用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置的制作方法

本发明涉及管道的无损检测设备领域，具体的是一种用于交叉管道小角度角焊缝的磁记忆检测装置。

背景技术：

角焊缝广泛地应用于石油化工、能源电力、铁路桥梁等领域，尤其石油化工领域的油气长输管道、化工管道、压力容器、法兰、阀门、联排管等都存在角焊缝。由于角焊缝承压后应力状态比较复杂，加上制造时大多单面焊接容易产生未焊透缺陷，因此进行及时有效的无损检测与评价工作是极其必要的。

但是常规无损检测方法很难发现角焊缝存在的缺陷，例如超声波检测，对于角焊缝、管径小、管壁薄的结构，反射波很难打到焊缝部位；漏磁检测受制于角焊缝空间和角度的限制，磁化装置无法对角焊缝进行均匀磁化；射线探伤对于角焊缝缺陷无论在管道安装阶段还是在役运行后都无法进行判定，只适用于管道对接焊缝在安装阶段的质量检测,管道运行后不但微小裂纹检出率很低,拍片时还需将系统内的介质全部排净，检验成本高、工作效率很低；普通的磁粉、着色等方法无法发现隐性裂纹和内部气孔。

金属磁记忆检测技术能够快速方便、有效地检测出焊缝、尤其角焊缝的应力集中部位和缺陷，可以有效地对存在的缺陷进行诊断。磁记忆检测技术在我国虽然只有十几年的发展历程，但该技术在铁磁构件早期诊断与寿命预判方面的应用前景，已得到了业界专家学者的普遍认可。金属磁记忆能够解决常规无损检测所无法解决的金属濒临损伤前的早期诊断问题，为铁磁构件失效及寿命评估提供了有力的技术支持，因此在无损检测领域显示其独特的优势。但是在现场测量过程中，目前的磁记忆检测遇到了斜交管道相贯线角焊缝在小角度侧由于空间狭窄检测装置无法通过的问题，同时存在着斜交管道相贯线角焊缝这种空间曲线的检测路径缺乏精确检测装置的问题。

金属磁记忆技术是由俄罗斯学者杜波夫在20纪90年代末提出的，金属磁记忆技术是基于铁磁材料在地磁场和工作载荷作用下的压磁效应机理，应力和变形集中区会发生磁畴组织的定向和不可逆的重新趋向，零构件的应力分布可以通过磁场分布反映出来，在工作载荷消失后仍会保留。通过检测构件表面磁场分布，不仅既能发现构件宏观缺陷，更能有效检测铁磁材料应力集中的危险区域，是21世纪具有广泛前景的无损检测技术之一。同时磁记忆检测无需对被测物体进行人为磁化，杜绝了装备的磁污染。

在肯定金属磁记忆技术的同时，由于其产生和发展的时间较短，在很多方面需要进一步完善。由于在测量上过分依赖人为操作的熟练程度和准确性，造成测量结果精度不高、测量效率低，而且测量的可重复性差。

技术实现要素：

为了进一步提高磁记忆检测技术在角焊缝检测中的应用，本发明提供了一种用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置，该用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置可以对具有小角度区域的斜交管道相贯线角焊缝进行全方位无障碍检测。将测量时人为操作的误差大大降低，确保了测量结果的准确性，测量效率得到大幅提升。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置，用于检测直管和斜管之间的焊缝，该用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置包括：

磁记忆传感器检测驱动机构，含有检测单元和能够套设于斜管外的圆形轨道，检测单元与圆形轨道连接，检测单元能够在沿该圆形轨道移动的过程中对检测焊缝进行检测；

辅助调节支架，用于使圆形轨道所在的平面平行于直管的中心线。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用套设于斜管外的圆形轨道，通过辅助调节支架，使圆形轨道所在的平面平行于直管的中心线，保证了检测时传感器沿相贯线焊缝测量行程与时钟方向上的准确性，避免了由行程与时钟方向误差导致的缺陷定位及检测结果分析错误。

2、滑杆上的滑块采用球型主杆和球型辅助杆焊接连接的形式，当滑杆在圆环滑轨内沿周向运动时，不会出现滑杆沿滑轨切向的前进方向摆动，使滑杆在滑行时稳定性更好。同时由于滑杆与圆环滑轨配合处采用球形滑块，可以沿滑轨径向进行小角度的调整，通过调节与带有条形滑道的传感器夹持机构的角度，可以保证传感器在斜交管道角焊缝的小角度侧狭窄区域内顺滑无障碍通过，保证检测连续性。

3、本发明的滑杆与带有条形滑道的传感器夹持机构通过锁紧螺钉联接，通过转动带有条形滑道的传感器夹持机构，保证传感器垂直对准被测的焊缝，带有条形滑道的传感器夹持机构带有滚轮，滚轮始终贴合管道壁面，保证测量时的稳定性，最终确保测量的准确性，测量效率得到大大提升。

4、本发明采用球铰联接的压紧块，使装置能紧密贴合在任意倾斜角度的斜管道上而不被滑落，使传感器检测驱动装置紧固。

5、本发明采用调水平支架与传感器检测驱动装置配合使用，可以方便、快速、准确地调节传感器检测驱动装置达到水平，并在调节水平完成后能灵活、方便、快速将调水平支架拆除，避免影响后续检测驱动装置的运动。

6、该装置可以对相交管汇出现的小角度焊缝进行准确测量，降低了以往测量斜交管道小角度角焊缝的难度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1为用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置在使用时的结构示意图。

图2为磁记忆传感器检测驱动机构的结构示意图。

图3为滑杆的结构示意图。

图4为传感器夹持机构的示意图。

图5为滚轮的结构示意图。

图6为滑杆与滑轨的局部放大示意图。

图7为压紧块的后视结构示意图。

图8为压紧块的前视结构示意图。

图9为球型螺栓的结构示意图。

图10垫圈的结构示意图。

图11为辅助水平调节支架的结构示意图。

图12为辅助水平调节支架的左视示意图。

图13为双头螺柱的示意图。

1、磁记忆传感器检测驱动机构；2、辅助水平调节支架；3、直管；4、斜管；5、焊缝；

101、组合圆环；102、滑杆；103、检测单元；104、传感器夹持机构；105、传感器；106、球形万向轮；107、压紧机构；108、球形螺栓；109、压紧块；110、螺钉；111、螺母；112、螺钉；113、螺母；114、垫圈；115、圆形轨道；116、辅助杆。

201、双头螺柱；202、横向支撑框；203、固定螺母；204、横向支撑框水平仪；205、卡具；206、锁紧螺母；207、纵向支撑框；208、纵向支撑框水平仪；209、调节螺母。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置，可以用于检测直管3和斜管4之间的焊缝5，该用于交叉管道焊缝的磁记忆检测装置包括磁记忆传感器检测驱动机构1和辅助调节支架2，磁记忆传感器检测驱动机构1含有检测单元103和能够套设于斜管4外的圆形轨道115，检测单元103与圆形轨道115连接，检测单元103能够在沿该圆形轨道115移动的过程中对检测焊缝5进行检测；辅助调节支架2用于支撑磁记忆传感器检测驱动机构1并使圆形轨道115所在的平面平行于直管3的中心线，如图1所示。

在本实施例中，该磁记忆传感器检测驱动机构1还设有能够套设于斜管4外的组合圆环101，组合圆环101由左半圆弧体和右半圆弧体对接组成，左半圆弧体和右半圆弧体的大小和形状相同，圆形轨道115位于组合圆环101朝向直管3的表面，即图1中，圆形轨道115位于组合圆环101的下表面，圆形轨道115和组合圆环101之间为同心圆的关系。

在本实施例中，检测单元103含有滑杆102和传感器夹持机构104，滑杆102的上端插接于圆形轨道115内，滑杆102的上端设有用于防止滑杆102与圆形轨道115分离的圆球，滑杆102的下端与传感器夹持机构104的上端连接，传感器夹持机构104能够相对于滑杆102转动。滑杆102固定连接有辅助杆116，辅助杆116相对于滑杆102倾斜，辅助杆116的上端插接于圆形轨道115内，辅助杆116的下端与滑杆102焊接，辅助杆116的一端设有用于防止辅助杆116与圆形轨道115分离的圆球，辅助杆116和滑杆102能够同步沿圆形轨道115滑动，如图1至图6所示。辅助杆116起稳定作用，当滑杆102在圆形轨道115内沿周向滑行时，不会出现滑杆102沿圆形轨道115的切向前进方向摆动，使滑杆102在滑行时稳定性更好。

在本实施例中，传感器夹持机构104呈条形，传感器夹持机构104的一端通过螺钉112和螺母113与滑杆102的下端铰接，螺钉112的中心线与滑杆102垂直，螺钉112的中心线能够垂直于圆形轨道115的直径，即螺钉112的中心线与圆形轨道115上穿过螺钉112的中心线的一条直径垂直，传感器夹持机构104内设有条形通孔(其作用为条形滑道)，该条形通孔沿传感器夹持机构104的长度方向设置，如图2所示，螺钉112穿过该条形通孔，滑杆102的下端能够沿该条形通孔滑动，螺钉112的直径与该条形通孔的宽度相匹配，从而使传感器夹持机构104仅能够以螺钉112的中心线为轴转动，检测单元103还含有传感器105，传感器105的插接于传感器夹持机构104，传感器105的探测部位于传感器夹持机构104的另一端，传感器夹持机构104另一端还设有球形万向滚轮106。球形万向滚轮106可以带动传感器105贴合在相贯线焊缝这样的空间曲线检测路径上，并顺利通过斜交管道小角度侧角焊缝的狭窄区域，最终实现绕相贯线角焊缝顺滑全方位无障碍的全面检测，传感器105的探测部位于球形万向轮106的上方，如图1所示。

在本实施例中，该磁记忆传感器检测驱动机构1还设有沿组合圆环101的轴线均匀分布的多个压紧机构107，该压紧机构107能够使组合圆环101的圆心位于斜管4的轴线上，如图1和图2所示。压紧机构107含有球形螺栓108和压紧块109，压紧块109设置于组合圆环101的内圆内，压紧块109的断面形状呈弧形，球形螺栓108的螺杆部穿过组合圆环101，球形螺栓108的螺杆部的中心线沿组合圆环101的径向设置，球形螺栓108的头部插接于压紧块109内形成球铰。球形螺栓108的螺杆部的尾端设置于组合圆环101的外圆外，球形螺栓108的螺杆部的尾端设有便于拧动该球形螺栓108的四棱柱结构，可以便于压紧机构107的装卸，如图2所示。

在上述结构中，组合圆环101的左半圆弧体和右半圆弧体通过锁紧螺钉连接固定，滑杆102在圆形轨道115中做圆周运动，滑杆102上端的球形可以在做圆周运动的过程中进行径向的小角度摆动，从而对传感器夹持机构104进行小角度的调节，如滑杆102能够相对于穿过滑杆102上端的球形的铅垂线在0°～60°的角度内进行调节，如图2所示，辅助杆116起稳定作用，当滑杆102在圆形轨道115(即滑轨)内沿周向运动时，不会出现滑杆102沿圆形轨道115的切向前进方向的摆动，使滑杆102在滑行时稳定性更好。

传感器夹持机构104与滑杆102通过锁紧螺钉112连接，带有条形滑道的传感器夹持机构104的下端具有球形万向轮，传感器夹持机构104通过滑道实现滑动和转动的调节，保证滚轮带动传感器105贴合在相贯线角焊缝这样的空间曲线检测路径上，并顺利通过斜交管道角焊缝小角度侧的狭窄区域，最终实现了绕相贯线角焊缝一周顺滑无障碍的全面检测。

压紧块109与球型螺栓108的一端采用球铰连接，采用这种连接能使圆弧形滑轨上的压紧块109可以更好的夹持在任意倾斜管道的壁面，组合圆环101周向分布均匀有多个用于安装球型螺栓108的螺纹通孔，螺纹通孔的数量可以为2个、4个、6个，球型螺栓108的另一端与组合圆环101周向分布的螺孔连接，可以根据所要夹持的管径大小，进行松紧调节保证装置与管壁紧密接触，调节度在20％到30％，压紧块109内侧采用菱形锯齿，使得压紧块109能很好地贴合在任意倾斜角度的斜管4壁面上，保证圆形轨道115不会沿斜管4壁面滑动，增加检测装置的稳固性，减少人为误差，如图1至图8所示。该磁记忆检测装置同样适用类似于斜交管道相贯线角焊缝的空间曲线检测路径的精确测量。

在本实施例中，辅助调节支架2含有两个卡具205、四根双头螺柱201和两根条形的纵向支撑框207，环状的卡具205用于套设在直管3外，两根纵向支撑框207通过四根双头螺柱201与两个卡具205连接，两根纵向支撑框207分别为第一纵向支撑框和第二纵向支撑框；该第一纵向支撑框和第二纵向支撑框分别位于斜管4外的两侧，组合圆环101坐落于该第一纵向支撑框和第二纵向支撑框上，组合圆环101位于两个卡具205的上方，如图1和图10所示。

在本实施例中，卡具205的内径与直管3的外径相匹配，卡具205由两个对称的弧形半卡体组成，两个弧形半卡体的大小和形状也相同，四根双头螺柱201分别为第一螺柱、第二螺柱、第三螺柱和第四螺柱，两个卡具205分别为第一卡具和第二卡具；该第一卡具和第二卡具沿直管3的轴线方向设置于焊缝5的两侧，该第一卡具和第二卡具的轴线重合，该第一螺柱、第二螺柱、第三螺柱和第四螺柱相互平行，该第一纵向支撑框和第二纵向支撑框相互平行，该第一纵向支撑框和第二纵向支撑框之间的距离小于组合圆环101的外径；该第一螺柱和第二螺柱的下端通过固定螺母203将该第一卡具的两个对称的弧形半卡体组成该第一卡具，该第三螺柱和第四螺柱的下端通过固定螺母203将该第二卡具的两个对称的弧形半卡体组成该第二卡具，该第一纵向支撑框的两端分别插接于该第一螺柱和第三螺柱的上端，该第二纵向支撑框的两端分别插接于该第二螺柱和第四螺柱的上端。

在本实施例中，辅助调节支架2还含有两根条形的横向支撑框202，横向支撑框202的长度小于纵向支撑框207的长度，两根横向支撑框202相互平行，横向支撑框202与纵向支撑框207垂直，两根横向支撑框202分别为第一横向支撑框和第二横向支撑框，该第一横向支撑框的两端分别插接于该第一螺柱和第二螺柱的上端，该第二横向支撑框的两端分别插接于该第三螺柱和第四螺柱的上端，该第一横向支撑框位于该第一纵向支撑框的下方，该第二横向支撑框位于该第二纵向支撑框的下方，每个双头螺柱201上均设有用于调节横向支撑框202和纵向支撑框207位置的调节螺母209，每个双头螺柱201上均设有用于使横向支撑框202和纵向支撑框207连接固定的锁紧螺母209，调节螺母209位于锁紧螺母209的下方，横向支撑框202和纵向支撑框207位于调节螺母209和锁紧螺母209之间，横向支撑框202上设有横向支撑框水平仪204，纵向支撑框207设有纵向支撑框水平仪208，如图10至图12所示。

该磁记忆检测装置的组合圆环101、滑杆102、带有条形滑道的传感器夹持机构104均采用铝合金或铜合金等非导磁材料制造，压紧块109采用回弹性好的复合非导磁材料；各种连接、锁紧所用的螺栓、螺钉、弹簧等均采用不影响测取磁信号的非磁性不锈钢材料。

下面介绍该该磁记忆检测装置的安装及使用情况。带有圆形轨道115的组合圆环101由两个带有弧形轨道的左半圆弧体和右半圆弧体通过螺钉110和螺母111固组合而成，左半圆弧体和右半圆弧体上都有分布均匀的三个用于安装压紧块109的螺纹孔，在形成带有圆形轨道115的组合圆环101之前，先把滑杆102的上端装进带有轨道的左半圆弧体或右半圆弧体，再把两个带有轨道的半圆弧体通过螺钉110和螺母111连接固定，滑杆102在圆形轨道115中可以做圆周运动，保证测量过程中的行程准确，并且在圆周运动的过程中可以进行径向的0°～60°的角度调节，保证在进行测量过程中不会出现卡顿现象，保证测量过程中的连续性。检测单元103包括滑杆102，传感器夹持机构104，滚轮106,传感器105，螺钉112穿过传感器夹持机构104的轨道与滑杆102的下端光孔，之后用螺母113定，传感器夹持机构104与滚轮106采用螺纹联接，传感器105封装在传感器夹持机构104里，可以通过转动检测单元103里的传感器夹持机构104，来保证传感器垂直于相贯线焊缝，传感器夹持机构103上的滚轮106，能保证检测机构103在测量过程中贴合在管道壁面上，保证测量过程中的稳定性。压紧机构107由球型螺栓108，压紧块109组成，球型螺栓108的球型端放进压紧块109中的孔中后，加入垫圈114卡紧，形成球铰联接，球型螺栓108的另一端与圆形外环101的螺孔形成螺纹联接，球型螺栓108的螺纹端的端部有可供手部进行调节的方形块(即四棱柱)，以便能使旋转检测装置1能紧固在斜管4上，不会出现松动，影响检测效果，压紧机构107是先在圆形轨道115的左半圆弧体和右半圆弧体的螺纹孔中安装好，然后两个半圆弧体再形成组合圆环101，压紧机构107中压紧块109都是对称安装，其数量多少是根据管径的大小确定，分别为2对，4对，6对，成对安装。

如图11至图13所示，辅助水平调节支架包括4根长双头螺柱201，两个横向支撑框202，两个纵向支撑框207，两个卡具205，横向支撑框的水平仪204.纵向支撑框的水平仪208，先安装管道一侧的卡具205，利用双头螺柱201的下端与2对螺母203稍微带紧，然后安装横向支撑框202，在放入横向支撑框之前，在2根栓头螺栓上端先放入调节螺母209，然后放上横向支撑框202通过水平仪204调节水平度，调节水平后，锁紧卡具205，用卷尺量出卡具205耳板上端面位置到横向支撑框202下端面的距离，然后在另一端安装卡具205，利用长双头螺柱201的下端与2对螺母206稍微带紧，然后安装横向支撑框202，在放入横向支撑框之前，在2根长栓头螺栓上端先放入调节螺母209，然后放上横向支撑框202.通过水平仪204调节水平度，调节水平后，锁紧卡具205，利用调节螺母209，使这一端的横向支撑框202的下端面到这一端的卡具205耳板上端面的距离与之前一端所量的距离相等，保证了两端的横向支撑框202在同一水平面，最后放上纵向支撑框207，通过纵向支撑框水平208的水平度，细微调节水平，消除此前用卷尺测量出现误差，最后用螺母206在长双头螺柱上端锁紧纵向支撑框。

如图1～图13所示，磁记忆传感器检测驱动装置1是在辅助水平调节支架2安装好之后放到支撑框上面，需要注意的是，带有轨道的组合圆环101的螺钉锁紧部分架在水平调节支架的纵向支撑框上，以方便对压紧机构107进行调节。如果发现测量高度不合适，可以对水平调节装置的4个调节螺母同时调节高度，直到找到合适的测量高度。在旋转检测装置1安装紧固完成后，水平调节装置可以拆卸，不会影响后续的测量过程。

由于常规无损检测方法无法检测角焊缝，而角焊缝往往处于结构的不连续处容易产生应力集中，因此角焊缝在投入使用后极易发生泄漏、爆炸等事故。金属磁记忆检测技术能够快速方便、有效地检测出角焊缝的应力集中部位和缺陷，但目前遇到了斜交管道相贯线角焊缝在小角度侧由于空间狭窄检测装置无法通过的问题，同时存在着斜交管道相贯线角焊缝这种空间曲线的检测路径缺乏精确检测装置的问题，近些年没有测量斜交管道小角度焊缝合适的检测仪器，该装置的设计发明对避免小角度角焊缝焊缝泄漏造成重大安全事故具有重要意义。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。