[发明专利]相控线阵双腔水靴结构以及使用该结构检测管棒材环向和纵向裂纹的方法

说明书

本发明公开了一种相控线阵双腔水靴结构以及使用该结构检测管棒材环向和纵向裂纹的方法，包括双腔水靴和超声相控阵线阵探头，所述双腔水靴的的上端面为凹面，以贴合工件表面，且所述双腔水靴内设有水腔Ⅰ和水腔Ⅱ；当检测环向裂纹时使用水腔Ⅰ内充水，水腔Ⅱ内不充水，当检测纵向裂纹时水腔Ⅰ内不充水，水腔Ⅱ内充水。相控线阵双腔水靴结构能够有效地提高了检测能力，使相控阵检测管材、棒材的适用范围更广，无论针对孔型缺陷还是不同方向的裂纹缺陷均有较好的检测精度，同时提高了检测效率，以达到快速在线检测的要求。

技术领域

本发明涉及一种相控线阵检测管棒材料环向和纵向裂纹的结构及该结构的使用方法，具体地说是一种相控线阵双腔水靴结构以及使用该结构检测管棒材环向和纵向裂纹的方法。

背景技术

随着科学技术进步，对于产品的质量控制要求变得越来越严格。管棒材结构内部环向和纵向裂纹缺陷存在，对其使用安全带来严重危害。管棒材检测技术现状，为了应对日益复杂的检测对象，超声检测技术和手段也不断进步，现有的检测手段已经不仅仅局限于传统的单探头、双晶探头、和多通道探头组技术，超声相控阵技术和新的聚焦成像方法都逐步应用到复杂构件无损检测领域，这些先进技术的引入有效地提高了检测精度和检测效率。这里简要介绍一下管棒类回转构件的超声检测技术发展情况，管棒类超声自动化检测设备主要经历了三代产品更新发展，简介如下：

第一代：多探头组合检测技术，采用多通道设备和多组探头组合来检测管棒材料内部缺陷，多个不同焦距的聚焦探头脉冲回波法检测厚度方向分层缺陷，多组斜探头检测管棒轴向和周向类裂纹缺陷检测。但是这种技术需要管子作环向和轴向运动，机械装置太过复杂。

第二代：旋转探头检测技术，与多探头组合检测技术相比，旋转头技术利用滑环来解决探头绕线问题，进而可以进行探头组的旋转和平移，取代工件旋转平移运动，这样简化了机械结构，可较好试用于质量较大管棒类工件检测。旋转探头检测技术为单探头检测，难以在保证检测精度的同时具有较高的检测效率。

第三代：相控阵检测技术，利用相控阵线阵沿着母线布置检测环向裂纹和分层缺陷，由于该方法对轴向裂纹不敏感，还需要沿着管壁周向布置相控阵环来检测轴向裂纹，这样同时利用线阵和环阵电子扫描来快速实现全覆盖检测，但这样的设备太过复杂和昂贵。

发明内容

针对上述提出的技术问题，而提供一种相控线阵双腔水靴结构以及使用该结构检测管棒材环向和纵向裂纹的方法。本发明采用的技术手段如下：

一种相控线阵双腔水靴结构，包括双腔水靴和超声相控阵线阵探头，所述双腔水靴的上端面为凹面，所述凹面的横截面为圆弧，所述圆弧的曲率与待测工件的外表面曲率一致，所述待测工件为棒状或管状，所述双腔水靴的下端面平行于经过所述凹面的最低处的切面，所述双腔水靴内部设有水腔Ⅰ，所述凹面的最低处在所述下端面的正投影与所述水腔Ⅰ的轴线在所述下端面的正投影重合，所述双腔水靴内设有平行于所述水腔Ⅰ的水腔Ⅱ，且所述水腔Ⅱ的轴线在所述下端面的正投影与所述凹面的最低处在所述下端面的正投影平行，正对所述水腔Ⅰ的一端的双腔水靴的侧壁上设有可以将水腔Ⅰ内的水排出的排水口Ⅰ和与所述排水口Ⅰ相配合的排水口密封盖Ⅰ，正对所述水腔Ⅱ的一端的双腔水靴侧壁上设有可以将水腔Ⅱ内的水排出的排水口Ⅱ和与所述排水口Ⅱ相配合的排水口密封盖Ⅱ，靠近所述水腔Ⅰ且与所述水腔Ⅰ的轴线平行的双腔水靴的侧壁上设有可以向所述水腔Ⅰ注水的注水孔Ⅰ和与所述注水孔Ⅰ相配合的注水孔密封盖Ⅰ，靠近所述水腔Ⅱ且平行于所述水腔Ⅱ轴线的双腔水靴的侧壁上设有可以向所述水腔Ⅱ注水的注水孔Ⅱ和与所述注水孔Ⅱ相配合的注水孔密封盖Ⅱ；

所述超声相控阵线阵探头与所述下端面固定连接，且所述超声相控阵线阵探头垂直于所述下端面。所述超声相控阵线阵探头具有多个垂直于所述超声相控阵线阵探头的长度方向依次排列的阵元晶片，且所述阵元晶片的延伸方向垂直与所述下端面。

所述超声相控阵线阵探头通过耦合液和螺钉与所述下端面固定连接。

所述圆弧的两个端点之间的连线不平行于所述下端面。