雙晶組合式超聲波換能器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙晶組合式超聲波換能器，涉及超聲波無損檢測設備【技術領域】，包括接口、外殼、側板、吸聲材料、斜楔、阻尼塊、電纜線和壓電晶片、耐磨層，斜楔的底面與側板相互垂直，壓電晶片的中心旋轉軸平行于斜楔上平面且與斜楔底面呈45°，通過壓電晶片中心旋轉軸、與側板垂直且與斜楔底面呈45°的平面為基準平面，壓電晶片與基準平面相交于中心旋轉軸且二者夾角為3°~5°，壓電晶片固定設置在斜楔上表面且與阻尼塊之間，斜楔底面設有耐磨層。本實用新型可實現不同坡口角度的兩個方向的管端檢測，具有結構簡單、操作方便、檢測范圍大、靈敏度高和檢測效率高的特點，尤其適用于鋼管端坡口面及其他具有坡口的工件的缺陷檢測。
【專利說明】雙晶組合式超聲波換能器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超聲波無損檢測設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著我國長輸管道事業的不斷發展，輸油輸氣管線需求量的大幅增加，傳統的產品類型逐漸被高鋼級、大口徑、厚壁化所取代，帶來了生產方式及檢驗方法的變化，這促進和帶動了無損檢測方式、方法及工具的不斷創新、發展。超聲波無損檢測是在不損壞零件或原材料工作狀態的前提下，使用超聲波對不能被直觀檢驗到的表面和內部質量進行檢查的一種檢測手段。超聲波檢測的原理是，如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷(缺陷中有氣體)，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射，反射回來的超聲波被探頭接收，通過儀器內部的電路處理，在儀器的熒光屏上就會顯示出不同高度和有一定間距的波形，可以根據波形的變化特征判斷缺陷在零件中的深度、位置和形狀。超聲波檢測的優點是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，并且能對缺陷進行定位和測量。
[0003]在直縫埋弧焊鋼管的檢驗過程中，需對管端坡口面周向100%探傷，坡口面不允許存在裂紋、分層等缺陷。管端坡口面的缺陷影響到環焊縫的焊接，嚴重時可能引起管線失效，因此，坡口部位缺陷檢出率的提高是鋼管質量的重要保障。在進行坡口面裂紋缺陷的探傷時，一般采用2.5P8X12 Kl型號的探頭，Kl探頭對裂紋缺陷敏感，缺點是聲束方向單一，對于與其聲束方向近似于垂直的缺陷檢出率高，而與其平行的缺陷往往容易漏檢，操作時需從順、逆時針兩方向檢測；同時由于坡口有一定角度，探傷時存在盲區。為了提高坡口面缺陷的檢出率，改變以往檢驗設備對檢出率，和檢驗效率的桎梏，我們對我們日常使用的探頭進行了研究論證，根據生產檢驗的實際需求進行了創新設計。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作方便、檢測范圍大、盲區小、靈敏度高的雙晶片換能器。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:
[0006]一種雙晶組合式超聲波換能器，包括接口、外殼、側板、吸聲材料和斜探頭，所述斜探頭包括斜楔、阻尼塊、電纜線、壓電晶片和耐磨層，所述斜楔的底面與側板相互垂直，設定壓電晶片的中心旋轉軸為壓電晶片的中心線，所述中心線平行于斜楔上平面且與斜楔底面呈45°，設定通過壓電晶片中心旋轉軸、與側板垂直且與斜楔底面呈45°的平面為基準平面，所述壓電晶片與基準平面相交于中心旋轉軸，壓電晶片與基準平面的夾角為3°?5°，所述壓電晶片固定設置在斜楔上表面且與阻尼塊之間，所述斜楔下端面設有耐磨層。
[0007]優選的，所述斜探頭為兩組，兩組斜探頭之間設有隔聲層，兩組斜探頭中的阻尼塊和壓電晶片斜向上對稱設置在隔聲層兩側。
[0008]優選的，所述斜楔下端面設有耐磨層。
[0009]優選的，所述壓電晶片與基準平面的夾角為3°。[0010]優選的，所述壓電晶片與基準平面的夾角為5°。
[0011]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:通過對探頭結構的合理設計，斜楔使壓電晶片與工件表面形成嚴格的夾角，首先使壓電晶片與水平面(斜楔的底面)呈45°，兩組阻尼塊和壓電晶片斜向上對稱設置在隔聲層兩側，兩個壓電晶片再均沿其中心旋轉軸旋轉3。?5° (或根據坡口角度采用不同旋轉角度)，斜楔與阻尼塊、壓電晶片的角度一致，每個壓電晶片可向不同方向發射超聲波聲束，實現對兩個不同方向缺陷的檢測。本實用新型具有結構簡單、操作方便、檢測范圍大、盲區小、靈敏度高和檢測效率高的特點，尤其適用于鋼管管端坡口面缺陷的檢測，以及其他具有坡口的工件的缺陷檢測，具有更高的檢出率，保證了鋼管管端質量。其次，實現了兩個方向的同時檢測，簡化了檢測工序，減低勞動強度，提高了生產效率，加強鋼管管端質量控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0013]圖2是圖1的右視圖；
[0014]圖3是本實用新型的使用狀態圖；
[0015]圖4是外殼和側板的組裝圖；
[0016]圖中:1_接口，2-外殼，3-側板，4-吸聲材料，5-斜楔，6-阻尼塊，7-隔聲層，8-電纜線，9-壓電晶片，10-耐磨層，11-工件。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0018]如圖1、2、4所示的一種雙晶組合式超聲波換能器，包括接口 1、外殼2、側板3、吸聲材料4和斜探頭，所述斜探頭包括斜楔5、阻尼塊6、電纜線8、壓電晶片9和耐磨層10，所述斜楔5的底面與側板3相互垂直，設定壓電晶片9的中心旋轉軸為壓電晶片9的中心線，所述中心線平行于斜楔5上平面且與斜楔5底面呈45°，即壓電晶片9的中心旋轉軸與水平面的夾角為45°，設定通過壓電晶片9中心旋轉軸、與側板3垂直且與斜楔5底面呈45°的平面為基準平面，所述壓電晶片9與基準平面相交于中心旋轉軸，壓電晶片9與基準平面的夾角為3°?5。，即制作時首先使壓電晶片9與水平面(斜楔5的底面)呈45°，然后再使壓電晶片9沿著中心旋轉軸旋轉3°?5°，所述壓電晶片9固定設置在斜楔5上表面且與阻尼塊6之間；在斜楔下端面設有耐磨層10，檢測時將耐磨層10在工件11表面磨至與工件表面吻合，可提高檢測精確度。優選的，所述斜探頭為兩組，兩組斜探頭之間設有隔聲層7，兩組斜探頭中的阻尼塊6和壓電晶片9斜向上對稱設置在隔聲層7兩側，每個壓電晶片9可向不同方向發射超聲波聲束，根據超聲波檢測的特點，實現對不同方向缺陷的檢測靈敏度的提聞。
[0019]由于鋼管管端坡口有一定角度壓電晶片9均沿著其中心旋轉軸向側板3方向旋轉角度一定角度，作為一種優選結構，可使壓電晶片9與基準平面的夾角為3°，即使兩壓電晶片9均沿其中心旋轉軸旋轉3° ;作為另一種優選結構，可使壓電晶片9與基準平面的夾角為5°，即使兩壓電晶片9均沿其中心旋轉軸旋轉5°，還可以根據坡口的具體角度采用不同的旋轉角度，使得聲束覆蓋更集中在管端容易產生缺陷的范圍，減少了檢測盲區，實際使用方法如圖3。
[0020]該實用新型是將兩個單晶Kl斜探頭合理組合。通過對斜探頭結構的合理設計，斜楔5使壓電晶片9與工件11表面形成嚴格的夾角，首先使壓電晶片9與水平面呈45°(即在K=I的基礎上改進)，然后兩個壓電晶片9再均沿著中心旋轉軸向側板方向旋轉角度3°?5° (或根據坡口角度采用不同旋轉角度)，斜楔5與阻尼塊6、壓電晶片9的角度一致，實現不同坡口角度的兩個方向的管端缺陷的檢測。本實用新型具有結構簡單、操作方便、檢測范圍大、盲區小、靈敏度高和檢測效率高的特點，尤其適用于鋼管管端坡口面缺陷的檢測，以及其他具有坡口的工件11的缺陷檢測，具有更高的檢出率，保證了鋼管管端質量。其次，實現了兩個方向的同時檢測，簡化了檢測工序，減低勞動強度，提高了生產效率，加強管端質量控制。
[0021]在制作過程中應注意以下幾點注意事項:1、壓電晶片的尺寸:13mmX 13mmX2mm,對稱分布；2、斜探頭頻率:2.5MHZ ;3、壓電晶片的斜率K=I ;3、斜探頭主聲束偏離< 2° ;4、壓電晶片以中心旋轉軸為基準向側板3旋轉角度為3°?5°，也可根據工件坡口的變化具體選擇角度。
【權利要求】
1.一種雙晶組合式超聲波換能器，包括接口( I)、外殼(2)、側板(3)、吸聲材料(4)和斜探頭，所述斜探頭包括斜楔(5)、阻尼塊(6)、電纜線(8)、壓電晶片(9)和耐磨層(10)，其特征在于:所述斜楔(5)的底面與側板(3)相互垂直，設定壓電晶片(9)的中心旋轉軸為壓電晶片(9)的中心線，所述中心線平行于斜楔(5)上平面且與斜楔(5)底面呈45°，設定通過壓電晶片(9)中心旋轉軸、與側板(3)垂直且與斜楔(5)底面呈45°的平面為基準平面，所述壓電晶片(9)與基準平面相交于中心旋轉軸，壓電晶片(9)與基準平面的夾角為3°?5°，所述壓電晶片(9)固定設置在斜楔(5)上表面且與阻尼塊(6)之間，所述斜楔(5)下端面設有耐磨層(10)。
2.根據權利要求1所述的雙晶組合式超聲波換能器，其特征在于:所述斜探頭為兩組，兩組斜探頭之間設有隔聲層(7 )，兩組斜探頭中的阻尼塊(6 )和壓電晶片(9 )斜向上對稱設置在隔聲層(7)兩側。
3.根據權利要求2所述的雙晶組合式超聲波換能器，其特征在于:所述壓電晶片(9)與基準平面的夾角為3°。
4.根據權利要求2所述的雙晶組合式超聲波換能器，其特征在于:所述壓電晶片(9)與基準平面的夾角為5°。
【文檔編號】G01N29/24GK203443934SQ201320579431
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】曹華勇, 盧勝勇, 徐佳, 呂育棟, 張興權 申請人:中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司, 巨龍鋼管有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
