超声波探伤系统及其超声波探测模组的制作方法

本实用新型涉及核电站主泵检测技术领域，特别是涉及一种超声波探伤系统及其超声波探测模组。

背景技术：

核电站主泵是确保核电站安全和可靠运行的最关键动力设备，属于核安全一级，是核岛内唯一旋转设备，其具备流量大、体积大、制造质量要求高、在役阶段后各项检查要求严格等要求。而在役阶段的核电站主泵无损检测包括表面缺陷检测及内部缺陷检测。目前，对工件内部缺陷检测主要采用的是射线检测及超声检测的方式。对于核电站主泵上的细小缺陷，比如主泵飞轮键槽上的缺陷，射线检测并不适用。而传统的超声波检测通常只是利用超声波探头在工件的表面扫查，采用这种传统的超声波检测的方式检测核电站主泵飞轮上的内部缺陷，会存在漏测、误测等情况，大大影响了对核电站主泵飞轮的内部缺陷检测的可靠性。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统核电站主泵飞轮内部缺陷检测的可靠性不高的问题，提供一种提高核电站主泵飞轮内部缺陷检测可靠性的超声波探伤系统及其超声波探测模组。

一种超声波探测模组，用于检测核电站主泵飞轮的缺陷，所述核电站主泵飞轮的表面设置有检验孔，所述超声波探测模组包括：

呈长条形的探头楔块，为具有收容腔的中空结构，所述探头楔块的外表面包括至少一个圆柱面，且所述圆柱面母线的延伸方向与所述探头楔块的长度方向一致，所述圆柱面开设有与所述收容腔连通的探测孔；

超声波探头，包括超声波收发端及安装端，所述安装端收容并固定于所述收容腔内，所述超声波收发端朝向所述探测孔设置。

在其中一个实施例中，所述超声波收发端端面的外边缘与所述探测孔的内边缘抵接且平齐。

在其中一个实施例中，所述探头楔块的外表面还包括与所述圆柱面连接的平面，所述平面沿所述探头楔块的长度方向延伸。

在其中一个实施例中，所述平面开设有与所述收容腔连通的维修孔，所述维修孔与所述探测孔相对设置，所述超声波探测模组还包括挡板，所述挡板可拆卸地安装于所述维修孔的边缘，以覆盖所述维修孔，且所述挡板与所述安装端抵持。

在其中一个实施例中，还包括支杆，所述支杆包括相对设置的固定端及手持端，所述固定端与所述探头楔块的一端固定连接。

在其中一个实施例中，还包括T形导向筒，所述T形导向筒包括呈两端开口的中空筒状结构及设置于所述中空筒状结构一端外周缘的限位部，所述支杆可滑动地穿设于所述中空筒状结构，且所述支杆与所述中空筒状结构的内壁部分接触。

在其中一个实施例中，所述T形导向筒还包括与所述中空筒状结构同轴设置的定位部，所述定位部沿所述中空筒状结构具有所述限位部一端的开口边缘的周向设置。

在其中一个实施例中，还包括声束指向手柄，所述声束指向手柄固定于所述手持端，且所述声束指向手柄上设置有指向标识，所述指向标识用于表示所述超声波探头的超声波发射方向。

在其中一个实施例中，所述支杆沿其轴向设置有刻度。

一种超声波探伤系统，包括；

超声波探测模组；

显示屏，与所述超声波探头通信连接。

上述超声波探伤系统及其超声波探测模组，利用超声波探测模组对核电站主泵飞轮进行缺陷检测的过程中，将探头楔块伸入检验孔中并使超声波探头的超声波收发端与待检测位置对准，再沿检验孔的轴向移动超声波探头，以避免出现漏检、错检等情况。而且，在检测过程中，具有探测孔的圆柱面可与检验孔的孔壁贴合，有效地提高了超声波探头在检测过程中的耦合性，使得超声波探测模组对核电站主泵飞轮上缺陷的检测更为准确。因此，超声波探测模组及超声波探伤系统的使用，有效地提高了核电站主泵飞轮上缺陷检测的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中的超声波探测模组的结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例中的超声波探测模组的应用场景图；

图3为图1所示超声波探测模组的主视图；

图4为图3所示超声波探测模组的左视图；

图5为图1所示超声波探测模组中的探头楔块的结构示意图；

图6为图3所示超声波探测模组的右视图；

图7为图1所示超声波探测模组对核电站主泵飞轮缺陷检测过程中形成的脉冲波形图；

图8为图1所示超声波探测模组中的T形导向筒的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1及图2，本实用新型提供了一种超声波探伤系统及其超声波探测模组100。其中，超声波探伤系统包括超声波探测模组100及显示屏。

超声波探测模组100主要用于检测核电站主泵飞轮200的缺陷。具体在本实施例中，超声波探测模组100用于在役阶段核电站主泵飞轮200缺陷的检测。进一步的，超声波探测模组100通过发出超声波及接收反射回波来实现对工件内部缺陷的检测。

其中，在役阶段的核电站主泵飞轮200是指已经安装完成并已投入使用的核电转主泵飞轮。由于在役阶段的核电站主泵飞轮200的表面会有其他部件遮挡，为了方便对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测，核电站主泵飞轮200的表面设置有检验孔210。当需要核电站主泵飞轮200进行缺陷检测时，只需要将超声波探测模组100伸入检验孔210中，并使超声波探测模组100对准核电站主泵飞轮200的待检测位置进行扫查即可。具体在本实施例中，核电站主泵飞轮 200的待检测位置为核电站主泵飞轮200上中心键槽的位置。

显示屏与超声波探测模组100通信连接。超声波探伤系统根据超声波探测模组100接收到的反射回波在显示屏上形成脉冲波形，以判断缺陷的位置及大小。具体在本实施例中，显示屏为荧光屏。

超声波探伤系统对核电站主泵飞轮200待检测位置进行缺陷检测的过程为：先是将超声波探测模组100伸入检验孔210中，并向核电站主泵飞轮200的待检测位置发出超声波，同时接收反射回波；再是沿检验孔210的轴向移动超声波探测模组100，以使超声波探伤系统根据超声波探测模组100接收到的反射回波在显示屏上形成脉冲波形；然后是观察显示屏上脉冲波形的变化，并根据脉冲波形的变化来判断是否存在缺陷。

请一并参阅图3至图5，本实用新型较佳实施例中的超声波探测模组100包括探头楔块110及超声波探头120。

探头楔块110呈长条形，为具有收容腔112的中空结构。探头楔块110的外表面包括至少一个圆柱面111。圆柱面111母线的延伸方向与探头楔块110的长度方向一致。圆柱面111开设有与收容腔112连通的探测孔113。当超声波探测模组100伸入检验孔210中时，探头楔块110也伸入检验孔210中。具体在本实施例中，探头楔块110可以为圆柱形结构，也可以为外表面由圆柱面111 及其他形状的面组成的其他形状的结构。

请再次参阅图2及图5，超声波探头120主要用于发出超声波及接收反射回波。超声波探头120包括超声波收发端121及安装端122。安装端122收容并固定于收容腔112内。超声波收发端121朝向探测孔113设置。所以，在超声波探测模组100进行缺陷检测时，超声波探头120发出的超声波通过探测孔113 到达待检测位置。

超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测的过程为：先是将探头楔块110伸入检验孔210中；再是旋转探头楔块110，以带动超声波探头 120旋转，直至超声波收发端121朝向核电站主泵飞轮200的待检测位置；然后是沿检验孔210的轴向移动探头楔块110，以使超声波探头120沿检验孔210的轴向扫查待检测位置，以完成核电站主泵飞轮200缺陷的检测。

超声波探伤系统根据脉冲波形对核电站主泵飞轮200上键槽处缺陷的判断过程为：先是确定核电站主泵飞轮上多个键槽边缘的平均回波幅度值；再是根据形成的回波幅度值是否小于平均回波幅度值来判断是否存在缺陷。如图6所示，HB表示核电站主泵飞轮上多个键槽边缘的平均回波幅度值，由于B的回波幅度值小于HB的幅度值，所以B为缺陷回波，即表示B回波相对应的位置存在缺陷；反之，C1、C2回波的幅度值均大于HB的幅度值，故C1及C2均为普通回波，表示C1及C2分别对应的位置没有缺陷。

将探头楔块110伸入检验孔210中并沿检验孔210的轴向移动，以带动超声波探头120沿检验孔210的轴向扫查核电站主泵飞轮200的待检测位置，使得超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷的检测更为方便，且有效地避免了出现错检、漏检等情况。而且在检测过程中，具有探测孔113的圆柱面 111与检验孔210的孔壁贴合，有效地提高了超声波探头122的耦合性，使得超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷的检测更为准确。因此，超声波探测模组100的使用，有效地提高了核电站主泵飞轮200上缺陷检测的可靠性。

请再次参阅图3，在本实施例中，超声波收发端121端面的外边缘与探测孔 113的内边缘抵接且平齐。在对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测时，由于具有探测孔113的圆柱面111与检验孔210的孔壁相贴合，所以超声波收发端121 的端面也与检验孔210的孔壁相贴合，进一步提高了超声波探头120的耦合性，进一步提高了超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷检测的准确性。

请再次参阅图1至图3，在本实施例中，探头楔块110还包括与圆柱面111 连接的平面114。平面114沿探头楔块110的长度方向延伸。由于超声波探测模组100在进行缺陷检测的过程中，探头楔块110也会伸入检验孔210中并沿检验孔210的轴向滑动，此时圆柱面111与检验孔210的孔壁贴合，故探头楔块 110相对于检验孔210的孔壁存在摩擦力。

当探头楔块110伸入检验孔210中时，平面114并不会与检验孔210的孔壁接触，大大减小了探头楔块110与检验孔210的孔壁之间的摩擦力，使得探头楔块110在检验孔210中的转动更为容易。具体在本实施例中，圆柱面111 及平面114分别为三个，且探测孔113设置于其中一个圆柱面111上。

请一并参阅图7，进一步的，在本实施例中，平免114开设有与收容腔112 连通的维修孔115。维修孔115与探测孔113相对设置。超声波探测模组100还包括挡板130。挡板130可拆卸地安装于维修孔115的边缘，以覆盖维修孔115，且挡板130与安装端122抵持。由此，通过挡板130将超声波探头120固定于收容腔112内。

超声波探测模组100在使用一段时间后，极有可能会发生超声波探头120 损坏等情况。当超声波探头120损坏需要更换时，只需要将挡板130从探头楔块110上取下，就可通过维修孔115实现超声波探头120的更换。因此，挡板 130及维修孔115的设置，使得超声波探头120的更换工作更为方便。

请再次参阅图2，在本实施例中，超声波探测模组100还包括支杆140。支杆140包括相对设置的固定端141及手持端142。固定端141与探头楔块120的一端固定连接。一般情况下，支杆140由不锈钢、合金钢等强度较大的材料制成，以使支杆110具有较大的承载力。支杆140径向截面的外边缘形状可以为圆形、椭圆形、多边形或者其他形状。当对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测时，操作人员抓握支杆140的手持端142，以实现超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷的检测。因此，支杆140的设置，使得超声波探测模组100 对核电站主泵飞轮200的缺陷检测工作更为方便。

进一步的，在本实施例中，支杆140为两端具有通孔的中空杆状结构。支杆140的侧壁开设有贯穿侧壁的出线口143。超声波探头120还包括信号线。信号线穿设于支杆140并从出线口143穿出。在超声波探伤系统中，信号线与显示屏通信连接，以将超声波探头120接收到的反射回波传输至显示屏，并在显示屏上形成脉冲波形。将支杆140设置为中空杆状结构，并使超声波探头120 的信号线穿设于支杆140中，使得超声波探测模组100的结构更为紧凑。

进一步的，在本实施例中，支杆140沿其轴向设置有刻度。支杆140上设置有刻度，可随时确定超声波探头120在检验孔210中的深度，进而可以准确地确定核电站主泵飞轮200的检测位置，使得检测工作更为方便准确。

请一并参阅图8，进一步的，在本实施例中，超声波探测模组100还包括T 形导向筒150。T形导向筒150包括呈两端开口的中空筒状结构151及设置于中空筒状结构151一端外周缘的限位部152。支杆140可滑动地穿设于中空筒状结构151中。

当超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测时，限位部152 与核电站主泵飞轮200的表面接触，支杆140相对于T形导向筒150沿T形导向筒150的轴向滑动，以带动探头楔块110在检验孔210中沿检验孔210的轴向滑动，且支杆140与中空筒状结构151的内壁部分接触，故T形导向筒150 的设置，可有效地防止超声波探测模组100沿检验孔310的轴向移动时探头楔块110发生晃动等情况，提高了超声波探头120在检测过程中的耦合性。因此， T形导向筒150的设置，使得超声波探头120在进行缺陷检测时可以充分耦合，有效地提高了超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200的缺陷检测的准确性。

更进一步的，在本实施例中，T形导向筒150还包括与中空筒状结构151同轴设置的定位部153。定位部153沿中空筒状结构151具有限位部152一端的开口边缘的周向设置。

当超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测时，将定位部 153收容于检验孔210中，使得T形导向筒150与检验孔210更容易对齐，且避免了T形导向筒150沿检验孔210的径向发生晃动的情况，进一步减小了超声波探测模组100在检验孔210中发生晃动的概率，进而使得超声波探测模组100 对核电站主泵飞轮200检测的准确性更高。

进一步的，在本实施例中，中空筒状结构151的内表面形成有防滑层。支杆140与防滑层部分接触，以为支杆140提供摩擦阻力。由于在核电站主泵飞轮100缺陷检测的过程中，需要操作人员手握支杆140的手持端142，使得超声波探头120在检验孔210中慢慢移动，以通过检验孔210对待检测位置进行扫查。防滑层为支杆140提供的摩擦阻力，可有效地减缓探头楔块120相对于检验孔210滑动的速度，不但使得操作人员在操作过程中更为省力，而且还有效地降低了发生误检、漏检等情况的概率，使得超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷检测的可靠性更高。

在本实施例中，超声波探测模组100还包括呈杆状的声束指向手柄160。声束指向手柄160固定于手持端142。声束指向手柄160上设置有指向标识，用于表示超声波探头120的超声波发射方向。具体的，指向标识可以为涂覆、刻印或粘贴的箭头、圆点等标记。

在超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200的缺陷进行检测之前，需要使超声波探测模组100进行校正工作，此时，需要旋转超声波探测模组100，以使超声波探头120的超声波收发端121对准待检测位置。由于声束指向手柄160 上设置有用于表示超声波探头120的超声波发射方向的指向标识，所以声束指向手柄160的设置，使得超声波探头120更容易对准核电站主泵飞轮200上待检测的位置，进而使得超声波探测模组100的校正工作更为方便快捷。而且，声束指向手柄160的设置，使得操作人员在操作过程中的抓握更为方便，进而使得超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷的检测工作更为方便。

进一步的，在本实施例中，探头楔块110背向支杆140一端的形状为球形。将探头楔块110背向支杆140一端的形状设置为球形，不但使得探头楔块110 进入检验孔210时更为容易，还有效地避免了探头楔块110与检验孔210发生碰撞，大大延长了探头楔块110的使用寿命。

上述超声波探伤系统及其超声波探测模组100，利用超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200进行缺陷检测的过程中，将探头楔块110伸入检验孔210 中并使超声波探头120沿检验孔210的轴向移动，以避免出现漏检、错检等情况。而且，在检测过程中，具有探测孔113的圆柱面111可与检验孔210的孔壁贴合，有效地提高了超声波探头120在检测过程中的耦合性，使得超声波探测模组100对核电站主泵飞轮200缺陷的检测更为准确。因此，超声波探测模组100及超声波探伤系统的使用，有效地提高了核电站主泵飞轮200缺陷检测的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。