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CN116165275A - 用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法 - Google Patents

用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法 Download PDF

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CN116165275A
CN116165275A CN202310150171.1A CN202310150171A CN116165275A CN 116165275 A CN116165275 A CN 116165275A CN 202310150171 A CN202310150171 A CN 202310150171A CN 116165275 A CN116165275 A CN 116165275A
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CN
China
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ultrasonic
test
constant temperature
service
probe
Prior art date
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Application number
CN202310150171.1A
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张华�
王俊义
杨建科
尚于勇
陈志勇
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Shanxi Dingyan Engineering Inspection Technology Co ltd
Original Assignee
Shanxi Dingyan Engineering Inspection Technology Co ltd
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Publication date
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Abstract

本申请涉及一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，涉及在役钢制构件检测的领域，包括以下步骤：根据待检测的在役钢制构件制作校准试块和检测试块；使用安装在超声检测仪上的超声波斜探头对所述校准试块进行超声波检测；将校准试块置于恒温油槽内，控制恒温油槽内的恒温油温度，对超声波声速进行温度测试；制备不同种类耦合剂，使用恒温水箱将碳素结构钢试板升温，测量不同种类耦合剂表干时间，确定使用的耦合剂；在不同温度下对检测试块和标准试块的欠缺定位和定量技术并对检测结果进行比较，确定欠缺定位和定量技术。本申请具有在高温条件影响下，提高超声波探伤精确度，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准的效果。

Description

用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法
技术领域
本申请涉及在役钢制构件检测的领域，尤其是涉及一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法。
背景技术
现代工业中，在钢铁、锅炉、石油化工、电站等方面，为了保证在役设备的安全运行，都存在高温条件下在役钢制构件检测的需求，以利于在役钢制构件和相关设备检修中缺欠的精确定位和修复。
我国现行的国家、行业超声波探伤标准规定的检测技术及检测温度范围均为0-60℃，在高温条件下，超声波声速会发生变化，超声波声速的不同直接影响超声波进入钢材的折射角，从而使得超声波探伤探头的角度、前沿、近场区长度发生变化。
针对上述中的相关技术，发明人认为现阶段在高温条件影响下，超声波探伤存在不准确的情况，需要对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准。
发明内容
为了在高温条件影响下，提高超声波探伤精确度，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准，本申请提供一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法。
本申请提供的一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，采用如下的技术方案：
一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，包括以下工作步骤：
准备工作，根据待检测的在役钢制构件制作校准试块和检测试块；
仪器性能测试和系统性能测试，将超声波斜探头安装在超声检测仪上，使用安装在超声检测仪上的超声波斜探头对所述校准试块进行超声波检测；
超声波斜探头声速测定，将校准试块置于恒温油槽内，控制恒温油槽内的恒温油温度，以对超声波声速进行温度测试；
确认新耦合剂类型，制备不同种类耦合剂，并将碳素结构钢试板放入恒温水箱内，使用恒温水箱将碳素结构钢试板升温，测量不同种类耦合剂表干时间，确定使用的耦合剂；
确认新欠缺定位和定量技术，在不同温度下对检测试块和标准试块的欠缺定位和定量技术并对检测结果进行比较，确定欠缺定位和定量技术。
通过采用上述技术方案，在仪器性能测试和系统性能测试准确的情况下，确定新耦合剂类型和新欠缺定位和定量技术，在高温条件影响下，提高超声波探伤精确度，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准。
可选的，进行仪器性能测试和系统性能测试时，具体包括对校准试块进行衰减量按照固定值依次增加的垂直线性测试、对校准试块的水平性测试；
对超声波斜探头前沿距离和角度进行不少于三次测量。
通过采用上述技术方案，在高温条件影响下，提高超声波探伤精确度，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准。
可选的，超声波斜探头声速测定时，恒温油油温处于0℃-140℃；
恒温油油温变化次数不少于12次，且恒温油油温变化量始终相同。
通过采用上述技术方案，设置多次不同温度下测量，提高超声波斜探头声速测定准确度。
可选的，新耦合剂类型确定时，碳素结构钢试板与待检测的在役钢制构件的材质、厚度以及环境状态均相同。
通过采用上述技术方案，降低偏差，提高检测准确性。
可选的，恒温水箱内的碳素结构钢试板温度区间处于75℃-85℃。
通过采用上述技术方案，对特定温度进行测试，提高准确度和温度匹配准确度。
可选的，确定耦合剂类型时，测定不同耦合剂在碳素结构钢试板表面的表干时间，选择干燥时间最长的耦合剂种类。
通过采用上述技术方案，确定合适耦合剂种类，提高检测准确度。
可选的，对同种耦合剂进行表干时间测定时，在同种条件下测定次数不少于三次，且取数次测定时间的平均值为相互比较标准。
通过采用上述技术方案，多次试验数据比较，提高试验准确度。
可选的，在数个校准试块上开设孔径大小在8-12毫米的开孔，数个校准试块上的开孔深度为10-60毫米，且开孔深度依次增加。
可选的，确认新欠缺定位和定量技术时，使用恒温油槽对校准试块进行范围温度内的数次测量；
温度范围控制在10℃-100℃，且数次测量的温度增值不小于5℃，数次测量的温度增值不大于20℃。
可选的，确认新欠缺定位和定量技术时，对超声波斜探头的探头角度、前沿、基准波高以及熟读进行实际测量。
通过采用上述技术方案，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准，提高检测准确度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在仪器性能测试和系统性能测试准确的情况下，确定新耦合剂类型和新欠缺定位和定量技术，在高温条件影响下，提高超声波探伤精确度，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准；
2.设置多次不同温度下测量，提高超声波斜探头声速测定准确度；
3.对特定温度进行测试，提高准确度和温度匹配准确度。
附图说明
图1是本申请实施例一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法。
参照图1，用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，包括以下步骤：
S1、准备工作，根据待检测的在役钢制构件制作校准试块和检测试块。
S2、仪器性能测试和系统性能测试，将超声波斜探头安装在超声检测仪上，使用超声波斜探头对校准试块做超声波检测。
S3、超声波斜探头声速测定，将校准试块置于恒温油槽内，在恒温油不同温度下对超声波声速进行测试。
S4、确认新耦合剂类型，将碳素结构钢试板放入恒温水箱内，使用恒温水箱将碳素结构钢试板升温，测量不同种类耦合剂表干时间，确定使用的耦合剂。
S5、确认新欠缺定位和定量技术，在不同温度下对检测试块和标准试块的欠缺定位和定量技术并对检测结果进行比较，确定欠缺定位和定量技术。
在步骤S1中，准备的校准试块和检测试块与待检测在役钢制构件材料相同，校准试块和检测试块厚度与在役钢制构件厚度相同，且校准试块和检测试块的形状取规则几何形状，用以便于测量。
准备超声检测仪、超声波斜探头、温度计以及恒温油槽。
步骤S2包括：
S21、将超声波斜探头配合安装在超声检测仪上，开启超声波斜探头和超声检测仪。
S22、对超声波斜探头进行探头前沿测量，测量次数不少于三次，且最终结果取数次测量结构的平均值，测试记录的数据如下表一所示：
表一
次数 第一次 第二次 第三次
探头前沿/毫米 13 13 13
结合上述表一的数据，可以计算得到超声波斜探头的探头前沿测量平均值为13毫米。
S23、对超声波斜探头进行探头角度测量，测量次数不少于三次，且最终结果取数次测量结构的平均值，测试记录的数据如下表二所示：
表二
次数 第一次 第二次 第三次
探头角度/° 62.8 63.0 64.1
结合上述表二的数据，可以计算得到超声波斜探头的探头角度测量平均值为63.3°。
S24、对超声波斜探头的斜探头分辨力进行测量。
S25、对超声波斜探头的斜探头灵敏度余量进行测量。
S26、对超声波斜探头进行探头垂直线性测试，测量次数不少于十三次，测量时衰减量逐渐增大，且每次测量的衰减量增大值相同，取每次衰减量增大值为2dB，第一次测量时的衰减量为2dB，测试记录的数据如下表三所示：
表三
衰减量dB 波高理论值(％) 测试值(％) 偏差(％)
2 79.4 80.0 -0.6
4 63.1 63.5 -0.4
6 50.1 50.5 -0.4
8 39.8 40.0 -0.2
10 31.6 31.5 0.1
12 25.1 24.5 0.6
14 20.0 19.0 1.0
16 15.8 15.0 0.8
18 12.5 12.0 0.5
20 10.0 9.5 0.5
22 7.9 7.5 0.4
24 6.3 6.0 0.3
26 5.0 5.0 0
结合上述表三的数据，取数次测量的偏差值的极差，计算得到用于测试的超声波斜探头的垂直线性偏差为1.6％。
S27、对超声波斜探头进行探头水平线性测试，测量次数不少于六次，测量时水平线性逐渐增大，且每次测量的水平线性增大值相同，取每次水平线性增大值为25，第一次测量时的水平线性取值为25，测试记录的数据如下表四所示：
表四
理论值 实测值 误差值
25.0 25.0 0
50.0 50.0 0
75.0 78.0 0
100.0 100.5 0.5
125.0 125.5 0.5
150.0 150.6 0.6
结合上述表四的数据，取数次测量的误差值的最大值，得到用于测试的超声波斜探头的水平线性偏差为0.6％。
S28、结合我国现行国家、行业超声波探伤标准规定的检测技术，具体的标准依据为：JB/T9712《液力变矩器叶轮铸造技术条件》、JB/T9214《无损检测A型脉冲反射式超声检测系统工作性能测试方法》、NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测》、GB/T11345-2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》，最终评定所使用的超声波斜探头是否复合实验要求，超声波斜探头的垂直线性偏差为0-2.0％，超声波斜探头的水平线性偏差为0-1.0％，即超声波斜探头符合要求，可继续进行后续步骤。
步骤S3包括：
S31、将校准试块置于恒温油槽中，对恒温油槽进行加热，使用温度计对恒温油槽温度进行测试，对超声波斜探头进行横波斜探头的声速测试，测量次数不少于14次，测量时温度逐渐增大，且每次测量的温度增大值相同，取每次温度增大值为10℃，第一次测量时的温度取值为0℃，测试记录的数据如下表五所示：
表五
次数 温度/℃ 声速(m/s)
1 0 3230
2 10 3230
3 20 3232
4 30 3233
5 40 3240
6 50 3275
7 60 3312
8 70 3300
9 80 3305
10 90 3295
11 100 3280
12 110 3260
13 120 3233
14 130 3220
结合上述表五的数据可知：
0℃-40℃时，超声波斜探头的横波斜探头的声速基本不变，温度对超声波斜探头的横波斜探头的声速影响可以忽略；
40℃-70℃时，超声波斜探头的横波斜探头的声速极具增加，超声波斜探头的横波斜探头的值在70℃时达到最大；
75℃-85℃时，超声波斜探头的横波斜探头的声速下降趋势缓和且稳定，在此温度区间可以采用合适的耦合剂和定位、定量技术进行超声波探伤；
90℃-130℃时，超声波斜探头的横波斜探头的声速下降趋势较大，不利于超声波探伤；
因此选择测试温度为75℃-85℃之间。
S32、选择耦合剂，将与待测在役钢制构件相同材质的结构钢试板放置于恒温水箱内，结构钢试板的工件厚度，工作环境状态均与待测在役钢制构件相同，结构钢试板面积为矩形，具体的，结构钢试板长度为300毫米，结构钢试板宽度为300毫米。
S33、使用恒温水箱将结构钢试板温度提升至测试温度，测试温度处于75℃-85℃之间，将不同种类耦合剂涂抹在结构钢试板表面，记录结构钢试板表面耦合剂表干时间，测试次数不少于三次，且数次测试时的环境温度相同，记录结果数据如下表六所示：
表六
Figure BDA0004090495320000071
结合上述表六的数据可知：
在75℃-85℃时的环境温度区间内，新型耦合剂的表干速度所用时长最长，符合现场检测需求。
因此选择新型耦合剂，新型耦合剂的成分为乙二醇纤维素与羧甲基纤维素混合液，其中乙二醇纤维素与羧甲基纤维素的重量比为8:1。
步骤S4包括：
S41、在数个校准试块上开设孔径大小在8-12毫米的开孔，数个校准试块上的开孔深度为10-60毫米，且开孔深度依次增加。具体的，在校准试块数量为六个，六个校准试块上的开孔深度依次为10毫米、20毫米、30毫米、40毫米、50毫米、60毫米。开孔直径均为10毫米
S42、将六个校准试块的其中一个校准试块放置于恒温油槽内，对恒温油槽进行逐级加热，恒温油槽内的温度控制在10℃-100℃之间，每次提升温度增值不小于5℃，每次提升温度增值不大于20℃。
每次温度增加后，使用超声波斜探头对开孔深度进行实际测量并记录超声波斜探头的探头角度和探头前沿值记录结果数据如下表七所示：
表七
试验温度(℃) 探头角度(K值) 前沿(毫米)
20 2.13 12
40 2.13 12
60 2.13 11
70 2.15 10
80 2.26 9
85 2.16 12
90 2.14 13
结合上述表七的数据可知：
在20℃-60℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头角度不发生变化；
在70℃-80℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头角度逐渐增大；
在80℃-90℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头角度逐渐降低；
在20℃-40℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头前沿不发生变化；
在40℃-80℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头前沿逐渐减小；
在80℃-90℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头前沿值与20℃-40℃时的环境温度区间内，超声波斜探头的探头前沿值相同；
在大于90℃的环境温度区间内，超声波斜探头的探头前沿值逐渐增大；
因此选择测量温度为20℃-40℃之间或者80℃-90℃之间对超声波斜探头对开孔深度进行实际测量。
S43、将六个校准试块放置于恒温油槽内，对恒温油槽进行逐级加热，恒温油槽内的温度控制在10℃-100℃之间，每次提升温度增值不小于5℃，每次提升温度增值不大于20℃。
每次温度增加后，使用超声波斜探头对开孔深度不同的六个校准试块依次进行实际测量并记录超声波斜探头的基准波高dB值，记录结果数据如下表八所示：
表八
Figure BDA0004090495320000081
Figure BDA0004090495320000091
结合上述表八的数据可知：
在20℃-40℃时的环境温度区间内，10毫米-60毫米不同深度人工缺欠基准波高dB值变化平稳；
在40℃-70℃时的环境温度区间内，随着人工缺欠深度增加，基准波高dB值变化大于在20℃-40℃时的环境温度区间内基准波高dB值变化；
在80℃-90℃时的环境温度区间内，10毫米-60毫米人工缺欠的基准波高dB值增大量在7dB-9dB之间；
因此选择在40℃-70℃时的环境温度区间内进行缺欠位置检测。
S44、将六个校准试块放置于恒温油槽内，对恒温油槽进行逐级加热，恒温油槽内的温度控制在10℃-100℃之间，每次提升温度增值不小于5℃，每次提升温度增值不大于20℃，在不同温度下使用超声波斜探头对六个校准试块依次进行探伤检测并记录检测值。记录结果数据如下表九所示。
表九
Figure BDA0004090495320000092
Figure BDA0004090495320000101
结合上述表九的数据可知：
在各个检测温度时，随着缺欠深度增加，实际检测深度值偏差逐渐增大；
在20℃-70℃时的环境温度区间内，人工缺欠深度在10毫米-60毫米之间时，缺欠平均偏差都在1毫米以上，且偏差随深度增加而增加；
在80℃-90℃时的环境温度区间内，人工缺欠深度在10毫米-60毫米之间时，缺欠平均偏差都在1毫米以内，有利于现场检测缺欠的准确定位。
因此，在高温条件影响下，提高超声波探伤精确度，对在役钢制构件缺欠的定量和定位技术进一步优化精准。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于，包括以下工作步骤：
准备工作，根据待检测的在役钢制构件制作校准试块和检测试块；
仪器性能测试和系统性能测试，将超声波斜探头安装在超声检测仪上，使用安装在超声检测仪上的超声波斜探头对所述校准试块进行超声波检测；
超声波斜探头声速测定，将校准试块置于恒温油槽内，控制恒温油槽内的恒温油温度，以对超声波声速进行温度测试；
确认新耦合剂类型，制备不同种类耦合剂，并将碳素结构钢试板放入恒温水箱内，使用恒温水箱将碳素结构钢试板升温，测量不同种类耦合剂表干时间，确定使用的耦合剂；
确认新欠缺定位和定量技术，在不同温度下对检测试块和标准试块的欠缺定位和定量技术并对检测结果进行比较，确定欠缺定位和定量技术。
2.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：进行仪器性能测试和系统性能测试时，具体包括对校准试块进行衰减量按照固定值依次增加的垂直线性测试、对校准试块的水平性测试；
对超声波斜探头前沿距离和角度进行不少于三次测量。
3.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：超声波斜探头声速测定时，恒温油油温处于0℃-140℃；
恒温油油温变化次数不少于12次，且恒温油油温变化量始终相同。
4.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：新耦合剂类型确定时，碳素结构钢试板与待检测的在役钢制构件的材质、厚度以及环境状态均相同。
5.根据权利要求4所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：恒温水箱内的碳素结构钢试板温度区间处于75℃-85℃。
6.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：确定耦合剂类型时，测定不同耦合剂在碳素结构钢试板表面的表干时间，选择干燥时间最长的耦合剂种类。
7.根据权利要求6所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：对同种耦合剂进行表干时间测定时，在同种条件下测定次数不少于三次，且取数次测定时间的平均值为相互比较标准。
8.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：在数个校准试块上开设孔径大小在8-12毫米的开孔，数个校准试块上的开孔深度为10-60毫米，且开孔深度依次增加。
9.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：确认新欠缺定位和定量技术时，使用恒温油槽对校准试块进行范围温度内的数次测量；
温度范围控制在10℃-100℃，且数次测量的温度增值不小于5℃，数次测量的温度增值不大于20℃。
10.根据权利要求1所述的用于在役钢制构件脉冲反射法焊缝超声检测方法，其特征在于：确认新欠缺定位和定量技术时，对超声波斜探头的探头角度、前沿、基准波高以及熟读进行实际测量。
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