[发明专利]用于检查管子的设备和方法

说明书

本发明的名称是用于检查管子的设备和方法。用于检查管状工件(200)的设备可包括探头组合件(150)和旋转机构(122)。探头组合件(150)可包括可邻近管状工件(200)的内表面放置的变换器阵列(150)。探头组合件(150)可产生发送声波并可接收反射声波。旋转机构(122)可以以使得变换器阵列(150)在发送声波(166)的传输过程中在圆周方向(180)上越过内表面(214)的方式，相对于管状工件(200)旋转探头组合件(150)。

技术领域

本公开一般地涉及结构的非破坏性检查，并且更具体地涉及结构的超声波检查。

技术背景

结构通常在制作后进行检查，以在将结构投入使用之前评估结构的质量。在检查过程中，可检验结构以定位和确定异常。例如，可检查结构以定位可能存在于组成结构的材料中的潜在缺陷。结构的检查还可包括测量结构的一个或多个特征的尺寸、形状和方位，以确定如此特征是否落入设计公差内。某些特征的测量可提供结构的完整性或组成结构的两个组件之间的接头的完整性的指示。

例如，一般检查用于运载流体的金属管材，以检查管子和可安装于管子末端上的配件之间的接头的质量。可使用模锻方法将配件机械地连接至管子末端，以形成模锻接头，其中管子末端的壁可向外延伸并且迫使其进入配件的内圆周中的凹槽，以有效地将配件和管子联锁。可通过在非延伸位置中测量管子末端的内径相对于管子的公称直径的增加，评估模锻接头的完整性。如果管子末端的增加的直径在预定的尺寸范围内，那么模锻接头可通过检查。

用于检查模锻接头的常规方法包括机械测量技术。一种测量技术包括使用具有相反伸缩部分的缸径量规。可在将配件模锻在管子上的位置处，将缸径量规插入管子的末端。缸径量规的伸缩部分可向外延伸，直至伸缩部分的尖端接触管子末端的内表面的对侧。然后伸缩部分可被锁入位置，并且可将缸径量规从管子上去除。可使用第二机械装置如测径器测量横跨伸缩部分的尖端的距离，以确定管子末端的内径，用于与预定尺寸范围比较。

不幸地，可使用缸径量规测量管子末端的内径的准确性可能在很大程度上取决于技术员的技能。例如，在模锻接头处精密测量管子的内径可能取决于技术员在准确地定位缸径量规以使相反伸缩部分的每一个在直径上对置的位置接触管子的内表面方面的技能。如可明白的，使用机械测量技术精密测量模锻接头的内径可出现技术员与技术员的重复性问题。

此外，机械测量技术可能在重复地以所需的精确程度测量模锻接头的内径方面存在挑战。例如，在某些应用中，评估模锻接头的完整性可需要以低至千分之几英寸的分辨率测量内径。而且，评估模锻接头的完整性可需要在内圆周周围的多个位置和/或在沿着模锻接头的轴向的多个位置准确测量内径，当用缸径量规测量时这可能存在挑战。

可见，在本领域对于重复地以高准确程度测量管子的内径的系统和方法存在需要。

发明内容

以上指出的与管子或其它管状结构的常规检查相关的需要通过提供用于检查管状工件的设备的本公开被具体地解决以及减轻。该设备可包括探头组合件和旋转机构。探头组合件可包括可邻近管状工件的内表面放置的变换器阵列。探头组合件可配置来产生发送声波并接收反射声波。旋转机构可配置来以使得变换器阵列在发送声波的传输过程中在圆周方向上越过内表面的方式相对于管状工件旋转探头组合件。

在进一步的实施方式中，公开的是包括探头组合件的设备，所述探头组合件具有以与内表面非接触关系可邻近管状工件的内表面放置的变换器阵列。探头组合件可配置来向内表面产生发送声波，其可入射在内表面上。探头组合件可接收响应发送声波的反射声波。该设备可进一步包括旋转机构，其可被配置来以使得变换器阵列在发送声波的传输过程中在圆周方向上越过内表面的方式相对于管状工件旋转探头组合件。此外，设备可包括被配置来包含液体的容器。容器可被制成大小为并且被配置为在相对于管状工件旋转探头组合件的过程中将探头组合件和管子末端浸入液体中。液体可充当用于将来自变换器阵列的发送声波向管状工件的内表面连接(couple)的介质。