一种弯头腐蚀的相控阵超声柔性探头检测方法与流程

本发明涉及管线、压力容器、场站的弯头的腐蚀检测技术领域，尤其涉及一种弯头腐蚀的相控阵超声柔性探头检测方法。

背景技术：

管道广泛应用于油气、化工、电力等多个行业，管道弯头是管道系统中不可或缺的部分。多数管道弯头在工作中受高温、高压以及复杂外部环境的影响，并且在使用过程中管道弯头外曲面内侧始终受介质的冲刷，从而产生冲刷腐蚀，管壁减薄。另外，高温高压下，管道弯头管壁容易产生裂纹。以上缺陷在高压下容易快速扩张，造成管道弯头处管壁开裂，进而引发泄漏事故。管道弯头的状况直接影响整个管道系统的运行，因此有必要研究开发管道弯头检测装置，检测弯头内部缺陷和腐蚀。

长输管线、压力容器、场站长期服役后，由于内部的流体(气体或液体)会对管材内壁腐蚀，长时间的腐蚀会造成工件壁厚减薄，甚至穿透。所以需要对在役管材进行腐蚀检测，监控管壁腐蚀情况。目前对于腐蚀主要是采用超声测厚的、射线检测、常规涡流检测、脉冲涡流检，远场涡流等检测方法。射线检测需要放射源，实际检测过程中存在污染，且对人体有害；常规涡流检测容易受集肤效应影响，检测趋向于试件表面的缺陷；脉冲涡流检测属于放置式定点检测，用于结构复杂的管道弯头检测时，存在一定的盲区，且对局部缺陷灵敏度不够。远场涡流检测无法区分内外壁的缺陷位置。超声测厚为目前主要检测手段。

超声测厚方法主要存在以下问题:管材进行网格划线，将弯头分成若干区域，使用测厚仪进行选点测试，选择特征点，对弯头抽检，无法实现弯头检测区域完全覆盖；采用超声测厚仪进行检测，只能测量壁厚读数，不能了解腐蚀情况；对弯头进行测厚，采取读数形式，数据无法存储记录；受曲率影响，弯头内弯处无法测量，具有盲区；划线取点效率低。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供一种弯头腐蚀的相控阵超声柔性探头检测方法，它采用相控阵超声检测，针对弯头处曲率变化采用柔性可贴合探头，对弯头100％检测，检测数据能够形成多种显示方式，显示直观，了解弯头内壁腐蚀情况的同时兼顾弯头母材检测，检测数据能够记录永久保存。

本发明的技术方案是：提供一种弯头腐蚀的相控阵超声柔性探头检测方法，包括以下步骤：

步骤一：根据弯头规格选择合适的扫查工装；

步骤二：根据壁厚相关参数选定相控阵探头，并调试设备；

步骤三：将探头与扫查工装连接，使探头与弯头表面全部贴合；

步骤四：采用零度垂直线性聚焦法则设定聚焦深度和扫查速度，采集单元激发脉冲信号，相控阵单元计算相位延迟，计算后将脉冲信号激发探头晶片，探头产生超声波；

步骤五：超声波在弯头工件中穿透传播，遇到反射物体后，声波反射反作用于探头，数据采集单元将声信号转为电信号；

步骤六：相控阵单元对电信号进行计算整合，采集单元对整合后的信号进行接收并进行软件算法成像；

步骤七：每个弯头的超声波相控阵检测结果被电子记录存储，导出并利用软件分析腐蚀的具体位置和大小。

进一步的，确定检测管径和弯头壁厚，对待检测区域进行清理，根据设定的聚焦法则确定一次性检测区域，为便于检测行程的准确性，在弯头区域划线标识，确定扫查起点、扫查方向和扫查距离长度。

进一步的，选择相控阵主机，根据工件的壁厚增加，相控阵设备要求一次性激发晶片不小于16晶片，通道数量不小于64晶片，根据实际检测需要设定检测灵敏度，利用试块进行校准，确认距离波幅曲线。

进一步的，选择相控阵探头，依据壁厚和检测灵敏选择适当的频率，检测频率为1mhz-10mhz，采用0度线性纵波进行检测，一次性激发晶片低于6个晶片。

进一步的，选择扫查配合工装，扫查工装主要考虑管径的的曲率，尤其是弯头的内径，影响信号的发射与接收，扫查工装使用编码器进行记录，覆盖整个检测区域。

进一步的，耦合方式可采用直接耦合或间接水耦合模式，直接耦合即探头直接与工件表面接触，在探头和楔块之间放入耦合剂，利用压力使探头与弯头表面完美贴合，获得超声信号；间接水耦合采用水楔，可以降低水的消耗量，并可处理水中的气泡，同时可使扫查器贴附在弯头的凸面和凹面上，并使数据与表面回波同步。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用相控阵技术检测弯头腐蚀，具有以下优点：柔性探头与表面完全贴合，能够得到优良信号；检测区域覆盖整个弯头，不会造成漏检；能够形成a/b/c/s多种图像，显示直观，能够直接观察腐蚀情况；采用编码器进行记录，数据实时记录并能够永久保存；检测速度快，效率高，精度高，检测效果好的积极效果；相控阵超声检测弯头腐蚀的情况，有助于用户制定运行方案。通过相控阵成像截面视图，能够了解壁厚变化情况，对弯头的服役状态进行监控。

附图说明

下面根据图进一步对本发明加以说明:

图1是本发明的柔性相控阵探头检测弯头腐蚀的相控阵成像显示图；

具体实施方式

下面结合图对本发明作进一步详细的说明，需要说明的是，图仅用于解释本发明，是对本发明实施例的示意性说明，而不能理解为对本发明的限定。

如图1所示，一种弯头腐蚀的相控阵超声柔性探头检测方法，包括以下步骤：

步骤一：根据弯头规格选择合适的扫查工装；

步骤二：根据壁厚相关参数选定相控阵探头，并调试设备；

步骤三：将探头与扫查工装连接，使探头与弯头表面全部贴合；

步骤四：采用零度垂直线性聚焦法则设定聚焦深度和扫查速度，采集单元激发脉冲信号，相控阵单元计算相位延迟，计算后将脉冲信号激发探头晶片，探头产生超声波；

步骤五：超声波在弯头工件中穿透传播，遇到反射物体后，声波反射反作用于探头，数据采集单元将声信号转为电信号；

步骤六：相控阵单元对电信号进行计算整合，采集单元对整合后的信号进行接收并进行软件算法成像；

步骤七：每个弯头的超声波相控阵检测结果被电子记录存储，可以导出并利用软件分析腐蚀的具体位置和大小。

进一步的，确定检测管径和弯头壁厚，对待检测区域进行清理，根据设定的聚焦法则确定一次性检测区域，为便于检测行程的准确性，可在弯头区域划线标识，确定扫查起点、扫查方向和扫查距离长度。

进一步的，选择相控阵主机，根据工件的壁厚增加，相控阵设备要求一次性激发晶片不小于16晶片，通道数量不小于64晶片，根据实际检测需要设定检测灵敏度，利用相关试块进行校准，确认距离波幅曲线。

进一步的，选择相控阵探头，依据壁厚和检测灵敏选择适当的频率，检测频率一般为1mhz-10mhz，采用0度线性纵波进行检测，一次性激发晶片低于6个晶片。

进一步的，选择扫查配合工装，扫查工装主要考虑管径的的曲率，特别是弯头的内径，会影响信号的发射与接收，扫查工装可以是简易的或是复杂的，关键是能够使用编码器进行记录，覆盖整个检测区域。

进一步的，耦合方式可采用直接耦合或间接水耦合模式，直接耦合即探头直接与工件表面接触，在探头和楔块之间放入耦合剂，利用压力使探头与弯头表面完美贴合，获得优良的超声信号；间接水耦合采用水楔，可以在很大程度上降低水的消耗量，并可轻松处理水中的气泡，同时可使扫查器贴附在弯头的凸面和凹面上，在检测中等粗糙程度的表面时获得较好的耦合效果，并使数据与表面回波同步。

检测工件表面清理，探头移动区域内应清除焊接飞溅，铁屑，油垢和其他杂质。必要时进行打磨，便于探头移动和获得优良的超声信号。表面粗糙度值ra不大于6.3um，如果表面有较大的凹坑应注意超声信号的获得。根据聚焦法则探头的宽度拟画声场格线。格线应不影响检测。设置零点扫描起始位置，予以标记。标记内容应包括扫查起点和扫查方向。

选用耦合剂，耦合剂应选用对材料，环境，人体无害，同时具有良好的透声性，易清洗的物质。如果使用水楔，耦合剂应选用水，如果条件允许可采用循环模式。

检测灵敏度的选择，距离波幅曲线可采用平底孔作为反射体，调整检测灵敏度，此方法利于发现工件内部的缺陷；也可采用底波调整灵敏度，此方式用来检测工件内部腐蚀情况。采用试块调整灵敏度时，试块应采用与检测工件相同材质，相同表面状态的材料，如果不相同应考虑材料的衰减特性进行补偿。检测工件与试块的表面状态应当一致，如果差别较大，应进行表面补偿。

检测采用电子扫描方式。采用0度纵波线性聚焦法则，声束垂直于工件底面，有利于超声信号的获得。数据记录采用编码器进行记录，编码器分辨率小于等于1mm，可根据实际检测的信号进行调整。检测方式可采用线性扫描和光栅扫查。一般情况下采用光栅扫查，x/y双轴采用编码器进行编码，可以完成对整个弯头的覆盖，记录整个弯头的检测数据。

扫查时应注意观察底波，保证耦合良好。探头扫查移动速度不应超过150mm/s.扫查速度应参考使用相控阵设备的采集速度。原则上探头扫查移动速度应小于相控阵设备的采集速度。如果发生底波波幅明显降低或者丢失，应注意观察，分析是缺陷信号还是耦合不良引起的。扫查时应保证扫查数据不丢失。对合格的数据进行存储。

扫查图像的显示，根据检测的需要，可采用a扫描，s扫描,b扫描，c扫描.在扫查数据的图像中应有编码器扫查位置显示；

灵敏度复核，在连续工作一定时间后，对检测检测的灵敏度进行复核。保证检测灵敏度准确性。

数据分析，将检测数据进行分析，通过成像显示，得到弯头的腐蚀情况。通过测量能够计算腐蚀的深度和面积，对弯头监控提供技术支撑。

实施例

步骤一：根据弯头规格选择合适的扫查工装；确定检测管径和弯头壁厚，对待检测区域进行清理，根据设定的聚焦法则确定一次性检测区域，为便于检测行程的准确性，在弯头区域划线标识，确定扫查起点、扫查方向和扫查距离长度。

步骤二：根据壁厚相关参数选定相控阵探头，并调试设备；选择相控阵主机，根据工件的壁厚增加，相控阵设备要求一次性激发晶片不小于16晶片，通道数量不小于64晶片，根据实际检测需要设定检测灵敏度，利用试块进行校准，确认距离波幅曲线。

步骤三：将探头与扫查工装连接，使探头与弯头表面全部贴合；选择相控阵探头，依据壁厚和检测灵敏选择适当的频率，检测频率为1mhz-10mhz，采用0度线性纵波进行检测，一次性激发晶片低于6个晶片。

步骤四：采用零度垂直线性聚焦法则设定聚焦深度和扫查速度，采集单元激发脉冲信号，相控阵单元计算相位延迟，计算后将脉冲信号激发探头晶片，探头产生超声波；选择扫查配合工装，扫查工装主要考虑管径的的曲率，尤其是弯头的内径，影响信号的发射与接收，扫查工装使用编码器进行记录，覆盖整个检测区域。耦合方式可采用直接耦合或间接水耦合模式，直接耦合即探头直接与工件表面接触，在探头和楔块之间放入耦合剂，利用压力使探头与弯头表面完美贴合，获得超声信号；间接水耦合采用水楔，可以降低水的消耗量，并可处理水中的气泡，同时可使扫查器贴附在弯头的凸面和凹面上，并使数据与表面回波同步。

步骤五：超声波在弯头工件中穿透传播，遇到反射物体后，声波反射反作用于探头，数据采集单元将声信号转为电信号；

步骤六：相控阵单元对电信号进行计算整合，采集单元对整合后的信号进行接收并进行软件算法成像；

步骤七：每个弯头的超声波相控阵检测结果被电子记录存储，可以导出并利用软件分析腐蚀的具体位置和大小。

本发明采用相控阵超声检测，针对弯头处曲率变化采用柔性可贴合探头，对弯头100％检测，检测数据能够形成多种显示方式，显示直观，了解弯头内壁腐蚀情况的同时兼顾弯头母材检测，检测数据能够记录永久保存。

本发明利用相控阵技术检测弯头腐蚀，具有以下优点：柔性探头与表面完全贴合，能够得到优良信号；检测区域覆盖整个弯头，不会造成漏检；能够形成a/b/c/s多种图像，显示直观，能够直接观察腐蚀情况；采用编码器进行记录，数据实时记录并能够永久保存；检测速度快，效率高，精度高，检测效果好的积极效果；相控阵超声检测弯头腐蚀的情况，有助于用户制定运行方案。通过相控阵成像截面视图，能够了解壁厚变化情况，对弯头的服役状态进行监控。

以上结合具体实施方式描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为本发明保护范围的限制。对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、同等替换、改进等，均包含在本发明的保护范围。