[發明專利]基于超聲漏蘭姆波的薄壁管無損檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202110645246.4
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113295772B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 宋若龍;彭媛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京商專潤文專利代理事務所(普通合伙) 11317
• 代理人: 王祖悅

本公開提供了基于超聲漏蘭姆波的薄壁管無損檢測裝置及方法，該裝置包括：箱體，箱體兩端分別設置通孔，通孔的外側各設置一個傳送機構，待測管道從通孔中通過，并承載于傳送機構，箱體的內壁上分別設置有第一超聲換能器和第二超聲換能器，第一超聲換能器和第二超聲換能器沿待測管道軸向間隔設置，箱體內填充有聲學耦合劑。本公開提供的基于超聲漏蘭姆波的薄壁管無損檢測裝置及方法，檢測裝置結構簡單，設計合理；檢測方法通過激勵和接收超聲漏蘭姆波信號，配合待測管道的軸向移動，對待測管道進行全方位的無損檢測，解決現有檢測中操控待測管道或超聲換能器旋轉不方便的問題。

技術領域

本公開涉及管道超聲無損檢測技術領域，尤其涉及基于超聲漏蘭姆波的薄壁管無損檢測裝置及方法。

背景技術

不銹鋼薄壁管作為飛機、汽車、輪船等輸油管，在航空航天工業、汽車工業、船舶工業方面均有廣泛的應用。但是由于薄管壁在成型過程中所產生的缺陷，如分層、夾層、孔形缺陷、裂紋等都會對產品制造和使用安全性造成威脅。同時由于外部加載以及使用環境的變化，可能導致薄壁管內部細小缺陷源的擴展，進而造成疲勞破壞事故，因此，對不銹鋼薄壁管進行缺陷識別是十分必要的。

超聲無損檢測常用的是縱波(壓縮波)和橫波(切變波)檢測，對于較厚的工件用橫波和縱波進行探傷是有效的。但當工件厚度小于2mm時，傳統的橫波與縱波檢測具有噪聲大、聲程短、缺陷回波較弱的缺點，不能達到很好的檢測效果。

事實上，當聲波導體厚度與聲波波長在相同數量級時，斜入射縱波將以適當的激勵角度在聲波導體中激勵產生由橫波和縱波合成的蘭姆波。超聲蘭姆波傳播過程中衰減小，傳播距離遠，在短時間內能夠覆蓋大部分的檢測范圍，工件浸入流體中時，沿工件傳播的蘭姆波會向工件兩側介質泄露能量，泄露出的波稱為漏蘭姆波，被接收器接收，有利于發現工件內外表面以及內部的缺陷。

超聲蘭姆波質點振動與傳播方式的特殊性使之成為薄板檢測的有效手段。當小規格棒材的直徑或管材的壁厚滿足上述條件時，同樣可以激勵產生和傳播蘭姆波。但蘭姆波最早用于薄板的檢測，并且由于蘭姆波理論及檢測機理的復雜性，大大限制了它在工業生產中的廣泛應用。蘭姆波在薄壁管無損檢測上的應用技術顯然沒有在薄板上的成熟。

目前，管材自動檢測系統的掃查方式是超聲探頭沿周向和軸向按螺旋線進行掃查，具體傳動方式有四種：一是探頭靜止不動，管材旋轉前進；二是管材直線前進，探頭高速旋轉；三是管材旋轉，探頭做直線前進；四是管材不動，探頭沿螺旋線移動。該掃查需控制探頭掃查螺旋線的螺距不能太大，防止超聲波束對管材無法進行百分之百掃查。很明顯要實現全面并精準的掃查存在一定難度和復雜度，且該掃查還存在檢測速度慢、管材旋轉時易被檢測設備劃傷等問題。

發明內容

本公開的目的是要提供基于超聲漏蘭姆波的薄壁管無損檢測裝置及方法，可以解決上述現有技術問題中的一個或者多個。

根據本公開的一個方面，提供了基于超聲漏蘭姆波的薄壁管無損檢測裝置，包括箱體，箱體兩端分別設置通孔，通孔的外側各設置一個傳送機構，待測管道從通孔中通過，并承載于傳送機構，箱體的內壁上分別設置有第一超聲換能器和第二超聲換能器，第一超聲換能器和第二超聲換能器沿待測管道軸向間隔設置；

第一超聲換能器和第二超聲換能器的中心線分別位于箱體的兩個橫截面上；

第一超聲換能器和第二超聲換能器在待測管道的管壁上的入射點的連線在待測管道的橫截面上的投影為待測管道的橫截面的直徑；

第一超聲換能器和第二超聲換能器與待測管道的管壁均以相同的傾斜角度設置；

第一超聲換能器的信號輸入端依次通過第一固態繼電器、第一功率放大器和第一脈沖信號發生器與主控計算機的信號輸出端相連；

第一超聲換能器的信號輸出端依次通過第一固態繼電器、第一前置放大器、第一時間增益控制放大器、第一濾波器和第一模擬數字轉換器與主控計算機的信號輸入端相連；