一种用于焊缝检测的TOFD探头装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于焊缝检测的TOFD探头装置，包括至少一组探测楔块对，探测楔块对包括设置在焊缝一侧削薄的坡面母材上的第一楔块和设置在焊缝另一侧的平面母材上的第二楔块，第一楔块与坡面母材之间为第一接触面，第二楔块与平面母材之间为第二接触面，第一楔块上固定设置有发射探头，第二楔块上固定设置有接收探头，接收探头的主声束与第二接触面法线之间的夹角角度为标准值，发射探头的主声束与第一接触面法线之间的夹角角度不大于标准值与坡面母材的坡度之和，发射探头的晶片尺寸不小于接收探头的晶片尺寸，第一楔块的安装距离不小于第二楔块的安装距离，优点是：结构简单，能够有效并高灵敏度地用于母材不等厚对接焊缝的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于焊缝检测的TOFD探头装置
本技术涉及一种焊缝缺陷的检测装置，尤其涉及一种用于焊缝检测的TOFD探头装置。
技术介绍
目前在对焊缝缺陷的TOFD(TimeOfFlightDiffraction，超声波衍射时差法)检测中，通常采用的检测工艺是采用两个同频率、同楔块角度、同晶片尺寸的探头组合成一对探头对，并设置在待检测的焊缝中心线两侧的对称位置，如此能够达到对整个焊缝截面进行TOFD检测的目的。但是上述结构的探头对只适合于平面对接焊缝的检测，要求两侧母材等厚、表面平齐，使TOFD检测时接收探头能够轻易接收到由缺陷端点发射出的衍射信号，从而完成对焊缝的检测。而在实际设备制造中，经常会遇到例如母材厚度不一致，为降低应力需要单边削薄等情况，而导致存在一定坡度的对接焊缝，影响TOFD探头的布置，此时采用现有技术就会有检测灵敏度偏低或者噪音信号太大等不利影响，影响检测结果。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足，本技术提供一种用于焊缝检测的TOFD探头装置，结构简单，能够有效并高灵敏度地用于母材不等厚对接焊缝的检测。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于焊缝检测的TOFD探头装置，包括至少一组探测楔块对，所述的探测楔块对包括设置在焊缝一侧的坡面母材上的第一楔块和设置在所述的焊缝另一侧的平面母材上的第二楔块，所述的第一楔块与所述的坡面母材之间为第一接触面，所述的第二楔块与所述的平面母材之间为第二接触面，所述的第一楔块上固定设置有发射探头，所述的第二楔块上固定设置有接收探头，所述的接收探头的主声束与所述的第二接触面法线之间的夹角角度为标准值，所述的发射探头的主声束与所述的第一接触面法线之间的夹角角度不大于标准值与所述的坡面母材的坡度之和，所述的发射探头的晶片尺寸不小于所述的接收探头的晶片尺寸，所述的发射探头与所述的接收探头的频率一致，所述的第一楔块与所述的焊缝中心线的安装距离不小于所述的第二楔块与所述的焊缝中心线的安装距离。在一些实施方式中，所述的第一楔块内设置有第一安装面，所述的发射探头与所述的第一安装面耦合连接，所述的第二楔块内设置有第二安装面，所述的接收探头与所述的第二安装面耦合连接。在一些实施方式中，所述的第一楔块和所述的第二楔块的材质选用有机玻璃。在一些实施方式中，所述的接收探头的主声束与所述的第二接触面法线之间的夹角角度为α，所述的发射探头的主声束与所述的第一接触面法线之间的夹角角度为β，所述的坡面母材的坡度为θ，则(α+θ/2)≤β≤(α+θ)。由此，具有更好的检测效果。与现有技术相比，本技术的优点在于：通过对TOFD探头对的楔块角度、晶片尺寸、以及安装距离的优化设置，增强发射探头的入射信号，并使入射主声束与与焊缝中心线的角度接近于平面侧常规波束与焊缝中心线的角度。提高了接收衍射信号的能力，降低了坡度母材引起的声束角度对于检测有效区的影响，从而保证整个焊缝截面得到高灵敏度及准确检测。本技术结构简单，取材方便。附图说明图1为本技术一实施例的一种用于焊缝检测的TOFD探头装置的结构示意图。其中，第一楔块1，第二楔块2，焊缝3，坡面母材4，平面母材5，第一安装面6，发射探头7，第二安装面8，接收探头9，焊缝中心线10，热影响区11，焊缝熔合线12。具体实施方式以下结合附图对本技术一种作进一步详细说明，但不作为对本技术的限定。如图1所示，一种用于焊缝检测的TOFD探头装置，包括至少一组探测楔块对，探测楔块对包括第一楔块1和第二楔块2，第一楔块1设置于焊缝3一侧的坡面母材4上，第二楔块2设置于焊缝3另一侧的平面母材5上。第一楔块1与坡面母材4之间为第一接触面，第二楔块2与平面母材5之间为第二接触面。第一楔块1内设置有第一安装面6，第一安装面6上固定设置有发射探头7，即将坡面侧探头作为发射探头7。第二楔块2内设置有第二安装面8，第二安装面8上固定设置有接收探头9，即将平面侧探头作为接收探头9，探头与安装面之间耦合连接。焊缝3的中心线10是缺陷主要检测处，第一楔块1与焊缝中心线10的安装距离不小于第二楔块2与焊缝中心线10的安装距离，且焊缝3具有一定宽度，因此发射探头7和接收探头9与中心线6之间的最小安装距离不小于焊缝3宽度。图1中还示出了热影响区11和焊缝熔合线12。接收探头9的主声束与第二接触面法线之间的夹角为α，α也等于第二楔块2的楔块角度，亦即主声束在缺陷处的衍射角度，α按照NB/T47013.10标准推荐值选取。发射探头7的主声束与第一接触面法线之间的夹角为β，β也等于第一楔块1的楔块角度，亦即主声束在工件中的入射角度，β＞α，β为α与坡面母材4的坡度之和。令θ为坡面母材4的坡度，则β＝α+θ或β≈α+θ。根据对比试块试验后得出，优选的β取值范围为(α+θ/2)≤β≤(α+θ)，由此具有更好的检测效果。发射探头7的晶片尺寸(未图示)大于接收探头9的晶片尺寸，即发射探头7的发射功率大于接收探头9的发射功率。发射探头7与接收探头9的频率一致。上述结构使发射探头7的主声束与焊缝中心线10的夹角β’等于或约等于接收探头9的主声束与焊缝中心线10的夹角α’，越接近检测效果越好。通过对TOFD探头对的楔块角度、晶片尺寸、以及安装距离的优化设置，增强发射探头7的入射信号，并使入射波束、平面侧常规波束与焊缝中心线10之间的角度接近，使接收探头9能够有效并高灵敏度的接收由缺陷端点产生的衍射信号，降低了坡面母材4引起的声束角度对于检测有效区的影响，从而保证整个焊缝截面均得到高灵敏度及准确检测。TOFD探头装置的其他具体结构采用现有技术。第一楔块1和第二楔块2的材质均选用有机玻璃。设平面侧母材厚度为T，若T的值在范围12～50mm之间，则设置一组探测楔块对；若T的值在范围50～100mm之间，则设置两组探测楔块对；若T的值在范围100～200mm之间，则设置三组探测楔块对。每组探测楔块对都按如下设置，首先按照标准推荐值选取接收探头9的楔块角度α，接收探头9与焊缝中心线10之间的设置距离为发射探头7的楔块角度β，β取值范围应为(α+θ/2)≤β≤(α+θ)，使发射主声束和接收主声束都聚焦于工件厚度T的三分之二深度处。发射探头7沿坡面母材4的安装距离能够根据发射探头7和接收探头9的楔块角度、接收探头9的设置距离以及坡面母材4的坡度得到，也可通过试块的检测结构优化得到。设置多组探测楔块对时，保证声束在深度(母材厚度)方向至少向上覆盖25％的要求。值得注意的是，以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非因此限定本技术的专利保护范围，本技术还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本技术的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关
均同理皆包含于本技术所涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于焊缝检测的TOFD探头装置，包括至少一组探测楔块对，其特征在于所述的探测楔块对包括设置在焊缝一侧的坡面母材上的第一楔块和设置在所述的焊缝另一侧的平面母材上的第二楔块，所述的第一楔块与所述的坡面母材之间为第一接触面，所述的第二楔块与所述的平面母材之间为第二接触面，所述的第一楔块上固定设置有发射探头，所述的第二楔块上固定设置有接收探头，所述的接收探头的主声束与所述的第二接触面法线之间的夹角角度为标准值，所述的发射探头的主声束与所述的第一接触面法线之间的夹角角度不大于标准值与所述的坡面母材的坡度之和，所述的发射探头的晶片尺寸不小于所述的接收探头的晶片尺寸，所述的发射探头与所述的接收探头的频率一致，所述的第一楔块与所述的焊缝中心线的安装距离不小于所述的第二楔块与所述的焊缝中心线的安装距离。

【技术特征摘要】
1.一种用于焊缝检测的TOFD探头装置，包括至少一组探测楔块对，其特征在于所述的探测楔块对包括设置在焊缝一侧的坡面母材上的第一楔块和设置在所述的焊缝另一侧的平面母材上的第二楔块，所述的第一楔块与所述的坡面母材之间为第一接触面，所述的第二楔块与所述的平面母材之间为第二接触面，所述的第一楔块上固定设置有发射探头，所述的第二楔块上固定设置有接收探头，所述的接收探头的主声束与所述的第二接触面法线之间的夹角角度为标准值，所述的发射探头的主声束与所述的第一接触面法线之间的夹角角度不大于标准值与所述的坡面母材的坡度之和，所述的发射探头的晶片尺寸不小于所述的接收探头的晶片尺寸，所述的发射探头与所述的接收探头的频率一致，所述的第一楔块与所述的焊缝中心线的安装距离不...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁国荣，张明，武爱兵，王三军，
申请(专利权)人：中石化宁波工程有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，宁波天翼石化重型设备制造有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33