CN1138699A - 小口径管对接焊缝的超声波检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种对小口径对接焊缝利用超声波检验的方法。该方法采用环形定位扫查与轴向往复扫查交叉的方式进行，并采用盲孔作为标准反射体，利用定位环作探头工作时的定位装置；从而不但有效排除了检验中的形状反射干扰，提高了模拟特性和灵敏度，而且探头工作时定位及两种检验方式转换简便，灵活。与背景技术相比可提高灵敏度6～10dB，缺陷的检出能力提高1～1.4倍，可避免许多复杂的转换计算且准确、可靠，可大规模用于生产性检验。
Description
本发明属于一种对小口径管对接焊缝的质量采用超声波检验的方法。该方法特别适合用于对锅炉受热面等管径在32～89mm，壁厚在3.5～12mm的小口径管对接焊缝质量的检验。
锅炉的受热面由于工作环境恶劣，焊口数量大，历来是电站锅炉事故发生率最高的部件。统计资料表明，焊口中存在的面状缺陷是导致事故频繁发生的主要原因之一，超声波检验相对于其它检验而言对面状缺陷和一定尺寸的体积状缺陷检出率较高、速度快。检验费用低，是一种理想的检验手段。一般采用的超声波检验方法有两种：其一是采用探头固定架将探头定位后，使探头沿焊缝走向的环形定距离扫查(即定位扫查)。该方法虽然具有干扰小的优点，但由于探头只能沿一个方向走，因此，既不能确定缺陷的大小，也不能确定缺陷的深度，即无法对缺陷进行定量检验。故此种检验方式对缺陷程度的判定准确性较差，且探头固定架结构较复杂，体积较大使用环境受限制；其二，是采用垂直于焊缝的轴向往复扫查(即常规扫查)。该方法虽然具有不需探头固定架及扫查方便，可以定量检验等优点，但由于待查件的管径小、壁簿，相对而言焊缝形状(焊缝加强层)反射干扰大；反射信号无规律地出现在荧光屏上，往往因无法辨认出真正的缺陷信号而造成误判等弊病。此外，上述两种检验方法所用样块上的标准反射体均为通孔(柱孔或横孔)，此类反射体不具备管子焊缝缺陷的模拟特性，试块加工难度大，实际探伤时必须进行复杂的声能补偿和转换计算且误差大，因此，背景技术存在或因不能定量检验，对焊缝缺陷程度判定的准确性较差，探头固定架结构复杂，体积较大，或因焊缝加强层反射干扰大、缺陷真伪判断较困难；以及标准样块上的反射体模拟特性差、加工难度大等弊病。
本发明的目的是设计一种可综合背景技术的优点，且操作方便、可靠的采用超声波对小径管对接焊缝进行检验的方法。通过定性、定量交叉检验及改进标准反射体的模拟特性和探头架的结构，以达到提高灵敏度和标准样块上反射体模拟特性和检验中对焊缝缺陷真伪判断的准确性，避免不必要的复杂的转换计算及检验操作方便、可靠等目的。
本发明的解决方案是在背景技术的基础上，综合两种检验方法的优点，采用沿焊缝定距离环形扫查及垂直于焊缝的轴向往复移动扫查相结合的方式进行：同时采用定位环代替背景技术中的探头固定架，以便于使两种扫查交替进行；为了提高标准反射体的模拟特性，将原设于标准样块上的通孔(柱孔或横孔)反射体改为盲孔反射体。因此，本发明包括建立标准样块并在样块上设置反射体，利用样块测定探头入射点、K值、分辨力，调整扫描速度和灵敏度，确定扫查范围；然后将探头定位机构固定于待测件上并调准探头到焊缝中心距离，最后对焊缝进行超声波扫查并同时根据荧光屏上的回波进行缺陷分析；关键还在于在标准样块上设置的反射体为盲孔；探头定位机构为带标尺的定位环；而对焊缝进行超声波扫查的方式则是采用沿焊缝走向的环形定距离扫查或采用环形定距离扫查与垂直于焊缝的轴向往复移动扫查交叉的方式进行，以确保焊缝质量检验的准确性；定位环的两个半环之间通过卡扣类活动联接，工作时则通过磁性力活动地固定于焊缝两侧。上述采用环形定距离扫查或环形定距离扫查与轴向往复移动扫查交叉的方式进行，是指在进行环形定距离扫查时若未发现焊缝缺陷性信号，则不再进行轴向往复移动扫查；而在进行环形定距离扫查中出现焊缝缺陷性信号时，则再针对出现该缺陷性信号的部位进行轴向往复移动扫查以确定缺陷的位置及该缺陷的大小、深浅，进而决定其是否返工，而所述带标尺的定位环，其所带标尺数一般为3～5条。本发明扫查中所采用的超声波为利用二次波扫查焊缝的中上部；利用三次波扫查其中下部。样块上可设置4个盲孔作为标准反射体，其中1个孔设于内壁，另3个孔设于外壁，利用内壁盲孔及一个外壁盲孔作时基线和幅度调整，利用另两个盲孔测分辨力。各孔的孔径均为1.5mm，孔深为壁厚的1/3左右。
本发明由于采用沿焊缝走向的环形扫查与沿轴线方向的往复移动扫查交叉进行并一次性完成的检验方法，同时在标准样块上采用可形成点状角反射的盲孔作为标准反射体，该反射体可提供焊缝中相当于1.3～1.7mm圆形点状缺陷的反射当量，大大提高了模拟特性和灵敏度。因此，本发明在定性普查的基础上再针对性地对出现缺陷性信号的部位作定量扫查，既准确、可靠，又快速、方便，并可有效地避免背景技术检验中可能出现的误判和漏判现象；采用盲孔作标准反射体，既简化了样块的结构和加工工艺，又避免了检验过程中许多复杂的转换计算，并较通孔反射体的探测灵敏度高6～10dB，对最小缺陷的检出能力提高1～1.4倍，可大规模地用于生产性检验。
附图及附图说明
图1，为本发明检验方法用定位环结构示意图；
图2，检验中待测工件、定位环及超声波探头相互位置关系及使用状态示意图；
图3，标准样块主视图；
图4，为图3的俯视图。
图中：1、环体，2、永磁体，3、标尺，4、联接卡口，5、待测工件，6、焊缝，7、探头，8、内壁盲孔，9、10、11、均为外壁盲孔。
实施例
本实施例以二级过热器对接焊管焊接质量的检验为例，焊管管子规格57×7.5mm，V型坡口、热丝焊，焊缝宽度16mm；探头采用频率为5MHz、平面大晶片标准前沿横波探头并采用2次波和3次波检验耦合剂采用45#机油；标准样块取57×7.5mm的同材质焊管剖成长160mm，扇形角为120°的弧形块，其上标准反射体盲孔8～11的设置；内壁盲孔8位于样块轴向对称线上距一端29.25mm处；盲孔9、11、以对称线为对称设置，与对称线的中心角均为30°，距另一端距离均为29.25mm，盲孔10距端面26.25mm，距对称线较孔9短1.5mm；各孔的直径均为1.5mm，深度均为2.5mm。盲孔8、11用以对时基线和幅度调整；盲孔9、10用以测定分辨力。本实施例定位材质为不锈钢，其中的环体1内径58mm，由两个半圆环组成，环口之间采用活动卡口4联接；环宽10mm，厚3mm，在两个主半环上各开两个方形孔嵌入永磁体2，以便工作时与焊管活动固定；标尺3本实施例采用4根，其中3根设于主半环上，1根设于另一半环上，均与环体1点焊固定，焊牢后两环端面经磨削加工成与轴线垂直。
检验时：首先按常规方法在设置好标准反射体的样块上测定探头入射点、K值、分辨力；在荧光屏上调整扫描速度和灵敏度同时定探头到反射体的水平距离和波幅高度、确定扫查范围；然后通过永磁体2将定位环固定于待测工件5上，两环体1分别置于焊缝6的两侧，先以一端面为准根据标尺刻度按要求调好端面亦即探头到焊缝中心的距离，本实施例首先按入射点到焊缝中心2TK调，然后如附图2所示将探头7的前端靠在定位环边沿，以二次波对焊缝中上部靠探头一侧作环形定位扫查，扫查中当在观察区内出现缺陷性信号时，即在该处将探头改为轴向移动(可连同定位环一同移动)扫查，以测定该缺陷的大小、深浅。该缺陷若未超过允许值范围则将定位环复位继续作环形定位扫查；若该缺陷超过允许范围则作上标记以便返工，然后仍将定位环复位继续作环形定位扫查，若再出现缺陷性信号即再作轴向移动扫查，若无缺陷性信号出现则不再作轴向移动扫查；该侧扫查完后再以同样的方法对另一侧进行扫查，即可将焊缝中上部检验完。此后再调整定位环端面到中心的距离，使探头入射点到焊缝中心为3TK，按上述方法用三次波对焊缝中下部在焊缝两侧各扫查一次，即将整个焊缝检验完毕。
Claims (5)
1、一种小口径管对接焊缝的超声波检验方法，包括建立标准样块并在样块上设置反射体，利用样块测定探头入射点、K值、分辨力，调整扫描速度和灵敏度，确定扫查范围；然后将探头定位机构固定于待测件上并调准探头到焊缝中心距离，最后对焊缝进行超声波扫查并同时根据光屏上的回波进行缺陷分析；其特征在于在标准样块上设置的反射体为盲孔；探头定位机构为带标尺的定位环；而对焊缝进行超声波扫查的方式则是采用沿焊缝走向的环形定距离扫查或采用环形定距离扫查与垂直于焊缝的轴向往复移动扫查交叉的方式进行；定位环的两半环之间采用卡扣类联接，工作时通过磁性力活动地固定于焊缝两侧。
2、按权利要求1所述小口径管对接焊缝的超声波检验方法，其特征在于所述采用环形定距离扫查或环形定距离扫查与轴向往复移动扫查交叉的方式进行，是指在进行环形定距离扫查时若未发现焊缝缺陷性信号，则不再进行轴向往复移动扫查；而在进行环形定距离扫查中出现焊缝缺陷性信号时，则再针对出现该缺陷性信号的部位进行轴向往复移动扫查以确定缺陷的位置及缺陷的大小、深浅，进而决定其是否返工。
3、按权利要求1所述小口径管对接焊缝的超声波检验方法，其特征在于所述对焊缝进行超声波扫查，是指利用二次波扫查焊缝的中上部，利用三次波扫查其中下部。
4、按权利要求1所述小口径管对接焊缝的超声波检验方法，其特征在于所述在标准样块上设置的反射体为盲孔，其最好的设置方式为设置4个盲孔作为标准反射体，其中1个孔设于内壁，另3个孔设于外壁；利用内壁盲孔及1个外壁盲孔作时基线调整和幅度调整，利用另2个外壁盲孔测定分辨力，各孔的孔径均为1.5mm，孔深为壁厚的1/3左右。
5、按权利要求1所述小口径管对接焊缝的超声波检验方法，其特征在于所述带标尺的定位环，其所带标尺数一般为3～5条。
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