[發明專利]一種制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測方法

在審

• 申請號: 202011106072.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112798687A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 呂仲天;呂炎;何存富;宋國榮;曹邏煒;韓志遠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/265
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測方法，其特征在于：將兩壓電換能器按特定角度設置成一激一收方式構成一組，周向設置三組并固定于距制氫爐管外壁一定位置處，利用壓電換能器擴散角內的聲束及檢測環的旋轉實現制氫爐管檢測區域內管道內壁全覆蓋；采用電子掃查方式同時激勵每組檢測結構中發射壓電換能器，使其向耦合劑中輻射超聲波并以一定的角度進入管道內壁，在穿過檢測區域后回波信號同樣以一定角度輻射出管道，進入耦合劑被接收換能器接收，通過對回波信號特征的識別，從而定量管道蠕變裂紋。

2.根據權利要求1所述的一種制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測方法，其特征在于，該方法的實現過程如下，步驟一，確定待測爐管直徑D、壁厚T，根據制氫爐管的材料和需要檢測缺陷的大小Q確定管內聲波路徑距管內壁距離t，則管內折射角通過計算，根據snell定律聲波入射角通過計算，其中：C_L1為耦合劑波速，C_L2為制氫爐管材料的縱波波速；

步驟二、按照超聲檢測原則選擇中心頻率f、直徑d、聚焦距離F適中的壓電換能器，根據步驟一計算得到的聲波入射角α，及聲波在管內傳播路徑，調節傳感環換能器夾持角度，使換能器滿足步驟一計算得到的入射及接收條件并固定，其余兩組檢測結構設置同理；

步驟三、根據步驟二中方法固定三組換能器，將檢測環中每個壓電換能器的引出線分別連接至超聲激勵接收設備對應的通道接口，完成壓電換能器位置設定和電氣交聯；

步驟四、打開水泵調節流量，判斷達到耦合條件后打開超聲激勵接收設備，檢測計算機與設備無線通信狀態，通過計算機發送檢測指令控制超聲激勵接收設備使三通道同時對壓電換能器進行激勵，并采集三組回波確認波形是否正常，若波形存在問題重復步驟一、二微調換能器位置；

步驟五、傳感環運轉無誤后再次發送指令測試爬管電機及旋轉電機運轉狀態，系統各環節確認完畢后，將爬管機器調節至待測管道底端，計算機發送指令，開始整管自動檢測；

步驟六、由下至上掃查，通過無線模塊不斷將檢測數據發至計算機進行成像及處理，行至管道頂端爬管電機停止運轉，旋轉電機驅動檢測環旋轉一定角度，爬管電機再次運轉，檢測系統自上至下運行；

步驟七、待爬管機器運行至管道底端，超聲激勵接收設備完成對檢測數據傳輸后，在計算機上通過對各編號檢測組上行及下行回波信號進行數據排布，完成本次制氫爐管檢測；數據排布方式按照系統由下至上掃查順序將波形依次排列，故需將系統三通道下行數據在掃查結束后首尾交換，實現全管周向掃查數據統一排布與處理；

步驟八、根據出現問題回波的壓電換能器檢測組編號及峰值降低值，確定缺陷位置既組編號對應位置和出現高度。

3.根據權利要求2所述的一種制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測方法，其特征在于：檢測環及激勵接收換能器，系統檢測環共設置三組換能器，每組一個水浸線聚焦激勵換能器、一個水浸平探頭接收換能器，壓電換能器數量6個；零點時刻位置為編號1的檢測組并按順時針編號2、3檢測組。

4.根據權利要求2所述的一種制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測方法，其特征在于：制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測過程如下：爬管機器連接檢測環在電機驅動下由下至上掃查，通過無線模塊不斷將檢測數據發至計算機進行成像及處理，行至管道頂端爬管電機停止運轉，旋轉電機驅動檢測環順時針旋轉60°，爬管電機再次運轉，檢測系統自上至下掃查，行至管道底端，待數據傳輸至計算機對數據進行排布，完成管道全周向掃查檢測。

5.根據權利要求1所述的一種制氫爐管內壁蠕變裂紋超聲透射原位檢測方法，其特征在于：實現檢測方法的檢測裝置包括計算機、超聲激勵接收設備、微型供水水泵、旋轉電機、檢測環、激勵接收換能器、爐管；其中，計算機與超聲激勵接收設備通過無線模塊連接，超聲激勵接收設備與旋轉電機連接，微型供水水泵與檢測環相連，旋轉電與檢測環齒輪結構連接。