管道焊缝自动化超声探伤装置

摘要

本发明提供的是一种管道焊缝自动化超声探伤装置。由弹性轨道总成、载体小车、探头扫描总成和打标机构组成；载体小车安装在弹性轨道总成上，探头扫描总成通过弹性板固定在载体小车上，打标机构固定在弹性板上。本发明在管道环焊缝无损检测中的检测技术效率大大高于手动超声检测，在检测速度、减少环境辐射污染、降低劳动强度等方面有着明显的优势，有效地减少了缺陷的误判，本发明能使探伤图像可视化，能实时对缺陷进行定位、定量、定性显示，必然在海洋石油工程无损检测中占据主导优势，具有良好的发展前景。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种超声探伤装置，具体涉及一种管道焊缝的超声探伤装置。

(二)背景技术

目前国内广泛使用的探伤方法仍为手工探伤，其操作工艺相当复杂，根据焊缝的形状需用不同角度的超声探头，并不断的移动位置，以保证超声束的入射角和位置，最后根据回波波形判断焊缝缺陷的性质，其劳动强度大，检测效率低，很多情况下需要依赖操作者的经验，很容易造成漏判和误判。近年来出现了一些多通道超声探伤仪器，利用多通道超声探伤仪器可实现多声束同时探伤，但因角度调节不够灵活(仍需改变探头型号)，位置移动也不方便，不易实现自动化，所以仍然不能满足大批量焊缝探伤的要求。

现有管道探伤装置大多是对管道内部进行探伤，而在对管道外表面进行超声探伤的装置中，其装置结构复杂，并且不能进行很好的定位，探测精度低，不易实现全自动化。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以简化操作工艺、降低劳动强度、提高检测效率、探测精度高、易实现自动化的管道焊缝自动化超声探伤装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明由弹性轨道总成、载体小车、探头扫描总成和打标机构组成；载体小车安装在弹性轨道总成上，探头扫描总成通过弹性板固定在载体小车上，打标机构固定在弹性板上。

本发明还可以包括：

1、所述的弹性轨道总成由弹性轨道和压紧螺钉2组成；压紧螺钉2沿周向均匀安装在弹性轨道上。

2、所述的载体小车由从动轮3、从动轮开合装置4、电机箱5、联轴器6、主动轮组件7、工字底板8、总连接管9、报警灯10、控制箱11和连接杆21组成；控制箱11置于工字底板8的上表面上且与控制箱11制为一体，主动轮组件7安装在工字底板8的下部，电机箱5固定在工字底板8的下表面上且其内的电机主轴通过联轴器6与主动轮组件7的主动轮7-1连接，两个从动轮3通过连接杆21固定安装在工字底板8的右侧，另外两个从动轮3通过从动轮开合装置4安装在工字底板8的左侧，总连接管9设在控制箱11上，报警灯10设置在控制箱11的上表面上。

3、所述的探头扫描总成由左探头盒支架12、探头盒13、右探头盒支架15、滚轮16、弹性板17、耦合剂主管18、左耦合剂分管19和右耦合剂分管20组成；探头盒13通过其上的伸出轴13-1固定在左探头盒支架12和右探头盒支架15上，在右探头盒支架15的底部设有两个滚轮16，弹性板17将左探头盒支架12和右探头盒支架15连接在一起，耦合剂主管18的一端固定在控制箱11上，耦合剂主管18的另一端固定在左探头盒支架12上，由耦合剂主管18分出两个支管即左耦合剂分管19和右耦合剂分管20，其中左耦合剂分管19用来耦合左侧探头，右耦合剂分管20用来耦合右侧探头。

4、所述的打标机构14由直线电机14-1、导杆14-2、固定板14-3、滑套14-4、推板14-5、弹簧14-6、小电机14-7、活动板14-8、转盘14-9、紧固螺钉14-10和颜料棒14-11组成；导杆14-2滑动配合安装在固定板14-3上，推板14-5滑动配合安装在导杆14-2上，活动板14-8固定安装在导杆14-2前端，弹簧14-6安装在推板14-5与活动板14-8之间，直线电机14-1安装在固定板14-3上，小电机14-7安装在活动板14-8上，转盘14-9安装在电机轴上，颜料棒14-11通过紧固螺钉14-10安装在转盘14-9上。

5、所述的载体小车中的主动轮组件7由主动轮7-1、把持杆7-2、支撑圆盘7-3、弹簧7-4、弹簧滑道7-5和固定帽7-6组成；主动轮7-1置于弹性轨道上，把持杆7-2的下端套装在主动轮轮轴上，把持杆7-2的上端固定在支撑圆盘7-3上，弹簧滑道7-5的下端固定安装在支撑圆盘7-3上，弹簧滑道7-5的上端穿过工字底板8且通过安装在其上的固定帽7-6固定在工字底板8上，弹簧7-4套在弹簧滑道7-5外部且置于工字底板8的下表面与支撑圆盘7-3之间。

6、所述的载体小车中的从动轮3由上滑道3-1、侧面滑道3-2、滚动体3-3、下滑道3-4和从动轮本体3-5组成；上滑道3-1、侧面滑道3-2和下滑道3-4分别固定安装在从动轮本体3-5内部的上弧面、侧平面和下弧面上，且在上滑道3-1、侧面滑道3-2和下滑道3-4内均镶嵌有滚动体3-3，从动轮3通过滚动体3-3与弹性轨道啮合，且从动轮3的各部分的弧度与弹性轨道的弧度配合。

7、所述的载体小车中的从动轮开合装置4由固定块4-1、行走架4-2、转动杆4-3、把持架4-4和转轴4-5组成；转轴4-5安装在行走架4-2上，两个把持架4-4与转动杆4-3的上端均套在转轴4-5的外部并与其形成一个刚性整体，两个把持架4-4与从动轮3固接，行走架4-2穿过工字底板8且通过安装在其上的固定块4-1来固定在工字底板8上。

本发明提供了一种管道焊缝自动化超声探伤装置，以解决目前手工探伤操作工艺复杂、劳动强度大、检测效率低、易造成漏判和误判以及利用多通道超声探伤仪器位置移动不方便、不易实现自动化导致不能满足大批量焊缝探伤要求的问题。

本发明具有以下有益效果：本发明在管道环焊缝无损检测中的检测技术效率大大高于手动超声检测，在检测速度、减少环境辐射污染、降低劳动强度等方面有着明显的优势，有效地减少了缺陷的误判，本发明能使探伤图像可视化，能实时对缺陷进行定位、定量、定性显示，必然在海洋石油工程无损检测中占据主导优势，具有良好的发展前景。

(四)附图说明

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是主动轮组件的结构主视图；

图3是从动轮的结构立体图；

图4是从动轮开合装置的结构立体图；

图5是打标机构的结构主视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本实施方式由弹性轨道总成部分、载体小车部分、探头扫描总成部分和打标机构部分大部分组成；载体小车安装在弹性轨道总成上，探头扫描总成通过弹性板固定在载体小车上，打标机构固定在弹性板上。本发明与超声波探伤仪和机电控制箱外连，探伤前要对管道环焊缝表面及附近除锈、打磨光滑、冷却处理，在管道的环焊缝的12点位置划一条参考直线，给设备轨道准确点位，然后把弹性轨道固定在离管道环焊缝一定的距离处，同时在校准试块上校准系统，将打标机构固定在探头扫描总成上，且将探头扫描总成固定安装在载体小车上，然后将载体小车安装在轨道钢圈上，等待计算机终端发出扫查指令，扫查结束后，将在计算机终端的监视器荧光屏上显示出扫查图像，根据图像显示结果迅速判断该环焊缝是否合格，如果合格则发出合格信号，待其它岗位工序完成后，将钢管沉入海底。

结合图1，弹性轨道总成由弹性轨道和压紧螺钉2组成；压紧螺钉2沿周向均匀安装在弹性轨道上。弹性轨道的设置是为了便于载体小车在管道表面的行走。

结合图1，载体小车由从动轮3、从动轮开合装置4、电机箱5、联轴器6、主动轮组件7、工字底板8、总连接管9、报警灯10、控制箱11和连接杆21组成；控制箱11置于工字底板8的上表面上且与控制箱11制为一体，主动轮组件7安装在工字底板8的下部，电机箱5固定在工字底板8的下表面上且其内的电机主轴通过联轴器6与主动轮组件7的主动轮7-1连接，两个从动轮3通过连接杆21固定安装在工字底板8的右侧，另外两个从动轮3通过从动轮开合装置4安装在工字底板8的左侧，总连接管9设在控制箱11上，报警灯10设置在控制箱11的上表面上。将载体小车安装到弹性轨道上之前，左侧的两个从动轮处于张开状态，先将右侧的连个从动轮啮合到轨道并将主动轮压在管道表面上，然后将左侧的两个从动轮闭合，总连接管9是连接控制箱11与外部机电控制箱及超声探伤仪的通道，其中包含所有的电缆线，探伤过程中当探测到缺陷时载体小车会停止并通过报警灯10发出报警信号。

结合图1，探头扫描总成由左探头盒支架12、探头盒13、右探头盒支架15、滚轮16、弹性板17、耦合剂主管18、左耦合剂分管19和右耦合剂分管20组成；探头盒13通过其上的伸出轴13-1固定在左探头盒支架12和右探头盒支架15上，在右探头盒支架15的底部设有两个滚轮16，弹性板17将左探头盒支架12和右探头盒支架15连接在一起，耦合剂主管18的一端固定在控制箱11上，耦合剂主管18的另一端固定在左探头盒支架12上，由耦合剂主管18分出两个支管即左耦合剂分管19和右耦合剂分管20，其中左耦合剂分管19用来耦合左侧探头，右耦合剂分管20用来耦合右侧探头。探头扫描总成通过弹性板固定安装在载体小车上，左、右探头盒支架置于焊缝的两侧，且其底部平行，右探头盒支架底部的两个滚轮置于管道表面上以使探头盒与管道表面之间存在一定间距，探头盒内的探头可以为相控阵探头亦可以为普通探头的组合，在探头滑过管道外壁表面时在探头底面事先喷洒一层耦合剂薄膜，且不能存在空隙，用泵从地面向连接在探头前方的喷洒管喷射耦合剂，探头马上挤压油剂致使探头与管道表面之间充满耦合剂而不存在空隙，提高了探伤效果。

结合图5，打标机构14由直线电机14-1、导杆14-2、固定板14-3、滑套14-4、推板14-5、弹簧14-6、小电机14-7、活动板14-8、转盘14-9、紧固螺钉14-10和颜料棒14-11组成；导杆14-2滑动配合安装在固定板14-3上，推板14-5滑动配合安装在导杆14-2上，活动板14-8固定安装在导杆14-2前端，弹簧14-6安装在推板14-5与活动板14-8之间，直线电机14-1安装在固定板14-3上，小电机14-7安装在活动板14-8上，转盘14-9安装在电机轴上，颜料棒14-11通过紧固螺钉14-10安装在转盘14-9上。当检测时发现管道焊缝有缺陷时，随即启动打标机构，直线电机带动推板向前移动，并通过弹簧推动活动板和导杆一同向前移动，当电机轴转盘上的颜料棒接触到焊缝时，随即划出一个圆圈形标记，完成达标工作后，直线电机带动推板、活动板和导杆一同向后移动复位。

结合图2，主动轮组件7由主动轮7-1、把持杆7-2、支撑圆盘7-3、弹簧7-4、弹簧滑道7-5和固定帽7-6组成；主动轮7-1置于弹性轨道上，把持杆7-2的下端套装在主动轮轮轴上，把持杆7-2的上端固定在支撑圆盘7-3上，弹簧滑道7-5的下端固定安装在支撑圆盘7-3上，弹簧滑道7-5的上端穿过工字底板8且通过安装在其上的固定帽7-6固定在工字底板8上，弹簧7-4套在弹簧滑道7-5外部且置于工字底板8的下表面与支撑圆盘7-3之间。电机驱动主动轮运动来带动整个装置沿管道表面运动，在运行中主动轮组件还可以提供一个径向的弹性力。

结合图3，从动轮3由上滑道3-1、侧面滑道3-2、滚动体3-3、下滑道3-4和从动轮本体3-5组成；上滑道3-1、侧面滑道3-2和下滑道3-4分别固定安装在从动轮本体3-5内部的上弧面、侧平面和下弧面上，且在上滑道3-1、侧面滑道3-2和下滑道3-4内均镶嵌有滚动体3-3，从动轮3通过滚动体3-3与弹性轨道啮合，且从动轮3的各部分的弧度与弹性轨道的弧度配合。从动轮各部分均具有与弹性轨道相配合的弧度便于载体小车在弹性轨道上运动，且三面均采用了滚动体来减少运动时的摩擦力。

结合图4，从动轮开合装置4由固定块4-1、行走架4-2、转动杆4-3、把持架4-4和转轴4-5组成；转轴4-5安装在行走架4-2上，两个把持架4-4与转动杆4-3的上端均套在转轴4-5的外部并与其形成一个刚性整体，两个把持架4-4与从动轮3固接，行走架4-2穿过工字底板8且通过安装在其上的固定块4-1来固定在工字底板8上。由于两个把持架4-4与转动杆4-3形成一个刚性整体且两个把持架4-4与从动轮3固接，则驱动转动杆绕着转轴转动即实现了从动轮绕着转轴的转动，也就改变了从动轮的开合状态。