一種厚壁小徑管焊縫缺陷的檢測方法與流程
2023-05-31 10:35:51 1
本發明屬於小徑管缺陷檢測領域，尤其涉及一種厚壁小徑管焊縫缺陷的檢測方法。
背景技術：
小徑管一般指外徑小於等於100mm的管子。火力發電廠的水冷壁管、過熱器管、再熱器管等都屬於小徑管，承受較高的溫度和壓力，其焊接質量直接關係到鍋爐的安全運行。一旦焊接質量不合格造成爆管，導致機組非停，會造成重大經濟損失。因此對小徑管焊接質量的檢測尤其重要。
目前常用的方法為射線和超聲檢測。隨超臨界及超超臨界機組的發展，很多過熱器管厚度都能達到8-12mm，對於這些厚壁小徑管進行射線檢測時，為了提高透照厚度寬容度，往往採用較高的射線能量，這種情況下，缺陷的檢出率是很低的，特別是危害嚴重的裂紋常常發生漏檢。此外，很多小徑管在安裝過程中，管子密集排列，處於困難位置，給射線探傷帶來很大的難度。而採用常規超聲波檢測，由於小徑管管壁曲率大，聲波耦合困難，其反射面聲能損失較大，對小徑管焊縫中的危害性缺陷較難判定，且其檢測過程沒有可靠的記錄，影響了超聲波在小徑管焊縫檢測中的應用。
技術實現要素：
為了解決現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種厚壁小徑管焊縫缺陷的檢測方法。本發明針對厚壁小徑管射線檢測困難的問題，採用相控陣和CR(ComputedRadiography)技術相結合的檢測方法，以解決射線檢測時因透照厚度比太大導致缺陷檢出率低的難點，及常規超聲波檢測無法記錄的缺點，能夠實現對電廠厚壁小徑管焊縫的可靠檢測，保障機組的安全運行。
本發明的一種厚壁小徑管焊縫缺陷的檢測方法，包括：
步驟1：根據小徑管的規格和材質來選擇探頭，並根據所檢小徑管的外徑，加工弧度與小徑管相匹配的楔塊，以保證楔塊與小徑管表面的耦合效果，楔塊與探頭固定連接在在一起；
步驟2：將探頭安裝在校驗完成的掃查器上，在小徑管的表面塗上耦合劑，然後將掃查器分別固定在小徑管焊縫的一側以及小徑管焊縫的另一側對稱位置處，確保探頭前沿與焊縫中心線的距離不變，分別手動繞焊縫一周進行掃查；
步驟3：分析採集到的相控陣成像圖，以確認小徑管焊縫內部的缺陷情況，若無缺陷，則檢測結束；否則，根據採集到的相控陣成像圖，確定缺陷在小徑管的位置，並選擇透照角度進行CR檢測，得到CR成像圖；
步驟4：將CR成像圖與相控陣成像圖進行對比，以最終確定小徑管焊縫內部缺陷的性質。
其中，楔塊可以改變探頭髮射的超聲波束的角度範圍，楔塊與探頭之間塗上耦合劑，然後通過固定螺絲緊密連接在一起。
進一步地，該方法還包括：檢測前，打磨厚壁小徑管焊縫兩側的母材以清除影響焊縫檢測的物質。
其中，所述影響焊縫檢測的物質包括焊接飛濺、鏽蝕和氧化物。
本發明在檢測前清除影響焊縫檢測的物質，能夠避免焊接飛濺、鏽蝕和氧化物這些物質對焊縫的遮擋，提高焊縫檢測的精度。
進一步地，打磨厚壁小徑管的寬度不小於70mm。打磨厚壁小徑管的寬度太窄，無法與探頭檢測的精度相匹配，因此要求打磨厚壁小徑管的寬度不小於70mm。
進一步地，所述步驟1中的探頭為7.5MHz晶片的自聚焦探頭。
7.5MHz晶片的自聚焦探頭為複合壓電材料的自聚焦晶片，這樣能夠提高信噪比和分辨力，最終提高焊縫檢測的精度。
進一步地，探頭的高度小於15mm，探頭的探頭線水平引出。
這樣考慮到很多小徑管排列密集，這樣被檢測的小徑管不受其他小徑管的影響。
當小徑管外徑在63-73mm之間時，楔塊的曲率半徑為36.5mm。
針對不同的小徑管外徑，加工不同弧度的楔塊，加工與管徑曲率匹配的角度楔塊，增強了探頭的耦合效果，提高了檢測靈敏度。
進一步地，在所述步驟2之前，還包括對掃查器進行校驗，以達到對焊縫的100％檢測。
進一步地，對掃查器進行校驗之前還包括：設置掃查器的扇形掃查的範圍為35°-70°，並將聚焦深度設置為壁厚的2倍。
本發明通過對掃查器的設置，再通過仿真軟體模擬波束覆蓋焊縫的情況，選擇合適的探頭前沿至焊縫中心線的距離，以達到對焊縫的100％檢測。
進一步地，所述掃查器為手鐲式掃查器。
本發明採用手鐲式掃查器進行半自動掃查，可對密集管排縫隙處的焊縫進行檢測，解決射線檢測時的檢測盲點，提高檢測的可靠性。
本發明的有益效果為：
(1)採用相控陣方法對厚壁小徑管進行檢測，可解決射線檢測時因透照厚度比太大導致缺陷檢出率低的難點，及常規超聲波檢測無法記錄的缺點。
(2)相控陣檢測結果直觀，圖像可視化，客觀的反映小徑管焊縫內部缺陷的大小和形狀，再結合CR檢測，可對缺陷進行準確的定性，相比常規射線檢測效率更高。二者相結合更有利於缺陷的識別和判定，同時也兼顧了檢測效率。
附圖說明
圖1為小徑管焊縫相控陣檢測示意圖；
圖2為探頭及楔塊示意圖；
圖3為CR檢測示意圖。
其中，1-小徑管；2-焊縫；3-掃查器；4-探頭；5-楔塊；6-固定螺絲；7-探頭線；8-射線源；9-IP板；10-焊縫缺陷。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明：
本發明採用了相控陣和CR技術相結合的檢測方法，相控陣檢測100％覆蓋焊縫內部，極大的提高了厚壁小徑管的缺陷檢出率，同時缺陷可記錄且成像直觀。
本發明對有缺陷的位置採用CR檢測技術，可對缺陷進行準確的定性，同時免除了常規射線暗室處理的環節，可在現場直接成像，提高了檢測效率。
本發明的一種厚壁小徑管焊縫缺陷的檢測方法，包括：
步驟1：根據小徑管的規格和材質來選擇探頭，並根據所檢小徑管的外徑，加工弧度與小徑管1相匹配的楔塊5，以保證楔塊5與小徑管1表面的耦合效果，楔塊5與探頭4固定連接在在一起。
楔塊5與探頭4之間塗上耦合劑，然後通過固定螺絲6緊密連接在一起，如圖1所示。
楔塊5可以改變探頭反射的超聲波束的角度範圍。
在具體實施過程中，檢測前，打磨厚壁小徑管焊縫兩側的母材以清除影響焊縫檢測的物質。其中，影響焊縫檢測的物質包括焊接飛濺、鏽蝕和氧化物。
本發明在檢測前清除影響焊縫檢測的物質，能夠避免焊接飛濺、鏽蝕和氧化物這些物質對焊縫的遮擋，提高焊縫檢測的精度。
進一步地，打磨厚壁小徑管的寬度不小於70mm。打磨厚壁小徑管的寬度太窄，無法與探頭檢測的精度相匹配，因此要求打磨厚壁小徑管的寬度不小於70mm。
在具體實施中，探頭可選用7.5MHz晶片的自聚焦探頭。
7.5MHz晶片的自聚焦探頭為複合壓電材料的自聚焦晶片，這樣能夠提高信噪比和分辨力，最終提高焊縫檢測的精度。
進一步地，考慮到很多小徑管排列密集，這樣被檢測的小徑管不受其他小徑管的影響，探頭4的高度小於15mm，探頭4的探頭線7水平引出，如圖2所示，楔塊5放置於小徑管1表面。
針對不同的小徑管外徑，加工不同弧度的楔塊。
例如：當小徑管外徑在63-73mm之間時，，楔塊的曲率半徑為36.5mm。
本發明加工與管徑曲率匹配的角度楔塊，增強了探頭的耦合效果，提高了檢測靈敏度。
步驟2：將探頭4安裝在校驗完成的掃查器3上，在小徑管1的表面塗上耦合劑，然後將掃查器3固定在小徑管焊縫2的一側以及小徑管焊縫2的另一側對稱位置處，確保探頭4前沿與焊縫2中心線的距離不變，分別手動繞焊縫2一周進行掃查，如圖1所示。
在具體實施過程中，在所述步驟2之前，還包括對掃查器進行校驗，以達到對焊縫的100％檢測。
具體地，可採用DL/T820-2002標準裡的DL-1系列試塊校準設備，主要包括聲速校準、楔塊延遲校準、靈敏度校準、TCG曲線校準。
進一步地，對掃查器進行校驗之前還包括：設置掃查器的扇形掃查的範圍為35°-70°，並將聚焦深度設置為壁厚的2倍。
本發明通過對掃查器的設置，再通過仿真軟體模擬波束覆蓋焊縫的情況，選擇合適的探頭前沿至焊縫中心線的距離，以達到對焊縫的100％檢測。
其中，掃查器可選用手鐲式掃查器。
本發明採用手鐲式掃查器進行半自動掃查，可對密集管排縫隙處的焊縫進行檢測，解決射線檢測時的檢測盲點，提高檢測的可靠性。
掃查器也可選用其他現有結構形式的掃查器。
步驟3：分析採集到的相控陣成像圖，以確認小徑管焊縫內部的缺陷情況，若無缺陷，則檢測結束。
若小徑管焊縫內部存在缺陷，則根據採集到的相控陣成像圖，確定缺陷在小徑管的位置，並選擇透照角度進行CR檢測，得到CR成像圖。
如圖3所示，選擇透照角度使射線源8的射線束以垂直於缺陷的方向入射到小徑管內部進行CR檢測，對透照過的IP板9進行掃描成像。
步驟4：將CR成像圖與相控陣成像圖進行對比，以最終確定小徑管焊縫內部缺陷的性質。
在該步驟中，將CR成像圖與相控陣成像圖進行對比，以最終確定焊縫缺陷10的性質。
本發明採用相控陣方法對厚壁小徑管進行檢測，可解決射線檢測時因透照厚度比太大導致缺陷檢出率低的難點，及常規超聲波檢測無法記錄的缺點。
本發明的相控陣檢測結果直觀，圖像可視化，客觀的反映小徑管焊縫內部缺陷的大小和形狀，再結合CR檢測，可對缺陷進行準確的定性，相比常規射線檢測效率更高。二者相結合更有利於缺陷的識別和判定，同時也兼顧了檢測效率。
本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用硬體實施例、軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器和光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。