[發明專利]奧氏體不銹鋼管對接環焊縫超聲波檢測特種探頭

有效

• 申請號: 201410147200.X
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN103969341B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 莊浩春;馬小強;羅曉明;楊惠谷;李東勝;張建華;孫濤;楊海軍
• 申請（專利權）人: 化學工業設備質量監督檢驗中心;上海市特種設備監督檢驗技術研究院;莊浩春
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司62102
• 代理人: 皆知晉

技術領域

本發明屬于鋼焊縫超聲波檢測技術領域，特別涉及奧氏體不銹鋼管對接環焊縫超聲波檢測技術。

背景技術

奧氏體不銹鋼焊縫的超聲波檢測與碳鋼相比有很大不同，由于奧氏體不銹鋼焊縫金屬晶粒呈柱狀粗晶結構，使得超聲波在傳播的過程中，產生強烈的晶粒散射和衰減，引起較高的噪聲信號（林狀波），使得接收到的有用的缺陷回波信號強度降低并且淹沒在噪聲信號當中，同時焊縫組織的各向異性會造成超聲波聲束扭曲偏轉，從而使得信噪比大幅下降，缺陷的定位誤差也大大增加。因此采用常規超聲波探頭已無法對奧氏體不銹鋼焊縫進行有效地檢測，在實際應用上存在相當大的難度。針對這一技術難題，國內外主要通過對儀器探頭性能和信號處理來得以改善，但目前仍不成熟，尤其國內在該方面的研究工作不多，特別是在小口徑奧氏體不銹鋼管對接焊縫超聲波檢測技術方面的研究工作更少。有檢測方法的應用報道歸納起來主要有：小角度低頻縱波探頭檢測、爬波探頭檢測、雙晶窄脈沖縱波斜入射探頭檢測。

CN101694484A提供一種奧氏體不銹鋼焊縫中缺陷的超聲波定位方法，通過制作對比試塊，對對比試塊的焊縫(2)進行探傷，進行常規檢測：如果可探性試驗可以檢測出對比試塊焊縫(2)中小于某個極限尺寸的缺陷的位置，則可以使用常規超聲波檢測的方法對奧氏體不銹鋼焊縫(2)中的缺陷進行定位；否則，就證明常規超聲波檢測方法對這種奧氏體不銹鋼焊縫根本不適用，主要是為是否可以采用常規超聲波探傷檢測提供依據。

CN102207490A提供一種奧氏體不銹鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，具體步驟：在奧氏體不銹鋼焊縫的待測點處獲取一列A掃描信號a，在相鄰檢測點處獲取另一列A掃描信號b；分別對信號a和b進行小波包分解，獲得信號a和b的小波包樹及各級細節；將信號a和信號b的各級細節做累乘運算，獲得累乘的各級細節及相應的小波包樹；對累乘的小波包樹進行降噪處理，獲取噪聲抑制后的A掃描信號，利用該A掃描信號進行缺陷信號的識別。

CN102384941A公開了一種奧氏體不銹鋼焊縫超聲波檢測方法，其步驟如下：1)、制作與實際被檢測焊縫一致的三個焊縫試塊；2)、測量全部人工反射體，然后用插值法，獲得焊縫整個橫截面被劃分區域的反射強度，即二維距離波幅表；3)、確定二維距離波幅表中劃分區域的尺寸，先按同一水平位置進行插值；然后在同列中進行插值，這樣就得到了焊縫所有區域的反射基準反射當量；4)、檢測中發現缺陷回波后，先通過聲程和探頭K值確定反射體在焊縫中的區域，在二維距離波幅表中找出相應的基準當量，確定標準人工反射體的反射當量，用此當量與測得缺陷反射強度相比較，于是就得到了缺陷的當量。

CN31-1335/TG《無損檢測》期刊2013年第35卷第6期《寬頻帶窄脈沖TRL探頭在奧氏體不銹鋼焊縫超聲檢測中的優越性》中通過對JB/T4730《承壓設備無損檢測》所述的Φ273×30mm奧氏體不銹鋼管對接焊縫的測試，描述了現有的不同縱波探頭在奧氏體不銹鋼焊縫檢測中應用中的不同，驗證了寬頻帶窄脈沖TRL探頭在奧氏體不銹鋼焊縫超聲檢測中的優越性。

采用上述方法進行檢測，不同操作人員的檢測結果一致性和重復性差，實用性不強。特別是外徑為Φ34～Φ168mm、壁厚為3.5～20mm的小口徑奧氏體不銹鋼管對接環焊縫的超聲檢測，應用起來困難很大，JB/T4730《承壓設備無損檢測》也沒有相應的檢測標準，主要原因是沒有有效檢測小口徑奧氏體不銹鋼管對接環焊縫的探頭（超聲波換能器）造成的。

發明內容

本發明的目的是提供一種奧氏體不銹鋼管對接環焊縫超聲波檢測特種探頭，解決奧氏體不銹鋼管對接環焊縫超聲波檢測在靈敏度、信噪比和分辨率方面不足的技術問題。

本發明的一種奧氏體不銹鋼管對接環焊縫超聲波檢測特種探頭，其特征在于：采用一發一收雙晶聚焦結構，包括一發一收2個壓電晶片(1)、延遲斜楔(2)、隔聲層(3)、電纜線(4)、外殼(5)和阻尼塊(6)；延遲斜楔(2)由兩個矩形塊組成，兩個矩形塊之間夾有隔聲層(3)；在延遲斜楔(2)的底部有內凹的曲面，使至少在內凹曲面頂部與待測鋼管有接觸；兩個矩形塊上部的外角有對稱的切面，切面呈菱形，切面上各置有壓電晶片(1)，功能分別為發射、接收；壓電晶片(1)與外殼(5)間置有阻尼塊(6)。

為了實現良好的耦合，將延遲斜楔(2)的底部與待測鋼管的接觸面修磨成與鋼管曲率半徑相符或接近的曲面，延遲斜楔(2)的底部內凹的曲面弧度最好分為Φ34、Φ42、Φ48、Φ89、Φ114、Φ140或Φ168。