钢管超声波探伤设备对中装置及其对中方法

技术领域

本发明涉及一种钢管超声波探伤设备对中装置及其对中方法，属于检测技术领域。

背景技术

钢管超声波探伤是将超声波探伤仪产生的高频电脉冲加在探头上，激励探头中的压电晶片振动，使之产生超声波。超声波以一定的速度向钢管中传播，遇到缺陷时，一部分声波被反射回来，另一部分声波继续向前传播，遇到钢管底面后也反射回来。由缺陷及底面反射回来的声波达到探头时，又通过压电晶片将声振动变为电脉冲。反射波、缺陷波和底波经过仪器放大后，在仪器上显示出来的过程。经过检索发现，公开号为CN102565196A的中国专利披露了一种钢管超声波探伤机，在该专利中，采用钢管直线推进和超声波探头旋转的结构，提高推进和旋转速度，节省能源消耗；

公开号为CN202649177U的中国专利披露了一种钢管超声波探伤设备对中装置，在该专利中采用钢丝和定心环的结构，通过重力挂件将钢丝拉直，并通过高度调整机构调节钢丝的高低位置，使其保持水平状态。通过观察钢丝在定心环的位置，可以判断超声波探伤设备的中心偏差，并进行调整对中。同时，可以以定心环为基准，将钢丝调整到该定心环的中心位置，再对其他钢管夹持装置的中心位置进行调整对中。但是，该专利需要设置多种附加器件，并通过观察的方式，而且没有考虑定心辊磨损的情况，对中调节仍然存在问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种钢管超声波探伤设备对中装置，它能够提高对中效果，提高钢管探伤精度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种钢管超声波探伤设备对中装置，钢管超声波探伤设备包括箱体、穿过钢管的旋转主轴和安装在旋转主轴上的超声波探头以及位于箱体两侧的三辊定心装置，三辊定心装置包括三个接触钢管以限定钢管中心的定心辊，钢管超声波探伤设备对中装置包括：

设于三辊定心装置中并和定心辊对应设置的定心辊调整部件；

至少一导套，所述导套适于装配入所述旋转主轴的钢管腔内；

芯棒，所述芯棒适于装配入所述导套，装配在所述导套上的芯棒的轴线与装配所述导套的旋转主轴的轴线位于同一直线上；其中，

所述定心辊调整部件适于调整相应定心辊的位置；

所述定心辊调整部件用于进行对中预调，即在芯棒通过导套装配在所述旋转主轴上后通过定心辊调整部件调整所述定心辊的位置以使所述定心辊的外壁面接触所述芯棒的外表面。

进一步，为了更好地提高对中效果，提高探伤精度，所述定心辊调整部件还用于进行对中精调，即在对中预调后通过三辊定心装置的定心辊直接承载芯棒，同时使芯棒穿过旋转主轴并与旋转主轴轴线重合，通过超声波探头对芯棒在周向上的不同位置进行探测，根据所述超声波探头反馈的信息数据通过定心辊调整部件反复调整所述定心辊的位置直至超声波探头反馈的信息数据在阈值范围内。

进一步，为了方便调整定心辊的位置，所述定心辊调整部件包括偏心轴，所述偏心轴包括偏心设置的第一轴部和第二轴部，相应的定心辊旋转连接在所述第一轴部上；

所述三辊定心装置包括和所述定心辊对应设置并铰接在箱体上的辊摆臂，所述第二轴部插接并紧固在辊摆臂上，通过在辊摆臂上转动第二轴部从而调整相应的定心辊。

进一步，所述三辊定心装置包括：

铰接在所述箱体上的摆动动力组件；

摆动动力组件与三个所述辊摆臂活动连接，以驱动三个所述辊摆臂摆动并带动三个所述定心辊摆动。

进一步，三个辊摆臂分别为第一辊摆臂、第二辊摆臂和第三辊摆臂；

第一辊摆臂包括呈Y形分布连接在其与箱体的铰接中心的第一主支臂、第一从支臂和第一定心辊臂；

第二辊摆臂包括呈Y形分布连接在在其与箱体的铰接中心的第二主支臂、第二从支臂和第二定心辊臂；

第三辊摆臂包括连接在其与箱体的铰接中心的第三主支臂和第三定心辊臂；其中，

第一定心辊臂、第二定心辊臂和第三定心辊臂分别通过定心辊调整部件连接相应的定心辊；

第一主支臂与所述摆动动力组件活动连接，第一从支臂与第一过渡铰接臂的一端铰接，第一过渡铰接臂的另一端与第二主支臂铰接，第二从支臂与第二过渡铰接臂的一端铰接，第二过渡铰接臂的另一端与所述第三主支臂铰接。

进一步，为了旋转主轴和芯棒之间的配合紧密和稳定，所述导套的外壁面设有与所述旋转主轴的钢管腔的内径配合的导套外配合面；

所述导套上还设有与所述芯棒的外壁面的外径配合的导套内配合面。

本发明还提供一种钢管超声波探伤设备对中装置的对中方法，方法的步骤中含有：

对中预调：在芯棒通过导套装配在所述旋转主轴上后调整所述定心辊的位置以使所述定心辊的外壁面接触所述芯棒的外表面；

对中精调：用对中预调后的三辊定心装置直接承载芯棒，同时使芯棒穿过旋转主轴并与旋转主轴轴线重合，并通过超声波探头对芯棒在周向上的不同位置进行探测，根据所述超声波探头反馈的信息数据反复调整所述定心辊的位置直至超声波探头反馈的信息数据在阈值范围内。

进一步，超声波探头垂直入射超声波探头和芯棒之间的耦合剂层，超声波探头反馈的信息数据为在芯棒周向上的多个位置处的超声波探头和芯棒之间的耦合剂层的垂直距离。

进一步，旋转超声波探头，使得超声波探头至少在四个位置对芯棒进行探测，四个位置分别是芯棒的上、下、左、右四个位置。

进一步，所述阈值范围为±0.2mm。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

1、在本发明中，先将三辊定心装置打开，在旋转主轴的两侧安装好导套，随后将芯棒慢慢塞入到导套内，使得芯棒刚好插入两侧的导套内，然后调整三辊定心装置的位置，使三辊定心装置的定心辊接触芯棒表面，当设备中心不理想时，定心辊不会同时接触芯棒，而是通过三辊定心装置上的偏心轴慢慢调整，使得定心辊刚刚和芯棒外表面接触，从而实现对中预调。

2、在本发明中，还可以进行对中精调，即在对中预调后将导套拿走，通过三辊定心装置的定心辊直接承载芯棒，同时使芯棒穿过旋转主轴并与旋转主轴轴线重合，通过超声波探头对芯棒在周向上的不同位置进行探测，测量芯棒的多个位置处的超声波探头和芯棒之间的耦合剂层的垂直距离，根据所述超声波探头反馈的信息数据通过定心辊调整部件反复调整所述定心辊的位置直至超声波探头反馈的信息数据在阈值范围内。

附图说明

图1为本发明的钢管超声波探伤设备对中装置的结构示意图；

图2为本发明的偏心轴的结构示意图；

图3为本发明的导套的结构示意图；

图4为本发明的芯棒的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-4所示，钢管超声波探伤设备包括箱体1、穿过钢管的旋转主轴和安装在旋转主轴上的超声波探头以及位于箱体1两侧的三辊定心装置，三辊定心装置包括三个接触钢管以限定钢管中心的定心辊21，在具体探伤钢管时，钢管和超声波探头之间会注入耦合剂，形成耦合剂层，一般耦合剂为水，钢管超声波探伤设备的具体操作方式及其余结构为现有技术，本实施例不做赘述，本实施例介绍了一种钢管超声波探伤设备对中装置，包括：

设于三辊定心装置中并和定心辊21对应设置的定心辊调整部件；

两导套4，导套4适于装配入旋转主轴的钢管腔的两侧端部内；

芯棒5，芯棒5适于装配入导套4，装配在导套4上的芯棒5的轴线与装配导套4的旋转主轴的轴线位于同一直线上；其中，

定心辊调整部件适于调整相应定心辊21的位置；

定心辊调整部件用于进行对中预调，即在芯棒5通过导套4装配在旋转主轴上后通过定心辊调整部件调整定心辊21的位置以使定心辊21的外壁面接触所述芯棒5的外表面。

具体地，为了提高探伤精度，定心辊调整部件还用于进行对中精调，即在对中预调后通过三辊定心装置的定心辊21直接承载芯棒5，同时使芯棒5穿过旋转主轴并与旋转主轴轴线重合，通过超声波探头对芯棒5在周向上的不同位置进行探测，根据所述超声波探头反馈的信息数据通过定心辊调整部件反复调整所述定心辊21的位置直至超声波探头反馈的信息数据在阈值范围内。

具体地，如图2所示，定心辊调整部件包括偏心轴31，偏心轴31包括偏心设置的第一轴部311和第二轴部312，相应的定心辊21旋转连接在第一轴部311上；在本实施例中，第一轴部311和第二轴部312不同轴，第一轴部311和第二轴部312之间的偏心距离可为1mm，当然也可以根据需求设置。

三辊定心装置包括和定心辊21对应设置并铰接在箱体1上的辊摆臂，第二轴部312插接并紧固在辊摆臂上，辊摆臂上设有插接孔，第二轴部312插接在插接孔内，辊摆臂上通过螺纹旋拧有紧定螺钉，通过在辊摆臂上转动第二轴部312从而调整相应的定心辊21，调整到位后，可通过旋拧紧定螺钉抵住所述第二轴部312以固定定心辊21的位置。

具体地，如图1所示，三辊定心装置可以为如下结构，包括：

铰接在箱体1上的摆动动力组件22；

摆动动力组件22与三个辊摆臂活动连接，以驱动三个辊摆臂摆动并带动三个定心辊21摆动。

具体地，三个辊摆臂分别为第一辊摆臂23、第二辊摆臂24和第三辊摆臂25；

第一辊摆臂23包括呈Y形分布连接在其与箱体1的铰接中心的第一主支臂231、第一从支臂232和第一定心辊臂233；

第二辊摆臂24包括呈Y形分布连接在在其与箱体1的铰接中心的第二主支臂241、第二从支臂242和第二定心辊臂243；

第三辊摆臂25包括连接在其与箱体1的铰接中心的第三主支臂251和第三定心辊臂252；其中，

第一定心辊臂233、第二定心辊臂243和第三定心辊臂252分别通过定心辊调整部件连接相应的定心辊21；

第一主支臂231与摆动动力组件22活动连接，第一从支臂232与第一过渡铰接臂26的一端铰接，第一过渡铰接臂26的另一端与第二主支臂241铰接，第二从支臂242与第二过渡铰接臂27的一端铰接，第二过渡铰接臂27的另一端与第三主支臂251铰接。

在本实施例中，摆动动力组件22可参照公开号为CN102565196A的中国专利公开的一种钢管超声波探伤机中的结构设置，本实施例对其不做赘述。

在本实施例中，当摆动动力组件22动作时带动第一支主支臂231摆动，第一支主支臂231带动第一从支臂232与第一定心辊臂233摆动，第一从支臂232通过第一过渡铰接臂带动第二主支臂241摆动，第二主支臂241带动第二从支臂242和第二定心辊臂243摆动，第二从支臂242通过第二过渡铰接臂27带动第三主支臂251和第三定心辊臂252摆动，第一定心辊臂233、第二定心辊臂243和第三定心辊臂252的摆动会同步带动三个定心辊21摆动。

具体地，如图3所示，导套4的外壁面设有与旋转主轴的钢管腔的内径配合的导套外配合面41；导套4上还设有与芯棒5的外壁面的外径配合的导套内配合面42；

在本实施例中，导套外配合面41的具体尺寸为

实施例二

本实施例介绍了一种实施例一中的钢管超声波探伤设备对中装置的对中方法，方法的步骤中含有：

对中预调：在芯棒5通过导套4装配在旋转主轴上后调整定心辊21的位置以使定心辊21的外壁面接触芯棒5的外表面；

对中精调：用对中预调后的三辊定心装置直接承载芯棒5，同时使芯棒5穿过旋转主轴并与旋转主轴轴线重合，并通过超声波探头对芯棒5在周向上的不同位置进行探测，根据超声波探头反馈的信息数据反复调整定心辊21的位置直至超声波探头反馈的信息数据在阈值范围内。

具体地，超声波探头垂直入射超声波探头和芯棒5之间的耦合剂层，超声波探头反馈的信息数据为在芯棒5周向上的多个位置处的超声波探头和芯棒5之间的耦合剂层的垂直距离。耦合剂可以为水。

具体地，旋转超声波探头，使得超声波探头至少在四个位置对芯棒5进行探测，四个位置分别是芯棒5的上、下、左、右四个位置。

具体地，阈值范围为±0.2mm，即各个位置对应的耦合剂层的垂直距离的偏差在±0.2mm内。

具体地，在本实施例中，方法的步骤具体为：

对中预调：先将三辊定心装置打开，在旋转主轴的两侧安装好导套4，随后将芯棒5慢慢塞入到导套4内，使得芯棒5刚好插入两侧的导套4内，然后调整三辊定心装置的定心辊21的位置，使三辊定心装置的定心辊21接触芯棒5表面，当设备中心不理想时，定心辊21不会同时接触芯棒5，通过三辊定心装置上的偏心轴31慢慢调整，使得定心辊21刚刚和芯棒5外表面接触，从而实现对中预调。

对中精调：将导套4拿走，直接使用三辊定心装置装配芯棒5，将旋转主轴高度设定到与芯棒5一致，将芯棒5放入旋转主轴的钢管腔内，开供水阀门，启动供水泵，在超声波探头和芯棒之间充满耦合剂，形成耦合剂层，开启超声波探伤仪，将声程范围调大，为了便于观察波形，在仪器中超声波探头种类选择超声波探头垂直入射状态，调节材料的声速至1480m/s，直至能观察到一次界面波，然后减小声程并调整延时使屏幕只显示一次界面波，将界面波的高度调至80％，闸门高度为40％，将超声波探头旋转至时钟12：00的位置，找到一次界面波的最高反射回波，然后记录下仪器所显示的一次界面波的水层距离(即耦合剂层的垂直距离)，依次旋转该超声波探头至时钟3：00、6：00、9：00的位置进行测试，并做好记录。反复调整偏心轴31，使上、下、左、右位置处的水层距离数值在±0.2mm范围内，见下表。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。