[發明專利]小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法

有效

• 申請號: 202010013033.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111141825B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陳雄
• 申請（專利權）人: 陳雄
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于材料無損檢測技術領域，具體為一種涉及小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法。本發明方法包括：控制發射一定頻率、一定聲場分布形式的超聲波作為檢測探針，以合理方式作用于鋼管，在鋼管內部形成多種模式的超聲波傳播行為；其中，不同模式的超聲波分別針對鋼管不同區域位置所存在的缺陷進行檢測，再分別提取這些不同模式的超聲波信號特征，結合其出現的不同監測時段，對信號是否存在異常情況進行判斷；根據判斷結果，對成像元素，即各監測時段的信號電壓幅度，進行“或”邏輯處理，根據不同的邏輯情況，對各種壁厚/外徑比的鋼管進行質量檢測。本發明有效解決了目前國內外小口徑厚壁鋼管無法在線實施探傷檢測的問題。

技術領域

本發明屬于材料無損檢測技術領域，具體涉及小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法。

背景技術

關于鋼管的探傷檢測，目前有成熟的國家標準，其中規定采用折射橫波探傷法。所述的折射橫波探傷法，通過將入射超聲波與鋼管表面成一定的角度入射以達到全反射縱波、折射橫波進入鋼管實施檢測的目的，入射超聲波與鋼管表面的角度必須介于第一臨界角和第二臨界角之間，如果小于第一臨界角，那么縱波也會進入到鋼管中，從而對橫波檢測鋼管造成干擾，如果大于第二臨界角，那么折射橫波也會被全反射掉，從而無法對鋼管實施檢測。在入射超聲波以接近第一臨界角的角度入射的時候，折射入鋼管的橫波可以最大程度的靠近鋼管的中心，也就是最大程度的靠近或者作用在內壁上。但是，如果鋼管的壁厚增加，壁厚/外徑比大于0.23 的時候，最可能靠近管中心的折射橫波就無法作用到內壁上了。這時候采用折射橫波法就無法對鋼管進行內部的徹底檢測了。

目前能夠用到的針對鋼管的不同無損檢測方法均存在局限：

折射橫波探傷法，管壁超厚時不再適用；

使用磁粉和渦流，都很難對鋼管內壁進行自動探傷；

射線方法，設備復雜并安全要求嚴格，也難達到目前出現問題所要求的靈敏度；

采用超聲導波方法，難以實現在線自動探傷。

因此，要突破常規鋼管超聲探傷方法針對壁厚/外徑比大于0.23的小口徑管檢測的技術瓶頸，實現對各種壁厚/外徑比的鋼管都能夠實施質量探傷檢測，必須有新的方法。

發明內容

本發明的目的在于針對目前鋼管探傷檢測中的問題，提供一種新的小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法。

本發明提供的小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法，是控制發射一定頻率、一定聲場分布形式的超聲波作為檢測探針，以合理方式作用于鋼管，在鋼管內部形成多種模式的超聲波傳播行為；其中，不同模式的超聲波分別針對鋼管不同區域位置所存在的缺陷進行檢測，再分別提取這些不同模式的超聲波信號特征，結合其出現的不同監測時段，對信號是否存在異常情況進行判斷；然后根據判斷結果，對成像元素，即各監測時段的信號電壓幅度，進行“或”邏輯處理，根據不同的邏輯情況，采用成像的方法對各種壁厚/外徑比的鋼管進行質量檢測。本發明方法可以檢測包括在內壁、外壁上以各種形式存在的質量缺陷，以解決目前國內外針對鋼管壁厚與外徑之比大于0.23的鋼管沒有自動化探傷手段的問題。

本發明提供的小口徑鋼管超聲波掃描時域分段成像檢測方法，具體步驟如下。

（1）發射超聲波作為檢測探針，作用于鋼管；其中：

采用的超聲波頻率在5MHz～15MHz之間，聲場采用點聚焦或者線聚焦方式，焦距長度在80～200mm之間；

采用點聚焦方式時，點聚焦聲場中心軸線與鋼管徑向中心軸線垂直相交，將聲波入射到鋼管內部；

采用線聚焦方式時，線聚焦聲場對稱中心面通過鋼管徑向中心軸線，并且焦線與其保持平行，將聲波入射到鋼管內部；