[发明专利]基于超声漏兰姆波的薄壁管无损检测装置及方法

说明书

本公开提供了基于超声漏兰姆波的薄壁管无损检测装置及方法，该装置包括：箱体，箱体两端分别设置通孔，通孔的外侧各设置一个传送机构，待测管道从通孔中通过，并承载于传送机构，箱体的内壁上分别设置有第一超声换能器和第二超声换能器，第一超声换能器和第二超声换能器沿待测管道轴向间隔设置，箱体内填充有声学耦合剂。本公开提供的基于超声漏兰姆波的薄壁管无损检测装置及方法，检测装置结构简单，设计合理；检测方法通过激励和接收超声漏兰姆波信号，配合待测管道的轴向移动，对待测管道进行全方位的无损检测，解决现有检测中操控待测管道或超声换能器旋转不方便的问题。

技术领域

本公开涉及管道超声无损检测技术领域，尤其涉及基于超声漏兰姆波的薄壁管无损检测装置及方法。

背景技术

不锈钢薄壁管作为飞机、汽车、轮船等输油管，在航空航天工业、汽车工业、船舶工业方面均有广泛的应用。但是由于薄管壁在成型过程中所产生的缺陷，如分层、夹层、孔形缺陷、裂纹等都会对产品制造和使用安全性造成威胁。同时由于外部加载以及使用环境的变化，可能导致薄壁管内部细小缺陷源的扩展，进而造成疲劳破坏事故，因此，对不锈钢薄壁管进行缺陷识别是十分必要的。

超声无损检测常用的是纵波(压缩波)和横波(切变波)检测，对于较厚的工件用横波和纵波进行探伤是有效的。但当工件厚度小于2mm时，传统的横波与纵波检测具有噪声大、声程短、缺陷回波较弱的缺点，不能达到很好的检测效果。

事实上，当声波导体厚度与声波波长在相同数量级时，斜入射纵波将以适当的激励角度在声波导体中激励产生由横波和纵波合成的兰姆波。超声兰姆波传播过程中衰减小，传播距离远，在短时间内能够覆盖大部分的检测范围，工件浸入流体中时，沿工件传播的兰姆波会向工件两侧介质泄露能量，泄露出的波称为漏兰姆波，被接收器接收，有利于发现工件内外表面以及内部的缺陷。

超声兰姆波质点振动与传播方式的特殊性使之成为薄板检测的有效手段。当小规格棒材的直径或管材的壁厚满足上述条件时，同样可以激励产生和传播兰姆波。但兰姆波最早用于薄板的检测，并且由于兰姆波理论及检测机理的复杂性，大大限制了它在工业生产中的广泛应用。兰姆波在薄壁管无损检测上的应用技术显然没有在薄板上的成熟。

目前，管材自动检测系统的扫查方式是超声探头沿周向和轴向按螺旋线进行扫查，具体传动方式有四种：一是探头静止不动，管材旋转前进；二是管材直线前进，探头高速旋转；三是管材旋转，探头做直线前进；四是管材不动，探头沿螺旋线移动。该扫查需控制探头扫查螺旋线的螺距不能太大，防止超声波束对管材无法进行百分之百扫查。很明显要实现全面并精准的扫查存在一定难度和复杂度，且该扫查还存在检测速度慢、管材旋转时易被检测设备划伤等问题。

发明内容

本公开的目的是要提供基于超声漏兰姆波的薄壁管无损检测装置及方法，可以解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本公开的一个方面，提供了基于超声漏兰姆波的薄壁管无损检测装置，包括箱体，箱体两端分别设置通孔，通孔的外侧各设置一个传送机构，待测管道从通孔中通过，并承载于传送机构，箱体的内壁上分别设置有第一超声换能器和第二超声换能器，第一超声换能器和第二超声换能器沿待测管道轴向间隔设置；

第一超声换能器和第二超声换能器的中心线分别位于箱体的两个横截面上；

第一超声换能器和第二超声换能器在待测管道的管壁上的入射点的连线在待测管道的横截面上的投影为待测管道的横截面的直径；

第一超声换能器和第二超声换能器与待测管道的管壁均以相同的倾斜角度设置；

第一超声换能器的信号输入端依次通过第一固态继电器、第一功率放大器和第一脉冲信号发生器与主控计算机的信号输出端相连；

第一超声换能器的信号输出端依次通过第一固态继电器、第一前置放大器、第一时间增益控制放大器、第一滤波器和第一模拟数字转换器与主控计算机的信号输入端相连；