专利名称：一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声检测机械自动扫描领域，更具体涉及一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置。
背景技术：
近年来，随着海洋资源开发的不断深入和发展，世界许多国家新建了许多海洋资源开发设施，其中主要有海上固定平台、海上移动式平台及海底管线等，这些海上结构由于经常受到海洋风暴的浸袭及海洋的腐蚀，在其管节点焊缝处易出现裂纹，从而危及国家财产和人员生命的安全，因而，海洋平台结构的无损检测工作具有重要意义。海洋平台结构一般由各种钢质导管架构成，其管节点根据其结构形态的不同，可分为T、K、Y三种。
现有管节点焊缝超声检测系统，一般针对长输管线的环焊缝检测，这种焊缝是旋转对称的，在采用斜探头进行检测时，只需沿圆周方向作一维机械扫描即可完成对焊缝的检测。其中最具代表性的，加拿大R/D Tech公司生产的PipeWIZARD相控阵超声检测系统就是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机和显示器等组成。系统在Windows NT界面下运行Pipe WIZARD操作软件，完成对焊缝的线性扫查、实时显示和结果评判。这类系统在进行超声检测时，一般要求波束垂直焊缝长度方向，这样，焊缝处的缺陷反射信号才能准确地接收到。而对于TKY管节点焊缝，其不同位置的坡口方向和焊缝相对于母线方向不断变化，而现有商用管节点焊缝超声自动检测系统由于都是针对环焊缝检测需要的，其声束方向与被测管的中心轴线处于同一平面，几乎不能对TKY管节点焊缝进行扫描检测。目前针对TKY管节点焊缝检测主要采用X射线检查法或手动超声检测法，尚无针对TKY管节点焊缝检测需要的自动超声检测系统。
射线检查是焊缝质量检验广泛采用的重要无损检测技术，它是一种利用X射线对金属的穿透而产生图像来检验金属内部微观结构的方法。众所周知，所有材料均吸收一定的辐射能，不同的材料，由于密度、厚度、与原子量不同，其辐射能的吸收不同，因而其透射强度也不同。因此射线能被用来有效地检测焊缝内部缺陷如气孔、砂眼、咬边、未焊透、裂纹、非金属夹杂、烧穿等，焊缝内部缺陷图像可以在荧光屏或胶片上观察到。射线检测具有速度快，成本低等优点，但其图像清晰度差，给分析缺陷带来困难。对于较厚的工件，还存在射线不能穿透等问题。此外，由于射线对人体有害，必须采取有效的安全保护措施。
在TKY管节点焊缝的超声检测中，由于支管的壁厚较小，一次波声程较短，加之焊缝缺陷多出现在根部与支管侧融合区部位，故此通常在支管侧进行检测，目前常用TKY管节点焊缝的超声检测方法是手动检测。TKY管节点焊缝的超声手动检测，由于检测结果取决于检测人员的经验和技术，易出现误判和漏判的现象，对每一个缺陷所在的位置，均需要较长的时间进行截面的取形、作图及定位测量，工作量较大，从重复性和可靠性来看都存在问题。而且，对于TKY管节点焊缝这种复杂的空间三维曲面结构，手动超声检测不能实现检测结果的可视化和实时记录。
发明内容
本实用新型的目的在于提供了一种TKY管节点焊缝超声机械检测扫描装置，其结构简单，操作方便，测量结果准确，实现了探头与焊缝间等距离自动扫描，并保证了回波信号的准确识别。
为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术措施目前，随着海洋资源开发的大力发展，海洋平台结构的安全问题越来越受到人们的关注。针对目前TKY管节点焊缝焊接质量超声检测自动化程度低、人为因素多、无记录、判伤难等问题，申请人开展了海洋平台结构TKY管节点焊缝的自动超声扫描检测系统的研究，本实用新型是TKY管节点焊缝超声扫描检测系统的机械扫描部分。
研制了一种性能可靠、检测效率高的TKY管节点焊缝超声自动检测系统，其扫描导轨环绕固定在TKY管支管上，并与TKY支管轴线方向垂直；步进电机安装在扫描导轨上，驱动滑动杆沿扫描导轨运动；探头定位环与焊缝的曲线形状一致，固定在TKY支管上；滑动环固定在滑动杆上，并通过滚珠与探头定位环接触。在进行焊缝检测扫描时，滑动杆在电机驱动下沿扫描导轨作圆周运动的同时，由于受探头定位环的作用，随着探头定位环与导轨之间距离的改变而上下滑动，并且滑动杆的方向总是平行于支管的轴线方向，从而使扫描过程中探头距焊缝的距离保持不变。
本实用新型具有以下优点和效果1.该装置能对焊缝进行自动扫描，并保持探头到焊缝的距离不变，从而保证在进行横波斜探头焊缝检测时，不同扫描位置的焊缝处回波总是位于第二次反射声程范围内，从而便于回波信号的识别，提高了检测结果的准确性。
2.该装置采用一维电机驱动扫描来完成两维机械运动，相对于两维驱动来说，较大地减少了机械装置的复杂性，同时也减少了机械控制的复杂性，提高了检测效率。
3.该装置由于采用与焊缝的曲线形状一致的探头定位环，在步进电机的精密控制下，能实现对缺陷位置的准确定位，并能在成像软件的配合下，实现检测结果的计算机重现。
图1为一种管节点焊缝超声检测扫描装置结构示意图。
其中1——扫描导轨、2——步进电机、3——滑动杆、4——滑动环(内有滚珠)、5——探头定位环、6——TKY管支管、7——TKY管主管、8——焊缝、9——焊缝坡口、10——超声探头。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述根据图1可知，该装置由扫描导轨1、步进电机2、滑动杆3、滑动环4、探头定位环5组成，其特征在于焊缝坡口9为TKY支管6的一个切面，焊缝坡口9与主管7之间通过焊料的填充形成焊缝8，从而使TKY管支管6牢固地焊接在TKY主管7上，以加固由主管组成的钢质导管架结构，由TKY支管6、TKY主管7及焊缝8形成一个典型的Y型管节点，即为需要检测的工件，焊缝8为该Y型管节点上需要检测的部位；超声探头10是超声波发射和接收器件，安装在滑动杆3上，其声辐射面通过声耦合剂直接与TKY管支管6接触，从而确保声波进入TKY支管6；扫描导轨1环绕固定在TKY管支管6上，扫描导轨1与TKY管支管6轴线方向垂直；步进电机2(市场均能购置)安装在扫描导轨1上；滑动杆3与步进电机2相连，并由步进电机2驱动沿扫描导轨1运动；探头定位环5与焊缝8的曲线形状一致，探头定位环5固定在TKY管支管6上，并保持探头定位环5不同位置沿TKY管支管6母线方向到TKY管主管7外壁距离的一致；滑动环4固定在滑动杆3上，并通过滚珠与探头定位环5接触。在进行焊缝8检测扫描时，滑动杆3在步进电机2的驱动下，沿扫描导轨1作圆周运动的同时，由于受探头定位环5的作用，随着探头定位环5与扫描导轨1之间距离的改变而上下滑动，并且滑动杆3的方向总是平行于TKY管支管6的轴线方向，从而使扫描过程中探头距焊缝的距离保持不变。
权利要求1.一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，它由扫描导轨(1)、步进电机(2)、滑动杆(3)、滑动环(4)、探头定位环(5)构成，其特征是扫描导轨(1)环绕固定在TKY管支管(6)上，扫描导轨(1)与TKY管支管(6)轴线方向垂直，步进电机(2)安装在扫描导轨(1)上，探头定位环(5)固定在TKY管支管(6)上，滑动环(4)固定在滑动杆(3)上，通过滚珠与探头定位环(5)接触。
2.根据权利要求1所述的一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，其特征在于探头定位环(5)与焊缝(8)的曲线形状一致，固定在TKY管支管(6)上。
3.根据权利要求1所述的一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，其特征在于滑动杆(3)与步进电机(2)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种管节点焊缝超声检测机械扫描装置，它由扫描导轨、步进电机、滑动杆、滑动环、探头定位环构成，其特征是扫描导轨环绕固定在TKY管支管上，扫描导轨与TKY管支管轴线方向垂直，步进电机安装在扫描导轨上，探头定位环固定在TKY管支管上，滑动环固定在滑动杆上，通过滚珠与探头定位环接触。本实用新型结构简单，操作方便，测量结果准确，实现了探头与焊缝间等距离自动扫描，并保证了回波信号的准确识别和定位。
文档编号G01N29/26GK2742438SQ20042011135
公开日2005年11月23日 申请日期2004年11月12日 优先权日2004年11月12日
发明者程建政, 宋玉玲, 张旸 申请人:中国科学院武汉物理与数学研究所