[發(fā)明專利]大直徑厚壁壓力容器堆焊層剝離超聲檢測成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910055585.6
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101614705A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寶軍;嚴(yán)智;鐘志民;張國豐;劉呈則;周路生;袁光華
• 申請（專利權(quán)）人: 國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 上海衡方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 許文珍;金重慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種容器焊層剝離超聲檢測成像系統(tǒng)，特別是一種應(yīng)用于現(xiàn)場大直徑厚壁壓力容器堆焊層層間剝離的半自動超聲檢查、數(shù)據(jù)分析的超聲檢測成像系統(tǒng)，屬利用超聲技術(shù)對物體進(jìn)行檢測的半自動檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在石油化工和核電領(lǐng)域存在大量的大直徑厚壁壓力容器。以化工廠的加氫反應(yīng)器為例，加氫反應(yīng)器是加氫裂化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其主體材質(zhì)多為2?1/4Cr-1Mo。由于該容器在高溫、高壓以及臨氫條件下運行，長期使用后會導(dǎo)致如下問題：堆焊層與母體材質(zhì)的層間剝離和堆焊層表面開裂等，堆焊層的層間剝離一旦產(chǎn)生，在以后的設(shè)備連續(xù)運行過程中會導(dǎo)致堆焊層層間剝離區(qū)域的擴(kuò)大，同時還會引起壓力容器堆焊層層下裂紋的產(chǎn)生。大面積的層間剝離以及層下裂紋的產(chǎn)生將影響到壓力容器的使用壽命，并帶來安全生產(chǎn)隱患。如果能及時發(fā)現(xiàn)堆焊層層間剝離并定期進(jìn)行跟蹤檢測，將有利于安全隱患的及時發(fā)現(xiàn)和排除，并為厚壁壓力容器的使用壽命評估提供可靠的檢測分析數(shù)據(jù)。

目前，針對堆焊層層間剝離的檢測方法通常是采用超聲波直探頭手動掃查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)底面回波異常或者堆焊層界面回波顯著時，根據(jù)超聲信號以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判定層間剝離是否存在，并對剝離區(qū)域進(jìn)行人工確定和剝離面積計算。手動檢測主要存在如下缺點：

檢測效率低；

檢測結(jié)果不直觀；

手持探頭進(jìn)行掃查，檢測結(jié)果重復(fù)性差；

檢測結(jié)果的評價受人為因素影響較大，可比性差；

檢測結(jié)果無法保存，可追溯性差；

隨著運行時間的延長，目前大部分石油化工或核電領(lǐng)域的大直徑厚壁壓力容器已經(jīng)接近或超過使用年限，堆焊層剝離問題也成為影響其安全可靠運行的主要問題。根據(jù)運行和檢測的經(jīng)驗表明，多數(shù)層間剝離集中發(fā)生在某一特定區(qū)域，并且在此區(qū)域存在諸多小面積剝離區(qū)域，要手工繪制這些小剝離邊界區(qū)域需要花費大量的檢測時間，對此有關(guān)行業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品，如中國專利申請?zhí)枮?00610009690.2(管節(jié)點焊縫超聲相控陣檢測成像系統(tǒng))等，雖已達(dá)到一定的精度，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此，有必要開發(fā)一種堆焊層剝離半自動超聲檢測系統(tǒng)，提高檢測效率，縮短檢修工期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于現(xiàn)場檢測的大直徑厚壁壓力容器堆焊層剝離超聲檢測成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)θ萜鬟M(jìn)行分塊檢查，即區(qū)域內(nèi)自動掃查，尤其適用于容器的抽檢和指定區(qū)域檢測；自動識別缺陷；實時顯示缺陷的相對位置、真實形狀及大小；對缺陷準(zhǔn)確定位與定量；記錄、存儲掃查結(jié)果；可實現(xiàn)全區(qū)域掃查和定點、定區(qū)域掃查。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種大直徑厚壁壓力容器堆焊層剝離超聲檢測成像系統(tǒng)，包括機(jī)械掃查裝置、控制系統(tǒng)上位機(jī)、控制系統(tǒng)下位機(jī)、超聲檢測板卡和超聲數(shù)據(jù)處理成像系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)械掃查裝置還包括磁輪吸附組件、機(jī)械橫梁組件、直流伺服電機(jī)、超聲探頭夾具組件、行程開關(guān)、垂直移動組件和零位傳感器，其中所述的磁輪吸附組件通過磁力吸附將所述的機(jī)械掃查裝置固定安裝在厚壁壓力容器的外壁，通過所述機(jī)械橫梁組件中的絲杠及所述垂直移動組件中的同步帶的傳動帶動所述超聲探頭夾具組件沿著被檢測工件表面在水平向或垂直向移動，在固定全區(qū)域內(nèi)粗掃或在指定小區(qū)域內(nèi)精掃，整個掃查軌跡以可調(diào)節(jié)等間距的柵格形式進(jìn)行，所述的行程開關(guān)用于限定x/y軸方向運動的最大行程范圍，所述的零位傳感器用于捕獲x/y軸方向運動的零點位置；所述的超聲探頭夾具組件將探頭采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龀晹?shù)據(jù)處理成像系統(tǒng)的超聲檢測板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)在線分析和處理，超聲數(shù)據(jù)處理成像系統(tǒng)和所述的控制系統(tǒng)上位機(jī)是通過以太網(wǎng)連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和信號協(xié)同，控制系統(tǒng)上位機(jī)和控制系統(tǒng)下位機(jī)采用485總線分布式方式連接，控制系統(tǒng)上位機(jī)的所有控制指令以及信號數(shù)據(jù)通過485總線與控制系統(tǒng)下位機(jī)進(jìn)行交互，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

所述的磁輪吸附組件是可調(diào)節(jié)的，通過其中活動齒輪沿固定齒輪的旋轉(zhuǎn)運動，可以調(diào)節(jié)磁輪吸附組件相對于所述機(jī)械橫梁組件的轉(zhuǎn)角，從而調(diào)節(jié)機(jī)械橫梁組件與被檢容器壁之間的距離。

所述的控制系統(tǒng)上位機(jī)和控制系統(tǒng)下位機(jī)是一個二維的運動控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全區(qū)域和指定區(qū)域掃查，控制方式可以在手動/自動之間切換，水平向和垂直向的掃查速度可在設(shè)定范圍內(nèi)做到無極可調(diào)，兩個方向的運動誤差均在1mm范圍內(nèi)。