之间的探测范围在沿焊缝方向上有部分重叠，可以保证焊缝见的钢管表面完全覆盖，防止出现部分钢管未探测到，如附图3所示。在进行探测缺陷时，钢管绕其中心轴旋转，横波探头沿钢管中心轴方向移动，使横波探头始终在焊缝之间，完成钢管表面及焊缝的缺陷探测。有附图I可知，探伤装置包括可自由升降的探头架I和基本检测单元，探头架I内部固设有横杆，所述横杆上套接有一对基本检测单元；基本检测单元由横向调节装置2、探头升降装置3、固定座4及探头5组成，所述横向调节装置2 —端与所述横杆套接，横向调节装置2的另一端与探头升降装置3连接，所述探头升降装置3内部设有可伸缩的连杆，连杆的末端连接有用于固定探头5的固定座4。所述探头架包括水平放置的横梁板，所述横梁板两端固定有端板，端板和横梁板形成“ η ”形结构，所述横梁板上设有用丝杠调节高度的丝杠孔，所述端板之间设有横杆，横杆与横向调节装置2滑动连接。横向调节装置2配合横杆滑动，也可以配合丝杠来横向调整，实现水平基本检测单元的水平移动。所述探头升降装置3包括固定框架，所述固定框架的一侧与横向调节装置销轴连接，另一侧设有可伸缩的连杆，连杆的末端固接有固定座4。所述横向调节装置2和探头升降装置3的销轴连接处设有相互配合的齿轮和齿条，所述齿轮固定于探头升降装置3上，所述齿条滑动连接于横向调节装置上。根据附图I中可以看出，横杆上套接有两套基本检测单元，所述两个基本单元上的探头5相对布置。下面以板宽D为1550mm为例，说明本发明的
具体实施例方式设置四组探头(探头的个数和钢管的规格有关)，探头一 6和探头二 7为一组、探头三8和探头四9为一组、探头五10和探头六11为一组、探头七12和探头八13为一组。由于所选用探头为2P13X13 Kl的横波斜探头，每组探头在板宽方向上间距Dl不大于400mm，探头之间的连线与焊缝14方向垂直，相临两组探头重复覆盖20mm，避免检测探头出现脉冲盲区，能够保证钢管母材100%全覆盖。另外，由于采用横波斜探头，超声波在钢板中沿锯齿形传播，保证了管体中内部和表面的缺陷都能检测。然而利用传统布局方式，通过纵波直探头，探测范围小，且探头对称分布于钢管轴线15两侧，与钢管轴线15垂直，当同样布置四组探头，则很难保证100%的检测。
实际检测中，钢管不断旋转，探伤架I在钢管上方直线前进，探头在钢管母材上螺
旋式前进，在上述的探头工艺布局下，保证了检测面积100%，且能检测出钢管管体内部和表面缺陷。
权利要求
1.ー种螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探測方法，其特征在于包括如下步骤①布设横波探头ー组横波探头包括发射探头和接收探头，首先在钢管管体表面相邻两焊缝之间布设ー组以上的横波探头，其中每ー组横波探头中发射探头和接收探头之间连线与焊缝垂直，并且发射探头和接收探头的方向与钢管管体表面成相同的角度，ー组以上的横波探头的探测范围完全覆盖焊缝间的距离探测缺陷钢管绕其中心轴旋转，横波探头沿钢管中心轴方向移动，使ー组以上的横波探头始终在焊缝之间，完成钢管表面及焊缝的缺陷探測。
2.根据权利要求I所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探測方法，其特征在于发射探头和接收探头的方向与钢管管体表面形成的角度为45度角。
3.如权利要求2所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探測方法所用的探伤装置，其特征在于包括可自由升降的探头架(I)和基本检测单元，所述探头架(I)内部固设有横杆，所述横杆上套接有ー对基本检测单元； 所述基本检测单元由横向调节装置(2)、探头升降装置(3)、固定座(4)及探头(5)组成，所述横向调节装置(2)—端与所述横杆套接，横向调节装置(2)的另一端与探头升降装置(3)连接，所述探头升降装置(3)内部设有可伸縮的连杆，所述连杆的末端连接有用于固定探头(5)的固定座(4)。
4.根据权利要求3所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探伤装置，其特征在于所述探头架包括水平放置的横梁板，所述横梁板两端固定有端板，端板和横梁板形成“ |~1 ”形结构，所述横梁板上设有用丝杠调节高度的丝杠孔，所述端板之间设有横杆，横杆与横向调节装置(2)滑动连接。
5.根据权利要求3所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探伤装置，其特征在于所述探头升降装置(3)包括固定框架，所述固定框架的ー侧与横向调节装置销轴连接，另ー侧设有可伸缩的连杆，连杆的末端固接有固定座(4)。
6.根据权利要求5所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探伤装置，其特征在于所述横向调节装置(2)和探头升降装置(3)的销轴连接处设有相互配合的齿轮和齿条，所述齿轮固定于探头升降装置(3)上，所述齿条滑动连接于横向调节装置(2)上。
7.根据权利要求3所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探伤装置，其特征在于所述横杆上套接有两套基本检测单元，所述两个基本単元上的探头(5)相对布置。
8.根据权利要求3所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探伤装置，其特征在于所述探头(5)为横波斜探头。
9.根据权利要求3-8中任意一项所述的螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探伤装置，其特征在于所述探头架(I)配合两套基本检测单元形成探伤装置，探伤装置横向排列ー个以上，从而形成钢管管体缺陷横波探伤系统。
全文摘要
本发明公开了一种螺旋焊缝钢管管体缺陷的横波探测方法及其探伤装置，属于超声波无损探伤领域，该探测方法通过在两螺旋焊缝之间布设垂直于焊缝的横波探头，来检测钢管表面及焊缝的缺陷，保证了检测面积达到了100%。探伤装置包括可自由升降的探头架和基本检测单元，探头架内部固设有横杆，横杆上套接有一对基本检测单元；基本检测单元由横向调节装置、探头升降装置、固定座及探头组成，横向调节装置一端与横杆套接，横向调节装置的另一端与探头升降装置连接，探头升降装置内部设有可伸缩的连杆，连杆的末端连接有用于固定探头的固定座。本发明能够灵活调整探头之间的距离和升降高度，保证探头和焊缝能完全弥合，减少探伤误差，提高检测水平。
文档编号G01N29/04GK102818844SQ20121025917
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者孙志敏, 安晓军, 孙少卿, 马兴华 申请人:中国石油集团渤海石油装备制造有限公司, 华油钢管有限公司