楔块及反应器换热管管帽焊缝的检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种楔块及反应器换热管管帽焊缝的检测方法。其中，楔块包括主体，主体上开设有超声探头安装孔，主体的底部为内凹的球面形。反应器换热管管帽焊缝的检测方法包括：将超声探头安装在楔块上，楔块的主体的底部为内凹的球面形的，主体上开设有超声探头安装孔；将主体的底部贴合在换热管的管帽的弧形面上，并在管帽上沿预定轨迹对焊缝进行超声检测；所述楔块的超声入射方向与所述焊缝所在的平面呈角度地设置。采用该楔块和检测方法，可以将主体的底部贴合在例如一种反应器换热管管帽的球面形待检测件上，进而可以有效地对球面形的待检测件进行超声检测。
【专利说明】
模块及反应器换热管管帽焊缝的检测方法
技术领域
[0001] 本发明设及超声检测技术领域，具体而言，设及一种模块及反应器换热管管帽焊 缝的检测方法。
【背景技术】
[0002] 反应器换热管管帽在焊接过程中由于自身结构原因，在焊缝坡口面处易存在未烙 合类缺陷。
[0003] 具体的，检测对象反应器换热管管帽的外形及结构如图1所示，该结构包括侧壁坡 口 1和斜边坡口 2，焊缝形成在侧壁坡口 1和斜边坡口 2之间。
[0004] 管帽焊缝为C类焊缝，根据标准要求，只需要采用磁粉或渗透检测方法进行表面检 测即可。为发现此类缺陷，曾采用X射线双壁双透垂直照射法对现场的换热装置端部管帽焊 缝进行射线检测，因管帽局部壁厚较大且焊缝结构复杂，故检测灵敏度较低且难W给出缺 陷的尺寸信息。同时因材质为奥氏体不诱钢且结构复杂，采用常规超声检测方法也存在较 大困难。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种模块及反应器换热管管帽焊缝的检测方法，W解 决现有技术中反应器管管帽焊缝的质量检测精度低的问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种模块，包括主体，所述主 体上开设有超声探头安装孔，所述主体的底部为内凹的球面形。
[0007] 进一步地，所述主体包括顶壁和底壁，W及连接所述顶壁和所述底壁之间的侧壁， 所述顶壁和所述底壁之间形成夹角。
[000引进一步地，所述顶壁和所述底壁之间形成的夹角为10°~55°。
[0009] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种反应器换热管管帽焊缝 的检测方法，包括:将超声探头安装在模块上，所述模块的主体的底部为内凹的球面形的， 所述主体上开设有超声探头安装孔;将所述主体的底部贴合在换热管的管帽的弧形面上， 并在所述管帽上沿预定轨迹对焊缝进行超声检测;所述模块的超声入射方向与所述焊缝所 在的平面呈角度地设置。
[0010] 进一步地，所述预定轨迹为W所述管帽的顶部为圆屯、的圆形轨迹。
[0011] 进一步地，所述超声入射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度随所述圆形轨迹 的直径变化而调整，W使所述模块的超声入射方向朝向所述焊缝。
[0012] 进一步地，所述主体包括顶壁和底壁，W及连接所述顶壁和所述底壁之间的侧壁， 所述顶壁和所述底壁之间形成夹角，通过调节所述顶壁和所述底壁之间形成夹角的大小来 调整所述超声入射方向。
[0013] 进一步地，所述超声入射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度随所述圆形轨迹 的直径增大而增大。
[0014] 进一步地，所述超声入射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度随所述圆形轨迹 的直径减小而减小。
[0015] 进一步地，所述超声入射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度为10°~80°。
[0016] 进一步地，在所述管帽上至少对所述焊缝进行两次超声检测，一次超声检测的圆 形轨迹的直径大于二次超声检测的圆形轨迹的直径。
[0017] 进一步地，所述一次超声检测的圆形轨迹处于所述管帽的边沿处。
[0018] 进一步地，所述模块上超声探头的晶片数为8~64个。
[0019] 进一步地，所述模块上超声探头发出的超声频率为4MHz~IOMHz。
[0020] 应用本发明的技术方案，模块的主体的底部为内凹的球面形的，主体上开设有超 声探头安装孔，将超声探头安装在模块上。然后将主体的底部贴合在换热管的管帽的弧形 面上，并在管帽上沿预定轨迹对焊缝进行超声检测，所述模块的超声入射方向与所述焊缝 所在的平面呈角度地设置，进而可W有效地对焊缝质量进行检测。
[0021] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0022] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023] 图1示出了现有技术中一种反应器换热管管帽焊缝的结构示意图；
[0024] 图2示出了本发明的安装超声探头的模块的立体结构示意图；
[0025] 图3示出了图2的模块的右视示意图；
[0026] 图4示出了在一种反应器换热管的管帽上进行焊缝质量检测的主视示意图；
[0027] 图5示出了图4的进行焊缝质量检测的俯视示意图。
[0028] 其中，上述附图包括W下附图标记：
[00巧]10、模块;11、超声探头安装孔;20、管帽。
【具体实施方式】
[0030] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可W相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范 围。
[0032] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第 二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解运样使用 的数据在适当情况下可W互换，W便运里描述的本发明的实施例。此外，术语"包括"和"具 有"W及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的 过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清 楚地列出的或对于运些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033] 本发明提供了一种模块，如图2所示，模块包括主体10,主体10上开设有超声探头 安装孔11，主体10的底部为内凹的球面形。
[0034] 采用该模块，可W将主体10的底部贴合在例如一种反应器换热管管帽的球面形待 检测件上，进而可W有效地对球面形的待检测件进行超声检测。
[0035] 如图2和图3所示，可选的，主体10包括顶壁和底壁，W及连接顶壁和底壁之间的侧 壁，顶壁和底壁之间形成夹角。顶壁和底壁之间形成夹角，决定了模块的超声入射方向，在 制造模块时通过控制顶壁和底壁之间夹角的角度可W决定模块的超声入射方向。可选的， 在本发明中，顶壁和底壁之间形成的夹角为10°~55°。
[0036] 本发明的一种反应器换热管管帽焊缝的检测方法包括：
[0037] 将超声探头安装在模块上，模块的主体10的底部为内凹的球面形的，主体10上开 设有超声探头安装孔11;
[0038] 将主体10的底部贴合在换热管的管帽20的弧形面上，并在管帽20上沿预定轨迹对 焊缝进行超声检测；
[0039] 所述模块的超声入射方向与所述焊缝所在的平面呈角度地设置。
[0040] 通常情况下，对于管件的检测都是将模块贴合在管件的圆柱形侧壁上。但是对于 一种反应器换热管管帽20焊缝的检测，如果将模块贴合在了管件的圆柱形侧壁上，则无法 准确的检测出焊缝的质量，主要原因是在对如图1所示一种反应器换热管管帽20焊缝进行 检测时，贴合在管件的圆柱形侧壁上的模块无法W垂直方向入射至坡口面，难W保证缺陷 有效检出和定量，尤其是斜边坡口上半部分区域无有效反射面，检测效果更差。
[0041] 而在本发明中，将模块贴合在换热管的管帽20的弧形面上，则可W W垂直方向入 射至坡口面，随着模块在管帽20上沿预定轨迹对焊缝进行超声检测，可W有效地对焊缝质 量进行检测。
[0042] 如图4和图5所示，在本发明中，预定轨迹为W管帽20的顶部为圆屯、的圆形轨迹，运 样可W测得全部环形焊缝的质量。
[0043] 在本发明中，超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度随圆形轨迹的直径变化 而调整，W使模块的超声入射方向朝向焊缝。在本发明中，在管帽20上对焊缝进行两次超声 检测，一次超声检测的圆形轨迹的直径大于二次超声检测的圆形轨迹的直径。通过模块两 次不同的超声入射方向的检测，可W定量地对焊缝质量进行检出。当然，通过多于两次的超 声检测对焊缝进行检测，可W的得到检测精度更高数据。可选的，一次超声检测的圆形轨迹 处于管帽20的边沿处，运样可W较为完整的探测出焊缝上的缺陷尺寸。
[0044] 可选的，超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度随圆形轨迹的直径增大而增 大。超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度随圆形轨迹的直径减小而减小。需要说明 的是，焊缝所在的平面指的是换热管的管端所在的焊接面。
[0045] 在本发明中，通过调节所述顶壁和所述底壁之间形成夹角的大小来调整所述超声 入射方向。在制造模块时通过控制顶壁和所述底壁之间夹角的角度可W决定模块的超声入 射方向。
[0046] 当超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度为10°~80°时，可W有效地检查出 焊缝的缺陷。可选的，一次超声检测的超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度为10°~ 35%二次超声检测的超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度为48°~80%可W有效地 覆盖被检区域。
[0047]在本发明中，所采用的超声探头上的晶片数为8~64个。
[004引可选的，超声探头发出的超声频率为4~IOMHz
[0049]如下表1所示，在本发明的实验中，共设置了4个对比试块，并对每个对比试块进行 四个缺陷点的检测。
[(K)加 ]
[0化1 ]
[0052]基于上述的4个对比试块，选择晶片数为16个的超声探头，选择超声频率为 7.5M化，按照一次超声检测的超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度范围为10°~ 35%二次超声检测的超声入射方向与焊缝所在的平面之间的角度范围为48°~80°的过程 对焊缝进行了检测。经过上述检测，得出结果如下表2:
[0化31
[(
[0055] 通过上述表2可W得知，通过本发明的检测方法能够检出对比试块中所有的反射 体，并且可W对对比试块中的缺陷信号进行定量，缺陷当量与实际缺陷尺寸偏差可控制在 ±0.5mmW 内。
[0056] 针对3号对比试块进行缺陷进行重复实验测量，在实验过程中，探头位置不变，扫 查装置不拆卸，总共进行了 8次实验，后面屯次实验结果分别与第一次实验结果进行对比分 析，实验分析结果下述表3所示。
[0化7]
[005引从上述表3可W得出，在进行重复测量时，其误差在0.2mm范围内，重复测量结果基 本一致。
[0059] 而后发明人又在不同时间段对同一位置缺陷进行定点监测实验，每天每次针对3 号与4号对比试块进行一次检测，每天检测均都重新安置扫查装置，总共进行了 7天实验，后 6天实验结果与第1天结果进行对比。实验分析结果如下表4所示。
[0060]
[0061] 从上述表4可W看出，本发明的检测方法检测结果可重复性好，定点监测时，当量 误差在±0.4mmW内。
[0062] 本发明的检测方法通过将模块放置在端面不同位置，使用不同角度的入射角，可 使超声声束垂直入射于侧壁坡口和斜边坡口，若存在未烙合类面状缺陷，将会有较好的检 测效果。采用该种检测方式，不仅声束能完全覆盖被检区域，且可调整仪器和探头参数使超 声声束聚焦于整个坡口面，可更有效的提高缺陷检出率和缺陷定量精度。
[0063] 从另一方面来说，在一种反应器换热管的管帽20上方有足够的检测空间，因此将 模块贴合在管帽20端面上进行检测也便于操作。
[0064] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种楔块，其特征在于，包括： 主体（10)，所述主体（10)上开设有超声探头安装孔（11)，所述主体（10)的底部为内凹 的球面形。2. 根据权利要求1所述的楔块，其特征在于，所述主体（10)包括顶壁和底壁，以及连接 所述顶壁和所述底壁之间的侧壁，所述顶壁和所述底壁之间形成夹角。3. 根据权利要求2所述的楔块，其特征在于，所述顶壁和所述底壁之间形成的夹角为 10° ~55°。4. 一种反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，包括： 将超声探头安装在楔块上，所述楔块的主体（10)的底部为内凹的球面形的，所述主体 (10)上开设有超声探头安装孔(11); 将所述主体(10)的底部贴合在换热管的管帽（20)的弧形面上，并在所述管帽（20)上沿 预定轨迹对焊缝进行超声检测； 所述楔块的超声入射方向与所述焊缝所在的平面呈角度地设置。5. 根据权利要求4所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述预定轨 迹为以所述管帽(20)的顶部为圆心的圆形轨迹。6. 根据权利要求5所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述超声入 射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度随所述圆形轨迹的直径变化而调整，以使所述楔 块的超声入射方向朝向所述焊缝。7. 根据权利要求6所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述主体 (10)包括顶壁和底壁，以及连接所述顶壁和所述底壁之间的侧壁，所述顶壁和所述底壁之 间形成夹角， 通过调节所述顶壁和所述底壁之间形成夹角的大小来调整所述超声入射方向。8. 根据权利要求6所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述超声入 射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度随所述圆形轨迹的直径增大而增大。9. 根据权利要求6所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述超声入 射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度随所述圆形轨迹的直径减小而减小。10. 根据权利要求6所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述超声 入射方向与所述焊缝所在的平面之间的角度为10°~80°。11. 根据权利要求6所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，在所述管 帽（20)上至少对所述焊缝进行两次超声检测，一次超声检测的圆形轨迹的直径大于二次超 声检测的圆形轨迹的直径。12. 根据权利要求11所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述一次 超声检测的圆形轨迹处于所述管帽（20)的边沿处。13. 根据权利要求4所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述楔块 上超声探头的晶片数为8~64个。14. 根据权利要求4所述的反应器换热管管帽焊缝的检测方法，其特征在于，所述楔块 上超声探头发出的超声频率为4MHz~10MHz。
【文档编号】G01N29/04GK105987959SQ201610514238
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】郑晖, 杨齐, 侯金刚, 赵泓, 刘礼良
【申请人】中国特种设备检测研究院