Устройство для ультразвукового иммерсионного контроля качества труб

Полезная модель относится к области неразрушающего иммерсионного ультразвукового контроля металлических изделий и может быть использована при наружной дефектоскопии труб в нефтегазодобывающей отрасли и других областях машиностроения, а также для контроля труб и цилиндрических объектов при их производстве и входном контроле.
Известно устройство для ультразвукового контроля качества труб в иммерсионной ванне, описанное в патенте РФ №2351925, G01N 29/04, дата публикации 27.01.2009, содержащее направляющие с кулачками, снабженными износостойкими вставками, по которым перемещается испытуемое изделие (труба), под которой на подпружиненных пальцах расположена иммерсионная ванна, установленная на подвижном кронштейне с возможностью подъема и опускания, при этом в иммерсионной ванне на шаровых опорах закреплены кассеты с электроакустическими преобразователями: контроля толщины, контроля продольных дефектов и для обнаружения поперечных дефектов, установленные под различными углами к поверхности трубы. Кассета вихревого преобразователя размещена сверху контролируемой трубы в корпусе, соединенном с упорами, на которых установлены вставки из износоустойчивого материала, при этом корпус через подпружиненные пальцы соединен с рамой поджатия корпуса к трубе.
Недостатком известного устройства является наличие большого количество кинематически соединенных узлов, что усложняет его настройку и контроль работы. Кроме того, оно не обеспечивает высокую скорость контроля, необходимую для эффективного контроля длинномерных труб.
Наиболее близким является устройство для ультразвукового контроля в иммерсионной ванне, описанное в патенте №2194979, G01N 29/04, дата публикации 20.12.2002 г., содержащее корпус, выполненный в виде кронштейна, установленного с возможность перемещения вверх-вниз и вдоль изделия, акустический блок (блок датчиков) с держателями ультразвуковых преобразователей (датчиков), при этом корпус соединен с цилиндрическим стержнем, в нижней части которого расположена П-образная вилка с закрепленным на ее концах средством позиционирования ультразвуковых преобразователей, выполненного в виде больших коромысел, на концах каждого из которых шарнирно закреплены жестко соединенные между собой малые коромысла.. Известное устройство обеспечивает через цилиндрический стержень давление на ось большого коромысла, а через него на малые коромысла и на рамки, в которых закреплены ультразвуковые преобразователи.
Известное устройство не позволяет обеспечить равномерное прилегание ультразвуковых преобразователей к цилиндрической поверхности с различной кривизной, что снижает точность измерений. Недостатком является также то, что устройство обеспечивает крепление ультразвуковых преобразователей, контролирующих только толщину стенки проката и дефекты типа расслоения, что снижает производительность и неприемлемо для контроля длинномерных труб со сложной геометрией и большим допуском на овальность и кривизну, а также для труб, имеющих протекторные утолщения и концевые наружные утолщения.
Технической задачей является разработка высокопроизводительного устройства для качественного иммерсионного контроля труб сложной геометрии с большими допусками на овальность и кривизну.
Техническим результатом является повышение производительности и достоверности ультразвукового контроля труб сложной геометрии.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для ультразвукового иммерсионного контроля труб, содержащее корпус, установленный с возможностью вертикального и горизонтального перемещения относительно объекта контроля, блок датчиков, узел позиционирования ультразвуковых датчиков, согласно полезной модели блок датчиков выполнен в виде, по меньшей мере, восьми групп датчиков, каждая из которых содержит датчик толщины, установленный перпендикулярно поверхности объекта контроля, датчик продольных дефектов, установленный под углом к поверхности объекта контроля в плоскости перпендикулярной его оси, датчик поперечных дефектов, установленный под углом к плоскости, перпендикулярной оси трубы, датчики установлены на снабженных опорными подшипниками основаниях, крайние из которых шарнирно соединены с основанием датчика толщины и подпружинены относительно его, при этом основание датчика толщины установлено с возможностью вертикального перемещения по направляющим пазам блока датчиков, узел позиционирования блока датчиков выполнен в виде кронштейнов с опорными колесами, соприкасающимися при сканировании с поверхностью контролируемого изделия.
Выполнение блока датчиков, состоящего, по меньшей мере, из восьми групп датчиков, позволяет повысить производительность контроля, за счет увеличения продольной скорости перемещения блока датчиков вдоль объекта контроля.
Шарнирное соединение подпружиненных оснований датчиков относительно основания датчика толщины, установленного с возможностью вертикального перемещения, и наличие опорных подшипников позволяет независимо позиционировать каждую группу датчиков на объекте контроля, что повышает достоверность контроля и позволяет сканировать трубы с протекторными и концевыми наружными утолщениями за счет независимой подвески каждой группы датчиков.
Установка основания датчика толщины с возможностью вертикального перемещения по направляющим пазам блока датчиков, а также шарнирное соединение оснований позволяет перемещаться вверх-вниз всей группе датчиков, при этом опорные шарниры строго позиционируются на контролируемой поверхности. Это позволяет без переналадки производить контроль труб различных диаметров, а следовательно, повысить производительность контроля.
Выполнение узла позиционирования блока датчиков в виде кронштейнов с опорными колесами, а группы датчиков с опорными подшипниками, соприкасающимися при сканировании с поверхностью контролируемого изделия, позволяет значительно снизить их износ, что повышает надежность работы блока датчиков.
Соединение корпуса с рамой, шарнирно закрепленной на каретке (не показана), позволяет в автоматизированном режиме производить перемещение корпуса вдоль контролируемого изделия.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства.
На фиг. 2 изображен блок датчиков вид сверху.
На фиг. 3 изображена группа датчиков
На фиг. 4 изображено расположение корпуса с блоком датчиков на трубе.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждает пример конкретного выполнения заявляемого устройства ультразвукового иммерсионного контроля труб.
Устройство для ультразвукового иммерсионного контроля труб содержит корпус 1, установленный с возможностью вертикального и горизонтального перемещения, блок датчиков 2, состоящий из восьми групп датчиков 3, каждая из которых содержит датчик толщины 4, датчик продольных дефектов 5 и датчик поперечных дефектов 6. Датчик толщины 4 установлен вертикально и перпендикулярно к поверхности трубы. Датчики продольных и поперечных дефектов 5 и 6 соответственно, установлены под углом к поверхности трубы. Датчик продольных дефектов 5 расположен под углом 70° к поверхности трубы в плоскости перпендикулярной ее продольной оси, датчик поперечных дефектов 6 расположен под углом 70° к поверхности трубы и под углом к плоскости, перпендикулярной оси трубы. Датчики 4, 5, и 6 установлены в отверстиях (не показаны) на основаниях 7, которые снабжены опорными подшипниками 8. При этом основания выполнены в виде хомутов, стянутых болтами (не обозначены). Крайние основания 7 шарнирно соединены со средним основанием 7 датчика толщины 4 и подпружинены пружиной 9 относительно его с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной оси трубы. Основание 7 датчика толщины 4 снабжено направляющими 10 с выступами. Узел позиционирования блока датчиков выполнен в виде передних и задних кронштейнов 11 с опорными колесами 12, установленными под углом к направлению движения корпуса 1 для Обеспечения их вращения при продольном перемещений корпуса и при вращении трубы. На корпусе 1 установлен также конечный выключатель 13 для определения конца трубы и прекращения перемещения блока датчиков 2. Блок датчиков 2 снабжен пазами 14, в которых перемещаются выступы направляющих 10, обеспечивая подъем-опускание основания 7 датчика толщины 4, а следовательно, и самого датчика 4, закрепленного на основании 7. Корпус 1 шарнирно соединен с кареткой (не показана), которая перемещает корпус с блоком датчиков 2 вверх-вниз и вдоль трубы 15.
Устройство работает следующим образом:
Трубу 15 укладывают в иммерсионную ванну (не показана). Каретка подъезжает к началу трубы и устанавливает блок датчиков 2 на трубу 15. Запускают программу, которая включает вращение трубы и продольное перемещение каретки с блоком датчиков 2. Одновременно проводят сканированием поверхности трубы. При наличии протекторного утолщения в середине трубы, блок датчиков 2 поднимается на его поверхности за счет узла позиционирования. При этом соответствующая группа датчиков 3 немного опускаются при помощи направляющих 10 по пазам 14 блока датчиков. При этом датчики продольных и поперечных дефектов 5 и 6 разводятся в стороны, отслеживая изменение геометрии поверхности трубы, что обеспечивает достоверность контроля при изменении наружного диаметра трубы. При подходе корпуса 1 с блоком датчиков 2 к концу трубы 15, срабатывает концевой выключатель13, который передает сигнал на пульт управления (не показан). Программа выдает команду на поднятие блока датчиков 2, и каретка перемещается в исходное положение. Трубу 15 удаляют из иммерсионной ванны и укладывают следующую.