本实用新型涉及无损检测设备技术领域，尤其涉及一种小径管超声相控阵扫查装置。
背景技术：
小径管广泛应用于核电站、火电厂、石油化工等行业，具有数量多、规格杂、分布广等特点。尤其是电厂锅炉受热面使用的小径管，长期处于高温、高压环境下，极易产生蠕变、疲劳和腐蚀，进而引起严重的爆管事件，对电厂的安全运行带来了较大的隐患。因此，对小径管缺陷的检查，特别是小径管对接焊缝处缺陷的检查尤为重要。
通常，小径管对接焊缝的检测采用射线检测或常规超声检测。射线检测因自身特点，在进行射线探伤时会产生电离辐射，对人体和周围环境造成危害，并且检测周期长，检测时需要将检测区域清场隔离，不能与其它检维修工作同时作业，密切影响大修的进度。常规超声检测技术按照标准和规范能够对管道直径不小于32mm、壁厚不小于4mm的小径管进行检测，不能适用于尺寸更小的小径管，并且由于对接焊缝内部影响因素多，常规超声检测对缺陷的检出效果不佳。
超声相控阵检测技术是新近快速发展并广泛应用的一项新技术，能够与其它检维修工作同时作业，且具备成像直观、检测效率高、缺陷检出效果好的特点，目前已在汽轮发电机叶片、叶根等关键部件上广泛应用。然而，小径管因其管径小、曲率大、壁厚薄、安装位置复杂等原因，不便采用电机驱动装置驱动相控阵探头进行自动化扫查，采用人工直接手持相控阵探头进行扫查则存在缺陷定位不准、检测效果差的问题。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种小径管超声相控阵扫查装置，能够准确定位缺陷位置，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种小径管超声相控阵扫查装置，包括可套设在待检测小径管上并沿待检测小径管的周向转动的环形扫查架，环形扫查架的最小内径与待检测小径管的外径相匹配，环形扫查架上安装有用于对待检测小径管进行检测的相控阵探头和用于检测环形扫查架位移的位移检测器。
优选地，环形扫查架包括链式支架和连接组件，链式支架的两端可相互分离成展开状态或相互连接成闭合状态，在闭合状态下，连接组件将链式支架的两端连接形成环形扫查架。
优选地，链式支架包括若干个依次铰接的链节，其中有一组相邻的两个链节之间铰接有第一安装框，且有另一组相邻的两个链节之间铰接有第二安装框，相控阵探头安装在第一安装框中，位移检测器安装在第二安装框中。
优选地，相邻的两个链节之间、第一安装框与相邻的链节之间、第二安装框与相邻的链节之间均通过销轴铰接，销轴上可转动地套设有滚轮，滚轮的外周面与待检测小径管的外周面相接触。
优选地，链节包括两个平行设置的链板，两个链板沿环形扫查架的轴向间隔相对。
优选地，第一安装框和第二安装框沿环形扫查架的轴向均为一端封闭且另一端敞开，第一安装框封闭的一端和第二安装框封闭的一端位于同一径向平面上，第一安装框敞开的一端和第二安装框敞开的一端位于径向平面的同一侧。
优选地，连接组件包括分别设于链式支架两端的第一连接件和第二连接件，第一连接件与第二连接件可拆卸地配合连接。
优选地，环形扫查架还包括弹性连接轴，弹性连接轴的一端与链式支架的一端相连接，弹性连接轴的另一端通过连接组件与链式支架的另一端相连接。
优选地，相控阵探头通过楔块安装在环形扫查架上，楔块的内侧面为与待检测小径管的外周面相匹配的曲面，且楔块的内侧面与待检测小径管的外周面相接触。
优选地，位移检测器为编码器。
与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：
本实用新型的小径管超声相控阵扫查装置在使用时，可以将环形扫查架套设并定位在待检测小径管上需要进行检测的对接焊缝处，然后手动转动环形扫查架，使环形扫查架沿待检测小径管的周向移动，相控阵探头和位移检测器随之同步移动，相控阵探头在移动过程中对待检测小径管上的对接焊缝进行扫查检测，位移检测器则检测并记录环形扫查架的位移，即记录相控阵探头的运动轨迹，从而可对相控阵探头检出的缺陷的位置进行准确的定位记录，极大地提高检测效率和检测结果可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例的小径管超声相控阵扫查装置的结构示意图。
图2是本实用新型实施例的小径管超声相控阵扫查装置展开时的结构示意图。
图3是本实用新型实施例的小径管超声相控阵扫查装置套设在待检测小径管上的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、环形扫查架11、链式支架
111、链节112、第一安装框
113、第二安装框114、销轴
115、滚轮12、连接组件
121、第一连接件122、第二连接件
13、弹性连接轴2、相控阵探头
3、位移检测器31、滚动轮
4、待检测小径管5、楔块
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图3所示，本实用新型的小径管超声相控阵扫查装置的一种实施例。本实施例的小径管超声相控阵扫查装置包括环形扫查架1、相控阵探头2和位移检测器3，环形扫查架1可套设在待检测小径管4上并沿待检测小径管4的周向转动，环形扫查架1的最小内径与待检测小径管4的外径相匹配，则环形扫查架1套设在待检测小径管4上时与待检测小径管4的外周面相接触配合，可以实现环形扫查架1在待检测小径管4上的定位。相控阵探头2和位移检测器3均安装在环形扫查架1上，相控阵探头2用于对待检测小径管4进行检测，位移检测器3用于检测环形扫查架1的位移。
本实施例的小径管超声相控阵扫查装置在使用时，可以将环形扫查架1套设并定位在待检测小径管4上需要进行检测的对接焊缝处，然后手动转动环形扫查架1，使环形扫查架1沿待检测小径管4的周向移动，相控阵探头2和位移检测器3随之同步移动，相控阵探头2在移动过程中对待检测小径管4上的对接焊缝进行扫查检测，位移检测器3则检测并记录环形扫查架1的位移，即记录相控阵探头2的运动轨迹，从而可对相控阵探头2检出的缺陷的位置进行准确的定位记录，极大地提高检测效率和检测结果可靠性。
为便于环形扫查架1在待检测小径管4上的套装，本实施例中，优选地，环形扫查架1包括链式支架11和连接组件12，相控阵探头2和位移检测器3均安装在链式支架11上。链式支架11的两端可相互分离成展开状态(如图2所示)或相互连接成闭合状态(如图1所示)，在闭合状态下，连接组件12将链式支架11的两端连接形成环形扫查架1。安装时，可以先将展开状态的链式支架11环绕在待检测小径管4外周面上，再通过连接组件12将链式支架11的两端相连接，实现环形扫查架1在待检测小径管4上的套装定位(如图3所示)；检测完成后，将链式支架11的两端分离，则可将其从待检测小径管4上取下来，安装和拆卸都十分便捷，操作简单。
参见图1和图2，本实施例中，优选地，链式支架11可以包括若干个依次铰接的链节111，其中有一组相邻的两个链节111之间铰接有第一安装框112，且有另一组相邻的两个链节111之间铰接有第二安装框113，相控阵探头2安装在第一安装框112中，位移检测器3安装在第二安装框113中。通过链节111、第一安装框112和第二安装框113之间的相互铰接，可以实现链式支架11的环绕和展开。通过增减链节111的数量，可以实现链式支架11周长的调整，从而可适应不同尺寸规格的待检测小径管4。本实施例中，各个链节111的长度可以设为相同，也可以设为不同，通过个别链节111长度的调整，可以进一步对链式支架11的周长进行微调，以更好地适应待检测小径管4的尺寸，保证环形扫查架1的最小内径与待检测小径管4的外径相匹配。
进一步，本实施例中，参见图2，相邻的两个链节111之间、第一安装框112与相邻的链节111之间、第二安装框113与相邻的链节111之间均通过销轴114铰接，销轴114的轴线与环形扫查架1的轴线相平行，销轴114上可转动地套设有滚轮115，参见图3，滚轮115的外周面与待检测小径管4的外周面相接触，即环形扫查架1通过滚轮115与待检测小径管4的外周面相接触配合，手动转动环形扫查架1时，可推动滚轮115在待检测小径管4的外周面上滚动，从而减小环形扫查架1在待检测小径管4的外周面上转动时的摩擦阻力，使手动转动环形扫查架1更轻松。
进一步，本实施例中，参见图2，单个链节111可以包括两个平行设置的链板，两个链板沿环形扫查架1的轴向间隔相对。由此，有利于增加环形扫查架1与待检测小径管4外周面的接触面，从而增强环形扫查架1在待检测小径管4上套装定位的稳固性。
进一步，本实施例中，参见图3，第一安装框112内部沿环形扫查架1的径向贯通，相控阵探头2安装在第一安装框112内，第二安装框113内部沿环形扫查架1的径向贯通，位移检测器3安装在第二安装框113内。第一安装框112和第二安装框113沿环形扫查架1的轴向均为一端封闭且另一端敞开，第一安装框112封闭的一端和第二安装框113封闭的一端位于同一径向平面上，所述径向平面是指与环形扫查架1的径向相平行的平面，第一安装框112敞开的一端和第二安装框113敞开的一端位于径向平面的同一侧。由此，可使得环形扫查架1整体沿轴向延伸的最大高度值最小，从而便于环形扫查架1的安装和转动。
由于待检测小径管4安装位置的关系，待检测小径管4外周的安装空间可能比较狭窄，为保证环形扫查架1能够在狭窄的安装空间内套装在待检测小径管4上，环形扫查架1整体沿径向延伸的最大厚度值不宜过大，优选地，该最大厚度值的取值范围为6mm-8mm。
参见图1和图2，本实施例中，优选地，连接组件12可以包括第一连接件121和第二连接件122，第一连接件121和第二连接件122分别设于链式支架11的两端，第一连接件121与第二连接件122可拆卸地配合连接。第一连接件121和第二连接件122的结构形式并不局限，在一种较佳的实施方式中，第一连接件121可以为搭钩，搭钩与链式支架11一端的链节111相连接，第二连接件122可以为搭扣，搭扣与链式支架11另一端的链节111相连接，搭钩与搭扣之间可以通过搭接配合固定，具有安装和拆卸均十分方便的优点。
进一步，本实施例中，环形扫查架1还可以包括弹性连接轴13，弹性连接轴13的一端与链式支架11的一端相连接，弹性连接轴13的另一端通过连接组件12与链式支架11的另一端相连接。弹性连接轴13可弹性伸缩，将链式支架11环绕在待检测小径管4外周面上并通过连接组件12连接链式支架11的两端时，可拉伸弹性连接轴13使其处于拉伸状态，能够对链式支架11的周长进行补偿，使其更好地贴合在待检测小径管4外周面上，提高数据采集质量。弹性连接轴13的结构形式并不局限，在一种较佳的实施方式中，弹性连接轴13可以采用弹簧。本实施例中，弹性连接轴13的一端与链式支架11一端的链节111相连接，弹性连接轴13的另一端与连接组件12的第一连接件121相连接。本实施例中，弹性连接轴13的长度并不局限，针对不同尺寸规格的待检测小径管4，可以配备多个不同尺寸规格的弹性连接轴13，以便于根据实际应用情况进行更换，保证环形扫查架1能够与待检测小径管4的外周面相贴合，同时增加所述小径管超声相控阵扫查装置的适用范围。
参见图1和图2，本实施例中，优选地，相控阵探头2通过楔块5安装在环形扫查架1上，楔块5的内侧面为与待检测小径管4的外周面相匹配的曲面，且楔块5的内侧面与待检测小径管4的外周面相接触，即环形扫查架1套装在待检测小径管4上时，楔块5的内侧面与待检测小径管4的外周面相贴合。本实施例中，楔块5通过螺钉安装固定在环形扫查架1上的第一安装框112内，相控阵探头2通过螺丝安装固定在楔块5上。本实施例中，相控阵探头2采用曲面阵列探头，能使超声波束在待检测小径管4管壁内聚焦，减少声束聚焦现象，检测结果可靠性好。本实施例中，针对不同尺寸规格的待检测小径管4，可以配备多个不同尺寸规格的楔块5及相控阵探头2，以便于根据实际应用情况进行更换，从而增加所述小径管超声相控阵扫查装置的适用范围。
参见图1和图2，本实施例中，优选地，位移检测器3可以为编码器。编码器可以通过螺栓安装固定在环形扫查架1上的第二安装框113内，能够有效避免扫查过程中因待检测小径管4外周面状况(如存在凸起)导致编码器产生移位，保证编码器的稳固，从而保证定位准确性。进一步，编码器具有滚动轮31，滚动轮31的轴线与环形扫查架1的轴线相平行，且滚动轮31的外周面与待检测小径管4的外周面相接触，手动转动环形扫查架1时，编码器的滚动轮31在待检测小径管4的外周面上滚动。
进一步，位移检测器3可以与控制器相连接，控制器具有显示屏，位移检测器3将检测到的位移信息输送给控制器，控制器接收该信息，并对位移检测器3检测到的环形扫查架1的位移进行显示，以便于工作人员观察记录相控阵探头2检出的缺陷所在的位置。控制器的形式并不局限，例如可以为plc控制器或单片机。
综上所述，本实施例的小径管超声相控阵扫查装置能够实现相控阵探头2在待检测小径管4上的快速安装定位，并通过位移检测器3检测记录相控阵探头2的运动轨迹，从而可对相控阵探头2检出的缺陷的位置进行准确的定位记录，极大地提高检测效率和检测结果可靠性，且具备结构简单、使用方便、携带方便的优点，能够适用于多种严苛环境下的小径管检测。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，包括可套设在待检测小径管(4)上并沿所述待检测小径管(4)的周向转动的环形扫查架(1)，所述环形扫查架(1)的最小内径与所述待检测小径管(4)的外径相匹配，所述环形扫查架(1)上安装有用于对所述待检测小径管(4)进行检测的相控阵探头(2)和用于检测所述环形扫查架(1)位移的位移检测器(3)。
2.根据权利要求1所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述环形扫查架(1)包括链式支架(11)和连接组件(12)，所述链式支架(11)的两端可相互分离成展开状态或相互连接成闭合状态，在闭合状态下，所述连接组件(12)将所述链式支架(11)的两端连接形成所述环形扫查架(1)。
3.根据权利要求2所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述链式支架(11)包括若干个依次铰接的链节(111)，其中有一组相邻的两个链节(111)之间铰接有第一安装框(112)，且有另一组相邻的两个链节(111)之间铰接有第二安装框(113)，所述相控阵探头(2)安装在所述第一安装框(112)中，所述位移检测器(3)安装在所述第二安装框(113)中。
4.根据权利要求3所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，相邻的两个链节(111)之间、所述第一安装框(112)与相邻的链节(111)之间、所述第二安装框(113)与相邻的链节(111)之间均通过销轴(114)铰接，所述销轴(114)上可转动地套设有滚轮(115)，所述滚轮(115)的外周面与所述待检测小径管(4)的外周面相接触。
5.根据权利要求3所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述链节(111)包括两个平行设置的链板，两个所述链板沿所述环形扫查架(1)的轴向间隔相对。
6.根据权利要求3所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述第一安装框(112)和所述第二安装框(113)沿所述环形扫查架(1)的轴向均为一端封闭且另一端敞开，所述第一安装框(112)封闭的一端和所述第二安装框(113)封闭的一端位于同一径向平面上，所述第一安装框(112)敞开的一端和所述第二安装框(113)敞开的一端位于所述径向平面的同一侧。
7.根据权利要求2所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述连接组件(12)包括分别设于所述链式支架(11)两端的第一连接件(121)和第二连接件(122)，所述第一连接件(121)与所述第二连接件(122)可拆卸地配合连接。
8.根据权利要求2所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述环形扫查架(1)还包括弹性连接轴(13)，所述弹性连接轴(13)的一端与所述链式支架(11)的一端相连接，所述弹性连接轴(13)的另一端通过所述连接组件(12)与所述链式支架(11)的另一端相连接。
9.根据权利要求1所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述相控阵探头(2)通过楔块(5)安装在所述环形扫查架(1)上，所述楔块(5)的内侧面为与所述待检测小径管(4)的外周面相匹配的曲面，且所述楔块(5)的内侧面与所述待检测小径管(4)的外周面相接触。
10.根据权利要求1所述的小径管超声相控阵扫查装置，其特征在于，所述位移检测器(3)为编码器。
技术总结