[发明专利]一种管材周向裂纹水浸超声阵列检测装置及方法

说明书

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种管材周向裂纹水浸超声阵列检测装置及方法，该装置包括水箱、设置在水箱内水中的多组线阵探头、将线阵探头组固定在水箱内的安装部，每组线阵探头沿管材轴向方向设置，多个探头组沿待测管材圆周方向以相邻探头组的组间夹角β环形阵列，保证每个探头入射声束正对待测管材中轴线；相邻探头组沿待测管材轴向有相对偏移距离a。该发明的优点在于：本发明通过调节组件夹角β和相对偏移距离a，在保证前进螺距为定值P时，即可实现多组线阵探头对不同直径管材的全覆盖扫查，保证周向裂纹检测信号幅值较高的一致性，即提高了自动化超声检测设备的稳定性。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种管材周向裂纹水浸超声阵列 检测装置及方法。

背景技术

管材是现代工业的“血管”，在国民经济及国防建设中作用日益突出，被 广泛的应用于石油化工、航空航天、船舶、精密机械等领域。随着管材应用领 域的扩展，长期运行在恶劣工况下，一旦发生失效将对人民生命财产产生重大 威胁。另外，无缝钢管等管材通常通过开坯锻造、轧制、拉拔等多种工序(如 热轧、热拉、冷拔等)制成，在成型过程中可能形成多种缺陷，如内外壁裂纹、 翘皮、划伤、拉伤等缺陷。这些缺陷在实际工况承压状态下可能沿管材径向扩 展，具有严重危害，因此国家标准要求无缝钢管等管材在出厂前必须进行完全 检测。

超声检测方法具有灵敏度高、适用性强、与信息技术结合性强等优势，广泛 应用于无缝钢管、钢棒等部件的无损检测与评价。管材超声自动化探伤过程中， 通常更容易检测轴向缺陷，其检测可靠性和稳定性较好，容易实现大螺距检测， 而对于周向缺陷则存在检测信号一致性差以及检测速度低的难题。而保证探伤 设备对缺陷信号拾取的一致性对检测的可靠性很重要，尤其对于周向裂纹超声 检测，虽然已有较多研究指出周向裂纹缺陷的检测方法，但对不同部位同尺寸缺 陷多次检测产生灵敏度波动较小的方法研究较少。实际生产中，部分厂家对管材 质量控制严苛，要求周向裂纹检测信号灵敏度波动小于2dB，即采用参考样管上 的标准周向刻槽反复测试50次以上，其回波信号幅值波动在2dB以内。这对于 缺陷定量判断有重要作用，但也对超声检测设备的稳定性提出了挑战。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，为此，本发明提供一种管材周向裂纹水 浸超声阵列检测装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种管材周向裂纹水浸超声阵列检测装置，包括水箱、设置在水箱内水中的 多组线阵探头、将线阵探头组固定在水箱内的安装部，每组线阵探头沿管材轴向 方向设置，多个探头组沿待测管材圆周方向以相邻探头组的组间夹角β环形阵列， 保证每个探头入射声束正对待测管材中轴线；相邻探头组沿待测管材轴向有相 对偏移距离a。

对安装部的限定，所述安装部包括支撑组件、多个安装座，每个探头组对应 安装在安装座上，多个安装座按照设定位置固定在支撑组件上，所述支撑组件通 过与水箱连接使探头组位于水箱内。

对安装部的进一步限定，所述支撑组件包括连接架、上下设置的压板和支撑 架，所述安装座固定在支撑架上，压板压住安装座的上端面，所述压板和支撑架 均设置在连接架上，所述连接架固定在水箱上。

对安装部的进一步限定，所述压板、支撑架与连接架、安装座连接处均可拆 卸。

对探头组的限定，每个探头组内包括镜像对称设置的正向探头子组和反向 探头子组，正向探头子组和反向探头子组中的探头数量相同，正向探头子组和反 向探头子组之间的间距可调。

对探头组的进一步限定，设定探头组的组数为m，每个探头组中正向或反向 入射的探头数量均为n，其中每个探头沿管材轴向有效覆盖范围为d，管材螺旋 前进螺距为定值P满足m·n·d≥110％·P；