在役不锈钢螺栓的相控阵检测扫查装置及检测扫查方法

摘要

本发明公开了一种在役不锈钢螺栓的相控阵检测扫查装置，包括固定座总成、扫查座总成和编码器总成三部分；所述的固定座总成包括固定座和固定座紧固螺钉，所述的扫查座总成包括扫查座、相控阵探头、探头紧固手柄、限位滚珠、限位弹簧和限位弹簧调节螺钉，所述的编码器总成包括编码器固定座、编码器、编码器滚轮、编码器固定环、两个编码器固定环支座、编码器张紧弹簧、编码器张紧弹簧调节螺钉和编码器固定座紧固螺钉。本发明装置易于操作，探头能移动调节、便于对检测件定位对中，编码器总成可以360°的旋转扫查记录，实现对在役不锈钢螺栓进行相控阵的重复性检测。

说明书

技术领域

本发明涉及了一种相控阵检测装置，具体的说是一种在役不锈钢螺栓相控阵检测 扫查装置及检测扫查方法。

背景技术

不锈钢螺栓是设备部件与部件之间重要的紧固零件，由于安装时所施加的较大预 紧力、部分不锈钢螺栓连接处的疲劳载荷以及环境腐蚀等因素，使不锈钢螺栓在使用过程 中可能会产生裂纹等缺陷。裂纹在应力作用下会缓慢向纵深发展，当超过其极限值时，会 迅速扩展而断裂，给企业安全生产带来隐患，严重时会酿成重大事故。

因此消除在役不锈钢螺栓隐患，最有效的方式是开展不锈钢螺栓在线安全状况检 测，目前不锈钢螺栓在线检测方法有超声检测与超声相控阵检测，因超声检测不易判断缺 陷位置导致检测结果不能用于缺陷的评估，目前多采用超声相控阵检测，而国内目前无开 展相关研究和设备研制。进行相关相控阵检测装置的研制，利于对产生缺陷的螺栓进行检 测和更换，可避免事故发生，为企业安全管理提供装备支持，降低企业运营成本。

发明内容

本是发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种在役不锈钢螺栓相控阵 检测扫查装置及检测扫查方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种在役不锈钢螺栓的相控阵检测扫查装置，其特点在于，包括固定座总成、扫查座 总成和编码器总成三部分；

所述的固定座总成包括固定座和固定座紧固螺钉，该固定座呈圆环状，且具有一个供 检测件放置的中心孔，固定座的上半部具有同心的内圆环凸台和外圆环凸台，该内圆环凸 台的外周面均匀分布有多个环形限位凹槽，供限位滚珠嵌入，所述的固定座的下半部的圆 周面均匀分布有多个螺纹孔，所述的固定座紧固螺钉安装在该螺纹孔内；

所述的扫查座总成包括扫查座、相控阵探头、探头紧固手柄、限位滚珠、限位弹簧 和限位弹簧调节螺钉，该扫查座呈圆柱体状，扫查座的下端面具有内台阶孔，上端面具有 对称于该上端面轴线的T型通透槽，供相控阵探头放置，扫查座的上端面上还设有多个第 一螺纹孔，在该扫查座的圆周面上、且位于该T型通透槽对称轴的方向上分别设有两个探 头调节螺纹孔，所述的探头紧固手柄通过该探头调节螺纹孔调节位于T型通透槽内的相控 阵探头的位置，所述的扫查座的下端面圆周面上还均匀分别有多个圆孔，所述的限位滚珠 安装在该圆孔内、且与固定座的环形限位凹槽相配合，所述的限位弹簧也安装在该圆孔内， 并且紧贴限位滚珠，限位弹簧调节螺钉通过该圆孔紧固与调节限位弹簧的弹簧力大小；

所述的编码器总成包括编码器固定座、编码器、编码器滚轮、编码器固定环、两个编 码器固定环支座、编码器张紧弹簧、编码器张紧弹簧调节螺钉和编码器固定座紧固螺钉， 该编码器固定座的一端具有和扫查座的T型通透槽的︳部位的大小、形状、位置相适配 的长方形开口以及和扫查座的第一螺纹孔的大小、形状、位置相适配的第三螺纹孔，另一 端具有供编码器移动的环形开口，所述的编码器固定环具有环形开口，该编码器固定环固 定在两个编码器固定环支座之间，且两个编码器固定环支座分别固定在编码器固定座的两 侧，并使编码器固定环的环形开口与编码器固定座的环形开口重合，编码器安装在编码器 固定环的环形开口内，所述的编码器滚轮安装在编码器的输出轴端并且能沿固定座的上端 面外圆环凸台的圆周运动，所述的编码器固定座开有环形开口的一端侧面设有第二螺纹 孔，所述的编码器张紧弹簧放置在该第二螺纹孔中，且与所述的编码器接触，所述的编码 器张紧弹簧调节螺钉穿过该第二螺纹孔与编码器张紧弹簧接触，用以调节编码器张紧弹簧 的弹簧力。

所述的编码器固定座紧固螺钉通过第三螺纹和第一螺纹孔将所述的编码器固定座与 所述的扫查座固定连接，所述的相控阵探头通过探头紧固手柄固定在扫查座的T型槽内， 所述的扫查座安装在所述的固定座上、且扫查座的限位滚珠与固定座的环形限位凹槽相配 合。

所述的固定座的上半部的外圆环凸台周缘采用滚花结构，固定座的下半部的圆周面均 布有3个互成120°的螺纹孔。

一种利用所述的在役不锈钢螺栓的相控阵检测扫查装置的检测扫查方法，其特点在 于，该方法包括如下步骤：

①将测试件插入固定座的中心孔，并通过固定座紧固螺钉使测试件与固定座固定；

②将相控阵探头装入扫查座的T型通透槽内，并通过探头紧固手柄将相控阵探头与扫 查座固定；

③将扫查座的限位滚珠压入固定座的环形限位凹槽中，使扫查座与固定座固定；

④将安装在编码器输出轴端的编码器滚轮与固定座的上端面周缘受力接触；

⑤将编码器固定座匀速绕测试件旋转360°完成该工件的扫查。

所述的步骤④具体包括如下步骤：首先，松开编码器张紧弹簧调节螺钉，使编码器张 紧弹簧处于适量压缩状态，拨动编码器让编码器滚轮与固定座的上端面周缘接触，再拧紧 编码器张紧弹簧调节螺钉，让编码器张紧弹簧再适量压缩，编码器张紧弹簧将推动编码器， 使编码器滚轮与固定座的上端面周缘受力接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)易于操作，相控阵探头能够沿扫查座的T型通透槽移动调节、便于适应不同检 测件的大小以便定位对中。

(2)由于编码器总成安装在扫查座上端并能沿固定座360°的旋转，编码器总成具 有可以调节编码器张紧力大小的装置，以便达编码器滚轮更好的与固定座滚花面接触，可 以让扫查座360°的旋转扫查记录，实现对在役不锈钢螺栓进行相控阵的重复性检测。

附图说明

图1：一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装置主视示意图

图2：一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装置俯视示意图。

图3：图2中B-B剖视图。

图4：一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装置的编码器调节结构示意图

图5：一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装置的扫查座部分结构示意图

图6：图4中A-A剖视图。

图7：一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装置的固定座结构示意图

图8：图7中C-C剖视图。

图中：1—固定座2—扫查座3—固定座紧固螺钉4—检测件5—相控阵探头 6—探头紧固手柄7—检测件螺母8—编码器固定座9—编码器10—编码器滚轮11 —编码器固定环12—编码器固定环支座13-探头调节螺纹孔14—编码器张紧弹簧15 —编码器张紧弹簧调节螺钉16—限位滚珠17—限位弹簧18—限位弹簧调节螺钉 19—编码器固定座紧固螺钉。

具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，结合附图对本发明实施例做进一步的描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，不应以此限制 本发明的保护范围。

配合图1至5所示，本发明实施例提出的一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装 置，包括固定座总成、扫查座总成、编码器总成三部分，具体讲包括固定座1、扫查座2、 固定座紧固螺钉3、检测件4、相控阵探头5、探头紧固手柄6、检测件螺母7、编码器固 定座8、编码器9、编码器滚轮10、编码器固定环11、编码器固定环支座12、探头调节螺 纹孔13、编码器张紧弹簧14、编码器张紧弹簧调节螺钉15、限位滚珠16、限位弹簧17、 限位弹簧调节螺钉18和编码器固定座紧固螺钉19。固定座1通过固定座紧固螺钉3固定 在检测件4上，扫查座2安装在固定座1的上端面并且扫查座2的内台阶孔与固定座1的 内圆环凸台配合，相控阵探头5安装在扫查座2的T型通透槽内，相控阵探头5通过探头 紧固手柄6来固定，编码器总成由编码器固定座紧固螺钉19固定在扫查座2上。

配合图1、2、3、7、8所示，固定座总成由固定座1、固定座紧固螺钉3组成。固 定座1是一个上半部具有同心的内圆环凸台和外圆环凸台的非金属圆环体。固定座1的上 半部的外圆环凸台周缘采用滚花结构，固定座1的上半部的内圆环凸台圆周面具有与限位 滚珠16配合的环形限位凹槽，固定座1的下半部的圆周面均布有3个互成120°的螺纹孔， 固定座1的螺纹孔内镶嵌有金属螺纹，固定座紧固螺钉3安装在固定座1的螺纹孔内。固 定座1主要用于固定测试件4以供扫查座2进行旋转扫查，固定座紧固螺钉3可以自由调 节用于固定不同规格的测试件头部。

配合图1、2、3、5、6所示，扫查座总成由扫查座2、相控阵探头5、探头紧固手 柄6、探头调节螺纹孔13、限位滚珠16、限位弹簧17、限位弹簧调节螺钉18组成。扫查 座2为一种非金属圆柱体，扫查座2的下端面具有内圆环台阶并且上端面具有对称轴心的 T型通透槽，T型通透槽用于调节和导向相控阵探头5，扫查座2的圆周面上沿T型通透槽 轴线的两端分别设有探头调节螺纹孔13，该探头调节螺纹孔13内镶嵌有金属螺纹，探头 紧固手柄6安装在扫查座2的探头调节螺纹孔13内，扫查座2的圆周面上还均布有多个 不完全通透的圆孔，限位滚珠16安装在扫查座2的圆孔内，限位弹簧17也安装在扫查座 2的圆孔内并且紧贴限位滚珠16，限位弹簧调节螺钉18安装在扫查座2的圆孔外内用于 紧固和调节限位弹簧17的弹簧力大小。

操作扫查座2时，应先将相控阵探头5装入T型通透槽，根据测试件4的位置调 整探头紧固手柄6以便让相控阵探头5处于测试件4合适的扫查位置，位置合适后紧固探 头紧固手柄6固定好探头，将扫查座总成对好固定座总成的配合面压下，此时，会有一定 的阻力，因限位滚珠16未达到限位凹槽时会压下限位弹簧17，限位滚珠16到达固定座总 成的限位凹槽时，此时扫查座总成与固定座总成已完全配合好，此时能转动扫查座总成。

配合图1、2、3、4所示，编码器总成是由编码器固定座8、编码器9、编码器滚 轮10、编码器固定环11、编码器固定环支座12、编码器张紧弹簧14、编码器张紧弹簧调 节螺钉15、编码器固定座紧固螺钉19组成。编码器固定座8通过编码器固定座紧固螺钉 19安装在扫查座2上端，编码器固定座8具有和扫查座2的T型通透槽配合的长方形缺口 以及用于编码器9移动导向的环形开口，编码器9安装在编码器固定环11的环形开口内， 编码器滚轮10安装在编码器9的输出轴端并且能沿固定座1的滚花外圆环凸台圆周面运 动，编码器固定环11固定在编码器固定环支座12上，编码器固定环支座12固定在编码 器固定座8两端，编码器固定座8的顶端具有一圆孔，编码器张紧弹簧14位于编码器固 定座8的圆孔内并与编码器9接触，编码器张紧弹簧调节螺钉15安装在固定座8的圆孔 的外端并能调节编码器张紧弹簧14的弹簧力。

编码器调节操作如下：

首先，先松开编码器张紧弹簧调节螺钉15让编码器张紧弹簧14处于适量压缩状 态，拨动编码器9让编码器滚轮10与固定座的滚花环面接触，再拧紧编码器张紧弹簧调 节螺钉15让编码器张紧弹簧14再适量压缩，编码器张紧弹簧14推动编码器9进而达到 让编码器滚轮10与固定座1的滚花环面受力接触，这样让编码器9处于良好旋转扫查记 录效果。

配合图1至8所示，一种在役不锈钢螺栓相控阵检测扫查装置扫查检测过程如下：

首先先固定好固定座总成，让其与测试件4固定好，再将相控阵探头5装入扫查 座总成，将扫查座总成压入固定座总成限位凹槽，完后，调整好编码器滚轮10，让其与固 定座1的滚花面的受力接触，最后，匀速旋转编码器固定座8，绕测试件4旋转360°， 这样一个工件扫查结束。