管道焊缝检测方法与流程

1.本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及管道焊缝检测方法。


背景技术：

2.奥氏体不锈钢管道与阀门等结构进行连接时多采用焊接的方式，且一般采用超声技术进行无损检测。在核电厂等对于焊缝要求较高的场所中，不仅需要沿管道的径向对焊缝进行扫查，还需要沿管道的轴向对焊缝进行扫查。
3.图1-图4示出了四种直管100与其它部件的连接结构，图1为直管100与弯管200连接的结构，图2为直管100与三通300连接的结构，图3为直管100与阀门400连接的结构，图4为直管100与异径管500连接的结构，在这些连接结构中，传统的超声检测方法针对焊缝101的超声扫查均存在以下两个问题：
4.1)由于直管100的一端会连接其它部件，超声探头如果沿其中一端对直管100进行轴向扫查，会存在部分超声扫查不可达的区域；
5.2)由于焊接时的焊缝101通常靠近其它部件，沿直管100的径向对焊缝101的扫查可能会受到其它部件的影响。


技术实现要素：

6.本发明提供管道焊缝检测方法，以解决现有技术中超声检测方法对管道沿轴向扫查时存在超声扫查不可达的区域，且对管道沿径向扫查时可能会受到其它部件影响的问题。
7.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.管道焊缝检测方法，用于扫查管道的焊缝，所述管道的管壁具有轴向扫查可达区域和轴向扫查不可达区域，所述管道焊缝检测方法包括：
9.s100：去除所述焊缝的余高；
10.s200：使用相控阵超声仪对所述焊缝进行超声扫查；
11.步骤s200包括：
12.s2001：沿所述管道的径向对所述焊缝进行超声扫查；
13.s2002：沿设定方向对所述管壁的所述轴向扫查可达区域进行超声扫查；所述管道的轴向以及所述管道的径向均与所述设定方向呈夹角；
14.s2003：沿设定方向对所述管壁的所述轴向扫查不可达区域进行超声扫查。作为管道焊缝检测方法的优选方案，所述相控阵超声仪的激励探头晶片数量不少于10个，所述相控阵超声仪的接收探头晶片数量不少于10个。
15.作为管道焊缝检测方法的优选方案，所述相控阵超声仪的探头工作频率为1-5mhz。
16.作为管道焊缝检测方法的优选方案，还包括位于步骤s200之后的：
17.s300：使用a型超声波探伤仪对所述焊缝进行超声扫查。
18.作为管道焊缝检测方法的优选方案，在步骤s300中，使用所述a型超声波探伤仪的多个a型超声探头对所述焊缝进行超声扫查，至少部分所述a型超声探头的扫查方向与另一部分所述a型超声探头的扫查方向不同。
19.作为管道焊缝检测方法的优选方案，在步骤s300中，至少部分所述a型超声探头沿设定方向对所述焊缝进行超声扫查。
20.作为管道焊缝检测方法的优选方案，设定方向与所述管道的径向夹角为30
°‑
75
°
。
21.作为管道焊缝检测方法的优选方案，在步骤s300中，至少部分所述a型超声探头沿所述管道的径向对所述焊缝进行超声扫查。
22.作为管道焊缝检测方法的优选方案，所述a型超声波探伤仪的a型超声探头的工作频率为1-5mhz。
23.作为管道焊缝检测方法的优选方案，还包括位于步骤s200之后的：
24.s400：记录超声扫查结果。
25.本发明的有益效果是：
26.本发明提供管道焊缝检测方法，用于扫查管道的焊缝，通过去除焊缝的余高，并使用相控阵超声仪对焊缝进行超声扫查，使用相控阵超声仪对焊缝进行超声扫查包括沿管道的径向对焊缝进行超声扫查、沿设定方向对管壁的轴向扫查可达区域进行超声扫查，管道的轴向以及管道的径向均与设定方向呈夹角，以完成对轴向扫查可达区域的超声扫查。沿设定方向对管壁的轴向扫查不可达区域进行超声扫查，从而对沿管道轴向扫查不可达的区域进行扫查，以实现对整个焊缝的超声扫查。此外，通过沿设定方向进行超声扫查，也能够解决沿径向扫查时可能会受到其它部件影响的问题。
附图说明
27.图1是现有技术中的直管与弯管连接的结构示意图；
28.图2是现有技术中的直管与三通连接的结构示意图；
29.图3是现有技术中的直管与阀门连接的结构示意图；
30.图4是现有技术中的直管与异径管连接的结构示意图；
31.图5是本发明实施例中管道焊缝检测方法的流程图；
32.图6是本发明实施例中相控阵超声仪沿管道的径向对焊缝进行扫查的原理示意图；
33.图7是本发明实施例中相控阵超声仪沿设定方向对焊缝进行扫查的原理示意图；
34.图8是本发明实施例中相控阵超声仪沿设定方向对焊缝进行扫查的原理示意图；
35.图9是本发明实施例中a型超声波探伤仪对焊缝进行扫查的原理示意图。
36.图中：
37.100、直管；101、焊缝；200、弯管；300、三通；400、阀门；500、异径管；
38.1、焊缝；11、轴向扫查可达区域；12、轴向扫查不可达区域；
39.2、管壁；
40.3、相控阵超声仪探头；
41.4、a型超声波探头。
具体实施方式
42.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。
43.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
46.奥氏体不锈钢管道与阀门等结构进行连接时多采用焊接的方式，在核电厂等对于焊缝要求较高的场所中，不仅需要沿管道的径向对焊缝进行扫查，还需要沿管道的轴向对焊缝进行扫查。然而在直管与其它部件焊接的结构中，超声探头只能沿其中一端对直管进行轴向扫查，因而会存在部分超声扫查不可达的区域；且由于焊接时的焊缝通常靠近其它部件，沿直管的径向对焊缝的扫查可能会受到其它部件的影响。
47.针对上述问题，本实施例提供管道焊缝检测方法，以解决现有技术中超声检测方法对管道沿轴向扫查时存在超声扫查不可达的区域，对管道沿径向扫查时可能会受到其它部件影响的问题，可用于超声检测技术领域。
48.管道焊缝检测方法用于扫查管道的焊缝，管道的管壁具有轴向扫查可达区域和轴向扫查不可达区域，如图6-图9所示，管壁2的左侧连接有阀门、管接头等结构，导致超声探头无法从左侧沿管道的轴向对管壁2进行扫查，因而存在较大的轴向扫查不可达区域12。
49.图5示出本发明实施例中管道焊缝检测方法的流程图，参照图5，本实施例提供的管道焊缝检测方法包括以下步骤。
50.s100：去除焊缝1的余高。
51.管壁2在进行焊接后，焊缝1处会存在高于管道外壁的余高，会对超声探头的扫查造成影响，因而在进行超声扫查前，需要先去除焊缝1的余高，以使超声探头能够与焊缝1的表面贴合。
52.s200：使用相控阵超声仪对焊缝1进行超声扫查。
53.相控阵超声仪中包括多个晶元，每个晶元的声波发射和接收则由单独的电子系统控制，按照之前设定的延迟时间分别激发晶片单元，那么所有晶片单元发出的超声波就会
因为各个延时时间不同而干涉叠加形成一个超声波阵面，按照一定规律改变各个晶元发射延时时间，就能够控制整个超声波阵面的形状和方向。相控阵技术通过控制声束偏转方向进行多角度扫查，增大了扫描范围。其扫查角度的控制以及结果的处理方法已是本领域比较成熟的技术，本实施例中不再赘述，仅对使用相控阵超声仪对焊缝1进行超声扫查的方法进行详细描述。
54.具体而言，步骤s200包括步骤s2001-步骤s2003。
55.s2001：沿管道的径向对焊缝1进行超声扫查。
56.如图6所示，相控阵超声仪探头3紧贴管壁2的外侧，并沿管道的径向向管壁2发出超声波，通过超声波的反射结果判断是否存缺陷，即沿管道的径向对焊缝1进行超声扫查。沿管道的径向对焊缝1进行超声扫查一般不会受到管道的其它连接结构的影响，但是在焊缝1距离其它连接结构较近时仍有可能对超声扫查造成影响。
57.可选地，在步骤s2001中，沿不同的方向与焊缝1进行超声扫查，以沿管道的圆周方向对焊缝1的不同角度进行超声扫查。
58.s2002：沿设定方向对管壁2的轴向扫查可达区域11进行超声扫查；管道的轴向以及管道的径向均与设定方向呈夹角。
59.如图7所示，相控阵超声仪探头3沿设定方向向管壁2发出超声波，通过超声波的反射结果判断是否存缺陷，即沿设定方向对管壁2的轴向扫查可达区域11进行超声扫查。
60.s2003：沿设定方向对管壁2的轴向扫查不可达区域12进行超声扫查。
61.针对步骤s2002中存在的轴向扫查不可达区域12，如图8所示，步骤s2003中，沿设定方向对沿管道轴向扫查不可达的区域进行扫查，以实现对整个焊缝1的超声扫查。试验表明，沿设定方向进行超声扫查在能够避开外部结构影响的同时，对于轴向扫查不可达区域12的扫查结果也具有较高的准确性。此外，将相控阵超声仪探头3设置在远离其它连接结构的一侧，能够解决沿径向扫查时可能会受到其它部件影响的问题。
62.可选地，相控阵超声仪的激励探头晶片数量不少于10个，相控阵超声仪的接收探头晶片数量不少于10个，以尽可能地扩大相控阵超声仪的波阵面的扫查范围以及扫查精度。同时，相控阵超声仪的激励探头晶片数量也不少于10个。本实施例中，激励探头晶片以及接收探头晶片的数量均为32个。可选地，相控阵超声仪的探头工作频率为1-5mhz，以取得最佳的扫查效果，本实施例中，相控阵探头频率2.25mhz。
63.本实施例中，管道焊缝检测方法还包括位于步骤s200之后的：
64.s300：使用a型超声波探伤仪对焊缝1进行超声扫查。
65.a型超声波探伤仪结构简单，技术成熟，在使用相控阵超声仪对焊缝1进行超声扫查后，可使用a型超声波探伤仪再次对焊缝1进行超声扫查，以减少缺陷未被检出的概率。
66.如图9所示，a型超声波探伤仪包括多个a型超声探头4，使用a型超声波探伤仪的多个a型超声探头4对焊缝1进行超声扫查，至少部分a型超声探头4的扫查方向与另一部分a型超声探头4的扫查方向不同，从而沿多个角度对焊缝1进行超声扫查。
67.可选地，至少部分a型超声探头4沿管道的径向对焊缝1进行超声扫查。与使用相控阵超声仪进行超声扫查类似地，a型超声探头4紧贴管壁2的外侧，并沿管道的径向向管壁2发出超声波，通过超声波的反射结果判断是否存缺陷。
68.可选地，至少部分a型超声探头4沿设定方向对焊缝1进行超声扫查，从而对轴向扫
查可达区域11以及轴向扫查不可达区域12进行扫查。
69.可选地，设定方向与管道的径向夹角为30
°‑
75
°
。本实施例中，设置有三个a型超声探头4沿设定方向进行超声扫查，且三个a型超声探头的探头角度与管道径向的夹角依次为37
°
、45
°
以及70
°
。
70.可选地，a型超声探头4的工作频率为1-5mhz，以取得最佳的扫查效果，本实施例中，a型超声波探伤仪的a型超声探头4的工作频率均为2mhz。
71.作为一种可替代方案，步骤s300可与步骤s200同步进行，或先执行步骤s300，再执行步骤s200，能够取得同样的有益效果。
72.s400：记录超声扫查结果。
73.其中，步骤s2001、步骤s2002的扫查结果为精确值，而步骤s2003中，由于相控阵超声仪是沿设定方向对管壁2的轴向扫查不可达区域12进行超声扫查，其扫查结果应作为参考值进行记录。步骤s300中，沿管道的径向对焊缝1进行超声扫查的a型超声探头4，以及沿设定方向对轴向扫查可达区域11进行超声扫查的a型超声探头4的扫查结果为精确值，沿设定方向对焊缝1对轴向扫查不可达区域12进行超声扫查的a型超声探头4的扫查结果同样应作为参考值进行记录。
74.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。