一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法
阅读说明：本技术 一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法 (Method for detecting longitudinal defects of thick-wall pipe ) 是由 鞠双 李富成 年祥祥 陈利伟 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法,在脉冲反射法的基础上对钢管进行自动检测,采用回波高度法对缺陷进行定位,同时测定其尺寸和埋藏深度。本发明能够评定缺陷的大小和埋藏深度,解决了钢管纵向缺陷定量、定位等超声检测技术难题,可清晰的定位裂缝缺陷在管材上的位置。(The application relates to a method for detecting longitudinal defects of thick-wall pipes, which is used for automatically detecting a steel pipe on the basis of a pulse reflection method, positioning the defects by adopting an echo height method and simultaneously measuring the size and the burial depth of the steel pipe. The method can evaluate the size and the burial depth of the defect, solves the technical problems of ultrasonic detection such as quantification and positioning of longitudinal defects of the steel pipe and the like, and can clearly position the position of the crack defect on the pipe.)
技术领域
本申请涉及钢管检测的领域，尤其是涉及一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法。
背景技术
由于厚壁钢管安全可靠，具有其他管材不可替代的优点，广泛应用在石化、电力等工业中。
厚壁钢管是通过穿孔法得到的，该方法是利用穿孔机进行穿孔，同时使用轧辊滚轧，最后用芯棒轧管机定径压延平整成型。在制造的过程中，厚壁无缝钢管内部会出现裂纹。
但受目前没有一种对厚壁管材内部缺陷进行检测的有效方法限制，很难对厚壁管材的缺陷进行定量评价，为后续的使用埋下了安全隐患。
针对上述中的相关技术，发明人认为现有检测方法存在有无法对厚壁管材进行裂缝检测的缺陷。
发明内容
为了检测管材裂缝缺陷处，
本申请提供的一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法，采用如下的技术方案：
一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法，包括以下步骤
S1、通过管材驱动装置带动管材相对检测仪边转动边沿轴向移动；
S2、采用超声检测设备，利用脉冲反射法对管材进行探伤；
S3、通过对仪器的扫查速度和检测灵敏度的调节，使得时基线刻度与材料中声传播的距离成一定比例，从而确定缺陷的深度；
S4、通过外圆周向检测和内壁周向检测，来确定缺陷的位置；
S5、利用回波峰值下降或者上升至基准高度所需衰减或增益的分贝数来表示缺陷回波的高度，确定缺陷的尺寸的大小。
通过采用上述技术方案，在脉冲反射法的基础上对管材进行自动检测，采用回波高度法对缺陷进行定位，同时测定其尺寸和埋藏深度。本发明能够评定缺陷的大小和埋藏深度，使管材缺陷位置可更明晰。
可选的，对于步骤S3，当被探部位的厚度x≧3N，可采用低波调节法，对于空心圆柱体，同距离处圆柱曲底面与平底空回波分贝差为，式中，d为空心圆柱提内径；D为圆柱体外径；探头对准完好区的低面时，调“增益”使低波B1达到基准高度，然后用“衰减器”增益ΔdB；若x≦3N，可用试块调节法，试块的选择应具有人工反射体的试块来调节灵敏度，如CSⅠ和CSⅡ，在调节时将探头对准试块的平低孔，调“增益”使平低孔回波达到基准高度即可。
通过采用上述技术方案，来确定缺陷的深度。
可选的，对于步骤S2选用纵波斜探头，将纵波倾斜入射到被检管材表面，入射角度在第一临界角和第二临界角之间。
通过采用上述技术方案，从而使超声检测设备检测更精准。
可选的，所述管材驱动装置包括沿管材轴向设置的导轨、滑动连接于导轨上的底座、安装于底座上的主支架、转动连接于主支架上的第一转轮、用于驱动底座沿导轨长度方向滑动的第一驱动组件，所述主支架沿导轨长度方向设有至少两个，所述主支架上设有用于供管材嵌设的半圆槽，所述半圆槽连通主支架上端面，所述第一转轮位于半圆槽槽壁上且转动连接于主支架，第一转轮设有至少两个且分别位于半圆槽槽壁两侧，所述底座上安装有用于驱使第一转轮转动的第二驱动组件。
通过采用上述技术方案，通过底座相对导轨的滑动，和管材相对主支架的转动，来实现管材在检测时的边转动边沿轴向移动。从而使管材可稳定的进行探伤检测。
可选的，所述主支架上端面包括两个位于半圆槽两侧的顶端面，所述顶端面上设有副支架，所述副支架和主支架拼接形成优弧槽，所述副支架内壁上转动连接有第二转轮。
通过采用上述技术方案，第二转轮对管材有一个向下的限位力，使管材在检测过程中保持稳定。减少了由于管材抖动而产生的检测误差。
可选的，所述副支架通过转动件转动连接于主支架，所述转动件用于使副支架能相对主支架转动至离开顶端面。
通过采用上述技术方案，安装待检测管材时，可转开副支架，使管材可直接通过吊装从半圆槽上端开口进入到半圆槽内。然后再转动副支架使副支架上的第二转轮抵接于管材即可，方便了管材的安装。
可选的，所述副支架和导轨之间设有联动组件，所述联动组件用于驱使运动到超声检测设备处的副支架转离主支架。
通过采用上述技术方案，从而减少副支架影响超声检测设备检测的概率。
可选的，所述转动件包括固定安装于主支架上的第一连接座、固定安装于副支架上的第二连接座、固定连接于第二连接座且转动连接于第一连接座的转动轴，所述联动组件包括转动连接于主支架的传力齿轮、沿长度方向固定安装于导轨上的传动轨、第一齿条、传动组件和复位件，所述传动轨上沿导轨长度方向开设有通槽，所述通槽供传力齿轮随着底座相对导轨的运动进入到通槽内，所述第一齿条沿导轨长度方向固定安装于通槽内，当所述传力齿轮进入到通槽内时，传力齿轮与第一齿条啮合，所述传动组件用于将传力齿轮的转动力传递给转动轴；所述复位件用于使传力齿轮在离开通槽后，副支架恢复到抵接于主支架顶端面的状态。
通过采用上述技术方案，在底座在导轨上滑动时，运动到超声检测设备下方的副支架对应的主支架上的传力齿轮进入到通槽内，传力齿轮在第一齿条的作用下转动，并在传力组件的带动下驱动转动轴转动。从而实现副支架的转动，从而减少副支架影响超声检测设备检测的概率。在副支架运动到离开超声检测设备检测时，传力齿轮离开通槽，在复位件的作用下副支架复位，对管材进行限位，使管材在检测过程中更加稳定。
可选的，所述复位件包括第二齿条，所述第一齿条和第二齿条分别位于通槽上下两端端壁，且第一齿条和第二齿条均包括光杆部和有齿部，所述第一齿条的有齿部对应第二齿条的光杆部，所述第一齿条的光杆部对应第二齿条的有齿部。
通过采用上述技术方案，在传动齿轮滚过第一齿条的有齿部时，传动齿轮正转带动副支架转离主支架。在传动齿轮滚过第二齿条的有齿部时，传动齿轮反转带动副支架转向主支架，完成复位。整体结构简单，且传力稳定。
可选的，所述传动组件包括转动连接于主支架上端的传动轴、带传动机构、固定套设于传动轴上的第一锥齿轮和固定套设于转动轴上的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮啮合于第一锥齿轮，所述带传动机构用于将传力齿轮的旋转副传递给传动轴。
通过采用上述技术方案，通过带传动机构实现旋转副传递，通过第一锥齿轮和第二锥齿轮的配合实现旋转副的换向，从而使主动齿轮转动时转动轴可以随转，实现副支架相对主支架的转动。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.能够评定缺陷的大小和埋藏深度，使管材缺陷位置可更明晰；
2.能保持管材在检测过程中的稳定，减少检测误差；
3.减少了管材驱动装置对检测的影响，减少检测误差。
附图说明
图1是实施例中外圆周向检测定位法的示意图。
图2是实施例中内壁周向检测定位法的示意图。
图3是实施例中回波高度测长法的示意图。
图4是实施例中管材驱动装置的结构示意图。
图5是实施例的剖视图。
图6是实施例中主支架和副支架的结构示意图。
图7是实施例中传动轨处的剖视图。
附图标记说明：1、管材；2、导轨；3、底座；4、主支架；5、第一驱动组件；6、行进轮；7、驱动电机；8、半圆槽；9、第二驱动组件；10、第一转轮；11、副支架；12、优弧槽；13、第二转轮；14、转动件；15、第一连接座；16、第二连接座；17、转动轴；18、联动组件；19、传力齿轮；20、传动轨；21、第一齿条；22、传动组件；23、第二齿条；24、通槽；25、有齿部；26、光杆部；27、传动轴；28、带传动机构；29、第一锥齿轮；30、第二锥齿轮；31、探头；32、缺陷；33、连接轴。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法。一种厚壁管材纵向缺陷的检测方法包括以下步骤
S1、通过管材驱动装置带动管材相对检测仪边转动边沿轴向移动；
S2、采用超声检测设备，利用脉冲反射法对管材进行探伤，本实施例中管材1为厚壁无缝钢管；具体的，选用纵波斜探头，将纵波倾斜入射到被检管材表面，入射角度在第一临界角和第二临界角之间；斜楔材料为有机玻璃，待检测的管材为钢，根据折射定律可得，第一临界角Ⅰ为27.6°，第二临界角Ⅱ为57.8°。
S3、通过对仪器的扫查速度和检测灵敏度的调节，使得时基线刻度与材料中声传播的距离成一定比例，从而确定缺陷32的深度；
具体的，当被探部位的厚度x≧3N，可采用低波调节法，对于空心圆柱体，在本实施例中即管材，同距离处圆柱曲底面与平底空回波分贝差为，式中，d为空心圆柱提内径；D为圆柱体外径；探头对准完好区的低面时，调“增益”使低波B1达到基准高度，然后用“衰减器”增益ΔdB；若x≦3N，可用试块调节法，试块的选择应具有人工反射体的试块来调节灵敏度，如CSⅠ和CSⅡ，在调节时将探头对准试块的平低孔，调“增益”使平低孔回波达到基准高度即可。
S4、通过外圆周向检测和内壁周向检测，来确定缺陷32的位置；
具体的，当进行外圆周向检测时，来确定缺陷32的深度H和弧长L。如图1所示；
（平面工件中缺陷深度）
（平面工件缺陷水平距离）
,
从而可得，
对于内壁周向检测时，来确定缺陷32的深度h和弧长l来确定。如图2所示；
,
从而可得 ,
S5、利用回波峰值下降或者上升至基准高度所需衰减或增益的分贝数来表示缺陷32回波的高度，确定缺陷32尺寸的大小；
具体的，缺陷32的指示长度为。如图3所示；
式中， 为探头31移动的内圆弧长， =EF，mm；r为圆柱体内半径，即管材内半径，r=EO，mm；
为缺陷声程，mm。
其中，如图4所示，管材驱动装置包括导轨2、底座3、主支架4和第一驱动组件5。导轨2设有两根且均沿管材1轴向设置，两根导轨2分别位于底座3两侧。如图5所示，第一驱动组件5包括转动连接于底座3上的行进轮6和用于驱动行进轮6转动的驱动电机7。行进轮6设有两个且分别对应两根导轨2，行进轮6嵌设于导轨2的滑槽内且滑动连接于导轨2。通过行进轮6转动，来驱动底座3沿导轨2长度方向运动。
如图5和图6所示，主支架4用于支撑管材1，主支架4沿导轨2长度方向设有若干个，且均固定安装于底座3上。主支架4上开设有半圆槽8，半圆槽8用于供管材1嵌设。半圆槽8连通主支架4上端面。主支架4上转动连接有两个第一转轮10，第一转轮10位于半圆槽8内且分别位于半圆槽8两侧。第一轮转上连接有用于驱动第一转轮10转动的第二驱动组件9。第二驱动组件9可为直接连接于第一转轮10的电机，也可以是安装在底座3上的电机，通过轴传动或其他传动方式将驱动力传递给第一转轮10，使第一转轮10转动。本实施例中具体体现的是直接连接于第一转轮10的电机。
主支架4上端面包括两个位于半圆槽8两侧的顶端面。顶端面上设有副支架11，副支架11和主支架4拼接形成优弧槽12。副支架11内壁上转动连接有第二转轮13。第二转轮13位于优弧槽12内。
在检测时，将管材1放入到优弧槽12内，第一转轮10转动从而带动管材1自转，第二转轮13用于给与管材1向下的限位力，使管材1可更稳定的转动。第一驱动组件5带动底座3在导轨2上滑动，从而实现了管材1沿其轴向的滑动。两个运动结合起来，实现了管材1边转动边沿轴向移动，从而满足检测要求。
如图5和图6所示，为了方便安装管材1，副支架11通过转动件14转动连接于主支架4。转动件14包括第一连接座15、第二连接座16和转动轴17。第一连接座15固定安装于主支架4，第二连接座16固定安装于副支架11。转动轴17设有两个且分别固定连接第二连接座16两侧，转动轴17穿过第二连接座16且转动连接于第一连接座15。从而实现了副支架11相对主支架4的转动。
在需要安装管材1到主支架4上时，可将副支架11转离主支架4的顶端面。使管材1可通过吊装直接放入到半圆槽8内。在管材1安装完毕后，再将副支架11转动至第二转轮13抵接管材1，副支架11抵接主支架4的顶端面即可。
如图5和图6所示，为了减少副支架11对超声检测设备的干涉，副支架11和导轨2之间设有联动组件18。联动组件18包括传力齿轮19、传动轨20、第一齿条21、传动组件22和复位件。传力齿轮19通过连接轴33转动连接于主支架4。传动轨20固定安装于导轨2上，且传动轨20位于导轨2对应超声检测设备的一段。传动轨20上沿导轨2长度方向开设有通槽24，通槽24供传力齿轮19随着底座3相对导轨2的运动进入到通槽24内。
如图6和图7所示，复位件包括第二齿条23。第一齿条21和第二齿条23均沿导轨2长度方向设置，且第一齿条21和第二齿条23分别固定安装于通槽24上下两端端壁。第一齿条21和第二齿条23均包括光杆部26和有齿部25，第一齿条21的有齿部25对应第二齿条23的光杆部26，第一齿条21的光杆部26对应第二齿条23的有齿部25。传动组件22用于将传力齿轮19的转动力传递给转动轴17。
在底座3在导轨2上滑动时，若传动齿轮运动到传动轨20的通槽24内，传力齿轮19在第一齿条21的作用下转动，并通过传动组件22传力给转动轴17，从而带动副支架11相对主支架4转动，使副支架11离开主支架4的顶端面。此时管材1上半部均暴露出来，减少了副支架11对超声检测设备检测的干涉。然后底座3继续向前运动，在传动齿轮滚过第二齿条23的有齿部25时，传动齿轮反转带动副支架11转向主支架4，使副支架11抵接于开主支架4的顶端面，完成复位，恢复对管材1的限位。
如图5和图6所示，传动组件22包括转动连接于主支架4上端的传动轴27、带传动机构28、固定套设于传动轴27上的第一锥齿轮29和固定套设于转动轴17上的第二锥齿轮30。第二锥齿轮30啮合于第一锥齿轮29，带传动机构28用于将连接轴33的旋转副传递给传动轴27。在传力齿轮19转动过程中，带传动机构28将连接轴33的旋转副传递给传动轴27，使传动轴27相对主支架4转动。然后通过第一锥齿轮29和第二锥齿轮30的传力，使传动轴27转动时，转动轴17会相对第一连接座15转动，实现了将传力齿轮19的转动力传递给转动轴17。
管材1驱动装置的实施原理为：
1、通过吊装将待检测的管材1安装到主支架4的半圆槽8内；
2、转动副支架11，使副支架11抵接于主支架4顶端面，此时第一转轮10和第二转轮13均抵接于管材1；
3、第一转轮10转动从而带动管材1自转，第一驱动组件5带动底座3在导轨2上滑动，实现了管材1边转动边沿轴向移动，从而满足检测要求；
4、运动到传动轨20处的副支架11上的传动齿轮进入到通槽24内，传力齿轮19在第一齿条21的作用下转动，并通过传动组件22传力给转动轴17，从而带动副支架11相对主支架4转动，使副支架11离开主支架4的顶端面；此时管材1上半部均暴露出来，减少了副支架11对超声检测设备检测的干涉；
5、副支架11随底座3继续向前运动，在传动齿轮滚过第二齿条23的有齿部25时，传动齿轮反转带动副支架11转向主支架4，使副支架11抵接于开主支架4的顶端面，完成复位，恢复对管材1的限位。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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