[發明專利]銅與不銹鋼異種金屬真空釬焊水接頭的超聲波自動檢測系統

有效

• 申請號: 200710050728.5
• 申請日: 2007-12-10
• 公開（公告）號: CN101178386A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 萬志堅;柴玉琨;王學權;李書良;穆曉春;鄭援朝
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/26
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉世權

技術領域

本發明涉及超聲波無損檢測技術，具體說涉及銅與不銹鋼異種金屬釬焊水接頭的超聲波自動檢測系統。

背景技術

銅與不銹鋼異種金屬真空釬焊水接頭，是三峽電站水輪發電機定子線圈的重要部件，其質量對于電站的安全關系重大。

銅與不銹鋼異種金屬真空釬焊水接頭，主要由水接頭支撐、襯管、水盒以及焊接釬料構成。為了保證產品的焊接質量，采用預置釬料環(片)真空釬焊進行焊接工藝試驗，焊后進行超聲檢測使之滿足《三峽定子線圈水接頭驗收規范》。

銅與不銹鋼異種金屬真空釬焊水接頭的釬焊，屬于異種金屬的連接，其結構緊湊，外形尺寸不規則并帶有螺紋結構，技術條件要求對焊接面進行100％掃查，給水接頭的釬焊質量檢測工作帶來很大的困難。由于內部空間非常狹小只有φ29mm，因此必須從水接頭工件內部進行檢測，這就對探頭的尺寸、晶片尺寸和焦距提出了特殊的要求：需要直徑小、晶片小、焦距小，能發現小當量缺陷，具有高檢測靈敏度的高頻率點聚焦的特殊探頭；而銅對聲波的衰減較大，要求必須使用低頻探頭，如何解決這一矛盾，這就對超聲檢測技術提出了很高的要求，目前國內還無相關檢測技術的報道。

發明內容

本發明的目的是：提供一種能滿足對銅與不銹鋼異種金屬真空釬焊水接頭質量檢測要求的超聲波自動檢測系統。

本發明的超聲波自動檢測系統，由水接頭自動檢測裝置、單晶水浸聚焦探頭、對比試塊及執行檢測任務的計算機程序所組成；水接頭自動檢測裝置，包括有工控機、分別受工控機控制的兩個電機驅動器、受各自電機驅動器操縱的兩臺電機、一端連接單晶水浸聚焦探頭而另一端連接工控機的超聲波探傷儀，其特征在于：該自動檢測裝置中的一臺電機帶動可上下豎直運動的傳動軸，該傳動軸上裝有由水平桿與豎直桿構成的探頭調角器，單晶水浸聚焦探頭安裝在該探頭調角器豎直桿的下端，另一臺電機帶動可在水平面上轉動并與探頭調角器配合的固定有待測水接頭的轉盤。

所述單晶水浸聚焦探頭，包括有一端敞口的圓柱形殼體、安裝并封閉在該殼體敞口上的保護膜片、裝于殼體內固定在殼體敞口壁上與該膜片底面緊貼于一體的具有小直徑小焦距的壓電晶片、未充滿殼體腔體并與該壓電晶片底面貼合成一體的聲波振動阻尼塊、設置在殼體封閉底面上的信號電纜插頭，以及與該信號電纜插頭連接的由該壓電晶片的前、后兩面的兩根壓電引線組成的電纜線19。

該電纜線通過該信號電纜插頭上的探頭電纜線連接超聲波探傷儀。

所述單晶水浸聚焦探頭中的小直徑、小焦距的壓電晶片，是尺寸為φ5mm，焦點為φ1mm，焦距為10mm的單晶水晶壓電晶片。

所述單晶水浸聚焦探頭中聲波振動阻尼塊，為由市售的顆粒度小于φ1mm的鎢合金材料經壓制而成，其充填在探頭殼體內的體積，占整個探頭殼體腔體的80-90％。

所述對比試塊，為用于標定系統靈敏度的具有人工缺陷的實際水接頭，在該水接頭的水盆下部豎直方向上開有一條豎直方向缺陷槽，該槽寬3mm、深度由水盆外徑直到與紫銅內襯管接觸的焊縫位置，在與該豎直方向缺陷槽相對的水盆側壁的外壁上，制有兩個直徑為φ1.5mm的缺陷孔，孔深由水盆外壁直到與紫銅內襯管接觸的焊縫位置。

所述執行檢測任務的計算機程序，由系統初始化、傳動控制、數據采集分析、數據管理及結果保存各模塊組成。其中：

系統初始化模塊，主要包括采集系統、電機驅動系統初始化、各傳動軸位置復位、初始化參數保存、待件工件的編號、長、寬等參數的讀取程序；

傳動控制模塊，主要包括驅動系統控制(帶正、反向控制)、原點及行程極限檢測、傳動速度控制程序；

數據采集分析模塊，主要包括數據采集、異常數據分析剔除、數據分析程序；

數據管理模塊，主要包括檢測數據存儲、查詢、維護功能，記錄原始檢測數據和缺陷坐標位置，單獨提供原始數據及缺陷數量、缺陷面積大小的統計程序；

結果保存模塊，包括對檢測結果保存、對報表進行后臺打印的程序。

使用本發明的執行檢測任務的計算機程序，對銅與不銹鋼異種金屬真空釬焊水接頭進行超聲波檢測的方法，包括以下步驟：

第一步，接通系統電源，打開超聲波探傷儀，預熱10分鐘；

第二步，將對比試塊裝滿去離子水放入自動檢測裝置的轉盤中，調節調角器使單晶水浸聚焦探頭伸入對比試塊腔體中并使探頭與對比試塊壁面垂直，使探頭的焦點落在對比試塊的內壁面上；