[發明專利]一種多層擴散焊接相控陣超聲檢測方法

在審

• 申請號: 202010563843.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111812206A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 王海登;鄂楠;劉向前;孫鵬遠;李培躍;余巍;蔣鵬;邊傳新
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/22;G01N29/34;G01N29/44
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 逯雪峰

本發明涉及一種多層擴散焊接相控陣超聲檢測方法，包括對比試塊制備、檢測系統基礎配置、激發程序設置、檢測靈敏度設置、掃查檢測、缺陷評定等步驟，利用多層擴散焊接專用對比試塊校準不同焊接層的檢測靈敏度，采用線性掃描方案成像顯示檢測結果，檢測靈敏度高，缺陷檢出率高，檢測結果可靠，檢測結果實時成像，便于在缺陷位置重復掃查，提高缺陷識別準確率，解決了多層擴散焊接結構相控陣超聲檢測的關鍵技術問題，不受檢測場地限制，能實現產品快速、可靠的檢測。

技術領域

本發明涉及焊接結構無損檢測領域，具體涉及一種多層擴散焊接相控陣超聲檢測方法。

背景技術

擴散焊接是通過焊件緊密貼合，利用加溫和加壓手段使接觸面之間的原子相互擴散形成連接的焊接方法。擴散焊接技術可廣泛應用在不銹鋼、鈦合金、鋁合金等多種材料的同種或異種焊接中，且具有焊后應力變形小、結構重量輕等優點。擴散焊接工藝不當時，容易產生缺陷，但由于缺陷的特殊性，始終是無損檢測的難點。

擴散焊接缺陷間隙尺寸僅有幾微米，射線檢測時無法探測出這一微小的厚度差異，其他電磁、紅外等檢測方法未見有相關的研究和應用。目前針對擴散焊接的無損檢測方法研究主要集中于聲學檢測手段，且只針對單層擴散焊接接頭，通常采用水浸超聲檢測方案。水浸超聲檢測時需要將擴散焊接工件置于專用水槽中，調整水距將焦點深度設置在焊接區域，通過機械掃查完成檢測。水浸法檢測需要精細掃查，效率很低，且只能用于整體規格尺寸低于水槽尺寸的小型構件檢測，限制了其應用范圍。同時水浸法探頭的聚焦深度有限，在常用頻率和晶片尺寸下，在金屬材料中的聚焦深度通常只有幾十毫米，不能滿足多層擴散焊接結構的檢測需求。

相控陣超聲通過多陣元延時激發實現聲波疊加，達到“聚焦效果”，通過控制程序能夠實現不同深度的聚焦，適用于多層擴散焊接結構檢測。聲束聚焦能夠保證微小缺陷的檢測靈敏度，利用多陣元線掃描可實現成像評價，解決多層擴散焊接檢測與缺陷評價難題。目前針對擴散焊接的相控陣超聲檢測方法研究較少，在文獻和專利技術搜索中，也未見該技術在多層擴散焊接結構檢測中有相關報道和研究。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種多層擴散焊接相控陣超聲檢測方法，利用多陣元換能器、延時激勵聚焦的相控陣超聲技術對多層擴散焊接結構進行檢測，設計了多層擴散焊接專用對比試塊，開發了垂直入射線性掃描檢測方案，明確了靈敏度設置、掃查和缺陷定量評價要求，解決了多層擴散焊接結構相控陣超聲檢測的關鍵技術問題，不受檢測場地限制，能實現產品快速、可靠的檢測。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種多層擴散焊接相控陣超聲檢測方法，利用多層擴散焊接專用對比試塊校準不同焊接層的檢測靈敏度，采用線性掃描方案成像顯示檢測結果，具體包括以下步驟：

（1）、多層擴散焊接對比試塊的制備：對比試塊的結構形式應與多層擴散焊接的被檢工件相同，在對比試塊的各板層擴散焊接結合面（2）各設置一個直徑相同的平底孔（3），直徑根據質量要求選擇，通常為0.8mm～3.0mm，深度為0.5mm，所述平底孔（3）位于試塊各板層寬度方向中心線位置并沿試塊長度方向等間距分布，所述間距不小于30mm，平底孔（3）在焊接面上焊前加工，焊后直接形成參考反射體，除預制的參考反射體外，對比試塊中不應存在其他缺陷；

（2）、檢測系統基礎配置：相控陣超聲系統的最大通道數不小于64通道，最大激發孔徑數量不小于32，探頭陣元（4）數量應不小于32，可選擇高透聲薄膜或0°角楔塊（5）保護探頭，楔塊（5）的高度應與被檢工件厚度相適應；

（3）、激發程序設置：選擇合適頻率的探頭，設置聲速、延遲等基礎參數，根據工件厚度設置合適的激發孔徑（6），從第一陣元開始激發，直至完成全部陣元的激發，實現線性掃描成像，焦點（7）深度通常設置在最大深度焊接層或重點關注的焊接層位置；