[發明專利]一種多功能雙通道焊縫超聲波檢測掃查器

有效

• 申請號: 201310433045.3
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103529122A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 龔華;王業民;胡述超;朱錫山;李鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣第一建設公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/265
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 陸君

技術領域

本發明涉及一種超聲波檢測掃查器，特別是一種多功能雙通道焊縫超聲波檢測掃查器。

背景技術

目前在煉化裝置安裝施工中，大厚壁、大管徑壓力管道對接環焊縫無損檢測工程量越來越大；?采用A型脈沖超聲波檢測，缺陷顯示不直觀，不能顯示缺陷形狀，檢測結果及缺陷測量受人為因素影響大，缺陷檢測評定重復性差；采用X射線檢測越來越困難甚至不能檢測（穿透力不足）；采用γ射線檢測安全防護困能（有些場所不讓使用）、檢測時間長、檢測時間受限、半衰期短，因而不但成本高、靈敏度低、檢測效率低，嚴重制約著工程工期、質量、安全等因素。期待有一種能夠克服上述檢測缺點的新型檢測方法。

TOFD檢測技術，即Time?of?Flight?Diffraction??Technique，意思為衍射時差法超聲檢測技術。TOFD檢測技術具有設備輕便、靈活；對大壁厚管道焊縫檢測尤為適合；檢測結果直觀、重復性好，可實時顯示；在掃查同時可對焊縫缺陷進行分析、評判，也可打印、存盤，實現檢測結果的永久性保存；檢測靈敏度高（不受缺陷波幅高度的影響）、缺陷定位準確（沿焊縫長度方向、厚度方向）、還可測量出缺陷的自身高度；檢測速度快、效率高、工期短；作業強度小，無輻射無污染；同時可實現全天候檢測。此檢測技術可有效解決其它檢測方法存在的不足。

TOFD檢測技術是一種基于衍射信號實施檢測的新檢測技術，中文名稱為衍射時差法超聲波檢測技術。TOFD檢測是一種主要利用缺陷端點的衍射信號探測和測定缺陷尺寸的超聲波檢測方法，通常使用縱波斜探頭，采用一收一發模式。在焊縫兩側采用一對頻率相同的縱波斜探頭對稱放置，入射角的范圍通常是45°～70°，一個作為發射探頭，另一個作為接收探頭。在工件無缺陷部位，發射超聲脈沖后，首先到達接收探頭的是直通波，然后底面反射回波。有缺陷存在時，在直通波和底面反射波之間，接收探頭還會接收到缺陷處產生的衍射波和反射波。除上述波外，還會有缺陷部位和底面因波形轉換產生的橫波，一般會遲到于底面反射波到達接收探頭。在缺陷的上下端點，產生的衍射波，其衍射能量來源于缺陷端部。這兩束衍射波號在直通波與底面反射波之間出現。缺陷兩端點的信號在時間上將是可分辨的，根據衍射波信號傳播的時間差可判定缺陷高度的量值。

掃查面盲區就是指在TOFD檢測過程中由于受直通波占寬的影響，形成無法識別缺陷的深度范圍（一般為0～6mm）。該區域需要采取其它附屬方法進行補充檢測，為了提高缺陷檢出率和檢測效率，可以采用爬波探頭與TOFD探頭一同掃查的方法進行檢測，形成可分析評定的TOFD圖譜和爬波圖譜。

A掃描是將超聲波信號的幅度與傳播時間的關系以直角坐標的形式顯示出來的信號顯示形式，橫坐標代表聲波的傳播時間，縱坐標代表信號幅度。它是最基本的一種信號顯示方式。

把一系列A掃描數據組合，通過信號處理轉換可以得到TOFD圖像。A掃信號的波幅在圖像中是以灰度明暗顯示的，通過灰度等級表現出幅度的大小。TOFD一維坐標代表探頭位移，另一維代表信號傳送時間；TOFD圖像更有利缺陷的識別和分析；顯示出缺陷的長度、埋藏深度和自身高度。通過對圖像的分析和判斷，得出被檢測工件的焊縫的質量情況。

爬波是一種在材料的表面下傳播的壓縮波，由于爬波受工件表面粗糙的影響不大，同時具有對表面和近表面缺陷非常敏感的優點,使爬波檢測成為常規TOFD檢測的有力補充，檢測深度為2～12mm。爬波是縱波從第一介質以第一臨界角附近的角度入射到第二介質中時，在第二介質中產生一種非均勻波，由于這種波傳播時的大部分能量主要集中在表面下某范圍內，因而對近表面的缺陷有較高的檢測靈敏。而且對工件表面狀況不敏感，適合表面粗糙的工件。爬波沿焊縫長度方向行走時，采集焊縫中橫截面缺陷，形成為以直角坐標的形式顯示出來的信號顯示形式，即C掃描，顯示沿焊縫縱向的缺陷長度和焊縫寬度方向的缺陷所在平面位置。爬波探頭適合對被檢焊縫的表面和近表面缺陷進行檢測，彌補了由TOFD探頭掃查過程中造成盲區的不足。

目前，我國的《固定式壓力容器安全技術監察規程TSG?R0004-2009》標準中已明確可以使用TOFD檢測技術，同時《承壓設備無損檢測第10部分：衍射時差法超聲檢測NB/T47013.10-2010》的已發布實施，但《壓力管道安全技術監察規程—工業管道?》（TSG?D0001-2009）和《?工業金屬管道工程施工規范》（GB50235-2010）中沒有提到可以使用TOFD檢測；TOFD檢測技術目前在國內煉化厚壁管道的應用方面還是空白，其它行業也無成熟的經驗。