电站钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的t0fd检测方法
【专利摘要】一种钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T0FD检测方法，采用一组缺陷对比试块，在缺陷比对试块上分别按照不同的材质和规格，在缺陷比对试块上制作出实际对接焊缝中常见的缺陷：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔缺陷样点；然后采用T0FD检测这些缺陷试块，得到缺陷试块的T0FD检测图谱；然后再利用T0FD检测方法检测实际焊缝，将实际焊缝内的T0FD检测图谱分别于缺陷试块的T0FD检测图谱进行比对，确定实际的焊缝是否为合格焊缝；通过对这些人工缺陷试块的扫描、图谱的分析、对比，弥补T0FD标准试块的不足，进一步增加T0FD检测在缺陷的定性、定量的方面的可靠性和准确性。
【专利说明】电站钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的TOFD检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种焊接质量的检测方法，尤其是指一种用于钢结构及中厚壁管对接 焊缝缺陷的T0FD检测方法，主要用于电站钢结构及中厚壁管对接焊缝的T0FD检测。
[0002]
【背景技术】： 所谓T0FD检测法及Time Of Flight Diffraction (T0FD)超声波衍射时差法，是一种 依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷）的"端角"和"端点"处得到的衍射能量来检测缺 陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。T0FD检测技术是采用一发一收两个宽带窄脉冲探 头进行检测，探头相对于焊缝中心线对称布置。发射探头产生非聚焦纵波波束以一定角度 入射到被检工件中，其中部分波束沿近表面传播被接收探头接收，部分波束经底面反射后 被探头接收。接收探头通过接收缺陷尖端的衍射信号及其时差来确定缺陷的位置和自身高 度。T0FD检测具有以下一些特点： a) -次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域(除上下表面盲区)，可以实现非常高的检测速 度； b) 可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高； c) 能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感； d) 可以识别向表面延伸的缺陷； e) 采用D-扫描成像，缺陷判读更加直观； f) 对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm ; g) 和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100% ; h) 不适合于T型焊缝检测。
[0003] 但是T0FD检测仍存在一些局限性： a) 近表面存在盲区，对该区域检测可靠性不够； b) 对缺陷定性比较困难； c) 对图像判读需要丰富经验； d) 横向缺陷检出比较困难； e) 对粗晶材料，检出比较困难； f) 对复杂几何形状的工件比较难测量。
[0004] 这些局限性导致T0FD检测必须由受过专门培训的人员操作，而且判定难以达到 一致标准，因此很有必要对上述这些局限性加以控制和解决。
[0005] 通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明相关的主要 有以下几个： 1、专利号为CN201410161551. 6，名称为"一种能确定焊缝缺陷尺寸和位置的T0FD检 测方法"的发明专利，该专利公开了一种能确定焊缝缺陷尺寸和位置的T0FD检测方法，其先 在焊缝的一侧放置一个发射探头，焊缝的另一侧放置两个接收探头，一个接收探头靠近焊 缝；然后再建立一个椭圆的数学模型，并利用matlab软件编程计算求解。本发明增加一个 接收探头，这样一个发射探头发射，两个接收探头接收缺陷端部衍射回波，对相关数据信息 进行计算处理，即可得到产生衍射波的精确位置。对于一个连续的缺陷而言，得到缺陷的两 端部位置，即可确定缺陷尺寸及位置参数；采用本发明方法能精确测定缺陷尺寸及位置参 数，满足一些对带缺陷的重要部件的安全评估的数据精度要求，且能减少表面盲区。
[0006] 2、专利号为CN201410132054. 3，名称为"用于筒体对接环焊缝的T0FD检测方法 及T0FD检测系统"的发明专利，该专利公开了一种用于筒体对接环焊缝的T0FD检测方法及 T0FD检测系统。该检测方法包括：根据焊缝的特性在筒体上各焊缝的厚度方向上划分成第 一、第二及第三待检区；设置第一探头对以对第一待检区进行检测，设置第二探头对以对第 二待检区进行检测，及设置第三探头对以对第三待检区进行检测；使第一、第二及第三探头 对用于对焊缝圆周方向一圈的各待检区进行D扫描、并记录各探头的移动距离和D扫描缺 陷分布；沿焊缝的轴线连续稳定地移动各探头对，并重复上一步骤以逐级对筒体上各焊缝 圆周方向一圈的各待检区进行D扫描、记录各探头的移动距离和D扫描缺陷分布。
[0007] 3、专利号为CN201010589107. 6，名称为"大型螺旋壳体焊缝T0FD检测验证方法" 的发明专利，该专利公开了一种大型螺旋壳体焊缝T0FD检测验证方法，它包括：步骤一，制 作试样，确定蜗壳缺陷验收标准及T0FD检测工艺参数；步骤二，蜗壳焊缝对比试验，对比试 验中，TOFD、UT和RT分别进行，T0FD首先进行，检测后分别进行UT和RT，最后将各自判定 的不合格缺陷进行解剖，以验证各自的检测准确性；步骤三，焊接试板对比试验，在试板上 制作了裂纹、未熔合、未焊透、密集气孔、夹渣等焊接缺陷，参照步骤二进行对比试验；步骤 四，对比试验分析，根据三种方法的缺陷检出率验证T0FD的可靠性。
[0008] 上述这些专利虽说都涉及到了 T0FD检测方法，但只有CN201010589107. 6涉及 到采用"焊接试板对比试验，在试板上制作了裂纹、未熔合、未焊透、密集气孔、夹渣等焊接 缺陷，参照步骤二进行对比试验"，但并未说清楚怎样进行比对试验，如果按照步骤二，采用 "TOFD、UT和RT分别进行，T0FD首先进行，检测后分别进行UT和RT，最后将各自判定的不 合格缺陷进行解剖，以验证各自的检测准确性"，这样的操作十分复杂，仍然不具备直观性， 而且该专利也并未对试板上制作裂纹、未熔合、未焊透、密集气孔、夹渣等焊接缺陷给予准 确的定位，也就很难确定出什么样的情况是合格，什么样情况是不合格，仍然需要去根据规 范进行套比，才知道焊缝是否合格，所以仍是一般人员难以掌握的，也难以确定的，因此如 何进一步改进T0FD检测方法的定性方法仍有待研究。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的就是根据目前T0FD检测方法的定性难，需要专业人士才能确定的 不足，提供一种钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T0FD检测方法。
[0010] 根据上述发明目的，本发明所提出的技术方案是：一种钢结构及中厚壁管对接焊 缝缺陷的T0FD检测方法，采用一组缺陷对比试块，在缺陷比对试块上分别按照不同的材质 和规格，在缺陷比对试块上制作出实际对接焊缝中常见的缺陷：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣 和气孔缺陷样点；然后采用T0FD检测这些缺陷试块，得到缺陷试块的T0FD检测图谱；然 后再利用T0FD检测方法检测实际焊缝，将实际焊缝内的T0FD检测图谱分别于缺陷试块的 T0FD检测图谱进行比对，如果找到与实际焊缝内的T0FD检测图谱相同或近似的缺陷试块 的T0FD检测图谱，则可以确定实际的焊缝具有与缺陷试块相同的缺陷，如果缺陷试块是确 定为不合格内的试块样，则可以确定实际的焊缝为不合格焊缝，通过对这些人工缺陷试块 的扫描、图谱的分析、对比，弥补TOFD标准试块的不足，进一步增加TOFD检测在缺陷的定 性、定量的方面的可靠性和准确性。
[0011] 进一步地，所述的缺陷试块的缺陷都是按照焊接中常见缺陷的性质、大小所制作 的，成为具有高仿真性的样块。
[0012] 进一步地，所述的一组缺陷试块为6块试块，分别根据电站钢结构的种类设置不 同的缺陷试块，其中，5块钢管缺陷试块，一块钢板缺陷试块。
[0013] 进一步地，所述的钢管缺陷试块为直径为Φ340ι?πι，管材厚度为32mm，材质为 12CrlMoV的缺陷试块二块；直径为Φ133πιπι，管材厚度为25mm，材质为12CrlMoV的缺陷试 块一块；直径为Φ 133mm，管材厚度为25mm，材质为P91的缺陷试块一块；直径为Φ 114mm， 管材厚度为20mm，材质为20G的缺陷试块一块； 进一步地，所述的钢板缺陷试块为钢板厚度δ=22_ ;大小为300X300mm，材质为A3 或45号优质钢一块。
[0014] 进一步地，所述的6块试块分别按照各种材料所常见缺陷，制作有不同的缺陷点； 其中直径为Φ 340mm，管材厚度为32mm，材质为12CrlM〇V的钢管缺陷试块上，第一块制作有 如下缺陷： 第二块制作有如下缺陷： _
【权利要求】
1. 一种钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的TOFD检测方法，其特征在于：采用一组缺陷 对比试块，在缺陷比对试块上分别按照不同的材质和规格，在缺陷比对试块上制作出实际 对接焊缝中常见的缺陷：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔缺陷样点；然后采用T0FD检测 这些缺陷试块，得到缺陷试块的T0FD检测图谱；然后再利用T0FD检测方法检测实际焊缝， 将实际焊缝内的T0FD检测图谱分别于缺陷试块的T0FD检测图谱进行比对，如果找到与实 际焊缝内的T0FD检测图谱相同或近似的缺陷试块的T0FD检测图谱，则可以确定实际的焊 缝具有与缺陷试块相同的缺陷，如果缺陷试块是确定为不合格内的试块样，则可以确定实 际的焊缝为不合格焊缝，通过对这些人工缺陷试块的扫描、图谱的分析、对比，弥补T0FD标 准试块的不足，进一步增加T0FD检测在缺陷的定性、定量的方面的可靠性和准确性。
2. 如权利要求1所述的钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T0FD检测方法，其特征在 于：所述的缺陷试块的缺陷都是在试块的表面，按照焊接中常见缺陷的性质、大小所制作出 所确定的常见不合格标准缺陷，成为具有高仿真性的样块。
3. 如权利要求2所述的钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T0FD检测方法，其特征在 于：所述的一组缺陷试块为6块试块，分别根据电站钢结构的种类设置不同的缺陷试块，其 中，5块钢管缺陷试块，一块钢板缺陷试块。
4. 如权利要求3所述的钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T 0FD检测方法，其特征 在于：所述的钢管缺陷试块为直径为〇340mm，管材厚度为32mm，材质为12CrlM〇V的缺 陷试块二块；直径为Φ 133mm，管材厚度为25mm，材质为12CrlM〇V的缺陷试块一块；直径 为Φ 133mm，管材厚度为25mm，材质为P91的缺陷试块一块；直径为Φ 114mm，管材厚度为 20mm，材质为20G的缺陷试块一块。
5. 如权利要求3所述的钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T0FD检测方法，其特征在 于：所述的钢板缺陷试块为钢板厚度S=22mm ;大小为300X300mm，材质为20或A3低碳 钢一块。
6. 如权利要求3至5任意一项所述的钢结构及中厚壁管对接焊缝缺陷的T0FD检测方 法，其特征在于：所述的6块试块分别按照各种材料所常见缺陷，制作有不同的缺陷点；其 中直径为Φ 340mm，管材厚度为32mm，材质为12CrlM〇V的钢管缺陷试块上，第一块制作有如 下缺陷：
第二块制作有如下缺陷：
直径为Φ 133mm，管材厚度为25mm，材质为12CrlM〇V的钢管缺陷试块上制作有如下缺 陷：
直径为Φ 133mm,管材厚度为25mm,材质为P91的钢管缺陷试块上制作有如下缺陷；
直径为Φ 114mm,管材厚度为20mm,材质为20G的钢管缺陷试块上制作有如下缺陷：
钢板厚度S=22mm ;大小为300 X 300mm，材质为20或A3低碳钢的钢板缺陷试块上制 作有如下缺陷：
【文档编号】G01N29/04GK104215693SQ201410517370
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】段新友, 张羽, 彭德威, 王中林, 杨启应 申请人:中国能源建设集团湖南省火电建设公司