[發(fā)明專利]一種基于CIVA仿真軟件的管座角焊縫檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110425173.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN102520067A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦敬品;侯松;劉偉;何存富;吳斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/07
• 分類號(hào): G01N29/07
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于聲場(chǎng)仿真軟件的管座角焊縫缺陷檢測(cè)方法，該方法主要用于管座角焊縫類結(jié)構(gòu)，屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

集箱管座角焊縫是連接管排與集箱的剛性結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力主要集中在角焊縫根部。該角焊縫在焊接過(guò)程中冷卻速度快，容易出現(xiàn)未焊透、未熔合、裂紋等缺陷，而且其服役環(huán)境一般伴隨著較大溫差，容易造成裂紋以及未融合區(qū)域的擴(kuò)展。對(duì)近年來(lái)一些火電廠角焊縫泄漏的分析結(jié)果表明，大部分泄漏是由于角焊縫在制造過(guò)程中形成的未焊透、未熔合、裂紋等危險(xiǎn)性缺陷在運(yùn)行中擴(kuò)展導(dǎo)致的，因此對(duì)角焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)至關(guān)重要。?

超聲波探傷對(duì)未焊透、未熔合、裂紋等危害性面積型缺陷檢測(cè)靈敏度較高，該方法是角焊縫內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)的主要發(fā)展方向。但由于管座角焊縫的形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)特殊，焊縫各處的截面均不相同，且用斜探頭在不同位置對(duì)這類焊縫探傷時(shí)，缺陷波出現(xiàn)的位置和規(guī)律也不相同。一般需要專業(yè)的檢測(cè)人員對(duì)這類焊縫進(jìn)行超聲波探傷，否則容易誤判或漏檢重要缺陷。因此提高對(duì)管座角焊縫缺陷的檢測(cè)效率及其缺陷檢測(cè)的可靠性尤為重要。?

為克服普通斜探頭檢測(cè)效率低，漏檢率高等缺點(diǎn)，可以利用多個(gè)陣元組成換能器陣列進(jìn)行相控陣無(wú)損檢測(cè)。相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)通過(guò)電子系統(tǒng)控制換能器陣列中各個(gè)陣元，按照一定的延遲時(shí)間規(guī)則發(fā)射和接收超聲波，實(shí)現(xiàn)扇形掃描，聲束聚焦。因此，相控陣檢測(cè)具有快速、準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且缺陷的檢出率高。但相控延時(shí)發(fā)射電路極為復(fù)雜，對(duì)發(fā)射信號(hào)的同步和延時(shí)要求很高，而且隨著陣元數(shù)目的增加，控陣電路制作的復(fù)雜性和成本都顯著增加，因此，其廣泛應(yīng)用受到了極大的限制。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于常規(guī)超聲斜探頭的管座角焊縫缺陷檢測(cè)方法，通過(guò)該方法可以大大提高管座角焊縫的缺陷探傷效率以及探傷的可靠性；解?決角焊縫探傷對(duì)工程人員經(jīng)驗(yàn)依賴性高的實(shí)際問(wèn)題。本發(fā)明的具體方案為：?

本發(fā)明由信號(hào)采集模塊、超聲波信號(hào)激勵(lì)/接收模塊、傳感器和數(shù)值仿真模塊組成如圖1所示。利用數(shù)值仿真模塊進(jìn)行數(shù)值仿真，得到傳感器檢測(cè)位置-幅值曲線，焊縫缺陷可檢區(qū)域圖形；根據(jù)該仿真結(jié)果選擇傳感器的檢測(cè)角度和檢測(cè)位置安放傳感器；在計(jì)算機(jī)的控制下超聲波信號(hào)激勵(lì)/接收模塊產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)傳感器激勵(lì)出超聲波信號(hào)沿檢測(cè)試件發(fā)射出去，并通過(guò)傳感器接收反射的超聲波信號(hào)，然后又經(jīng)過(guò)超聲波激勵(lì)/接收模塊傳輸給計(jì)算機(jī)；通過(guò)計(jì)算機(jī)里的采集軟件即可獲得檢測(cè)波形，最后通過(guò)聲程計(jì)算即可確定焊縫缺陷的位置；所述的傳感器采用單個(gè)超聲斜探頭，所述的超聲波激勵(lì)/接收模塊采用MULTY-2000系列相控陣儀器，所述的采集模塊采用的是計(jì)算機(jī)及與MULTY-2000系列相控陣儀器相配套的采集軟件，所述的軟件仿真模塊由CIVA仿真軟件和MATLAB軟件共同組成。?

具體地說(shuō)可以按照以下步驟實(shí)施檢測(cè)，方法流程見圖6：?

1)根據(jù)管座角焊縫的實(shí)際尺寸及缺陷分布情況應(yīng)用數(shù)值仿真模塊進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，數(shù)值仿真模塊由CIVA仿真軟件和MATLAB軟件組成。?

首先在CIVA軟件中不斷改變傳感器的聲束入射角度進(jìn)行仿真得到不同角度下探頭位置-缺陷信號(hào)回波幅值曲線。然后使用MATLAB軟件將這些幅值曲線進(jìn)行匯總，并繪制缺陷的可檢測(cè)區(qū)域圖形。?

2)根據(jù)步驟1中得到的探頭位置-回波信號(hào)幅值曲線，找到回波信號(hào)幅值最大的探頭角度及檢測(cè)位置，選擇該角度的傳感器并將其安裝在該檢測(cè)位置上。?

3)在計(jì)算機(jī)的控制下，超聲波激勵(lì)/接收模塊產(chǎn)生超聲波激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)傳感器激勵(lì)出超聲波信號(hào)并沿檢測(cè)試件發(fā)射出去，通過(guò)傳感器接收反射的超聲波信號(hào)，然后又經(jīng)過(guò)超聲波激勵(lì)/接收模塊傳輸給計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的采集軟件即可獲得角焊縫檢測(cè)的回波波形。所述的超聲傳感器采用單個(gè)超聲斜探頭，所述的超聲波激勵(lì)/接收模塊使用的是MULTY-2000系列相控陣儀器，所述的信號(hào)采集模塊采用的是計(jì)算機(jī)及與MULTY-2000系列相控陣儀器配套的采集軟件。?

4)對(duì)缺陷回波進(jìn)行定位計(jì)算確定缺陷位置，其聲程主要由兩部分構(gòu)成，超聲波在斜塊中傳播的時(shí)間t1以及在檢測(cè)試件中傳播的時(shí)間t2。斜塊引起的傳播延時(shí)通過(guò)半圓形標(biāo)準(zhǔn)鋼試塊來(lái)確定，超聲波在檢測(cè)試塊中的傳播時(shí)間根據(jù)幾何計(jì)算來(lái)測(cè)得。據(jù)此來(lái)確定缺陷位置。?