[發(fā)明專利]一種T型管支管貼合面的超聲波全覆蓋探傷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010893324.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN111983026B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永杰;任婉婷;張興家;朱林鈺;盛明華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

1.一種T型管支管貼合面的超聲波全覆蓋探傷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立笛卡爾三維直角坐標(biāo)系：T管是由主管和支管兩部分構(gòu)成，主管和支管之間的夾角為90°，在建立坐標(biāo)系時(shí)，將主管中心線作為直角坐標(biāo)系的x軸，以支管中心線作為直角坐標(biāo)系的y軸；

S2、求解一次波交點(diǎn)：在探傷時(shí)，超聲波探頭位于支管上，同時(shí)，超聲波探頭貼合在支管上且超聲波探頭的中軸線和支管方向保持平行，超聲波入射點(diǎn)坐標(biāo)為A；此時(shí)，視為超聲波在平行界面?zhèn)鞑ィ谄叫薪缑嫔弦淮尾ń稽c(diǎn)的求解，通過平行面的厚度L和超聲波入射角α就能夠利用勾股定理來進(jìn)行求解；求解出一次波交點(diǎn)B；

S3、求解二次波交點(diǎn)：當(dāng)超聲波束遇到不同介質(zhì)時(shí)將會(huì)發(fā)生鏡面反射，利用鏡面反射原理，在平行界面內(nèi)求解出超聲波的二次波交點(diǎn)坐標(biāo)C；

S4、求解入射線和反射線的空間直線方程：在步驟S2和步驟S3步驟中求解出了一次波、二次波直線上的三個(gè)點(diǎn)，利用上述的A，B，C三點(diǎn)寫出一次波、二次波空間直線方程；

S5、根據(jù)超聲波波束的一次波、二次波波面，計(jì)算有效區(qū)間寬度D以及探頭前緣到區(qū)間D的距離d；

S6、獲得支管貼合面外邊沿的變化規(guī)律：從主管的側(cè)面看整個(gè)T型管，根據(jù)主管外徑和當(dāng)前所在位置的z值，求出支管貼合面在y軸方向受到主管管壁影響而產(chǎn)生的偏移量Δm；

S7、按照貼合面最大寬度來設(shè)定超聲波束的入射角度：利用步驟S5中所計(jì)算的區(qū)域D寬度，求解出滿足條件的入射角；

S8、超聲波探頭圍繞支管旋轉(zhuǎn)θ角度：支管是建立在y軸上的，探頭在支管上旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的起點(diǎn)坐標(biāo)A、支管外徑Rs及旋轉(zhuǎn)角度θ，求出探頭所在位置的坐標(biāo)值；

S9、求解貼合面最大寬度：在T型管中鋼管和鋼管相連接時(shí)，貼合面為一個(gè)曲面；貼合面覆蓋時(shí)，計(jì)算出最大寬度來設(shè)置入射角度，使得最大寬度小于等于有效區(qū)域的覆蓋寬度；貼合面的最大寬度通過求解旋轉(zhuǎn)相同角度時(shí)支管外壁與內(nèi)壁上貼合面對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)y的差值得出，所需要的參數(shù)包括主管外徑、支管外徑、支管外徑上入射點(diǎn)坐標(biāo)及內(nèi)徑上一次波反射點(diǎn)坐標(biāo)；

S10、當(dāng)主管和支管的內(nèi)外徑參數(shù)固定時(shí)，步驟S9所求得的貼合面最大寬度為固定值，通過改變超聲波探頭的入射角度調(diào)整超聲波有效區(qū)間寬度D的寬度；探傷時(shí)，只要有效區(qū)間寬度D大于貼合面最大寬度，就能實(shí)現(xiàn)全覆蓋探傷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種T型管支管貼合面的超聲波全覆蓋探傷方法，其特征在于，所述步驟S2中，設(shè)超聲波入射點(diǎn)坐標(biāo)為A(x0,x0,z0)，主管外徑Rm，主管內(nèi)徑rm；支管外徑Rs，支管內(nèi)徑rs；一次波交點(diǎn)為B(x1,y1,z1)，C(x2,y2,z2)，超聲波入射角α；則支管管壁厚度L＝Rs-rs；利用勾股定理計(jì)算出：

△y＝L*tanα；

△z＝L；

進(jìn)一步求解出一次波交點(diǎn)B(x1,y1,z1)的坐標(biāo)：

x1＝x0；

y1＝y(tǒng)0-△y；

z1＝z0-△z。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種T型管支管貼合面的超聲波全覆蓋探傷方法，其特征在于，所述步驟S3中，利用鏡面反射原理在平行界面內(nèi)，計(jì)算出：

△y＝L*tanα；

△z＝0；

進(jìn)一步求解出二次波交點(diǎn)C(x2,y2,z2)的坐標(biāo)：

x2＝x0；

y2＝y(tǒng)0–2*△y；

z1＝z0-△z。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種T型管支管貼合面的超聲波全覆蓋探傷方法，其特征在于，在步驟S4中，利用上述入射點(diǎn)A，一次波交點(diǎn)B，二次波交點(diǎn)C三點(diǎn)寫出空間直線方程：

一次波所在直線的參數(shù)方程為：

x＝(x2-x1)t+x1；

y＝(y2-y1)t+y1；

z＝(z2-z1)t+z1；

二次波所在直線的參數(shù)方程為：

x＝(x3-x2)t+x2；

y＝(y3-y2)t+y2；

z＝(z3-z2)t+z2。