[發明專利]一種焊縫的超聲波時差衍射檢測方法

無效

• 申請號: 201110328574.8
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102507734A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 趙紀峰;郝曉軍;牛曉光;李中偉;劉長福
• 申請（專利權）人: 河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/265
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張素靜

技術領域

本發明涉及一種焊縫的超聲波時差衍射檢測方法。

技術背景

在上個世紀70年代早期,史克博士發明了超聲波時差衍射檢測(TOFD)技術。TOFD技術是一種裂紋尺寸檢測技術，由兩個探頭組成，一個探頭起發射作用，另一個探頭起接收作用，其原理是通過超聲波衍射后能量重新發射計算裂紋的位置。與常規的脈沖回波技術相比，TOFD技術有兩個最大的優勢：1、有很高的定量精度，絕對的誤差是正負一毫米；2、在檢測的過程中對缺陷的角度不敏感,?定量是基于衍射信號的時間而不是基于信號的波幅。目前對于焊縫的常規TOFD檢測，需將TOFD探頭分別置于焊縫兩側，一般是兩探頭橫跨焊縫，且聲束方向與焊縫走向垂直，如附圖1所示。

然而，對于壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件的對接焊縫，由于焊縫兩側母材不等高或彎頭側為斜面等結構的原因，在大小頭、彎頭或三通側往往不能放置TOFD探頭，從而無法實現此類焊縫的TOFD檢測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供適用于無法在焊縫兩側同時布置探頭的壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件的對接焊縫的一種焊縫的超聲波時差衍射檢測方法。

本發明解決上述技術問題采取的技術方案：

一種焊縫的超聲波時差衍射檢測方法，其包括如下步驟：

將折射角不同的兩個探頭分別作為發射探頭和接收探頭與TOFD儀器相連接，將所述兩個探頭按相同的方向安裝在掃查架上，所述掃查架位于與焊縫的中心線垂直的方向，且位于焊縫中心線的同側，啟動TOFD儀器，根據待檢的工件母材的厚度及探頭角度確定兩探頭間距PCS和確定發射探頭距焊縫中心線的距離L，調整儀器參數后，掃查架沿與焊縫中心線平行的方向移動，對焊縫進行掃查；對掃查圖像進行判讀，若未發現缺陷信號圖像，則掃查完成，否則，改變探頭間距PCS，其余設置和參數保持不變，再進行一次掃查，根據兩次掃查結果進行計算，實現對焊縫缺陷的定位、定量檢測。

本發明采用上述技術方案產生的有益效果是：本發明將傳統TOFD檢測時兩個折射角相同的探頭在焊縫兩側布置的方式改變為兩個折射角不同的探頭在焊縫單側布置，采用單面單側掃查的方式，在保持了TOFD檢測原有優勢的同時，實現了對壓力容器筒體及封頭對接焊縫以及壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件對接焊縫的TOFD檢測，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為常規TOFD檢測技術的探頭布置示意圖；

圖2為本發明方法的探頭布置示意圖；

圖3為本發明方法的測量原理示意圖；

圖4為采用本發明方法測量有缺陷焊縫時的A掃查信號示意圖；

在附圖中：1接收探頭、2發射探頭、3?焊縫缺陷、4焊縫、5工件母材、6聲束邊緣、7入射波、8衍射波、9掃查覆蓋區、10?TOFD儀器、11?探頭線、12?掃查架、a?焊縫缺陷上尖端衍射信號、b焊縫缺陷上尖端衍射信號。

具體實施方式

如圖1所示，常規TOFD檢測技術的探頭分別置于焊縫兩側，對于壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件的對接焊縫不能檢測。如圖2所示為本發明方法的探頭布置示意圖，接收探頭1選擇大折射角（60度）的探頭，發射探頭2選擇小折射角（20度）的探頭；為確保超聲波既能最大限度地覆蓋焊縫區域又能獲得盡量高的信噪比，根據工件厚度以及探頭角度確定探頭間距PCS以及發射探頭2距焊縫4的中心線的距離L；將上述兩個探頭安裝在掃查架12上，并與TOFD儀器10（型號：OMNISCAN）相連接；將掃查架12按照所確定的L值置于待檢的工件母材5上的焊縫4的同一側，且兩探頭的連線與焊縫4的中心線垂直；啟動TOFD儀器10，調整聲速、時間窗口、信號增益、編碼器步長等參數，沿焊縫4的中心線平行的方向進行掃查；對掃查結果進行判讀，如果未發現缺陷圖像顯示，則完成掃描；否則，保持發射探頭2與焊縫4的中心線的距離L不變，探頭間距PCS增大或縮小10%，其他參數不變，再重復進行一次掃查。當焊縫中存在裂紋缺陷時，缺陷的上端點衍射信號和下端點衍射信號將分別被接收探頭所接收，獲得圖4所示的A掃查信號。

如圖3所示為本發明方法的測量原理示意圖，圖中各參量的關系可由式1確定。

????????????????式1

式中?c??——材料中的縱波聲速；

?????t??——焊縫缺陷信號時差；

?????x??——焊縫缺陷距發射探頭中心的水平距離；

?????h??——焊縫缺陷的埋藏深度（焊縫缺陷距掃查面的距離）；