一種搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)單通道雙功能電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種輸油氣鋼質(zhì)管道的搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)單通道雙功能電路。它由第三接線端子F3、第四接線端子F4、電阻R1、可變電阻RF、二極管D1和二極管D2連接構(gòu)成；分壓電阻R1的一端與第三接線端子F3正極連接，電阻R1的另一端分別與二極管D1的正端、二極管D2的負(fù)端、可變電阻Rf的一端和第四接線端子F4正極連接，第三接線端子F3接超聲波探傷儀中的第二接線端子F2，第三接線端子的負(fù)極接地；可變電阻Rf的另一端、二極管D1的負(fù)端、二極管D2的正端和第四接線端子的負(fù)極接地；第四接線端子F4與第三縱波探頭（6）對(duì)應(yīng)連接。它為有較高的檢測(cè)精度和檢出率、滿足角焊縫檢測(cè)要求的搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)配套。
【專利說(shuō)明】一種搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)單通道雙功能電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種輸油氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)的搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng) 單通道雙功能電路，涉及超聲波的測(cè)量和管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中，超聲檢測(cè)作為一種有效的檢測(cè)方式已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 超聲檢測(cè)技術(shù)是常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一，具有穿透能力強(qiáng)、定位準(zhǔn)確和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，特 別是其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的尺寸和深度位置精確測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)焊縫 內(nèi)部裂紋、未熔合、未焊透、夾渣和氣孔等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。目前國(guó)內(nèi)石油行業(yè)專用焊縫超聲 檢測(cè)儀器很多，但受鋼質(zhì)管道搭接焊縫自身狀況所限，管道搭接焊縫內(nèi)部缺陷的檢測(cè)還沒(méi) 有適當(dāng)?shù)姆椒?，現(xiàn)有規(guī)范也沒(méi)有對(duì)管道搭接焊縫的質(zhì)量評(píng)定作出全面的規(guī)定，尤其是超聲 檢測(cè)還處于空白狀態(tài)。
[0003] 以往由于缺少科學(xué)有效的檢測(cè)手段，輸油氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫僅在特定情況下采 用磁粉檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)。磁粉檢測(cè)只能發(fā)現(xiàn)焊縫表面和近表面缺陷，無(wú)法檢測(cè)出焊縫內(nèi) 部的裂紋、未熔合、未焊透和夾渣等有較大危害的缺陷?，F(xiàn)有超聲檢測(cè)方式直接應(yīng)用于輸油 氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫檢測(cè)時(shí)，受焊縫結(jié)構(gòu)所限，脈沖回波法或透射傳輸法單獨(dú)使用都無(wú)法 滿足檢測(cè)精度和檢測(cè)率的要求。
[0004] CN2577281Y公開(kāi)了一種帶耦合監(jiān)視的超聲波探傷探頭，但其檢測(cè)精度和檢出率并 不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的發(fā)明一種為有較高的檢測(cè)精度和檢出率、滿足角焊縫檢測(cè)要求的搭 接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)配套的搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)單通道雙功能電路。
[0006] -種用于輸油氣鋼質(zhì)管道搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)的單通道雙功能電路，是搭接焊 縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分。搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)如圖1和圖2所示，包括左支 架1、右支架2、第一有機(jī)玻璃塊3、第二有機(jī)玻璃塊4、第一縱波直探頭5、第二縱波直探頭 6、第三縱波直探頭7和功能轉(zhuǎn)換電路。
[0007] 左支架1與右支架2平行設(shè)置，由螺栓25和螺母26將左支架1與右支架2連接， 且左支架1位于右支架2的下方；左支架1與右支架2各固定第二有機(jī)玻璃塊4和第一有 機(jī)玻璃塊3,在第二有機(jī)玻璃塊4和第一有機(jī)玻璃塊3中部分別固定第二縱波直探頭6、第 三縱波直探頭7和第一縱波直探頭5;第二縱波直探頭6、第三縱波直探頭7和第一縱波直 探頭5接單通道雙功能電路。
[0008] 單通道雙功能電路(見(jiàn)圖3)由第三接線端子匕、第四接線端子匕、電阻Ri、可變電 阻RF、二極管Di和二極管D2連接構(gòu)成；電阻&為分壓電阻，電阻&的一端與第三接線端子 F3正極連接，電阻&的另一端分別與二極管Di的正端、二極管D2的負(fù)端、可變電阻Rf的一 端和第四接線端子F 4正極連接，第三接線端子F3接超聲波探傷儀中的第二接線端子F2，第 三接線端子的負(fù)極接地；可變電阻Rf的另一端、二極管Di的負(fù)端、二極管D2的正端和第四 接線端子的負(fù)極接地；第四接線端子F4與第三縱波探頭6對(duì)應(yīng)連接。
[0009] 所述第三、第四接線端子F3、F4均為Q9接頭；單通道雙功能電路裝設(shè)在殼體內(nèi)、固 定在設(shè)定位置上。
[0010] 所述單通道雙功能電路的作用是在探傷儀的一個(gè)檢測(cè)通道中，使用兩個(gè)探頭實(shí)現(xiàn) 脈沖回波和透射傳輸兩種檢測(cè)方式的同時(shí)工作，整個(gè)裝置所包括的3個(gè)縱波直探頭在單通 道雙功能電路的作用下能夠在兩個(gè)通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)三個(gè)通道4個(gè)探頭所能實(shí)現(xiàn)的功能。
[0011] 單通道雙功能電路的工作機(jī)理是：當(dāng)激勵(lì)脈沖到達(dá)時(shí)，原本直接與探傷儀相連的 探頭可被激發(fā)產(chǎn)生超聲波，接入本轉(zhuǎn)換電路后，激勵(lì)脈沖首先經(jīng)過(guò)電阻R1的分壓作用衰減 到一定數(shù)值以內(nèi)，衰減后的激勵(lì)電壓加到兩個(gè)并聯(lián)的二極管兩端時(shí)，無(wú)論電壓正負(fù)，只要電 壓大于一定值則均會(huì)使兩個(gè)二極管中的一個(gè)二極管導(dǎo)通，與接地端形成電流回路，二極管 導(dǎo)通時(shí)其兩端電壓也就是加在第二縱波直探頭6兩端的激勵(lì)電壓，這個(gè)電壓遠(yuǎn)小于探頭晶 片的激發(fā)電壓，一般為0.7V，所以此時(shí)與第四接線端子F 4連接的探頭不能激發(fā)，這就是本轉(zhuǎn) 換電路屏蔽探頭發(fā)射功能的原理(見(jiàn)圖5)。當(dāng)與第四接線端子F4連接的探頭接收到超聲波 時(shí)，超聲波的信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)很小，小于二極管導(dǎo)通電壓，所以接收到的信號(hào) 能夠直接經(jīng)過(guò)&傳送到探傷儀，經(jīng)過(guò)探傷儀內(nèi)部放大濾波等電路的處理，在超聲探傷儀上 進(jìn)行數(shù)字顯示。與圖4所示的外設(shè)超聲波探傷儀中的電路圖比較，也要簡(jiǎn)單一些。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是使搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在其中一個(gè)通道 里面實(shí)現(xiàn)了脈沖回波方式和透射傳輸方式的同時(shí)工作，使用3個(gè)探頭一次檢測(cè)即可完成2 通道脈沖回波檢測(cè)與1通道的透射傳輸檢測(cè)，檢測(cè)面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫內(nèi)部及焊縫兩側(cè)熔合 區(qū)的全面覆蓋，脈沖回波法能夠?qū)缚p內(nèi)部及熔合區(qū)的缺陷的精確定量和定位，透射傳輸 法可以對(duì)焊縫進(jìn)行快速的缺陷篩查，兩種檢測(cè)方式檢測(cè)結(jié)果可相互印證，保證了較高的檢 測(cè)精度和檢出率，能夠滿足角焊縫檢測(cè)的要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)正視圖
[0014] 圖2為搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)側(cè)視圖
[0015] 圖3為單通道雙功能電路圖
[0016] 圖4為外設(shè)超聲波探傷儀中的電路圖 [0017] 圖5為單通道雙功能掃查超聲波傳播示意圖 [0018] 圖6為探頭的聲束對(duì)焊縫的覆蓋圖 [0019] 其中1一左支架 2-右支架
[0020] 3-第一有機(jī)玻璃塊 4 一第二有機(jī)玻璃塊
[0021] 5-第一縱波直探頭 6-第二縱波直探頭
[0022] 7-第三縱波直探頭 8-第一坡面
[0023] 9-第一探頭插孔 10-第二坡面
[0024] 11-第二探頭插孔 12-第三探頭插孔
[0025] 13-第一螺紋插孔 14 一第二螺紋插孔
[0026] 15-第三螺紋插孔 16-第四螺紋插孔
[0027] 17一第一橫槽 18-第二橫槽
[0028] 19 一第一螺栓通孔 20-第一帶內(nèi)螺紋的銷孔
[0029] 21-第三橫槽 22-第四橫槽
[0030] 23-第二螺栓通孔 24-第二帶內(nèi)螺紋的銷孔
[0031] 25-螺栓 26-螺母
[0032] 27-支撐彈簧 28-固定銷
[0033] 30-第一螺母
[0034] 31-第二螺母 32-第三螺母
[0035] 33-第四螺母

【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例·本例是一實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，以12mm厚度套筒修復(fù)8mm壁厚輸油管道為例，搭接 焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1和圖2所示，包括左支架1、右支架2、第一有機(jī)玻璃塊3、第二 有機(jī)玻璃塊4、第一縱波直探頭5、第二縱波直探頭6、第三縱波直探頭7和功能轉(zhuǎn)換電路。 [0037] 左支架1與右支架2平行設(shè)置，由螺栓25和螺母26將左支架1與右支架2連接， 且左支架1位于右支架2的下方；左支架1與右支架2各固定第二有機(jī)玻璃塊4和第一有 機(jī)玻璃塊3,在第二有機(jī)玻璃塊4和第一有機(jī)玻璃塊3中部分別固定第二縱波直探頭6、第 三縱波直探頭7和第一縱波直探頭5;第二縱波直探頭6、第三縱波直探頭7和第一縱波直 探頭5接單通道雙功能電路。
[0038] 在鋼質(zhì)管道搭接焊縫兩側(cè)坡口長(zhǎng)度基本相等，剖面為等腰直角三角形，三角形腰 長(zhǎng)為12_，為了能夠讓探頭發(fā)射的聲束最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的覆蓋，選擇發(fā)射角度為45° 的斜探頭；根據(jù)波的折射及波形轉(zhuǎn)換原理，已知超聲波在鋼(橫波）和有機(jī)玻璃(縱波）中的 傳播速度分別為3230m/s和2720m/s，要獲得折射角度為45°的橫波，計(jì)算出縱波入射角為 36. 5°，可計(jì)算出晶片長(zhǎng)度L為9. 65mm，因此可選擇探頭晶片為直徑Φ 10mm的圓形晶片。 探頭頻率為5MHz，由此得到探頭規(guī)格為5ΜΦ 10A45。
[0039] 根據(jù)檢測(cè)情況確定楔塊的尺寸：長(zhǎng)35mm寬30mm高20mm，如圖2 ;
[0040] 架子尺寸：內(nèi)側(cè)寬30mm。
[0041] 探頭的聲束按照?qǐng)D6所示方式對(duì)焊縫進(jìn)行覆蓋。
[0042] 搭接焊縫超聲檢測(cè)單通道雙功能電路如圖3所示。其中：第三接線端子F3、第四接 線端子F 4為Q9接口；R1選10k Ω電阻；Rf選l〇k Ω可調(diào)電阻；D1選1N4007型號(hào)二極管；D2 選1N4007型號(hào)二極管。
[0043] 本例為搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)配套后，經(jīng)試驗(yàn)，在其中一個(gè)通道里面實(shí)現(xiàn)了脈沖 回波方式和透射傳輸方式的同時(shí)工作，使用3個(gè)探頭一次檢測(cè)即可完成2通道脈沖回波檢 測(cè)與1通道的透射傳輸檢測(cè)，檢測(cè)面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫內(nèi)部及焊縫兩側(cè)熔合區(qū)的全面覆蓋， 脈沖回波法能夠?qū)缚p內(nèi)部及熔合區(qū)的缺陷的精確定量和定位，透射傳輸法可以對(duì)焊縫進(jìn) 行快速的缺陷篩查，兩種檢測(cè)方式檢測(cè)結(jié)果可相互印證，保證了較高的檢測(cè)精度和檢出率， 能夠滿足角焊縫檢測(cè)的要求。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。
【權(quán)利要求】
1. 一種與搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)配套的搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)單通道雙功能電路，其 特征是它由第三接線端子F 3、第四接線端子F4、電阻Ri、可變電阻RF、二極管Di和二極管D2 連接構(gòu)成；分壓電阻&的一端與第三接線端子匕正極連接，電阻&的另一端分別與二極管 Di的正端、二極管D2的負(fù)端、可變電阻Rf的一端和第四接線端子F4正極連接，第三接線端 子F 3接超聲波探傷儀中的第二接線端子F2，第三接線端子的負(fù)極接地；可變電阻Rf的另一 端、二極管Di的負(fù)端、二極管D 2的正端和第四接線端子的負(fù)極接地；第四接線端子F4與第 三縱波探頭（6 )對(duì)應(yīng)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搭接焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)單通道雙功能電路，其特征是所 述第三、第四接線端子匕、F4均為Q 9接頭；單通道雙功能電路裝設(shè)在殼體內(nèi)、固定在設(shè)定位 置上。
【文檔編號(hào)】G01N29/04GK104062361SQ201310087498
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】朱子?xùn)|, 楊宏宇, 劉志剛, 王維斌, 朱建偉, 程馨, 趙國(guó)彬, 王猛善, 徐卓 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司