一种插入式联箱管座角焊缝超声相控阵检测模拟试块的制作方法

本实用新型涉及焊缝模拟检测领域，具体地说是涉及一种插入式联箱管座角焊缝超声相控阵检测模拟试块。

背景技术：

电站锅炉汽水循环中，工质由箱体分配给各管束，在管束中充分吸热后汇集到下一联箱中，管束中每一根管子与联箱都需要采用焊接的方式连接，从而存在大量的管座角接头焊缝，在联箱管座角焊缝结构中，插入式角焊缝是一种常见结构，管座角接头焊缝是管束与联箱的刚性结构,存在应力集中情况。在锅炉启停和运行过程中,温度变化和运行工况波动都会使连接管与联箱之间出现较大的温差,因此会产生较大的热应力,并导致焊接缺陷的扩展及热疲劳裂纹的形成与发展。故角接头焊缝质量的优劣直接影响电站锅炉运行的安全可靠性。对近年来一些角焊缝泄漏的分析结果表明,大部分泄漏是由于角焊缝在制造过程中形成的未焊透、未熔合、裂纹等危险性缺陷在运行中扩展导致的,因此对角焊缝内部缺陷的检验至关重要。

当前对该插入式角焊缝的定期检验和其他检测中，以表面无损检测为主要方法。鉴于角焊缝内部焊接质量不合格是导致部件失效的常见原因，表面检测对评估管束角焊缝运行安全性并没有很大的参考意义。近些年，超声相控阵检测技术成功运用到联箱管座角焊缝无损检测中，相控阵超声检测技术利用相控阵和软件来控制超声波声束,采用专用探头和合适的楔块，使其覆盖被检测材料,并生成被检材料的内部结构图像。相控阵超声可以做到对焊缝截面100％的检测，可有效检出焊缝中存在的气孔、未熔合、未焊透、夹渣等缺陷。目前为验证声束的覆盖情况，多采用软件模拟进行工艺验证，但经软件模拟验证的工艺由于与实际情况存在差异，仍会出现漏检的现象。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种插入式联箱管座角焊缝超声相控阵检测模拟试块。模拟试块内的缺陷能够反映超声相控阵检测对焊接接头的覆盖情况，有助于制定超声相控阵检测工艺，保证焊接接头内缺陷的有效检出。

为实现上述目的，本实用新型采用以下方案：

一种插入式联箱管座角焊缝超声相控阵检测模拟试块，包括焊接在一起的模拟接管和模拟联箱筒体，所述模拟联箱筒体为沿轴向中心线抛开的半个圆柱体构件，所述模拟接管为直径小于模拟筒体的圆柱体构件，所述模拟接管焊接在模拟联箱筒体的弧面顶端；在模拟联箱筒体上与模拟接管连接处开有焊接坡口，在模拟接管与焊缝连接处表面设置有第一模拟定位气孔，在焊缝与模拟联箱筒体连接处表面设置有第二模拟定位气孔，在模拟接管与模拟联箱筒体的坡口底端连接处设置有联箱筒体坡口和焊接接头未熔合的未焊透缺陷，在焊缝与模拟联箱筒体连接处内部设置有未熔合缺陷。

优选的，所述焊接坡口为单边V形坡口；

优选的，所述单边V形坡口坡口直边高度为10mm，坡口角度为45°；

优选的，所述第一模拟定位气孔为直径1mm的球形气孔；

优选的，所述第二模拟定位气孔为直径1mm的球形气孔；

优选的，所述未焊透缺陷为宽1mm，沿模拟接管周向方向长5mm，焊缝截面方向高5mm的立体圆弧段；

优选的，所述未熔合缺陷为宽1mm，沿模拟接管周向方向长5mm，焊缝截面方向高10mm的立体圆弧段；

优选的，所述未熔合缺陷的中心点位于坡口长度方向上靠近根部1/3处。

本实用新型所取得的有益效果是：

(1)本实用新型的模拟试块通过设置人工缺陷，可以用来验证超声相控阵检测对焊接接头的覆盖情况，有助于制定合理的超声相控阵检测工艺，保证焊接接头内缺陷的有效检出。提高了相控阵检测的可靠性,有效地保证锅炉的安全运行。

(2)本实用新型用于给定规格的联箱和接管焊缝超声相控阵检测时，相控阵探头放置在固定位置即可扫查到整个焊缝截面，从而实际检测时只需要沿接管外壁周向转动一周即可，不需要探头前后锯齿形扫查。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的模拟试块的外观图；

图2为本实用新型的模拟试块截面正视图；

图中：1-模拟接管；2-模拟联箱筒体；3-检测探头；4-第一模拟定位气孔；5-第二模拟定位气孔；6-未焊透缺陷；7-未熔合缺陷。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

如图1-2所示的一种插入式联箱管座角焊缝超声相控阵检测模拟试块，该模拟试块包括模拟接管1和模拟联箱筒体2，所述模拟联箱筒体2为沿轴向中心线抛开的半个圆柱体构件，所述模拟接管1为直径小于模拟筒体2的圆柱体构件，所述模拟接管1焊接在模拟联箱筒体2的弧面顶端；在模拟联箱筒体2上与模拟接管1连接处开有焊接坡口，所述焊接坡口为直边高度为10mm，坡口角度为45°的单边V形坡口。

在同一截面不同位置上，做模拟人工缺陷。在模拟接管1与焊缝连接处表面设置有第一模拟定位气孔4，所述第一模拟定位气孔为直径1mm的球形气孔；在焊缝与模拟联箱筒体2连接处表面设置有第二模拟定位气孔5，所述第二模拟定位气孔为直径1mm的球形气孔；在模拟接管1与模拟联箱筒体2的坡口底端连接处设置有联箱筒体坡口和焊接接头未熔合的未焊透缺陷6，所述未焊透缺陷6为宽1mm，沿模拟接管周向方向长5mm，焊缝截面方向高5mm的立体圆弧段；在焊缝与模拟联箱筒体2连接处内部设置有未熔合缺陷7。所述未熔合缺陷7为宽1mm，沿模拟接管周向方向长5mm，焊缝截面方向高10mm的立体圆弧段；所述未熔合缺陷的中心点位于坡口长度方向上靠近根部1/3处。

在运用超声相控阵实施模拟检测时，先按照接管和联箱筒体的规格制作试块，将带有相控阵检测的检测探头3置于模拟接管1的外壁，前后移动探头，直到能通过二次反射波扫查到焊缝整个截面，即相控阵成像图能见到第一模拟定位一气孔4、第二模拟定位气孔5和未焊透缺陷6，在成像最佳位置，测量探头前沿至第一模拟定位一气孔4的距离L，同时保存第一模拟定位气孔、第二模拟定位气孔、未焊透缺陷和未熔合缺陷的图像；将打磨好的实体接管的外壁涂抹耦合剂，在距离接管焊缝L处放置探头，将探头绕接管旋转一周，即能完成插入式接管角焊缝检测，将检测数据与预先保存的焊缝缺陷图像进行对比，从而判断检测结果。

该模拟试块通过设置人工缺陷，可以用来验证超声相控阵检测对焊接接头的覆盖情况，有助于制定合理的超声相控阵检测工艺，保证焊接接头内缺陷的有效检出。提高了相控阵检测的可靠性,有效地保证锅炉的安全运行。

将该模拟试块用于给定规格的联箱和接管焊缝超声相控阵检测时，相控阵探头放置在固定位置即可扫查到整个焊缝截面，从而实际检测时只需要沿接管外壁周向转动一周即可，不需要探头前后锯齿形扫查。

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。