一种波纹管检测方法与流程

本发明实施例涉及超声波检测技术领域，尤其涉及一种波纹管检测方法。

背景技术：

高温高压管道是火力发电厂最常见设备。波纹管在管道允许伸缩量范围可自由伸缩，超过最大伸缩量时限位，保证管道的安全运行。波纹管在大型火电机组承压管道，特别是汽机侧连通管中应用较多。波纹管在运行中由于应力，介质腐蚀等作用会产生裂纹，若长期运行会发生开裂以致形成穿透性开口，造成介质泄露，引起机组停运。

在停机状态下对管道膨胀节波纹管裂纹进行检测，可以避免裂纹在运行状态下扩展致穿透，保证机组稳定运行。现有技术中还没有针对波纹管的检测方法。

因此，如何提供一种针对波纹管的检测方法，就成了现有技术的需求。

技术实现要素：

本公开实施例提供一种波纹管检测方法，以实现精确检测波纹管的缺陷。

本发明实施例提供了一种波纹管检测方法，其用于检测波纹管的缺陷，波纹管检测方法包括：在波纹管轴向方向，每隔第一检测距离，使用第一超声波探头沿波纹管周向检测一圈，检测第一周向检测回波；在波纹管轴向方向，使用第二超声波探头沿波纹管轴向连续检测，检测第一轴向检测回波；第一周向检测回波的高度大于预先获取的周向距离-波幅曲线，判定第一周向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷；第一轴向检测回波的高度大于预先获取的轴向距离-波幅曲线，判定第一轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷。

优选地，波纹管检测方法还包括：把第一超声波探头翻转第一角度，在检测试块轴向方向，每隔第一检测距离，使用第一超声波探头沿波纹管周向检测一圈，检测第二周向检测回波；把第二超声波探头翻转第二角度，在检测试块轴向方向，使用第二超声波探头沿波纹管轴向连续检测，检测第二轴向检测回波；第二周向检测回波的高度大于预先获取的周向距离-波幅曲线，判定第二周向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷；第二轴向检测回波的高度大于预先获取的轴向距离-波幅曲线，判定第二轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷。

优选地，所述第一超声波探头为单晶片斜探头，第一超声波探头发射的超声波频率为1mhz～3mhz，第一超声波探头检测面为弧面，所述弧面轴向与第一超声波探头声束方向在一个平面上，所述弧面的弧度与所波纹管的弧面弧度一致；所述第二超声波探头为单晶片斜探头，第二超声波探头发射的超声波频率为1mhz～3mhz，第二超声波探头检测面为弧面，所述弧面轴向与第二超声波探头声束方向垂直，所述弧面的弧度与所波纹管的弧面弧度一致。

优选地，所述周向距离-波幅曲线和轴向距离-波幅曲线的获取方法包括：把第一超声波探头放置在检测试块上，所述检测试块包括周向刻槽和轴向刻槽；在检测试块轴向方向，分别在距离周向刻槽距离为n×第一距离处检测周向刻槽第n回波，n为正整数；以周向刻槽第n回波减去第一分贝作为评定线，绘制周向距离-波幅曲线；把第二超声波探头放置在检测试块上与轴向刻槽的相对侧；在检测试块轴向方向，每隔第二距离，检测轴向刻槽回波；以轴向刻槽回波减去第二分贝作为评定线，绘制轴向距离-波幅曲线。

优选地，所述第一距离为70mm～130mm，所述第二距离为18mm～22mm。

优选地，所述第一分贝为5db～7db，所述第二分贝为5db～7db。

优选地，所述把第一超声波探头放置在检测试块上，所述检测试块包括周向刻槽和轴向刻槽之前，还包括：使用第一超声波探头检测超声波在检测试块上的传播速度。

优选地，所述使用第一超声波探头检测超声波在检测试块上的传播速度包括：在距离周向刻槽第三距离处检测刻槽第一回波，在距离周向刻槽第四距离处检测刻槽第二回波，在距离周向刻槽第五距离处检测刻槽第三回波，根据检测的刻槽第一回波、刻槽第二回波和刻槽第三回波的时间，标定超声波在检测试块上的传播速度。

优选地，所述第三距离为150mm～250mm，所述第四距离为450mm～550mm，所述第五距离为250mm～350mm。

优选地，以450mm～550mm处周向刻槽第n回波作为周向缺陷检测灵敏度；超声波探头放置在检测试块上与轴向刻槽的相对侧，并使超声波探头和轴向刻槽位于同一条直线上时，检测的轴向刻槽回波增益第三分贝作为轴向缺陷检测灵敏度，所述第三分贝为5db～7db。

与现有技术相比，本公开实施例通过提供一种波纹管检测方法，通过轴向和周向检测波纹管的缺陷，实现了波纹管缺陷的全面检测的效果，检测缺陷准确。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的检测试块的立体结构示意图；

图2为沿图1中a-a处检测试块的剖视示意图。

图3是图2中检测试块的b处的局部放大示意图。

图4为本发明第一实施例提供的检测试块的一种变形的结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供的波纹管检测方法的流程示意图；

图6为本发明第三实施例提供的波纹管检测方法的流程示意图；

图7为本发明第四实施例提供的周向距离-波幅曲线和轴向距离-波幅曲线的获取方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本公开第一实施例提供了一种检测试块10，其用于模拟被检测的波纹管，以供测试超声波检测所使用的仪器，如超声波探头是否损坏，或测试出距离-波幅曲线，以供后续的损坏判定。检测试块10包括横截面呈圆弧形的管壁11、第一管脚12和第二管脚13，第一管脚12和第二管脚13分别和管壁11的两相对的侧边连接。

请参阅图1，管壁11的形状大致呈圆管形，管壁11上还开设有贯通的导槽117，以致所述管壁11的横截面形状呈“c”字型，即管壁11的横截面未封闭成一圆形，而是大致呈圆形，相对于圆形少了一部分，故管壁11包括相对的两端面，分别为第一端面111和第二端面112，管壁11还包括相对的两侧边，分别为第一侧边113和第二侧边114。管壁11的表面的形状和波纹管表面的形状一致，如管壁11的弧度和波纹管的弧度一致。优选地，管壁11的直径和波纹管的直径一致，管壁11的厚度和波纹管的厚度一致，优选地，管壁11的厚度为3mm～7mm。管壁11的长度为550mm～700mm，管壁11的长度优选为650mm或600mm。管壁11的材质和波纹管的材质相同，或管壁11的声学性能和波纹管的声学性能相近，检测试块10模拟波纹管模拟的更加真实，以使后续测量更加准确。作为一种选择，管壁11的材质为奥氏体不锈钢。可以理解，管壁11的横截面也可以封闭成一圆形，即管壁11上不开设导槽117。

请一并参阅图2和图3，管壁11上开设有刻槽，优选地，刻槽开设于管壁11的内表面。刻槽包括轴向刻槽116和周向刻槽115，周向刻槽115沿管壁11的周向方向延伸，轴向刻槽116沿管壁11的轴向方向延伸。具体的，轴向刻槽116和周向刻槽115都开设于管壁11的内表面。轴向方向即为图1中x方向，周向方向即为图1中y方向。

所述周向刻槽115位于所述导槽117的相对侧。优选地，周向刻槽115距第一侧边113和第二侧边114的距离相等，周向刻槽115距第一侧边113的距离为8～12mm，即周向刻槽115的靠近第一侧边113的一端距第一侧边113的距离为8～12mm，优选为10mm。周向刻槽115距管壁11一端面的距离为40mm～70mm，优选为50mm。本实施例中，周向刻槽115距第二端面112的距离为50mm。周向刻槽115的长度为5mm，宽度为0.2mm，深度为0.5mm。

所述轴向刻槽116位于周向刻槽115和导槽117之间。本实施例中，轴向刻槽116位于轴向刻槽116靠近第一侧边113的一侧，轴向刻槽116距离第二侧边114的距离大于距离第一侧边113的距离。轴向刻槽116距管壁11的第一侧边113边沿3mm～7mm，即轴向刻槽116沿管壁11的弧形表面，需3mm～7mm达到第一侧边113，优选地，轴向刻槽116距管壁11的第一侧边113边沿5mm。轴向刻槽116距管壁11一端面的距离为140mm～170mm，优选为150mm，本实施例中，周向刻槽115距第二端面112的距离l1为150mm。轴向刻槽116的长度l为5mm，宽度d为0.2mm，深度为0.5mm。

第一管脚12和第一侧边113连接，第二管脚13和第二侧边114连接。优选地，第一管脚12和第二管脚13与管壁11连接时，圆弧过渡连接。第一管脚12和第二管脚13起到固定和支撑作用，在管壁11放置在桌面等平面上检测时，第一管脚12和第二管脚13防止管壁11滚动。

请参阅图4，第一管脚12和第二管脚13可以省略设置，如可把检测试块10放置在一个带有凹槽的装置20中，可防止检测试块10滚动。

本实施例的管壁11上开设刻槽，刻槽用于模拟波纹管内部的缺陷，通过设计与波纹管结构相类似的检测试块10，以使该检测试块10可以测试波纹管检测中超声检测的性能、灵敏度。

请参阅图5，本公开第二实施例以前述实施例为基础，提供了一种波纹管检测方法，其用于检测波纹管的缺陷。该波纹管检测方法包括：

s11：在波纹管轴向方向，每隔第一检测距离，使用第一超声波探头沿波纹管周向检测一圈，检测第一周向检测回波；

s12：在波纹管轴向方向，使用第二超声波探头沿波纹管轴向连续检测，检测第一轴向检测回波；

s13：第一周向检测回波的高度大于预先获取的周向距离-波幅曲线，判定第一周向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷；

s14：第一轴向检测回波的高度大于预先获取的轴向距离-波幅曲线，判定第一轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷。

在s11中，波纹管即为要检测是否有缺陷的波纹管。超声波探头都有一定的检测范围，故使用超声波探头时，可以隔一段距离检测一次。使用第一超声波探头先沿波纹管的周向检测一圈，再在波纹管的轴向方向移动第一检测距离，再用第一超声波探头沿波纹管周向检测一圈，依次重复，可检测波纹管全部位置。可以理解，在波纹管上出现污物、缺陷等，超声波返回，即可测得回波，即第一周向检测回波。其中，第一超声波探头为单晶片斜探头，第一超声波探头发射的超声波频率为1mhz～3mhz，优选为2mhz，第一超声波探头高度为10mm，第一超声波探头检测面为弧面，所述弧面轴向与第一超声波探头声束方向在一个平面上，所述弧面的弧度与所波纹管的弧面弧度一致；第一超声波探头的晶片大小为6×6mm，第一超声波探头入射角度为64度。可以理解，第一超声波探头也可以为其他类型的探头，使第一超声波探头检测面为弧面，所述弧面轴向与第一超声波探头声束方向在一个平面上，且第一超声波探头的体积合适即可。

在s12中，把第二超声波探头放置在波纹管的表面，使第二超声波探头由波纹管的一端移动向另一端，即可检测第一轴向检测回波。可以理解，在波纹管上出现污物、缺陷等，超声波返回，即可测得回波，即第一轴向检测回波。其中，第二超声波探头为单晶片斜探头，第二超声波探头发射的超声波频率为1mhz～3mhz，优选为2mhz，第二超声波探头检测面为弧面，所述弧面轴向与第二超声波探头声束方向垂直，所述弧面的弧度与所波纹管的弧面弧度一致。第二超声波探头的晶片大小为6×6mm，第二超声波探头入射角度为64度。第二超声波探头的引线接口放置在晶片的相对侧。可以理解，第二超声波探头也可以为其他类型的探头，使第二超声波探头检测面为弧面，所述弧面轴向与第二超声波探头声束方向垂直，且第二超声波探头的体积合适即可。

在s13中，周向距离-波幅曲线为预先获取的，获取方式后续实施例再予以说明。检测得到的第一周向检测回波，先排除耦合剂，污物等非缺陷回波，若第一周向检测回波的高度大于预先获取的周向距离-波幅曲线，则第一轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷，若第一周向检测回波的高度小于和预先获取的周向距离-波幅曲线，则第一轴向检测回波对应的波纹管位置不存在缺陷。

在s14中，轴向距离-波幅曲线为预先获取的，获取方式后续实施例再予以说明。检测得到的第一轴向检测回波，先排除耦合剂，污物等非缺陷回波，若第一轴向检测回波的高度大于预先获取的轴向距离-波幅曲线，则第一轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷，若第一轴向检测回波的高度小于和预先获取的轴向距离-波幅曲线，则第一轴向检测回波对应的波纹管位置不存在缺陷。

本公开第二实施例提供的波纹管检测方法，通过轴向和周向检测波纹管的缺陷，实现了波纹管缺陷的全面检测的效果，检测缺陷准确。

请参阅图6，本公开第三实施例提供了一种波纹管检测方法，本实施例以前述实施例为基础，提供了一种检测效果更佳的方案，该波纹管检测方法包括：

s11：在波纹管轴向方向，每隔第一检测距离，使用第一超声波探头沿波纹管周向检测一圈，检测第一周向检测回波；

s12：在波纹管轴向方向，使用第二超声波探头沿波纹管轴向连续检测，检测第一轴向检测回波；

s13：第一周向检测回波的高度大于预先获取的周向距离-波幅曲线，判定第一周向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷；

s14：第一轴向检测回波的高度大于预先获取的轴向距离-波幅曲线，判定第一轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷；

s15：把第一超声波探头翻转第一角度，在检测试块轴向方向，每隔第一检测距离，使用第一超声波探头沿波纹管周向检测一圈，检测第二周向检测回波；

s16：把第二超声波探头翻转第二角度，在检测试块轴向方向，使用第二超声波探头沿波纹管轴向连续检测，检测第二轴向检测回波；

s17：第二周向检测回波的高度大于预先获取的周向距离-波幅曲线，判定第二周向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷；

s18：第二轴向检测回波的高度大于预先获取的轴向距离-波幅曲线，判定第二轴向检测回波对应的波纹管位置存在缺陷。

在s15中，第一角度可选为180度。把第一超声波探头翻转第一角度再进行检测，可防止第一超声波探头由于发射的超声波传递角度和缺陷的角度一致，造成未收到检测回波的误差。

在步骤s16中，第二角度可选为180度。把第二超声波探头翻转第二角度再进行检测，可防止第二超声波探头由于发射的超声波传递角度和缺陷的角度一致，造成未收到检测回波的误差。优选地，把第二超声波探头翻转第二角度进行检测时，和为检测第一轴向检测回波时，第二超声波探头两次放置的位置不同。如第一次使用第二超声波探头为检测第一轴向检测回波时，第二超声波探头在波纹管一侧，第二次使用超声波探头为检测第二轴向检测回波时，第二超声波探头在波纹管另一侧。

本公开第三实施例提供的波纹管检测方法，把超声波探头翻转一定角度再进行检测一次，防止了超声波探头发射的超声波传递角度和缺陷的角度一致，造成未收到检测回波的误差，检测缺陷准确。

请参阅图7，本公开第四实施例以前述实施例为基础，提供了一种周向距离-波幅曲线和轴向距离-波幅曲线的获取方法，包括：

s21：把第一超声波探头放置在检测试块上，所述检测试块包括周向刻槽和轴向刻槽；

s22：在检测试块轴向方向，分别在距离周向刻槽距离为n×第一距离处检测周向刻槽第n回波，n为正整数；

s23：以周向刻槽第n回波减去第一分贝作为评定线，绘制周向距离-波幅曲线；

s24：把第二超声波探头放置在检测试块上与轴向刻槽的相对侧；

s25：在检测试块轴向方向，每隔第二距离，检测轴向刻槽回波；

s26：以轴向刻槽回波减去第二分贝作为评定线，绘制轴向距离-波幅曲线。

在s21中，第一超声波探头、检测试块和前述实施例的结构一致，本实施例中不再进行说明。

在s22中，第一距离为70mm～130mm。本实施例中，第一距离为100mm。在检测试块的轴向方向，距轴向刻槽不同的距离，分别为n×第一距离检测周向刻槽第n回波。即在检测试块的轴向方向，距检测试块100mm、200mm、300mm等的位置分别检测周向刻槽第1回波、周向刻槽第2回波等。优选地，超声波探头放置在检测试块上与轴向刻槽的相对侧，并使超声波探头和轴向刻槽位于同一条直线上时，检测的轴向刻槽回波增益第三分贝作为轴向缺陷检测灵敏度，所述第三分贝为5db～7db。

在s23中，第一分贝为5db～7db，优选为6db。以周向刻槽第n回波减去6db作为评定线，绘制周向距离-波幅曲线。

在s24中，把第二超声波探头放置在检测试块上与轴向刻槽的相对侧，第二超声波探头才能更好的检测到回波。

在s25中，第二距离为18mm～22mm，本实施例中，第二距离为20mm。即在检测试块轴向方向，每隔20mm，就用第二超声波探头检测一次轴向刻槽回波；第二超声波探头发射的超声波碰到轴向刻槽返回，第二超声波探头即可检测得到轴向刻槽回波。

在s26中，第二分贝为5db～7db，优选为6db。以轴向刻槽回波减去6db作为评定线，绘制周向距离-波幅曲线。

优选地，在步骤s21前，还包括：

使用第一超声波探头检测超声波在检测试块上的传播速度。

检测超声波在检测试块上的传播速度，使后续判定缺陷更准确。

使用第一超声波探头检测超声波在检测试块上的传播速度包括：

在距离周向刻槽第三距离处检测刻槽第一回波，

在距离周向刻槽第四距离处检测刻槽第二回波，

在距离周向刻槽第五距离处检测刻槽第三回波，

根据检测的刻槽第一回波、刻槽第二回波和刻槽第三回波的时间，标定超声波在检测试块上的传播速度。

第三距离为150mm～250mm，优选为200mm。检测刻槽第一回波时，优选在检测试块轴向方向，距离周向刻槽第三距离处检测刻槽第一回波。

第四距离为450mm～550mm，优选为500mm。检测刻槽第二回波时，优选在检测试块轴向方向，距离周向刻槽第四距离处检测刻槽第二回波。

第五距离为250mm～350mm，优选为300mm。检测刻槽第三回波时，优选在检测试块轴向方向，距离周向刻槽第五距离处检测刻槽第三回波。

第一超声波探头的位置已知，根据检测的刻槽第一回波、刻槽第二回波和刻槽第三回波的时间，即可确定超声波在检测试块上的传播速度。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。