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CN107490623B - 超声扫查器及其检测方法 - Google Patents

超声扫查器及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于超声无损检测技术领域，涉及一种超声扫查器，其包括主梁、弧形臂、磁轮机构、编码器以及探头加载臂，主梁包括长臂、短臂以及连接长臂与短臂并能调节长臂与短臂之间夹角的连接件，主梁的两个端部均连接有弧形臂；弧形臂的两端分别通过连接臂连接有磁轮机构，弧形臂上设置有用于记录距离的编码器；磁轮机构包括磁性轮以及脱磁装置，连接臂能够调节位于弧形臂两端的磁性轮之间的距离与角度，脱磁装置固定在连接臂上；探头加载臂包括第二滑块、加载臂以及探头固定架，探头加载臂能在主梁长度方向上滑动，探头加载臂为能拆卸和更换的。本发明能同时实现对直焊缝、环焊缝以及角焊缝三种焊缝的扫查，灵活性好，准确度和可靠性高。

Description

超声扫查器及其检测方法
技术领域
本发明属于超声无损检测技术领域，涉及一种超声扫查器及其检测方法。
背景技术
超声波无损检测方法在许多工业领域中的产品质量检测、设备安全性能检查等方面有着不可替代的重要性。随着无损检测技术的发展，超声检测逐渐向可成像、可记录的方向发展。对于重要、复杂的结构件，可成像的先进超声检测方法如超声相控阵(PAUT)和超声时差衍射法(TOFD)越来越成为主流检测方法。而高精度、便携、多用途的机械扫查器是实现该技术工程应用的关键组成部分，扫查器主要用于夹持探头在检测面移动，实现对待检工件的高精度超声检测。扫查器目前主要可扫查三种代表性结构：平板对接、不同曲率的管对接以及不同夹角的角焊缝结构，现有的扫查器目前只能针对一种或者两种结构进行扫查，并且现有的扫查器设计结构普遍较复杂，不便于拆卸和维护，无法保证高精度地扫查检测，限制其在复杂工况条件下的使用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种超声扫查器及其检测方法，可以同时实现平板对接的直焊缝、管对接的环缝以及不同夹角的角焊缝三种焊缝的扫查，其采用模块化设计，结构简单、便于安装调整及后期维护，且操作便捷、准确性高。
本发明是这样实现的：
一种超声扫查器，其包括主梁、弧形臂、磁轮机构、编码器以及探头加载臂，所述主梁包括长臂、短臂以及连接长臂与短臂的连接件，所述连接件配置用于调节所述长臂与短臂之间的夹角，所述长臂的第一侧面设有第一滑槽，所述长臂的第二侧面设有第二滑槽，所述连接件的第一端与所述短臂的第一端部固定连接，所述连接件的第二端设有第一滑块，所述第一滑块卡接进所述第一滑槽并能在所述第一滑槽内滑动与转动，所述长臂的第一端部设有防止所述连接件滑落的挡块，所述长臂的第二端部与所述短臂的第二端部均固定有所述弧形臂；所述弧形臂的两端分别通过连接臂与所述磁轮机构连接，所述弧形臂连接有用于记录距离的所述编码器；所述磁轮机构包括磁性轮以及脱磁装置，所述磁性轮与所述连接臂的底端铰接，所述连接臂能够调节位于所述弧形臂两端的所述磁性轮之间的距离与角度，所述脱磁装置固定在所述连接臂上；所述探头加载臂包括第二滑块、加载臂以及用于夹持探头的探头固定架。
优选地，所述加载臂包括固定臂、滑动臂以及连接固定臂与滑动臂的弹性元件及滑动机构，所述第二滑块的上部卡接在所述第二滑槽内，所述第二滑块的下部通过手柄与所述固定臂连接固定，所述滑动臂的下部与所述探头固定架连接，所述弹性件以及滑动机构的配置用于使探头与待检工件贴合在一起。
优选地，所述主梁为一体成型的直梁。
优选地，所述直梁的上表面、所述长臂与短臂的上表面均设有刻度线，所述直梁的侧面和下表面均设有滑槽。
优选地，所述探头加载臂为能更换的加载臂。
优选地，所述连接臂为H型结构。
优选地，所述固定臂为L型结构。
优选地，所述主梁的长度能够延长，所述主梁设有至少一个探头加载臂。
一种利用上述超声扫查器的检测方法，其包括以下步骤：
S1、根据待检工件的结构选取主梁以及探头加载臂进行检测，具体选择方式如下：
①当检测平板对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态或者更换为直梁，选取超声相控阵或超声时差衍射法对应的探头加载臂，对直焊缝进行扫查；
②当检测管对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态或者更换为直梁，选取超声相控阵或超声时差衍射法对应的探头加载臂，对环焊缝进行扫查；
③当检测角焊缝结构件时，通过转动连接件来调节长臂与短臂之间的夹角，使其与角焊缝夹角一致，选取超声相控阵对应的探头加载臂，对角焊缝进行扫查；
S2、当检测平板对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态或者更换为直梁，将超声相控阵探头或超声时差衍射法探头安装在对应的探头加载臂上，磁性轮吸附在待检工件表面，调整探头加载臂的弹性件以及滑动机构使探头与待检工件贴合，滑动探头对直焊缝进行扫查，扫查完毕后，利用脱磁装置将超声扫查器从待检工件上取下；
当检测管对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态或者更换为直梁，利用连接臂调节磁性轮之间的距离与角度来适应管对接结构的曲率，将超声相控阵探头或超声时差衍射法探头安装在对应的探头加载臂上，磁性轮吸附在待检工件表面，调整探头加载臂的弹性件以及滑动机构使探头与待检工件贴合，滑动探头，对环焊缝进行扫查，扫查完毕后，利用脱磁装置将超声扫查器从待检工件上取下；
当检测角焊缝结构件时，通过转动连接件来调节长臂与短臂之间的夹角，使其与角焊缝夹角一致，将超声相控阵探头安装在探头加载臂上，磁性轮吸附在待检工件表面，调整探头加载臂的弹性件以及滑动机构使探头与待检工件贴合，探头沿主梁的长臂滑动，对角焊缝进行扫查，扫查完毕后，利用脱磁装置将超声扫查器从待检工件上取下。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
○1本发明通过主梁与弧形臂的设计，可同时实现直焊缝、环焊缝以及角焊缝三种焊缝的扫查，无需更换扫查器，操作便捷，检测周期短，效率高；
②本发明的主梁长度可以延长，能同时附带几种不同类型的探头加载臂，能够同时实现多种超声方法的扫查，可实现不同尺寸工件扫查，实用性更强，操作更加便捷；
③长臂与短臂之间的夹角能够调节，能对不同夹角的角焊缝结构进行扫查，定位准确，灵活性好，缩短检测时间，提高了准确性和可靠性；
④探头加载臂能够替换，可加载不同类型的探头，能够实现多种超声检测方法，安装便捷，操作简单；
⑤采用模块化设计，结构简单，质量轻，易携带，能够适用各种复杂的工况条件，且便于安装调整及后期的维修与维护。
附图说明
图1为本发明超声扫查器的结构示意图；
图2为本发明的另一实施例的结构示意图；
图3为本发明的另一实施例的结构示意图；
图4为本发明的探头加载臂的示意图；以及
图5为本发明的连接臂的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
如图1所示，一种超声扫查器，其包括主梁1、弧形臂2、磁轮机构3、编码器4以及探头加载臂5，主梁1包括长臂11、短臂12以及连接长臂11与短臂12的连接件13，连接件13配置用于调节长臂11与短臂12之间的夹角，长臂11与短臂12之间的夹角为0-180°，长臂11与短臂12的上表面均设有刻度线(图中未示出)，长臂11的第一侧面设有第一滑槽，长臂11的第二侧面设有第二滑槽，连接件13的第一端与短臂12的第一端部固定连接，连接件13的第二端设有第一滑块，第一滑块卡接进第一滑槽并能在第一滑槽内滑动与转动，长臂11的第一端部设有防止连接件13滑落的挡块，长臂11的第二端部与短臂12的第二端部均固定有弧形臂2。
弧形臂2的两端分别通过连接臂32与磁轮机构3连接，弧形臂2连接有用于记录距离的编码器4。
磁轮机构3包括磁性轮31以及脱磁装置(图中未示出)，磁性轮31与连接臂32铰接，如图5所示，连接臂32为H型结构，连接臂32的上端连接至弧形臂2，连接臂32的底端与磁性轮31铰接，连接臂32能够调节位于弧形臂2两端的磁性轮31之间的距离与夹角，从而实现对不同曲率的管对接结构的扫查，脱磁装置固定在连接臂32上，脱磁装置配置用于将扫查器从铁磁性工件表面取下而不磨损工件。
如图4所示，探头加载臂5包括第二滑块51、加载臂52以及用于夹持探头的探头固定架53，加载臂52包括固定臂521、滑动臂522以及连接固定臂521与滑动臂522的弹性元件(图中未示出)以及滑动机构523，第二滑块51的上部卡接在第二滑槽内，第二滑块51的下部通过手柄511与固定臂521连接固定，固定臂521为L型结构，滑动臂522能相对固定臂521滑动，滑动臂522的下部与探头固定架53连接，弹性元件以及滑动机构523的配置用于使探头与待检工件更加贴合。探头加载臂5能根据所需探头的类型进行更换。
优选地，如图2、3所示，主梁1能替换为一体成型的直梁，直梁的上表面设有刻度线，直梁的侧面和下表面均设有滑槽。
优选地，第一滑槽与第二滑槽均为T型滑槽。
优选地，主梁1的长度能够延长，主梁1能附带至少一个探头加载臂5。
以下结合实施例对本发明的工作原理做进一步说明：
如图1所示，主梁1包括长臂11、短臂12以及连接件13，探头加载臂5夹持超声相控阵(PAUT)探头，探头加载臂5的第二滑块51的上部卡接在长臂11第二侧面的第二滑槽内，探头加载臂能沿长臂11的长度方向滑动，从而带动超声相控阵(PAUT)探头，完成对焊缝的超声扫查工作。当长臂11与短臂12呈水平状态时，可实现板对接结构的超声相控阵(PAUT)扫查；调整弧形臂2两端的磁性轮31之间的距离与角度，使其适应管的曲率，可实现管对接结构的超声相控阵(PAUT)扫查；滑动并转动连接件13与短臂12，调节长臂11与短臂12之间的夹角，可实现角焊缝的超声相控阵(PAUT)扫查。
在另一实施例中，如图2所示，主梁1为一体成型的直梁，探头加载臂5夹持超声相控阵(PAUT)探头，探头加载臂5的第二滑块51的上部卡接在直梁侧面的滑槽内，探头加载臂5能沿直梁的长度方向滑动，从而带动超声相控阵(PAUT)探头，可实现板对接结构的超声相控阵(PAUT)扫查；调整弧形臂2两端的磁性轮31之间的距离与角度，使其适应管的曲率，可实现管对接结构的超声相控阵(PAUT)扫查。
在另一实施例中，如图3所示，主梁1为一体成型的直梁，探头加载臂5夹持超声时差衍射法(TOFD)探头，探头加载臂5的第二滑块51的上部卡接在直梁下表面的滑槽内，探头加载臂5能沿直梁的长度方向滑动，从而带动超声时差衍射法(TOFD)探头，可实现板对接结构的超声时差衍射法(TOFD)扫查；调整弧形臂2两端的磁性轮31之间的距离与角度，使其适应管的曲率，可实现管对接结构的超声时差衍射法(TOFD)扫查。
综上，探头加载臂5为可替换的加载臂，能够实现多种超声方法的扫查，例如，通过更换探头加载臂5从而更换探头，可实现超声相控阵(PAUT)与超声时差衍射法(TOFD)等扫查方法的转换，而无需更换扫查器；长臂11与短臂12之间的夹角可以调节，能同时实现直焊缝、环焊缝以及角焊缝的扫查，而无需更换扫查器，操作方便，省时省力；主梁1的长度可以延长，能同时附带几种不同类型的探头加载臂，能够同时实现多种超声方法的扫查，可实现不同尺寸工件的扫查，实用性更强，操作更加便捷。
优选的是，本发明的连接方式采用螺母螺栓或销钉。
优选的是，本发明为手持式扫查器，也可根据需要设计为机械式自动扫查器。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种超声扫查器，其包括主梁、弧形臂、磁轮机构、编码器以及探头加载臂，其特征在于：
所述主梁包括长臂、短臂以及连接长臂与短臂的连接件，所述连接件配置用于调节所述长臂与短臂之间的夹角，所述长臂的第一侧面设有第一滑槽，所述长臂的第二侧面设有第二滑槽，所述连接件的第一端与所述短臂的第一端部固定连接，所述连接件的第二端设有第一滑块，所述第一滑块卡接进所述第一滑槽并能在所述第一滑槽内滑动与转动，所述长臂的第一端部设有防止所述连接件滑落的挡块，所述长臂的第二端部与所述短臂的第二端部均固定有所述弧形臂；
所述弧形臂的两端分别通过连接臂与所述磁轮机构连接，所述弧形臂连接有用于记录距离的所述编码器；
所述磁轮机构包括磁性轮以及脱磁装置，所述磁性轮与所述连接臂的底端铰接，所述连接臂能够调节位于所述弧形臂两端的所述磁性轮之间的距离与角度，所述脱磁装置固定在所述连接臂上；以及
所述探头加载臂包括第二滑块、加载臂以及用于夹持探头的探头固定架，所述加载臂包括固定臂、滑动臂以及连接固定臂与滑动臂的弹性元件及滑动机构，所述第二滑块的上部卡接在所述第二滑槽内，所述第二滑块的下部通过手柄与所述固定臂连接固定，所述滑动臂的下部与所述探头固定架连接，所述弹性件以及滑动机构的配置用于使探头与待检工件贴合在一起。
2.根据权利要求1所述的超声扫查器，其特征在于：所述长臂与短臂的上表面设有刻度线。
3.根据权利要求1所述的超声扫查器，其特征在于：所述探头加载臂为能更换的加载臂。
4.根据权利要求1所述的超声扫查器，其特征在于：所述连接臂为H型结构。
5.根据权利要求1所述的超声扫查器，其特征在于：所述固定臂为L型结构。
6.根据权利要求1所述的超声扫查器，其特征在于：所述主梁的长度能够延长，所述主梁设有至少一个探头加载臂。
7.一种利用如权利要求1-6任一所述超声扫查器的检测方法，其特征在于：其包括以下步骤，
S1、根据待检工件的结构选取主梁以及探头加载臂进行检测，具体选择方式如下，
①当检测平板对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态，选取超声相控阵或超声时差衍射法对应的探头加载臂，对直焊缝进行扫查；
②当检测管对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态，选取超声相控阵或超声时差衍射法对应的探头加载臂，实现对环焊缝的扫查；
③当检测角焊缝结构件时，通过转动连接件来调节长臂与短臂之间的夹角，使其与角焊缝夹角一致，选取超声相控阵对应的探头加载臂，对角焊缝进行扫查；
S2、当检测平板对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态，将超声相控阵探头或超声时差衍射法探头安装在对应的探头加载臂上，磁性轮吸附在待检工件表面，调整探头加载臂的弹性件以及滑动机构使探头与待检工件贴合，滑动探头对直焊缝进行扫查，扫查完毕后，利用脱磁装置将超声扫查器从待检工件上取下；
当检测管对接结构时，将长臂与短臂调整为水平状态，利用连接臂调节磁性轮之间的距离与角度来适应管对接结构的曲率，将超声相控阵探头或超声时差衍射法探头安装在对应的探头加载臂上，磁性轮吸附在待检工件表面，调整探头加载臂的弹性件以及滑动机构使探头与待检工件贴合，滑动探头，对环焊缝进行扫查，扫查完毕后，利用脱磁装置将超声扫查器从待检工件上取下；
当检测角焊缝结构件时，通过转动连接件来调节长臂与短臂之间的夹角，使其与角焊缝夹角一致，将超声相控阵探头安装在探头加载臂上，磁性轮吸附在待检工件表面，调整探头加载臂的弹性件以及滑动机构使探头与待检工件贴合，探头沿主梁的长臂滑动，对角焊缝进行扫查，扫查完毕后，利用脱磁装置将超声扫查器从待检工件上取下。
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