本发明专利技术涉及超声相控阵检测技术，旨在提供一种高压储氢容器接管焊缝检测方法及装置。该装置包括超声波检测仪和曲面晶片超声相控阵探头，在后者的主体表面装有曲面晶片；还包括探头安装架子、空心螺杆、螺杆基座和手轮，探头安装架子固定在空心螺杆的首端；螺杆基座中心设带螺纹的通孔，空心螺杆外表面设有与之匹配的螺纹，螺杆基座套装于空心螺杆上；手轮的中心设通孔，手轮固定套接在空心螺杆的末端；探头线穿过空心螺杆，用于连接超声波检测仪与相控阵探头。本发明专利技术可实现容器接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区缺陷检测，检测操作简便；能有效地检出所有体积型缺陷和纵向缺陷，使检测精度和检测可靠性明显提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高压储氢容器接管焊缝检测方法及装置。具体是固定式高压储氢用钢带错绕式容器接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区缺陷检测超声相控阵检测方法和检测装置。
技术介绍
固定式高压储氢用钢带错绕式容器是我国自主研发、设计的产品，具有如下优点：(1)适用于制造高参数氢气储罐：容器由薄或中厚钢板和扁平钢带制成，长度和壁厚不受限制。中国目前已具备制造直径2500mm，长度30m的全多层高压容器的能力。(2)具有抑爆抗爆功能：在工作压力下，失效方式为“只漏不爆”，不会发生整体脆性破坏。(3)缺陷分散：容器周身无深环焊缝，且绕带层与容器封头采用相互错开的阶梯状斜面焊缝代替传统的对接焊缝，不仅增大焊缝承载面积、提高焊缝结构可靠性，而且实现了筒体与封头应力水平的平滑过渡。(4)健康状态可在线监测：容器的双层封头结构和带有保护壳的钢带错绕筒体结构为实现区域全覆盖的氢气泄漏在线监测提供了条件。(5)制造经济简便：容器的内筒仅为筒体总厚度的1/8-1/6，加工质量易于保证。筒体厚度大部分由钢带层构成，钢带成本低廉、焊接质量可靠，且仅在钢带两端进行焊接，大大减少了焊接和无损检测的工作量，还避免了深、厚环焊缝和整体热处理，因此制造中无需使用大、重型设备。为保证容器的安全使用，固定式高压储氢用钢带错绕式容器每隔一定周期应进行定期检验。固定式高压储氢用钢带错绕式容器的埋藏缺陷检测是定期检验的难点，而固定式高压储氢用钢带错绕式容器接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区埋藏缺陷检测是其定期检验关键。原因在于该部件为单层结构，缺陷扩展会造成容器破裂，而其他部位是双层或多层结构，单层缺陷不会造成容器的整体破裂。因此宜采用合适的方法对固定式高压储氢用钢带错绕式容器接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区埋藏缺陷进行检验。鉴于该容器结构的特殊性，在国内外还没有现成的检验方法和检测装置。常规的无损检测方法主要有射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测。但磁粉检测和渗透检测无法探测出焊缝内部缺陷，而常规射线检测对厚壁容器面积型缺陷检测灵敏度较低。超声检测具有操作方便、分辨率高、成本低、适应面广、对厚壁容器面积型缺陷检测灵敏度较高等优点，但接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区超声检测具体有以下难点：球型封头为双层结构，在球型封头外表面检测时，由于声束被层板中间空隙挡住，无法检测内层板焊缝缺陷，而在焊缝接管侧由于空间限制难以进行检测标准规定的扫查，因此该焊缝外表面两侧的超声检测均难以满足检测标准的要求，且无法保证各类缺陷的有效检测。目前国内外没有对此类结构焊缝进行成功检测的报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提出一种高压储氢容器接管焊缝检测方法及装置。为解决该技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种高压储氢容器接管焊缝检测装置，包括超声波检测仪和相控阵探头；所述相控阵探头是曲面晶片超声相控阵探头，在其主体表面装有曲面晶片；该装置还包括探头安装架子、空心螺杆、螺杆基座和手轮，探头安装架子固定在空心螺杆的首端；螺杆基座中心设有带螺纹的通孔，空心螺杆外表面设有与之匹配的螺纹，螺杆基座套装于空心螺杆上；手轮的中心设通孔，手轮固定套接在空心螺杆的末端；所述探头线穿过空心螺杆，用于连接超声波检测仪与相控阵探头。本专利技术中，所述探头安装架子呈凹字形，其内部的底面装有弹簧，所述相控阵探头安装于探头安装架子内部且与弹簧直接接触，弹簧通过一定的压缩量保证相控阵探头与检测面保持一定的压力；探头安装架子通过焊接、螺接或卡接方式与空心螺杆相连。本专利技术中，所述曲面晶片的曲率与接管内表面的曲率保持一致。本专利技术中，所述探头安装架子的末端固定安装有挡板，挡板由长条形金属(薄)板和设于两端的弹性橡胶材质的凸面半圆环组成。本专利技术中，所述螺杆基座呈圆形杯状，中间为沉孔，其轴向的截面呈凹字形；在螺杆基座的环形突出部分上设置多个螺孔，在突出部分的内侧设斜面垫圈。本专利技术中，所述空心螺杆的末端设有滑环，所述探头线分为两段，并由滑环实现对接。其中，滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由“转子”与“定子”两大部分组成，是负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件，已有定型产品，信号线与之通常采用焊接方式。本专利技术中，所述螺杆基座上设置耦合剂注入孔。本专利技术进一步提供了利用前述装置实现高压储氢容器接管焊缝检测的方法，包括下述步骤：(1)将相控阵探头伸入接管内部最里端，并使挡板与容器内壁相碰；利用螺杆基座将装置固定在接管的末端，然后向空心螺杆与接管之间的空隙中注入高分子凝胶作为耦合剂；(2)启动超声波检测仪，通过转动手轮使相控阵探头在接管内部做周向运动的同时，沿接管内部产生纵向位移；即，相控阵探头在作周向螺旋形扫查的同时，也一并完成纵向扇形扫查；(3)在扫查过程中观察超声波检测仪显示的扫描图像，如发现缺陷或有疑问时停止驱动空心螺杆，并反方向转动手轮驱动空心螺杆和相控阵探头，进行复检。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、通过利用超声相控阵检测方法和检测装置，可实现容器接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区缺陷检测，检测操作简便。2、本专利技术采用相控阵技术，可实现A、B、S等多种扫查的实时成像，从而解决复杂结构轮廓回波的判断问题，探头进入接管内部，纵向采用左右45°电子扇形扫查，可保证焊缝所有体积型缺陷和常规超声方法最难检出的纵向缺陷能有效地检出，同时左右45°电子扇形扫查，使声束路径不断变化，可保证大多数面积型缺陷能可靠地检测，个别方向的面积型缺陷可结合外壁超声检测来解决。周向采用手动方式驱动螺杆进行螺旋形扫查，保证检测覆盖率，使检测精度和检测可靠性明显提高。附图说明图1为固定式高压储氢用钢带错绕式容器结构图；图2为高压储氢容器接管焊缝检测装置的总体结构框图；图3为曲面晶片超声相控阵探头示意图；图4为挡板示意图；图5为探头安装架子示意图；图6为探头安装示意图图7为空心螺杆示意图；图8为螺杆基座示意图；图9为电子扇形扫查示意图；图10为外表面超声补充扫查示意图。附图标记说明：上封头1、上接口座组合件2、氢气传感器接管3、加强箍4、内筒5、钢带6、保护壳7、下封头8、下接口座9、鞍座组件10、挡板11、探头安装架子12、相控阵探头13、螺杆基座14、手轮15、空心螺杆16、探头线滑环17、探头线18、超声波检测仪19，焊缝及热影响区20、曲面晶片21、半圆环22、安装孔23、压缩弹簧24、螺孔25、螺钉26、斜面垫圈27、螺钉28、斜探头29、横向缺陷30、面积型缺陷31、直探头32。具体实施方式固定式高压储氢用钢带错绕式容器是一种绕带式多层容器，典型结构如图1所示。包括上封头1、上接口座组合件2、氢气传感器接管3、加强箍4、内筒5、钢带6、保护壳7、下封头8、下接口座9、鞍座组件10。只有接管锻件以及接管锻件与半球形封头对接焊缝采用单层结构，此处缺陷扩展会造成容器破裂，因此固定式高压储氢用钢带错绕式容器接管锻件与半球形封头对接焊缝及热影响区埋藏缺陷检测是其定期检验关键。本实施例中的高压储氢容器接管焊缝检测装置，包括超声波检测仪19和相控阵探头13；该相控阵探头13是曲面晶片超声相控阵探头，在其主体表面装有曲面晶片21，曲率与接管内表面的曲率保持一致。具体可采用线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压储氢容器接管焊缝检测装置，包括超声波检测仪和相控阵探头；其特征在于，所述相控阵探头是曲面晶片超声相控阵探头，在其主体表面装有曲面晶片；该装置还包括探头安装架子、空心螺杆、螺杆基座和手轮，探头安装架子固定在空心螺杆的首端；螺杆基座中心设带螺纹的通孔，空心螺杆外表面设有与之匹配的螺纹，螺杆基座套装于空心螺杆上；手轮的中心设通孔，手轮固定套接在空心螺杆的末端；所述探头线穿过空心螺杆，用于连接超声波检测仪与相控阵探头。
【技术特征摘要】
1.一种高压储氢容器接管焊缝检测装置，包括超声波检测仪和相控阵探头；其特征在于，所述相控阵探头是曲面晶片超声相控阵探头，在其主体表面装有曲面晶片；该装置还包括探头安装架子、空心螺杆、螺杆基座和手轮，探头安装架子固定在空心螺杆的首端；螺杆基座中心设带螺纹的通孔，空心螺杆外表面设有与之匹配的螺纹，螺杆基座套装于空心螺杆上；手轮的中心设通孔，手轮固定套接在空心螺杆的末端；所述探头线穿过空心螺杆，用于连接超声波检测仪与相控阵探头。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述探头安装架子呈凹字形，其内部的底面装有弹簧，所述相控阵探头安装于探头安装架子内部且与弹簧直接接触；探头安装架子通过焊接、螺接或卡接方式与空心螺杆相连。3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述曲面晶片的曲率与接管内表面的曲率保持一致。4.根据权利要求1至3任意一项中所述的检测装置，其特征在于，所述探头安装架子的末端固定安装有挡板，挡板由长条形金属板和设于两端的弹性橡胶材质的凸面半圆环组成。5.根据权利要求1至3任意一项中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑津洋，何琦，施建峰，顾超华，徐平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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