【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测，具体涉及一种水浸法超声波熔深高精度检测装置及方法。
技术介绍
1、核电站反应堆堆内构件是反应堆的关键主设备，堆内构件导向筒组件半方管采用等离子激光焊焊接，采用高精准折弯工艺进行折弯后组对焊接，焊接坡口型式为“i”型。根据相关设计及工艺要求，为确保半方管内部插入部件具备精准且良好的通过性，该焊缝不能完全焊透，但要保证其相应的设计强度，需要通过某种检测手段来验证焊缝的熔深至少达到3.0mm，以保证核电站堆芯在70年全寿命运行中的安全状态。熔深测量的主要难点在于折弯边沿端与焊缝距离近，焊缝熔深小，未焊透区域垂直截面小，检测精度要求极高。并且，即使焊缝熔深满足要求，焊接过程中局部区域可能会产生其它类型的不连续性焊接缺陷(如气孔等)，对于这些区域进行准确的熔深检测，难度更大。
2、现有技术中，国外通常采用手动直接接触法进行检测，在检测过程中，由于直接接触磨损使得探头折射角度发生的变化、耦合层厚度的变化、探头的重叠率不够等因素影响，其检测结果可靠性差、效率低。国内则通常采用手工水浸法进行检测，该方法通过制作简单工装与工件接触，人工推动工装进行检测，推动的过程中会经常出现滑脱情况，不能保证匀速运动，探头的入射角度易发生变化，从而导致波高显示出现异常，结果数据不可靠，重复检测性差；工装的反复使用会产生磨损，导致水层距离发生变化从而改变了检测灵敏度，对结果产生误判；直接接触推动的过程中容易在工件表面产生划痕，导致目视检验不合格；全过程的人工操作，除了要进行精准的设备调校之外，每根半方管需要速度不大于100mm/
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水浸法超声波熔深高精度检测装置及方法，以解决现有水浸法进行检测时存在的探头的入射角度易发生变化、水层距离发生变化而引起的误判、容易在工件表面产生划痕、检测速度难以把控等问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术涉及一种水浸法超声波熔深高精度检测装置，其包括三轴桁架、角度调节模块、探头模块、水槽和检测平台；所述的三轴桁架用于调整角度调节模块的位置；所述的角度调节模块用于以竖向轴为转动轴调整探头模块的角度；所述的探头模块包括外套筒、旋转座和探头本体，探头本体固定于旋转座内，旋转座通过水平设置的旋转销轴转动连接于外套筒内，外套筒上还设有若干用于锁紧旋转座的锁紧螺钉；所述的水槽设置于探头模块的下方，用于盛放去离子水；所述的检测平台设置于水槽内，用于放置检测件。
4、优选地，所述的三轴桁架包括立柱、y轴轨道、x轴轨道和z轴轨道，y轴轨道固定于立柱的顶部，x轴轨道滑动连接于y轴轨道上，z轴轨道滑动连接于x轴轨道上；所述的角度调节模块上下滑动连接于z轴轨道上；所述的探头模块通过竖向支撑固定于角度调节模块的下方。
5、优选地，所述的角度调节模块包括基座、旋转轴、弹簧和定位珠，所述的旋转轴转动连接于基座内，旋转轴的侧壁以及基座的内部均设有对称设置的孔，所述的弹簧的一端固定在旋转轴的孔底或固定在基座的孔底，定位珠固定在弹簧的另一端。
6、优选地，所述的检测平台包括底板和若干支撑块，底板的底部设有若干万向滚轮，支撑块平行设置于底板的上表面，支撑块的上沿设有v型槽，v型槽的两侧壁呈90度夹角；所述的万向滚轮通过螺栓固定于底板的边缘，螺栓与底板螺纹连接，万向滚轮固定在螺栓的底部。
7、优选地，所述的外套筒和旋转座均为环形结构，探头本体上设有用于连接超声波检测仪的探头线，探头线从外套筒和旋转座的环形结构的内腔中延伸至超声波检测仪处。
8、优选地，所述的探头本体采用聚焦探头。
9、本专利技术还涉及一种水浸法超声波熔深高精度检测方法，其基于上述水浸法超声波熔深高精度检测实现，其包括以下步骤：
10、s1.制作对比模拟件；
11、s2.将检测平台放入水槽中并放入对比模拟件，向水槽内注满去离子水；
12、s3.通过三轴桁架调整角度调节模块及探头模块位置，通过角度调节模块调整探头模块的水平方向上的角度；
13、s4.基于对比模拟件检测位置处的弯折角度计算探头本体入射角，并反复调整旋转座使得探头本体的入射角符合计算结果，进而获得最优的反射回波，通过锁紧螺钉固定旋转座，使得探头本体的入射角不再发生变化；
14、s5.将对比模拟件更换为检测件，通过三轴桁架沿着x轴方向匀速移动探头本体，对检测件，对检测件一侧侧壁的不同槽深位置的波高进行记录；
15、s6.将角度调节模块旋转180°后定位，并通过三轴桁架调整探头本体在y轴方向上的位置，进而使得探头本体朝向检测件的另一侧，通过三轴桁架沿着x轴方向匀速移动探头本体，对检测件另一侧侧壁的不同槽深位置的波高进行记录。
16、优选地，所述s4基于对比模拟件检测位置处的弯折角度计算探头本体入射角的计算公式为：
17、sinα·cl(水)＝sin(β)·cs(钢)，
18、其中，α为探头本体的入射角，cl(水)为水中纵波的声速，cs(钢)为钢中横波声速，β为检测件的弯折角度减90°。
19、优选地，所述的探头本体采用聚焦探头，所述s4中还计算焦柱长度和焦柱直径；
20、所述焦柱长度的计算公式为：
21、l＝λf2/r2，
22、其中，l表示焦柱长度，f表示探头本体在水中的实际焦距，λ表示波长，r表示波源半径；
23、所述焦柱直径的计算公式为：
24、d＝λf/2r，
25、其中，d表示焦柱直径；
26、通过三轴桁架调整探头本体的位置，使得水层厚度不大于焦柱长度且检测点处于焦柱直径内。
27、优选地，所述s1制作对比模拟件的具体步骤为：
28、s1.1.制作对比模拟件，对比模拟件的材质、尺寸、板材厚度、折弯角度、表面状态均与检测件完全相同；
29、s1.2.采用同轴线双面对称刻槽的方式在对比模拟件的表面刻矩形槽，以模拟焊缝；
30、s1.3.在矩形槽的两端钻通孔，以模拟焊缝中的气孔类缺陷。
31、采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
32、1、本专利技术涉及的水浸法超声波熔深高精度检测装置探头模块包括外套筒、旋转座和探头本体，探头本体固定于旋转座内，旋转座通过水平设置的旋转销轴转动连接于外套筒内，外套筒上还设有若干用于锁紧旋转座的锁紧螺钉，使用前，基于对比模拟件检测位置处的弯折角度计算探头本体入射角，并反复调整旋转座使得探头本体的入射角符合计算结果，进而获得最优的反射回波，通过锁紧螺钉固定旋转座，使得探头本体的入射角不再发生变化，以保证结果数据可靠性。
33、2、本专利技术涉及的水浸法超声波熔深高精度检测装置在检测过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：其包括三轴桁架、角度调节模块、探头模块、水槽和检测平台；所述的三轴桁架用于调整角度调节模块的位置；所述的角度调节模块用于以竖向轴为转动轴调整探头模块的角度；所述的探头模块包括外套筒、旋转座和探头本体，探头本体固定于旋转座内，旋转座通过水平设置的旋转销轴转动连接于外套筒内，外套筒上还设有若干用于锁紧旋转座的锁紧螺钉；所述的水槽设置于探头模块的下方，用于盛放去离子水；所述的检测平台设置于水槽内，用于放置检测件。
2.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的三轴桁架包括立柱、Y轴轨道、X轴轨道和Z轴轨道，Y轴轨道固定于立柱的顶部，X轴轨道滑动连接于Y轴轨道上，Z轴轨道滑动连接于X轴轨道上；所述的角度调节模块上下滑动连接于Z轴轨道上；所述的探头模块通过竖向支撑固定于角度调节模块的下方。
3.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的角度调节模块包括基座、旋转轴、弹簧和定位珠，所述的旋转轴转动连接于基座内，旋转轴的侧壁以及基座的内部均设有对称设置的孔，所述的
4.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的检测平台包括底板和若干支撑块，底板的底部设有若干万向滚轮，支撑块平行设置于底板的上表面，支撑块的上沿设有V型槽，V型槽的两侧壁呈90度夹角；所述的万向滚轮通过螺栓固定于底板的边缘，螺栓与底板螺纹连接，万向滚轮固定在螺栓的底部。
5.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的外套筒和旋转座均为环形结构，探头本体上设有用于连接超声波检测仪的探头线，探头线从外套筒和旋转座的环形结构的内腔中延伸至超声波检测仪处。
6.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的探头本体采用聚焦探头。
7.一种水浸法超声波熔深高精度检测方法，其基于权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测实现，其特征在于，其包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的水浸法超声波熔深高精度检测方法，其特征在于：所述S4基于对比模拟件检测位置处的弯折角度计算探头本体入射角的计算公式为：Sinα·CL(水)＝sin(β)·CS(钢)，
9.根据权利要求7所述的水浸法超声波熔深高精度检测方法，其特征在于：所述的探头本体采用聚焦探头，所述S4中还计算焦柱长度和焦柱直径；
10.根据权利要求7所述的水浸法超声波熔深高精度检测方法，其特征在于：所述S1制作对比模拟件的具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：其包括三轴桁架、角度调节模块、探头模块、水槽和检测平台；所述的三轴桁架用于调整角度调节模块的位置；所述的角度调节模块用于以竖向轴为转动轴调整探头模块的角度；所述的探头模块包括外套筒、旋转座和探头本体，探头本体固定于旋转座内，旋转座通过水平设置的旋转销轴转动连接于外套筒内，外套筒上还设有若干用于锁紧旋转座的锁紧螺钉；所述的水槽设置于探头模块的下方，用于盛放去离子水；所述的检测平台设置于水槽内，用于放置检测件。
2.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的三轴桁架包括立柱、y轴轨道、x轴轨道和z轴轨道，y轴轨道固定于立柱的顶部，x轴轨道滑动连接于y轴轨道上，z轴轨道滑动连接于x轴轨道上；所述的角度调节模块上下滑动连接于z轴轨道上；所述的探头模块通过竖向支撑固定于角度调节模块的下方。
3.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的角度调节模块包括基座、旋转轴、弹簧和定位珠，所述的旋转轴转动连接于基座内，旋转轴的侧壁以及基座的内部均设有对称设置的孔，所述的弹簧的一端固定在旋转轴的孔底或固定在基座的孔底，定位珠固定在弹簧的另一端。
4.根据权利要求1所述的水浸法超声波熔深高精度检测装置，其特征在于：所述的检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐云峰，祁世让，任志华，李德明，陈建春，刘四海，
申请(专利权)人：杭州浙富核电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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