專利名稱：一種管端超聲波探傷裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼管無損探傷技術領域，尤其是一種管端超聲波探傷裝置。
背景技術：
高壓鍋爐管、油井管等產品需要探傷，以檢驗產品質量。鋼管制造廠一般采用超聲 波探傷方法，檢驗鋼管上的缺陷。國家標準GB/T5777(即無縫鋼管超聲波探傷檢驗方法) 規定，采用橫波反射法在探頭和鋼管相對移動的狀態下進行自動檢驗，只有特殊的大口徑 鋼管才可以進行手工檢驗。自動或手工檢驗時，均應保證對管子全部表面的掃查。自動檢 驗時對鋼管兩端將不能有效的檢驗，但此區域應控制在200毫米以內。隨著鋼管產品質量要求的提高，用戶要求鋼管上不能存在沒有檢測的區域，為此， 有些廠家將不能有效檢驗的管端切除，這樣做雖然能降低質量風險，卻造成鋼材的浪費。還 有的廠家用磁粉探傷方法，檢驗管端缺陷，但磁粉探傷只能檢驗鋼管表面和近表面的缺陷， 鋼管內部的缺陷不能有效檢驗，仍然存在質量風險。現有自動超聲波探傷設備，有鋼管直線前進，探頭旋轉的探傷方式，采用探頭旋轉 式探傷技術。探頭安裝在旋轉體中，工作時探頭旋轉，鋼管穿過旋轉體中心直線前進，探頭 對鋼管進行探傷。此種管體自動探傷方法，探頭在管體上的掃描痕跡呈現螺旋形分布的特 征，為了區分相鄰兩根管子的檢測信號，或去處管端的干擾信號，一般會采用管端信號切除 方式，所以在自動探傷過程中，管子的兩個頭部各有一段不可檢測區域。探頭不動，鋼管旋轉和螺旋前進的探傷方式。鋼管由夾緊輥、輪帶動，螺旋前進通 過探頭，進行管體探傷。由于夾緊輥、輪的軸線和鋼管的軸線呈一定的夾角，并且在自動探 傷過程中，夾角一般是固定的，所以，管子的兩個端部各有一段不可檢測區域。手工探傷，用噴水探頭時，可以檢驗到距離管端很近的部位，但當噴水探頭的邊緣 靠近管端部位時，水從探頭邊緣的縫隙中流出，耦合水量不穩定，探傷精度較難保證，并且 手工探傷的生產節驟慢。用接觸法進行手工探傷，探傷時，大口徑鋼管效果較好，但小口徑 鋼管檢驗的重復性差。
發明內容
本發明的目的是提供一種針對管端的超聲波探傷裝置，對鋼管端部位置的缺陷進 行超聲波探傷檢驗，消除自動探傷過程中產生的管端不可檢測區域。為了達到上述目的，本發明提供了一種管端超聲波探傷裝置，用于鋼管端部探傷， 包括一主機架，還包括一托輥裝置，設置在所述主機架的一側，托接所述鋼管；一鋼管密 封裝置，設置在所述主機架的另一側，所述鋼管密封裝置的中心對準所述鋼管的中心，用于 鋼管端部的密封；以及一探傷水箱，通過一水箱升降裝置可升降地設置于所述主機架上，該 探傷水箱包括至少一升降座，可升降地設置在所述水箱上部；至少一對滾珠軸承，分別設 置在所述升降座上面、鋼管的兩側，托接所述鋼管；以及至少兩探傷組件，分別對稱設置在 所述水箱的下部兩側，每個探傷組件包括一探頭，對準所述鋼管；一探頭座，分別樞設在所述水箱的底部兩側，所述探頭設置在所述探頭座上；以及一調節探頭機構，其一端連接所 述探頭座，另一端穿過所述水箱外壁。優選地，還包括一鋼管壓緊裝置，設置在所述托輥裝置和探傷水箱的上方，通過一升降裝置壓下、 夾緊所述托輥裝置上的鋼管。優選地，所述鋼管壓緊裝置包括一壓輥機架；一對壓輥，設置于該壓輥機架上位于托輥裝置上方的位置；一壓下滾球，設置于該壓輥機架上位于探傷水箱上方的位置。優選地，所述升降裝置包括一升降軌道，固定在主機架側面上；升降滑塊，固定在壓輥機架上且與升降軌道相配合；一升降驅動機構，與壓輥機架相連接。優選地，所述壓輥通過一升降汽缸和一固定支架可升降地設置于所述壓輥機架 上；所述壓下滾球通過一升降機構可升降地設置于所述壓輥機架上。優選地，還包括一水泵；一循環水處理裝置，設置在所述主機架上，連通水泵和探傷水箱。優選地，所述探傷水箱還包括一底板，設置在所述水箱的底面。優選地，所述探傷水箱還包括至少一對導向桿，固定在底板上，所述升降座上設有一對通孔，套在導向桿上；至少一對調節螺絲，與導向桿平行設置在底板上，升降座上設有兩個內螺紋孔，和 調節螺絲螺紋連接；每對滾珠軸承相對傾斜設置在所述升降座上面。優選地，所述探傷水箱還包括至少一導向板，設置在所述升降座側邊，托接所述鋼管。優選地，所述探傷水箱還包括至少一對壓縮彈簧，支撐在所述導向板下方。優選地，所述探傷水箱還包括一對壓板以及若干螺釘，該螺釘將所述壓板固定在水箱的兩側，壓縮彈簧和導向 板限位于所述壓板和水箱之間。優選地，所述探傷水箱還包括調節探頭機構為一帶有銷釘的螺栓，可轉動地安裝在水箱外壁上。優選地，所述探傷組件為四組，所述滾珠軸承、導向桿、調節螺絲、壓縮彈簧各為兩 對，導向板為一對。優選地，所述鋼管密封裝置包括一密封頂頭，與鋼管端部壓接。優選地，所述水箱升降裝置包括一水箱機架，所述探傷水箱設置于其上；一升降軌道，固定于所述主機架側面；
升降滑塊，固定于所述水箱機架側面，且與升降軌道相配合；一升降驅動機構，與水箱機架相連接。優選地，所述探傷水箱與水箱機架之間還設有一水平滑動機構。優選地，所述水平滑動機構包括一移動軌道，設置于所述水箱機架上；移動滑塊，固定于探傷水箱底面上，且與移動軌道相配合；一水平滑動驅動機構，與探傷水箱相連接。本發明由于采用了以上技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點和積極效 果本發明采用鋼管旋轉，探頭直線運動的探傷方式。鋼管由旋轉的輥、輪帶動，在原 地進行回轉運動，探頭裝在耦合水箱內，沿著鋼管軸線運動，對鋼管進行探傷。采用局部水 浸法探傷，與現有的噴水法相比，明顯節約水用量。本發明的探傷裝置為機電一體品產品， 與手工探傷相比，探傷精度和工作效率明顯得到提高。本發明的超聲波探傷方法和裝置，在 進行縱向缺陷的檢測時，不存在不可探測區。可以滿足國家標準GB/T5777的要求。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是本發明的管端超聲波探傷裝置的主視圖。圖2是本發明的管端超聲波探傷裝置的左視圖。圖3是本發明的管端超聲波探傷裝置的俯視圖。圖4是本發明的管端超聲波探傷裝置的立體圖。圖5是本發明的管端超聲波探傷裝置的結構圖。圖6是本發明中探傷水箱的主視圖。圖7是本發明中探傷水箱的俯視圖。圖8是本發明中探傷水箱的側視圖。圖9是圖6中A-A的剖視圖。圖10是圖7中B-B的剖視圖。圖11是圖7中C-C的剖視圖。附圖標號[1]主機架[3]探傷水箱[5]鋼管壓緊裝置[7]鋼管密封裝置[12]人機界面[14]密封頂頭升降機構[16]軸向移動電機連接軸[18]探頭水箱軸向移動螺母水箱升降裝置 [4]托輥裝置 [6]循環水處理裝置 [11]控制面板 [13]探傷儀密封頂頭軸向移動機構 [17]探頭水箱軸向移動螺絲 [19]密封頂頭
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[20]壓輥機架升降軌道[21]壓輥機架升降滑塊
[22]電器柜[23]水箱
[24]壓輥機架升降機構[25]壓輥機架升降手輪
[26]壓下滾球升降機構[27]壓輥機架
[28]壓下滾球[29]探頭水箱機構
[30]壓輥機架升降汽缸[31]壓輥升降桿
[32]壓輥[33]鋼管
[34]回轉輥[35]探頭水箱軸向移動軌道
[36]探頭水箱軸向移動滑塊[37]探頭水箱升降桿
[38]探頭水箱升降液壓缸[39]探頭水箱機架
[40]探頭水箱升降滑塊[41]探頭水箱升降軌道
[42]探頭水箱升降手輪[43]底板
[44]調節探頭機構[45]螺釘
[46]導向板[47]導向桿
[48]升降座[49]探頭座
[50]探頭[51]探頭座
[52]調節螺絲[53]壓縮彈簧
[54]滾珠軸承
具體實施例方式下面結合附圖1-11來具體介紹兩種本發明的較佳實施例。實施例1如圖1-4所示，本發明的管端超聲波探傷裝置，由一主機架1、一托輥裝置4、一鋼 管密封裝置7、一探傷水箱3、一鋼管壓緊裝置5以及一循環水處理裝置6組成。托輥裝置4安裝在主機架1的一側，托接鋼管。鋼管密封裝置7安裝在主機架1 的另一側，鋼管密封裝置7的中心對準鋼管的中心。探傷水箱3通過一水箱升降裝置2，活 動設置于主機架1上。鋼管壓緊裝置5安裝在托輥裝置4的上部，活動壓下、夾緊托輥裝置 4上的鋼管。循環水處理裝置6安裝在主機架1上，通過管子和水泵連通探傷水箱3。當鋼管在托輥裝置4上時，調節鋼管密封裝置7，使密封裝置7的中心對準鋼管的 中心，起到密封作用，調節探傷水箱3，使探傷水箱和鋼管的底面接觸，調節鋼管壓緊裝置 5，使壓緊裝置5上的壓輥壓在鋼管上部，防止鋼管運轉時的跳動，以便平穩探傷。如圖6-11所示，本發明的探傷水箱包括底板43、調節探頭機構44、螺釘45、導向板 46、導向桿47、升降座48、探頭座49、探頭50、探頭座51、調節螺絲52、壓縮彈簧53、滾珠軸 承54。調節升降座48可以使鋼管到探頭50的距離改變，從而實現水程距離的調整。順 時針或逆時針轉動調節螺絲，升降座隨之向上或向下運動，調節到需要的高度時，將螺母旋 緊在導向桿上部，可將升降座固定。滾珠軸承54安裝在升降座48上面，鋼管和滾珠軸承54 中的滾珠接觸，當鋼管旋轉時，滾珠跟著鋼管旋轉，而探傷水箱不動，就能保證探頭和鋼管 之間的相對運動。在探傷水箱的兩端，螺釘45、導向板46、壓縮彈簧53組成一個彈性導向
7裝置，探傷時鋼管壓在導向板46上面，使多余的藕合水從導向板46邊上溢出，而鋼管和探 頭之間則充滿水，以利于探傷過程中耦合水的穩定。探頭50安裝在探頭座49、51上，又和 調節探頭機構44連接，調節探頭機構44的調整，調節探頭機構44為一帶有銷釘的螺栓，可 轉動地安裝在水箱外壁上，可以微調探頭座49、51的角度，從而調節探頭50的角度，實現探 傷入射角的調節。水箱安裝在底板43上。兩對導向桿47和調節螺絲52，導向桿47旋緊固定在底板43上，升降座48通過 兩個通孔套在導向桿47中部沒有螺紋的部位上，升降座48上有兩個內螺紋孔，和調節螺絲 52連接，順時針或逆時針轉動調節螺絲52，升降座48隨之向上或向下運動，調節到需要的 高度時，將螺母旋緊在導向桿47上部，可將升降座48固定。實施例2如圖5所示的，本發明的管端超聲波探傷裝置中當鋼管運動到回轉輥34所在的軸 線上時，密封頂頭19在液壓系統驅動下，頂住鋼管33的管端，使管子一端固定并密封。然 后，壓輥機架升降汽缸30和壓下滾球升降機構26在氣動系統帶動下，向下運動，使壓輥32 和壓下滾球28落下，并正好壓在鋼管33的上表面。探頭水箱升降液壓缸38在液壓系統帶 動下運動，使探頭水箱機構29向上運動，并壓在鋼管33的下表面。回轉輥34開始旋轉，帶 動鋼管33進行原地的旋轉，由探頭水箱機構29內的探頭對鋼管33進行探傷。探頭和探傷 儀13相連，探頭將信號傳送到探傷儀13。探傷儀13和人機界面12相連，如果發現缺陷超 過設定的標準，人機界面12的屏幕上出現相關報警信號。人機界面12和控制面板11相連， 通過調節控制面板11上的相關按鈕，可以對鋼管33重新探傷，也可以對鋼管33做好標記， 作為不合格管處理。本發明還安裝有一臺電器柜23，用于電控整個過程。為了控制探頭和鋼管33產生軸向相對運動，以便擴大檢測范圍，本發明設計了一 個探頭水箱軸向移動機構。探頭水箱機架39上面有探頭水箱軸向移動軌道35，探頭水箱 軸向移動滑塊36可以在軌道上運動。探頭水箱機構29和探頭水箱軸向移動滑塊36、探頭 水箱軸向移動螺母18裝配成一體。控制面板11可以打開伺服電機，使軸向移動電機連接 軸16運動，帶動探頭水箱軸向移動螺絲17旋轉。和螺絲17配套的探頭水箱軸向移動螺母 18，就會帶動探頭水箱機構29和探頭水箱軸向移動滑塊36產生軸向的運動。調節控制面 板11和人機界面12內的參數，可以控制回轉輥34的轉速，可以控制伺服電機的轉速，從而 控制探頭在鋼管33上的覆蓋范圍。本發明還安裝有密封頂頭升降機構14和密封頂頭軸向 移動機構15。本發明還安裝有壓輥升降桿31，探頭水箱升降桿37以及探頭水箱升降液壓 缸38。壓輥機架27針對不同規格的鋼管可以進行調節。壓輥機架升降滑塊21和壓輥機 架升降機構24組裝成一體，機架升降滑塊21可以在壓輥機架升降軌道20上進行升降運 動。調節壓輥機架升降手輪25，可以帶動壓輥機架升降機構24整體向上或向下運動。機架 升降軌道20邊上有標尺，針對不同規格的鋼管，只要將機架升降滑塊21調到相應位置就可 以。如圖6-11所示，本發明的探傷水箱包括底板43、調節探頭機構44、螺釘45、導向板 46、導向桿47、升降座48、探頭座49、探頭50、探頭座51、調節螺絲52、壓縮彈簧53、滾珠軸 承54。調節升降座48可以使鋼管到探頭50的距離改變，從而實現水程距離的調整。順時針或逆時針轉動調節螺絲，升降座隨之向上或向下運動，調節到需要的高度時，將螺母旋 緊在導向桿上部，可將升降座固定。滾珠軸承54安裝在升降座48上面，鋼管和滾珠軸承54 中的滾珠接觸，當鋼管旋轉時，滾珠跟著鋼管旋轉，而探傷水箱不動，就能保證探頭和鋼管 之間的相對運動。在探傷水箱的兩端，螺釘45、導向板46、壓縮彈簧53組成一個彈性導向 裝置，探傷時鋼管壓在導向板46上面，使多余的藕合水從導向板46邊上溢出，而鋼管和探 頭之間則充滿水，以利于探傷過程中耦合水的穩定。探頭50安裝在探頭座49、51上，又和 調節探頭機構44連接，調節探頭機構44的調整，調節探頭機構44為一帶有銷釘的螺栓，可 轉動地安裝在水箱外壁上，可以微調探頭座49、51的角度，從而調節探頭50的角度，實現探 傷入射角的調節。水箱安裝在底板43上。兩對導向桿47和調節螺絲52，導向桿47旋緊固定在底板43上，升降座48通過 兩個通孔套在導向桿47中部沒有螺紋的部位上，升降座48上有兩個內螺紋孔，和調節螺絲 52連接，順時針或逆時針轉動調節螺絲52，升降座48隨之向上或向下運動，調節到需要的 高度時，將螺母旋緊在導向桿47上部，可將升降座48固定。探傷水箱3對不同規格的鋼管可以進行調節。調節探頭水箱升降手輪42，探頭水 箱升降滑塊40就會沿著探頭水箱升降軌道41進行升降運動，帶動探頭水箱機架39整體升 降，探頭水箱升降軌道41邊上有刻度尺，針對不同規格鋼管，只要將探頭水箱升降滑塊40 調到相應位置就可以。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡 管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然 可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發 明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求
一種管端超聲波探傷裝置，用于鋼管端部探傷，包括一主機架(1)，其特征在于還包括一托輥裝置(4)，設置在所述主機架(1)的一側，托接所述鋼管；一鋼管密封裝置(7)，設置在所述主機架(1)的另一側，所述鋼管密封裝置(7)的中心對準所述鋼管的中心，用于鋼管端部的密封；以及一探傷水箱(3)，通過一水箱升降裝置(2)可升降地設置于所述主機架(1)上，該探傷水箱(3)包括至少一升降座(48)，可升降地設置在所述水箱上部；至少一對滾珠軸承(54)，分別設置在所述升降座(48)上面、鋼管的兩側，托接所述鋼管；以及至少兩探傷組件，分別對稱設置在所述水箱的下部兩側，每個探傷組件包括一探頭(50)，對準所述鋼管；一探頭座(51)，分別樞設在所述水箱的底部兩側，所述探頭(50)設置在所述探頭座(51)上；以及一調節探頭機構(44)，其一端連接所述探頭座(51)，另一端穿過所述水箱外壁。
2.如權利要求1所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于還包括一鋼管壓緊裝置(5)，設置在所述托輥裝置(4)和探傷水箱(30)的上方，通過一升降裝 置壓下、夾緊所述托輥裝置(4)上的鋼管。
3.如權利要求2所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述鋼管壓緊裝置(5)包括一壓輥機架(27)；一對壓輥(32)，設置于該壓輥機架(27)上位于托輥裝置(4)上方的位置； 一壓下滾球(28)，設置于該壓輥機架(27)上位于探傷水箱(3)上方的位置。
4.如權利要求3所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述升降裝置包括 一升降軌道(20)，固定在主機架(1)側面上；升降滑塊(21)，固定在壓輥機架(27)上且與升降軌道(20)相配合； 一升降驅動機構(24)，與壓輥機架(27)相連接。
5.如權利要求4所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述壓輥(32)通過一升降 汽缸(30)和一固定支架可升降地設置于所述壓輥機架(27)上；所述壓下滾球(28)通過一 升降機構(26)可升降地設置于所述壓輥機架(27)上。
6.如權利要求2-5中任意一項所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于還包括 一水泵；一循環水處理裝置(6)，設置在所述主機架(1)上，連通水泵和探傷水箱(3)。
7.如權利要求6所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于，所述探傷水箱還包括一底 板(43)，設置在所述水箱的底面。
8.如權利要求7所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷水箱還包括至少一對導向桿(47)，固定在底板(43)上，所述升降座(48)上設有一對通孔，套在導 向桿(47)上；至少一對調節螺絲(52)，與導向桿(47)平行設置在底板(43)上，升降座(48)上設有 兩個內螺紋孔，和調節螺絲(52)螺紋連接；每對滾珠軸承(54)相對傾斜設置在所述升降座(48)上面。
9.如權利要求8所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷水箱還包括 至少一導向板(46)，設置在所述升降座(48)側邊，托接所述鋼管。
10.如權利要求9所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷水箱還包括 至少一對壓縮彈簧(53)，支撐在所述導向板(46)下方。
11.如權利要求10所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷水箱還包括 一對壓板以及若干螺釘(45)，該螺釘(45)將所述壓板固定在水箱的兩側，壓縮彈簧(53)和導向板(46)限位于所述壓板和水箱之間。
12.如權利要求11所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷水箱還包括 調節探頭機構(44)為一帶有銷釘的螺栓，可轉動地安裝在水箱外壁上。
13.如權利要求13所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷組件為四組，所 述滾珠軸承(54)、導向桿(47)、調節螺絲(52)、壓縮彈簧(53)各為兩對，導向板(46)為一 對。
14.如權利要求7-13中任意一項所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述鋼管 密封裝置(5)包括一密封頂頭(19)，與鋼管端部壓接。
15.如權利要求14所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述水箱升降 裝置⑵包括一水箱機架(39)，所述探傷水箱(3)設置于其上； 一升降軌道(41)，固定于所述主機架(1)側面；升降滑塊(40)，固定于所述水箱機架(39)側面，且與升降軌道(41)相配合； 一升降驅動機構，與水箱機架(39)相連接。
16.如權利要求15所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述探傷水箱(3)與水 箱機架(39)之間還設有一水平滑動機構。
17.如權利要求16所述的管端超聲波探傷裝置，其特征在于所述水平滑動機構包括一移動軌道(35)，設置于所述水箱機架(39)上；移動滑塊(36)，固定于探傷水箱(3)底面上，且與移動軌道(35)相配合； 一水平滑動驅動機構，與探傷水箱(3)相連接。
全文摘要
本發明介紹了一種管端超聲波探傷裝置，用于鋼管端部探傷，包括一主機架，還包括一托輥裝置，設置在所述主機架的一側，托接所述鋼管；一鋼管密封裝置，設置在所述主機架的另一側，所述鋼管密封裝置的中心對準所述鋼管的中心，用于鋼管端部的密封；以及一探傷水箱，通過一水箱升降裝置可升降地設置于所述主機架上，該探傷水箱包括一升降座，至少一對滾珠；以及兩探傷組件，分別對稱設置在所述水箱的下部兩側，每個探傷組件包括一探頭；一探頭座；以及一調節探頭機構。本發明采用鋼管旋轉，探頭直線運動的探傷方式。與現有的噴水法相比，明顯節約水用量；與手工探傷相比，探傷精度和工作效率明顯得到提高。
文檔編號G01N29/04GK101846657SQ20091004837
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者施逵, 曾海濱, 陳杰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司