[發明專利]一種圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測方法

有效

• 申請號: 202110090903.3
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112834617B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 江野;劉文生;朱國斌;賈少威;王昊;楊希銳;范章帥;裴喜偉;牛騰赟;曹勝仁;趙追博
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團科學技術研究院有限公司華中電力試驗研究院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/265;G01N29/44
• 代理公司: 鄭州中鼎萬策專利代理事務所(普通合伙) 41179
• 代理人: 林新園

1.一種圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測方法，其特征在于，以圓弧樅樹型葉根第一齒根內弧部位為檢測對象，具體檢測方法包括以下步驟：

步驟一，確定掃查路徑

以葉片葉根與葉身連接處R弧為檢測面，建立被檢超臨界機組圓弧樅樹型葉根三維模型，將圓弧樅樹型葉根三維模型沿葉根長度方向并垂直于葉根R弧切面方向等分為N個截面，將N個截面分別轉換成N個二維模型，分別對N個二維模型進行探頭放置位置確定，即在在葉根第一齒根設置5mm深的模擬缺陷，以模擬缺陷兩端為起點，引出2條直線模擬聲束，其中模擬聲束1與模擬缺陷呈60°夾角，模擬聲束2與葉根R弧相切，模擬聲束1與模擬聲束2之間的葉片R弧表面處即為探頭可放置區域An，在探頭可放置區域An選擇探頭放置位置，并根據在探頭可放置區域An內的探頭放置位置，確定掃查路徑，探頭放置位置能連成圓滑過渡的曲線，由于接觸面曲率變化大，為保證耦合效果，最終將掃查路徑分為兩段，分別為掃查路徑L1和掃查路徑L2，其中掃查路徑L1接觸面曲率較大，掃查路徑L2接觸面曲率較小，根據所選掃查路徑，利用聲束仿真模擬軟件對分別N個對二維模型內弧進行仿真模擬，S掃起始角度為40°、終止角度為80°，得到聲束仿真模擬結果；

步驟二，確定換能器

對掃查路徑上探頭接觸面曲率半徑進行統計，選擇適配的換能器，使掃查過程中探頭接觸面與被檢工件最大間隙≤0.2mm；

步驟三，儀器參數設置

對相控陣超聲儀進行性能測試，對換能器進行基礎參數設置、靈敏度設置，對輔助掃查裝置的編碼器進行校準；

步驟四，掃查

采用2次分區掃查的方式實現圓弧樅樹型葉根第一齒內弧部位的全覆蓋掃查，兩側掃查重合區域大于10mm，以免漏檢；

掃查路徑L1：將換能器T1放置在被檢葉片外弧側葉身上，編碼器與換能器T1連接在一起，探頭前端朝葉根方向放置，沿掃查路徑L1從進汽端往出汽端移動，聲束水平軸線對準外弧徑向方向，聲束覆蓋范圍為葉根內弧側第一齒根，以檢測葉根第一齒根進汽側內弧側區域，掃查完畢后保存檢測數據，得到掃查圖譜B1；

掃查路徑L2：將換能器T2放置在被檢葉片外弧側葉身上，編碼器與換能器T2連接在一起，探頭前端朝葉根方向放置，沿掃查路徑L2從進汽端往出汽端移動，聲束水平軸線對準外弧徑向方向，聲束覆蓋范圍為葉根內弧側第一齒根，以檢測葉根第一齒根出汽側內弧側區域，掃查完畢后保存檢測數據，得到掃查圖譜B2；

步驟五，缺陷識別

在儀器儲存單元找到保存的掃查圖譜B1、B2，打開掃查圖譜，調整S掃角度及B掃中步進位置，在S掃和B掃圖形中找到第一齒根內弧反射的特征波，根據聲束仿真模擬結果，在S掃和B掃圖形特征波相應位置尋找缺陷反射信號，若存在反射信號，在A掃中對缺陷波波幅進行測量，波幅高于屏幕80％即為缺陷波，從而對圓弧樅樹型葉根缺陷進行有效檢測。

2.根據權利要求1所述的圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測方法，其特征在于，所述步驟二換能器的確定具體為：

對掃查路徑L₁、L₂中探頭接觸面曲率半徑r進行統計，結合超臨界機組圓弧樅樹型葉根結構特點，分別采用換能器T1和換能器T2，使掃查過程中探頭接觸面與被檢工件最大間隙≤0.2mm；

換能器T1主要參數：換能器接觸面1曲率半徑為R1＝20mm，換能器接觸面2曲率半徑為R2＝30mm，換能器高度為H1＝11mm，換能器含尾部出線高度為H2＝22mm，換能器寬度為W1＝9mm，換能器含夾持裝置寬度為W2＝13mm，換能器長度為L＝28mm，尾部出線角度為β＝50°，換能器頻率5MHz，陣元數n＝12mm，陣元寬度w＝6mm，陣元間距p＝0.5mm，陣元間隙p＝0.1mm，換能器入射角度為α＝49°；

換能器T2主要參數：換能器接觸面1曲率半徑為R1＝30mm，換能器接觸面2曲率半徑為R2＝50mm，換能器高度為H1＝11mm，換能器含尾部出線高度為H2＝18mm，換能器寬度為W1＝9mm，換能器含夾持裝置寬度為W2＝13mm，換能器長度為L＝42mm，尾部出線角度為β＝15°，換能器頻率5MHz，陣元數n＝12mm，陣元寬度w＝6mm，陣元間距p＝0.5mm，陣元間隙p＝0.1mm，換能器入射角度為α＝49°。

3.根據權利要求1所述的圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測方法，其特征在于，所述步驟三中相控陣超聲儀性能測試具體為：對相控陣超聲儀的垂直線性、水平線性進行測試，要求相控陣超聲儀垂直線性誤差不超過3％，水平線性誤差不超過1％；

換能器基礎參數設置為采用A-B-S顯示模式，S掃起始角度為40°、終止角度為80°，步進0.5°，聚焦類型：真實深度；

換能器的靈敏度設置具體為：

換能器T1、T2分別在試塊ZXS-Z1和試塊ZSX-Z2的R30、R50圓弧上完成探頭延遲和角度增益補償標定后；然后在試塊上分別找到其對應的30mm深φ1通孔的最大幅值，將30mm深φ1通孔反射波波幅調到相控陣超聲儀屏幕高度的80％作為基準靈敏度H₀，在基準靈敏度H₀基礎上增益12dB作為檢測靈敏度；

編碼器校準具體為：對輔助掃查裝置的編碼器進行校準，編碼器至少移動200mm，要求誤差小于1％或5mm，以較小值為準。