[發明專利]用于超聲波檢測細長中空型材的方法

在審

• 申請號: 201780033522.3
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN109196348A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 斯特凡·韋爾特根;羅伯特·彼得斯;克里斯托夫·德爾黑斯;斯特凡·尼切;拉斐爾·米歇爾
• 申請（專利權）人: 瓦盧瑞克德國有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22;G01N29/26;G01N29/28;G01N29/30
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明涉及一種用于由導聲材料尤其是金屬構成的有角中空型材(5)的超聲波檢測的方法，所述方法包括超聲波檢測裝置(11)，所述檢測裝置(11)由具有以相陣技術布置在換能器標尺(4)上的換能器(A至G)的探頭(1)構成，其中用于檢測所述中空型材(5)上的外側和內側缺陷的超聲波信號(10)由所述換能器(A至G)產生并耦合至所述中空型材(5)的表面中。為了對受測體的外側和內側表面的包括半徑區域的缺陷，尤其是縱向缺陷進行檢測，所述檢測具有高水平質量保證并能夠以節省成本的方式自動化進行，提出如此，為了檢測中空型材(5)的表面區域(5.6)和半徑區域(5.5)的外側和內側缺陷，依賴于所述換能器(A至G)相對于所述表面區域(5.6)的位置和所述換能器(A至G)相對于所述中空型材(5)的半徑區域(5.5)的位置來控制所述換能器(A至G)，使得所生成的超聲波信號(10)具有適配于在所述表面區域(5.6)和所述半徑區域(5.5)中的外側和內側缺陷的入射角，并且在對所述中空型材(5)進行實際超聲波檢測之前，對參考型材(5’)進行超聲波檢測。

技術領域

本發明涉及一種用于超聲波檢測細長中空型材的方法，其中具有壓電換能器的探頭用于相控陣技術中。

背景技術

眾所周知，相控陣設計中的超聲波探頭具有例如十六或更多的多個單獨的壓電換能器(piezoelectric transducers)。可以在探頭中最大程度地被激活的各個換能器的長度，包括兩個單獨換能器之間的間隙，也被定義為換能器的標尺長度。出于經濟原因，包括多個換能器的這種探頭由于其增加的檢測覆蓋率而有利地用于受測體中，必須在所述受測體的整個表面和長度上對其進行檢測。

用于待檢測的中空型材的材料基本上包括所有超聲傳導材料，例如金屬和合成材料。下文考慮的中空型材尤其是由諸如鋼的金屬構成。由鋼構成的中空型材諸如用作于建造行業或農機制造中的結構管材。

在工廠中生產的中空型材可以在長度上長達15米并能夠根據客戶的需求而剪切長度。根據本發明，有角的中空型材的特征在于橫截面可以是三角形，矩形，正方形或多邊形，其中中空型材可以例如由焊接或熱軋無縫圓管通過熱拉伸或冷拔生產，或由相應地彎曲并且在接合邊緣處焊接的金屬板生產。在橫截面中，這些中空型材各自包括型材主體中的直線區域，所述區域具有特定的邊緣長度，以及彎曲直線型材主體的過渡區域中的半徑區域。例如在熱拉伸或彎曲期間生產的并且根據生產方法、中空型材的壁厚和材料可以或多或少變化的邊緣半徑是這種中空型材的典型。熱軋無縫中空型材的典型半徑范圍例如在1×壁厚和3×壁厚之間，典型的壁厚在5到25mm的范圍內。

通常，管道的超聲波檢測是已知的并且已經建立了很長時間。使用作為生產過程的一部分的超聲波檢測來檢測工件中的任何可能的不連續性，例如，管壁或焊縫中的層狀缺陷，裂縫，缺口，廢痕或孔隙。此外，超聲波檢測還用于檢查管道的例如壁厚的尺寸穩定性。

對于方形鋼坯，德國專利申請DE 33 46 791 A1描述了一種相控陣技術中的超聲波檢測裝置。超聲波檢測裝置的探頭以與方形鋼坯的表面成確定的角度的方式布置。此外，德國專利申請DE 10 2012 016 607 A1涉及一種用于方性棒鋼的缺陷的超聲波檢測系統。方形棒鋼表面中的幾個平行線性凹槽用于進行系統的校準。此外，專利申請US 2015/0122029 A1使用具有壓電元件的相控陣技術進行超聲波檢測。超聲波換能器包括位于固體檢受元件一側的發射傳感器和位于固體受測元件相對側的接收傳感器，使得固體受測元件位于這兩個傳感器之間。

在中空型材的情況下，對可能的不連續性進行檢測也是重要的，這些不連續性尤其可以表現為型材主體的內表面和外表面上以及半徑區域中的縱向缺陷。由于中空型材的半徑區域在制造過程中承受更大的應力，因此它們更容易產生缺陷。