一种厚壁小径管焊缝缺陷的检测方法与流程

本发明属于小径管缺陷检测领域，尤其涉及一种厚壁小径管焊缝缺陷的检测方法。

背景技术：

小径管一般指外径小于等于100mm的管子。火力发电厂的水冷壁管、过热器管、再热器管等都属于小径管，承受较高的温度和压力，其焊接质量直接关系到锅炉的安全运行。一旦焊接质量不合格造成爆管，导致机组非停，会造成重大经济损失。因此对小径管焊接质量的检测尤其重要。

目前常用的方法为射线和超声检测。随超临界及超超临界机组的发展，很多过热器管厚度都能达到8-12mm，对于这些厚壁小径管进行射线检测时，为了提高透照厚度宽容度，往往采用较高的射线能量，这种情况下，缺陷的检出率是很低的，特别是危害严重的裂纹常常发生漏检。此外，很多小径管在安装过程中，管子密集排列，处于困难位置，给射线探伤带来很大的难度。而采用常规超声波检测，由于小径管管壁曲率大，声波耦合困难，其反射面声能损失较大，对小径管焊缝中的危害性缺陷较难判定，且其检测过程没有可靠的记录，影响了超声波在小径管焊缝检测中的应用。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种厚壁小径管焊缝缺陷的检测方法。本发明针对厚壁小径管射线检测困难的问题，采用相控阵和CR(ComputedRadiography)技术相结合的检测方法，以解决射线检测时因透照厚度比太大导致缺陷检出率低的难点，及常规超声波检测无法记录的缺点，能够实现对电厂厚壁小径管焊缝的可靠检测，保障机组的安全运行。

本发明的一种厚壁小径管焊缝缺陷的检测方法，包括：

步骤1：根据小径管的规格和材质来选择探头，并根据所检小径管的外径，加工弧度与小径管相匹配的楔块，以保证楔块与小径管表面的耦合效果，楔块与探头固定连接在在一起；

步骤2：将探头安装在校验完成的扫查器上，在小径管的表面涂上耦合剂，然后将扫查器分别固定在小径管焊缝的一侧以及小径管焊缝的另一侧对称位置处，确保探头前沿与焊缝中心线的距离不变，分别手动绕焊缝一周进行扫查；

步骤3：分析采集到的相控阵成像图，以确认小径管焊缝内部的缺陷情况，若无缺陷，则检测结束；否则，根据采集到的相控阵成像图，确定缺陷在小径管的位置，并选择透照角度进行CR检测，得到CR成像图；

步骤4：将CR成像图与相控阵成像图进行对比，以最终确定小径管焊缝内部缺陷的性质。

其中，楔块可以改变探头发射的超声波束的角度范围，楔块与探头之间涂上耦合剂，然后通过固定螺丝紧密连接在一起。

进一步地，该方法还包括：检测前，打磨厚壁小径管焊缝两侧的母材以清除影响焊缝检测的物质。

其中，所述影响焊缝检测的物质包括焊接飞溅、锈蚀和氧化物。

本发明在检测前清除影响焊缝检测的物质，能够避免焊接飞溅、锈蚀和氧化物这些物质对焊缝的遮挡，提高焊缝检测的精度。

进一步地，打磨厚壁小径管的宽度不小于70mm。打磨厚壁小径管的宽度太窄，无法与探头检测的精度相匹配，因此要求打磨厚壁小径管的宽度不小于70mm。

进一步地，所述步骤1中的探头为7.5MHz晶片的自聚焦探头。

7.5MHz晶片的自聚焦探头为复合压电材料的自聚焦晶片，这样能够提高信噪比和分辨力，最终提高焊缝检测的精度。

进一步地，探头的高度小于15mm，探头的探头线水平引出。

这样考虑到很多小径管排列密集，这样被检测的小径管不受其他小径管的影响。

当小径管外径在63-73mm之间时，楔块的曲率半径为36.5mm。

针对不同的小径管外径，加工不同弧度的楔块，加工与管径曲率匹配的角度楔块，增强了探头的耦合效果，提高了检测灵敏度。

进一步地，在所述步骤2之前，还包括对扫查器进行校验，以达到对焊缝的100％检测。

进一步地，对扫查器进行校验之前还包括：设置扫查器的扇形扫查的范围为35°-70°，并将聚焦深度设置为壁厚的2倍。

本发明通过对扫查器的设置，再通过仿真软件模拟波束覆盖焊缝的情况，选择合适的探头前沿至焊缝中心线的距离，以达到对焊缝的100％检测。

进一步地，所述扫查器为手镯式扫查器。

本发明采用手镯式扫查器进行半自动扫查，可对密集管排缝隙处的焊缝进行检测，解决射线检测时的检测盲点，提高检测的可靠性。

本发明的有益效果为：

(1)采用相控阵方法对厚壁小径管进行检测，可解决射线检测时因透照厚度比太大导致缺陷检出率低的难点，及常规超声波检测无法记录的缺点。

(2)相控阵检测结果直观，图像可视化，客观的反映小径管焊缝内部缺陷的大小和形状，再结合CR检测，可对缺陷进行准确的定性，相比常规射线检测效率更高。二者相结合更有利于缺陷的识别和判定，同时也兼顾了检测效率。

附图说明

图1为小径管焊缝相控阵检测示意图；

图2为探头及楔块示意图；

图3为CR检测示意图。

其中，1-小径管；2-焊缝；3-扫查器；4-探头；5-楔块；6-固定螺丝；7-探头线；8-射线源；9-IP板；10-焊缝缺陷。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

本发明采用了相控阵和CR技术相结合的检测方法，相控阵检测100％覆盖焊缝内部，极大的提高了厚壁小径管的缺陷检出率，同时缺陷可记录且成像直观。

本发明对有缺陷的位置采用CR检测技术，可对缺陷进行准确的定性，同时免除了常规射线暗室处理的环节，可在现场直接成像，提高了检测效率。

本发明的一种厚壁小径管焊缝缺陷的检测方法，包括：

步骤1：根据小径管的规格和材质来选择探头，并根据所检小径管的外径，加工弧度与小径管1相匹配的楔块5，以保证楔块5与小径管1表面的耦合效果，楔块5与探头4固定连接在在一起。

楔块5与探头4之间涂上耦合剂，然后通过固定螺丝6紧密连接在一起，如图1所示。

楔块5可以改变探头反射的超声波束的角度范围。

在具体实施过程中，检测前，打磨厚壁小径管焊缝两侧的母材以清除影响焊缝检测的物质。其中，影响焊缝检测的物质包括焊接飞溅、锈蚀和氧化物。

本发明在检测前清除影响焊缝检测的物质，能够避免焊接飞溅、锈蚀和氧化物这些物质对焊缝的遮挡，提高焊缝检测的精度。

进一步地，打磨厚壁小径管的宽度不小于70mm。打磨厚壁小径管的宽度太窄，无法与探头检测的精度相匹配，因此要求打磨厚壁小径管的宽度不小于70mm。

在具体实施中，探头可选用7.5MHz晶片的自聚焦探头。

7.5MHz晶片的自聚焦探头为复合压电材料的自聚焦晶片，这样能够提高信噪比和分辨力，最终提高焊缝检测的精度。

进一步地，考虑到很多小径管排列密集，这样被检测的小径管不受其他小径管的影响，探头4的高度小于15mm，探头4的探头线7水平引出，如图2所示，楔块5放置于小径管1表面。

针对不同的小径管外径，加工不同弧度的楔块。

例如：当小径管外径在63-73mm之间时，，楔块的曲率半径为36.5mm。

本发明加工与管径曲率匹配的角度楔块，增强了探头的耦合效果，提高了检测灵敏度。

步骤2：将探头4安装在校验完成的扫查器3上，在小径管1的表面涂上耦合剂，然后将扫查器3固定在小径管焊缝2的一侧以及小径管焊缝2的另一侧对称位置处，确保探头4前沿与焊缝2中心线的距离不变，分别手动绕焊缝2一周进行扫查，如图1所示。

在具体实施过程中，在所述步骤2之前，还包括对扫查器进行校验，以达到对焊缝的100％检测。

具体地，可采用DL/T820-2002标准里的DL-1系列试块校准设备，主要包括声速校准、楔块延迟校准、灵敏度校准、TCG曲线校准。

进一步地，对扫查器进行校验之前还包括：设置扫查器的扇形扫查的范围为35°-70°，并将聚焦深度设置为壁厚的2倍。

本发明通过对扫查器的设置，再通过仿真软件模拟波束覆盖焊缝的情况，选择合适的探头前沿至焊缝中心线的距离，以达到对焊缝的100％检测。

其中，扫查器可选用手镯式扫查器。

本发明采用手镯式扫查器进行半自动扫查，可对密集管排缝隙处的焊缝进行检测，解决射线检测时的检测盲点，提高检测的可靠性。

扫查器也可选用其他现有结构形式的扫查器。

步骤3：分析采集到的相控阵成像图，以确认小径管焊缝内部的缺陷情况，若无缺陷，则检测结束。

若小径管焊缝内部存在缺陷，则根据采集到的相控阵成像图，确定缺陷在小径管的位置，并选择透照角度进行CR检测，得到CR成像图。

如图3所示，选择透照角度使射线源8的射线束以垂直于缺陷的方向入射到小径管内部进行CR检测，对透照过的IP板9进行扫描成像。

步骤4：将CR成像图与相控阵成像图进行对比，以最终确定小径管焊缝内部缺陷的性质。

在该步骤中，将CR成像图与相控阵成像图进行对比，以最终确定焊缝缺陷10的性质。

本发明采用相控阵方法对厚壁小径管进行检测，可解决射线检测时因透照厚度比太大导致缺陷检出率低的难点，及常规超声波检测无法记录的缺点。

本发明的相控阵检测结果直观，图像可视化，客观的反映小径管焊缝内部缺陷的大小和形状，再结合CR检测，可对缺陷进行准确的定性，相比常规射线检测效率更高。二者相结合更有利于缺陷的识别和判定，同时也兼顾了检测效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。