用于双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷检测的超声波探头系统

摘要

本发明提供了用于双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷检测的超声波探头系统，包括与外部驱动机构连接的气弹簧连杆、供气弹簧连杆另一端安装的探头安装支架、可移动的固定在探头安装支架上的探头可调节移动板、安装在探头可调节移动板上的超声波探头以及探头中位限位爪；探头中位限位爪与气弹簧连杆同侧安装；探头中位限位爪为倒V型，探头中位限位爪另外两端上均设有可旋转辊子，可旋转辊子可随被测钢管的螺旋移动旋转；本发明克服了钢管螺旋前进时因传动系统误差、钢管直线度误差、钢管圆柱度误差超标或上述累积误差超标影响检测结果这一现象，在极大降低检测成本的同时，确保了检测结果的准确性，同时适用于多种不同直径的复合钢管结合层脱层缺陷检测。

说明书

技术领域

本发明涉及超声波无损检测技术领域，特别涉及用于双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷检测的超声波探头系统。

背景技术

双金属复合管具有耐冲击、热膨胀率低、耐压、耐高温、安装成熟、规格齐全等优点，已广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，其适用范围越来越广泛，带来的经济、环境、社会效益也更加明显；但如果双层金属结合面出现脱层现象，会给复合钢管的强度带来极大的损害，影响重要应用场合的运行安全；因此，加强双金属复合管的质量控制无论对生产厂家还是用户都十分必要。

双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷的检测通常采用超声波检测方法，为实现双金属复合管整个圆柱接触面上的全检测，必须让超声波检测探头扫查面积覆盖整个圆柱接触面；要实现该目的，必须让超声探头和双金属复合管之间作相对螺旋运动，并且螺旋运动的螺距不得超过超声探头的有效检测宽度，由此保证检测过程的不漏检。

在现有的双金属复合管结合层脱层超声检测设备中，实现探头和钢管相对螺旋运动的方法主要有两种；一种为超声探头作定轴高速旋转，同时钢管匀速直线运动；另一种为钢管自身螺旋前进，探头保持固定；第一种方法检测效率、检测精度较高，但设备的加工成本和使用、维护成本也高；第二种方法加工成本和使用、维护成本较低，但检测精度相对较低，主要原因是钢管螺旋前进时因为直线度达不到要求而导致钢管在轨道上出现抖动，给超声检测结果带来不可预知的影响，经常出现缺陷漏报或误报现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、检测精度高、且无漏检的用于双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷检测的超声波探头系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

用于双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷检测的超声波探头系统，所述超声波探头系统包括：

一气弹簧连杆，气弹簧连杆的一端与外部驱动机构连接，由外部驱动机构带动其上下浮动；

一探头安装支架，气弹簧连杆的另一端通过转动副安装在探头安装支架的一侧面上，探头安装支架的中部设有第一腰槽通孔；

一探头可调节移动板，探头可调节移动板安装在探头安装支架上表面上，探头可调节移动板的中部设有通孔，通孔的中心轴线与第一腰槽通孔的中心轴线在一条直线上，通孔的两侧设有第二腰槽通孔，螺钉穿过第二腰槽通孔将探头可调节移动板固定在探头安装支架上；

一超声波探头，超声波探头穿过探头可调节移动板的通孔和探头安装支架上的第一腰槽通孔进行安装，超声波探头与探头可调节移动板的通孔之间为间隙配合；

一探头中位限位爪，探头中位限位爪的一端通过螺钉安装在探头安装支架的一侧面上，探头中位限位爪与气弹簧连杆同侧安装；探头中位限位爪为倒V型，探头中位限位爪另外两端上均设有可旋转辊子，可旋转辊子可随被测钢管的螺旋移动旋转。

在本发明的一个实施例中，所述超声波探头通过紧定螺钉固定。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明克服了钢管螺旋前进时因传动系统误差、钢管直线度误差、钢管圆柱度误差超标或上述累积误差超标影响检测结果这一现象，在极大降低检测成本的同时，确保了检测结果的准确性，同时适用于多种不同直径的复合钢管结合层脱层缺陷检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工作状态主视图；

图2为本发明工作状态侧视图；

图3为本发明工作状态俯视图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

10、气弹簧连杆11、转动副20、探头安装支架21、第一腰槽通孔30、探头可调节移动板31、第二腰槽通孔32、螺钉33、紧定螺钉40、超声波探头50、探头中位限位爪51、可旋转辊子60、钢管。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

为保证双金属复合钢管结合层脱层缺陷的准确检出，超声波探头系统的两个可调节参数与检测结果密切相关：(1)超声波探头下端面与复合钢管上表面的距离L1；(2)超声波探头中心与钢管轴线的偏移距离L2，该参数的大小与被检测复合钢管的直径以及外嵌入层的厚度有关，对检测结果的准确性至关重要。

参见图1至图3所示，本发明公开了用于双金属无缝复合钢管结合层脱层缺陷检测的超声波探头系统，包括气弹簧连杆10、探头安装支架20、探头可调节移动板30、超声波探头40以及探头中位限位爪50。

气弹簧连杆10的一端与外部驱动机构连接，由外部驱动机构带动其上下浮动；气弹簧连杆10的另一端通过转动副11安装在探头安装支架20的一侧面上，当外部驱动机构上下运动时，带动气弹簧连杆10上下移动，最终带动探头安装支架20上下移动；探头安装支架20的中部设有第一腰槽通孔21；探头可调节移动板30安装在探头安装支架20上表面上，探头可调节移动板30的中部设有通孔(图中未画出)，通孔的中心轴线与第一腰槽通孔21的中心轴线在一条直线上，通孔的两侧设有第二腰槽通孔31，螺钉32穿过第二腰槽通孔31将探头可调节移动板30固定在探头安装支架20上；超声波探头40穿过探头可调节移动板30的通孔和探头安装支架20上的第一腰槽通孔21进行安装，超声波探头40与探头可调节移动板30的通孔之间为间隙配合。

超声波探头40可在探头可调节移动板30的通孔中上下调节，当超声波探头40调整到合适位置后，可通过紧定螺钉33将超声波探头40锁死，两者成为一体；此外，在探头可调节移动板30上开设有的两条第二腰槽通孔31，用以实现超声波探头40沿被测钢管60径向调节移动，当调整距离L2完成后，螺钉32穿过第二腰槽通孔31将探头可调节移动板30固定在探头安装支架20上，间接锁紧超声波探头40。

探头安装支架20上开的第一腰槽通孔21，长度以满足最大检测复合钢管直径所需偏移距离L2为准；超声波探头40穿过该第一腰槽通孔21，可在该第一腰槽通孔21中沿钢管60径向自由移动，实现超声波探头40与钢管60轴线偏移距离L2的调整。

探头中位限位爪50的一端通过螺钉32安装在探头安装支架20的一侧面上，探头中位限位爪50与气弹簧连杆10同侧安装；探头中位限位爪50为倒V型，探头中位限位爪50另外两端上均设有可旋转辊子51，可旋转辊子51可随被测钢管60的螺旋移动旋转。

本发明的工作原理如下：

当钢管60穿过检测位置时，在外部驱动机构的驱动下，整个超声波探头40系统下降，此时探头中位限位爪50下面的两个可旋转辊子51首先与钢管60表面接触，因探头中位限位爪50为倒V形结构，此时该探头中位限位爪50两侧的V形边自动与钢管60轴线对称，无论钢管如何跳动，在探头中位限位爪50的定位下，超声波探头系统的中心始终与钢管60轴线对齐，且整个超声波探头系统可通过气弹簧连杆10上下浮动，而超声波探头40相对于钢管60轴线的偏移距离L2始终保持不变，保证了检测结果的准确性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。