一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置的制作方法

本发明涉及管道接管焊缝检测技术领域，特别是一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置。

背景技术：

超声相控阵检测作为一种绿色检测方法，采用一个多晶片有机排列的探头，利用计算机技术控制探头的声场偏转、聚焦和接收声波，同时采用数字扫描成像技术进行扫描，检测结果以三维图像输出和存储，为缺陷定位、定量、定性提供丰富信息；检测数据可实时或远程分析，检测灵敏度高、效率高、劳动强度小、检测成本低、安全环保。

复合材料接管角接接头的无损检测，目前还没有一种同时检测基层和复合层中缺陷的有效方法。主要体现以下方面：

1）受国内现行标准的限定，现行的gb/t32563-2016(相控阵超声检测方法）和nb/t47013.3-2015（承压设备无损检超声检测）标准未涉及到复合材料制的接管角接接头检测方法；

2）设计对复合材料接管角接接头的超声检测要求，因没有检测标准的依托支持不能实施检测。

3）gb150-2011和tsg21-2016中要求当采用不可记录超声检测时，应附加射线检测或tofd检测；目前设计及业主在技术条件中要求，超声检测使用可记录超声检测。

4）对复合材料接管角接接头的现有射线、常规a埋藏超声、衍射时差法超声、磁粉和渗透等检测方法都存在不足，不能满足检测要求。常规a脉冲超声检测（ut），检测结果显示不直观，受人为影响较大，检测数据记录信息不全，可追溯性差，属于不可记录式超声检测；对复合材料超声检测衰减大信噪比低、粗大晶粒和各向异性会使超声传播路径发生崎变等不利因素使a脉冲超声检测变得困难；射线检测(rt)，作为nb/t47013.2-2015列入的接管角接接头检测,存在不易对焦、射线胶片与焊缝表面不能紧密贴合、底片黑度不均、灵敏度低、容易漏检、无法对缺陷进行深度定位区分是覆层还是基层；检测成本高，检测效率低，劳动强度大，射防护防护困难；衍射时差法超声波检测(tofd)，只适合对两连接件表面构成的夹角θ为135°～180°间的对接接头实施检测，对角接接头不易实施检测；磁粉检测(mt)，只适用于铁磁性材料表面和近表面缺陷；渗透检测(pt)，只能检测表面开口性缺陷。

5)复合材料接管角接接头的结构形式，主要有插入式、安放式，复合层材料有多种多样（如钛合金、镍合金、奥氏体不锈钢等）；焊接接头的填充方法主要有两种，方法一，先采用与基层材料相匹配的焊材进行基层焊接，清根后采用与基材和覆层相匹配的过渡层焊材进行过渡层焊接，最后采用与覆层材料相匹配的焊材进行覆层焊接；方法二，与覆层材料相匹配的焊材进行完填充焊接。

并且，现有的扫查器只适合直管对接焊缝检测，不能适用复合材料的直管与倾斜的接管的曲面焊缝检测，在检测装置的固定方式和探头路径上不能有效控制，无法保证检测工作的完成。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置，能够满足复合材料焊接曲面焊缝直管与斜接管的双向检测，检测精度高，适用范围广，稳定性好。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置，包括锁紧机构、调节机构、探架滑杆组件和接管探臂；

所述锁紧机构包括链节组件和锁紧组件，链节组件包括连接头、短链节、链节销、滚轮和固定头；连接头前端设置有与探架滑杆组件连接的安装孔，中部设置有与自动调节机构的型材杆上端连接的固定孔，连接头两端设置有与短链节连接的连接通孔；连接头和短链节之间均通过链节销插接连接形成链式结构，滚轮分别设置在链节销两端；固定头将滚轮固定在链节销上；防止滚轮脱落；

锁紧组件包括拉钩、调节丝杆、滑动块和锁扣座板；拉钩和锁扣座板分别与链节组件的两个末端链节连接，形成整个锁紧机构的完整链环；锁扣座板中部设置有用于滑动块安装的滑槽；滑动块内侧端设置在滑槽内，中部设置有螺孔，拉钩一端与链节组件连接，另一端与滑动块连接；调节丝杆的两端分别为拧紧端、丝杆端；拧紧端固定在锁扣座板一端，丝杆端穿过滑动块的螺孔；拉钩闭合将锁紧机构固定在斜接管壁上，通过调节丝杆拧紧带动滑动块沿锁扣座板的滑槽移动，进一步拉紧锁紧机构，将链节组件上的各滚轮与斜接管壁均接触；

所述调节机构包括型材杆、调节臂、调节滑块、紧固螺钉和调节旋钮；型材杆为四面均设置有滑槽的方形杆，上端设置有与连接头连接的孔；型材杆上端与链节组件的连接头连接，螺钉通过连接头中部的固定孔与型材杆上端的孔将型材杆与锁紧机构固定连接；调节臂后端设置有与连接头前端的安装孔相对应的紧固螺孔，紧固螺钉通过安装孔和螺孔将调节机构与锁紧机构连接；调节臂中部沿调节臂长度方向设置有滑动槽和丝杆；调节旋钮设置在调节臂的前端与丝杆连接，带动丝杆旋转；调节滑块穿在丝杆上设置在调节臂的滑动槽内，调节旋钮带动丝杆旋转使得调节滑块沿调节臂的滑动槽移动；

所述探架滑杆组件包括探架、滑块安装板、竖向滑块、拉簧、连接座、弧形滑轨、滑轨靠架、楔块夹、楔块和超声相控阵发生器；探架上端设置有竖向滑轨，通过滑块安装板设将自动调节机构的调节滑块和探架滑杆组件的竖向滑块固定连接；竖向滑块设置在探架的竖向滑轨上；探架上端两侧设置拉簧安装点，滑块安装板两侧设置有拉簧安装柱，拉簧分别设置在同侧的拉簧安装点和拉簧安装柱之间，拉簧在安装后处于半拉伸状态；连接座设置在探架下端，连接座中部设置有与弧形滑轨相匹配的弧形滑槽；滑轨靠架上端设置为与弧形滑轨相匹配的弧形安装槽，弧形滑轨在连接座的弧形滑槽和滑轨靠架的弧形安装槽之间，将滑轨靠架设置在探架上；楔块夹设置在滑轨靠架的下端两侧；楔块设置在楔块夹之间；超声相控阵发生器固定在楔块上；

所述接管探臂包括左扭簧探臂、右扭簧探臂、接管楔块夹、接管楔块、超声相控阵发生器和接管位移传感器；左扭簧探臂、右扭簧探臂分别设置在调节机构的型材杆下端的的左右两侧，接管楔块夹和接管位移传感器分别设置在左扭簧探臂的左侧和右扭簧探臂的右侧；接管楔块设置在接管楔块夹上，并与接管壁贴合设置；超声相控阵发生器固定在接管楔块上。

具体的，所述的左扭簧探臂和右扭簧探臂上均设置有扭簧，扭簧分别对接管楔块夹和接管位移传感器施加作用力，将接管楔块夹的楔块和接管位移传感器与斜接管贴合。

具体的，所述的锁扣座板一侧设置有连接孔，并通过连接孔与链节组件的链节销连接，锁扣座板另一侧的中部设置有用于滑动块安装的滑槽；滑动块内侧端设置在滑槽内，滑动块通过螺孔与调节丝杆连接；滑动块的外侧端与拉钩通过销轴连接，从而使得滑动块可以带动锁紧机构。

更具体的，所述的锁扣座板设置连接孔的一侧设置有两个连接孔，通过第一连接孔与链节组件的链节销连接，链节销上设置有滚轮；第二连接孔上也设置有销轴，销轴上设置有滚轮。

具体的，所述的紧固螺钉上设置有紧固旋钮，从而使得调节机构可以围绕紧固螺钉相对于锁紧机构可以旋转。

具体的，所述的可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置还设置有控制箱和连接线缆，控制箱内部设置控制板卡，控制板卡上设置有电源开关、电源接口和接管位移传感器接口；连接线缆分别将控制箱的各接口与相应各输入输出设备连接。

具体的，所述的接管位移传感器前端设置为圆弧形，接管位移传感器前端与接管壁相贴合。

具体的，所述的接管位移传感器对接管楔块相对接管运动的位置距离进行采集和数据反馈。

本申请所述的楔块、接管楔块和超声相控阵发生器及其结构，均为现有技术，例如，可以见于申请号为201510644680.5，名称为“一种多功能超声相控阵管道环焊缝检测设备”的楔块和超声相控阵发生器。

本申请的锁紧机构在使用和调节时，由于可以设置为多链节的结构，可以根据接管的直径；设置合适的链节数量，进行粗调节；然后可以根据通过锁紧组件的拉钩闭合件整个链节锁紧或者不将拉钩闭合，进行细调节；最后使用调节丝杆带动滑动块沿锁扣座板的滑槽移动，进一步拉紧锁紧机构，可以进行微调节，从而达到方便使用的目的。

根据待检测管道和接管的尺寸选择适合的楔块型号和适合的链节长度，将锁紧机构设置在斜接管外缘，调节探架滑杆组件将楔块调节到位于直管外壁上的位置，通过锁紧组件的拉钩闭合件整个链节锁紧，再通过调节丝杆拧紧带动滑动块沿锁扣座板的滑槽移动，进一步拉紧锁紧机构，将链节组件上的各滚轮与斜接管壁均接触；通过调节旋钮调整与调节臂连接的探架滑杆组件上楔块距离焊缝的位置；通过扭簧探臂将接管楔块和接管位移传感器与接管外壁接触；完成整个监测装置的固定安装。

使用时，由于斜接管是倾斜的，可以通过紧固旋钮调整紧固螺钉，进而调整使得调节机构可以围绕紧固螺钉相对于锁紧机构可以旋转，使得楔块位于合适的贴合位置；通过手动操作旋转调节臂带动锁紧机构在斜接管壁上转动，探架滑杆组件的楔块沿直管外壁上焊缝转动时，由于直管外壁上的曲率变化，拉簧与弧形导轨相互配合，楔块能够时刻贴合直管外壁；使得楔块能够在水平、垂直和曲率变化过程中完成三维调节；接管楔块与接管壁时刻贴合，与直管壁上的楔块同时从直管方向和接管方向对焊缝进行扫查，扩大扫查角度。

手动操作旋转调节臂带动锁紧机构在斜接管壁上转动时，还可以通过调整调节滑块的位置，调整楔块与焊缝在斜接管直径方向上的距离，使得楔块适中位于合适的焊缝探测距离，达到最佳的的探测效果；探架滑杆组件在沿直管外壁上运动时，由于弧形滑轨和弧形滑槽的互相配合，使得弧形滑槽可以沿着弧形滑轨的弧形进行位移，使得滑轨靠架可以同时在高度上和左右方向上同时进行调整，并可以始终保持楔块夹的灵活移动，使得楔块始终垂直于被焊接部件例如被焊接的直管外壁的曲面，并使得楔块始终可以准确地沿着该曲面移动，并与该曲面保持紧密贴合；这样，就使得楔块能够在接管直径方向、垂直方向、左右方向上完成三维调节，适应被焊接部件例如被焊接的直管外壁的曲面变化，增强了扫查的技术效果。

这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明的技术方案由于设置了探架滑杆组件对楔块在三维方向上的调整，稳定性好，检测精度高；通过增减链节满足多种管径的使用范围；设置接管楔块，与直管壁上的楔块同时从直管方向和接管方向对焊缝进行扫查，扩大了扫查角度，增加了扫查效果；通过紧固旋钮调整紧固螺钉，进而调整使得调节机构可以围绕紧固螺钉相对于锁紧机构可以旋转，使得楔块位于合适的位置，适应性强，解决了现有技术无法探测斜接管焊缝的问题。

附图说明

图1是本专利的整体安装示意图。

图2是本专利的锁紧机构和接管探臂在接管上安装的示意图。

图3是本专利的锁紧组件的示意图。

图4是本专利的锁扣座板的示意图。

图5是本专利的接管探臂与型材杆的连接示意图。

图6是本专利的调节机构和探架滑杆组件的示意图。

图7是本专利的连接座的示意图。

图8是本专利的滑轨靠架和楔块夹的示意图。

图9是本专利的弧形滑轨的示意图。

图10是本专利的探架的示意图。

图中，1-锁紧机构，11-链节组件，111-连接头，112-短链节，113-滚轮，114-固定头，12-锁紧组件，121-拉钩，122-调节丝杆，123-滑动块，124-锁扣座板，2-调节机构，21-型材杆，22-调节臂，221-丝杆，23-调节滑块，24-紧固螺钉，25-调节旋钮，3-探架滑杆组件，31-探架，311-拉簧安装点，32-滑块安装板，321-拉簧安装柱，33-竖向滑块，34-连接座，35-弧形滑轨，36-滑轨靠架，37-楔块夹，38-楔块，39-超声相控阵发生器，4-接管探臂，41-左扭簧探臂，42-右扭簧探臂，43-接管楔块夹，44-接管位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

如图1-10所示，本专利的一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置，包括锁紧机构1、调节机构2、探架滑杆组件3和接管探臂4。

锁紧机构1包括链节组件11和锁紧组件12，链节组件11包括连接头111、短链节112、链节销、滚轮113和固定头114；连接头111前端设置有与探架滑杆组件3连接的安装孔，中部设置有与自动调节机构2的型材杆21上端连接的固定孔，连接头111两端设置有与短链节112连接的连接通孔；连接头111和短链节112之间均通过链节销插接连接形成链式结构，滚轮113分别设置在链节销两端；固定头114将滚轮113固定在链节销上；防止滚轮113脱落。

锁紧组件12包括拉钩121、调节丝杆122、滑动块123和锁扣座板124；拉钩121和锁扣座板124分别与链节组件11的两个末端链节连接，形成整个锁紧机构1的完整链环；锁扣座板124一侧设置有两个连接孔，通过第一连接孔与链节组件11的链节销连接，链节销上设置有滚轮113；第二连接孔上也设置有销轴，销轴上设置有滚轮113，锁扣座板124另一侧中部设置有用于滑动块123安装的滑槽；滑动块123内侧端设置在滑槽内，中部设置有螺孔，拉钩121一端与链节组件11连接，另一端与滑动块123外侧端连接；调节丝杆122的两端分别为拧紧端、丝杆221端；拧紧端固定在锁扣座板124一端，丝杆221端穿过滑动块123的螺孔；拉钩121闭合将锁紧机构1固定在斜接管壁上，通过调节丝杆122拧紧带动滑动块123沿锁扣座板124的滑槽移动，进一步拉紧锁紧机构1，将链节组件11上的各滚轮113与斜接管壁均接触。

调节机构2包括型材杆21、调节臂22、调节滑块23、紧固螺钉24和调节旋钮25；型材杆21为四面均设置有滑槽的方形杆，上端设置有与连接头111连接的孔；型材杆21上端与链节组件11的连接头111连接，螺钉通过连接头111中部的固定孔与型材杆21上端的孔将型材杆21与锁紧机构1固定连接；调节臂22后端设置有与连接头111前端的安装孔相对应的紧固螺孔，紧固螺钉24通过安装孔和螺孔将调节机构2与锁紧机构1连接；紧固螺钉24上设置有紧固旋钮，从而使得调节机构2可以围绕紧固螺钉24相对于锁紧机构1可以旋转；调节臂22中部沿调节臂22长度方向设置有滑动槽和丝杆221；调节旋钮25设置在调节臂22的前端与丝杆221连接，带动丝杆221旋转；调节滑块23穿在丝杆221上设置在调节臂22的滑动槽内，调节旋钮25带动丝杆221旋转使得调节滑块23沿调节臂22的滑动槽移动。

探架滑杆组件3包括探架31、滑块安装板32、竖向滑块33、拉簧、连接座34、弧形滑轨35、滑轨靠架36、楔块夹37、楔块38和超声相控阵发生器39；探架31上端设置有竖向滑轨，通过滑块安装板32设将自动调节机构2的调节滑块23和探架滑杆组件3的竖向滑块33固定连接；竖向滑块33设置在探架31的竖向滑轨上；探架31上端两侧设置拉簧安装点311，滑块安装板32两侧设置有拉簧安装柱321，拉簧分别设置在同侧的拉簧安装点311和拉簧安装柱321之间，拉簧在安装后处于半拉伸状态；连接座34设置在探架31下端，连接座34中部设置有与弧形滑轨35相匹配的弧形滑槽；滑轨靠架36上端设置为与弧形滑轨35相匹配的弧形安装槽，弧形滑轨35在连接座34的弧形滑槽和滑轨靠架36的弧形安装槽之间，将滑轨靠架36设置在探架31上；楔块夹37设置在滑轨靠架36的下端两侧；楔块38设置在楔块夹37之间；超声相控阵发生器39固定在楔块38上。

接管探臂4包括左扭簧探臂41、右扭簧探臂42、接管楔块夹43、接管楔块、超声相控阵发生器和接管位移传感器44；左扭簧探臂41、右扭簧探臂42分别设置在调节机构2的型材杆21下端的的左右两侧，左扭簧探臂41和右扭簧探臂42上均设置有扭簧，接管楔块夹43和接管位移传感器44分别设置在左扭簧探臂41的左侧和右扭簧探臂42的右侧；扭簧分别对接管楔块夹43和接管位移传感器44施加作用力，将接管楔楔块和接管位移传感器44与斜接管贴合。接管楔块设置在接管楔块夹43上，并与接管壁贴合设置；超声相控阵发生器固定在接管楔块上；接管位移传感器44前端设置为圆弧形，接管位移传感器44前端与接管壁相贴合，对接管楔块相对接管运动的位置距离进行采集和数据反馈。

可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置还设置有控制箱和连接线缆，控制箱内部设置控制板卡，控制板卡上设置有电源开关、电源接口和接管位移传感器44接口；连接线缆分别将控制箱的各接口与相应各输入输出设备连接。

本申请的锁紧机构1在使用和调节时，由于可以设置为多链节的结构，可以根据接管的直径；设置合适的链节数量，进行粗调节；然后可以根据通过锁紧组件12的拉钩121闭合件整个链节锁紧或者不将拉钩121闭合，进行细调节；最后使用调节丝杆122带动滑动块123沿锁扣座板124的滑槽移动，进一步拉紧锁紧机构1，可以进行微调节，从而达到方便使用的目的。

根据待检测管道和接管的尺寸选择适合的楔块型号和适合的链节长度，将锁紧机构1设置在斜接管外缘，调节探架滑杆组件3将楔块38调节到位于直管外壁上的位置，通过锁紧组件12的拉钩121闭合件整个链节锁紧，再通过调节丝杆122拧紧带动滑动块123沿锁扣座板124的滑槽移动，进一步拉紧锁紧机构1，将链节组件11上的各滚轮113与斜接管壁均接触；通过调节旋钮25调整与调节臂22连接的探架滑杆组件3上楔块38距离焊缝的位置；通过扭簧探臂将接管楔块和接管位移传感器44与接管外壁接触；完成整个监测装置的固定安装。

使用时，由于斜接管是倾斜的，可以通过紧固旋钮调整紧固螺钉24，进而调整使得调节机构2可以围绕紧固螺钉24相对于锁紧机构1可以旋转，使得楔块38位于合适的贴合位置；通过手动操作旋转调节臂22带动锁紧机构1在斜接管壁上转动，探架滑杆组件3的楔块38沿直管外壁上焊缝转动时，由于直管外壁上的曲率变化，拉簧与弧形导轨相互配合，楔块38能够时刻贴合直管外壁；使得楔块38能够在水平、垂直和曲率变化过程中完成三维调节；接管楔块与接管壁时刻贴合，与直管壁上的楔块38同时从直管方向和接管方向对焊缝进行扫查，扩大扫查角度。

手动操作旋转调节臂22带动锁紧机构1在斜接管壁上转动时，还可以通过调整调节滑块23的位置，调整楔块38与焊缝在斜接管直径方向上的距离，使得楔块38适中位于合适的焊缝探测距离，达到最佳的的探测效果；探架滑杆组件3在沿直管外壁上运动时，由于弧形滑轨35和弧形滑槽的互相配合，使得弧形滑槽可以沿着弧形滑轨35的弧形进行位移，使得滑轨靠架36可以同时在高度上和左右方向上同时进行调整，并可以始终保持楔块夹37的灵活移动，使得楔块始终垂直于被焊接部件例如被焊接的直管外壁的曲面，并使得楔块38始终可以准确地沿着该曲面移动，并与该曲面保持紧密贴合；这样，就使得楔块38能够在接管直径方向、垂直方向、左右方向上完成三维调节，适应被焊接部件例如被焊接的直管外壁的曲面变化，增强了扫查的技术效果。