一种基于超声技术的角焊缝检测工艺及测试试块的制作方法

[0001]
本发明属于角焊缝检测领域，涉及超声技术的角焊缝检测工艺技术，具体是一种基于超声技术的角焊缝检测工艺及测试试块。


背景技术：

[0002]
目前，角焊缝的检测主要使用射线或常规超声的检测方法，近年来，随着计算机技术的发展，相控阵超声检测技术在管道焊接接头检测中的应用越来越多。现有技术中并没有针对管道焊接接头检测的专用模拟试块，现有的模拟试块主要根据管件的规格尺寸焊接工艺加工并设置一定量的常见类型缺陷形成，该类缺陷模拟试块一般仅考虑了规则规格的插入式或者安放式角焊缝，并没有考虑角焊缝内部存在钻孔或者台阶的情况。对于检测仪器的性能测试，一般使用gb/t29302《无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验》中的a型和b型试块，并没有针对角焊缝的专用检测试块。因为角焊缝的结构特殊，在信号识别的过程中涉及到超声信号的一次波、二次波和三次波，对于相控阵仪管道角焊缝的检测工艺验证，无法适用于不规则结构角焊缝，主要针对支管规格较大的角焊缝，一般不涉及支管为小径管(直径100mm以下)的情况；仅适用于平板对接焊缝仪器的性能测试，不能完全反应仪器正对角焊缝检测时的性能；适用于常规超声和相控阵超声，不适用于全聚焦超声。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于提供一种基于超声技术的角焊缝检测工艺及测试试块，用于解决现有技术仅适用于平板对接焊缝仪器的性能测试，不能完全反应仪器正对角焊缝检测时的性能；适用于常规超声和相控阵超声，不适用于全聚焦超声的问题。
[0004]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]
一种基于超声技术的角焊缝检测工艺，角焊缝检测工艺包括如下步骤：
[0006]
步骤一：将探头放置在角焊缝试块的支管靠近焊缝的位置，保证探头配套楔块的曲率直径和角焊缝验证试块支管的直径相匹配；
[0007]
步骤二：在仪器性能验证时，通过选择不同的探头，在仪器中使用不同的设置，来进行仪器和探头组合性能的测试；
[0008]
步骤三:完成仪器、探头的选择以及相关设置以后，将探头放置在试块的对应位置，观察测试结果；
[0009]
步骤四：对测试结果进行评判。
[0010]
进一步的，步骤一中，探头的放置位置和需要验证检测工艺中探头的放置位置完全相同。
[0011]
进一步的，步骤二中选择探头时考虑以下参数：频率、晶片数量、晶片间距；验证相控阵超声成像性能时，考虑以下参数：仪器的通道数量、相控阵超声成像时的激发晶片数量、扇扫描成像的角度范围、扇扫描成像时的角度步进值、聚焦方式的设置、全聚焦成像模式的选择、全聚焦成像的步进值。
[0012]
进一步的，步骤四中评判具体为：
[0013]
a1:观察试块上待测试弯孔能否在超声仪器上显示，无法显示的测试结果按失败判定；
[0014]
a2:观察上述弯孔能否被清晰且独立显示，当弯孔的显示信号连在一起，测试结果按失败判定。
[0015]
一种基于超声技术的角焊缝测试试块，包括主测试块、第一转动固定台、第二转动固定台、测试板以及内插板；
[0016]
所述主测试块为矩形，且两边角开设有圆弧形倒圆，所述第一转动固定台贯穿主测试块的上半部，所述第二转动固定台贯穿主测试块的下半部，所述第一转动固定台与第二转动固定台均开设有固定槽；
[0017]
所述测试板为半圆形，且所述测试板上开设有第一检测孔，所述第一检测孔呈半圆形派排列；
[0018]
所述测试板的一端开设有固定孔，所述固定孔与第一转动固定台、第二转动固定台的截面形状相同；
[0019]
所述固定孔内焊接有固定块，所述固定块与固定槽配合使用；
[0020]
所述测试板的另一端开设有限位槽，所述限位槽为圆弧形槽，所述限位槽与第一转动固定台、第二转动固定台均可配合使用。
[0021]
进一步的，所述测试板的一侧开设有内嵌凹槽，所述内嵌凹槽内嵌入有内插板，所述内插板上开设有第二检测孔，所述第二检测孔与第一检测孔对应设置，所述第二检测孔直径小于第一检测孔。
[0022]
进一步的，所述内插板的一端转动连接有固定纽，所述固定纽与内插板之间转动连接有抽拉板。
[0023]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0024]
1、同时适用于相控阵超声检测技术和全聚焦超声检测技术；
[0025]
2、适用于支管为小径管(外径小于100mm)的角焊缝；
[0026]
3、适用于现场角焊缝结构中存在钻孔、台阶的情况；
[0027]
4、适用于检测工艺的验证，试块特别关注表面缺陷、焊缝重要部位危害性缺陷、台阶和钻孔等特殊部位的缺陷的检测；
[0028]
5、试块能针对角焊缝的结构，进行仪器性能的测试，验证仪器性能是否满足角焊缝检测的需求。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1为本发明试块结构示意图；
[0031]
图2为本发明的原理框图；
[0032]
图3为本发明区域1结构示意图；
[0033]
图4为本发明区域2结构示意图；
[0034]
图5为本发明区域3结构示意图；
[0035]
图6为本发明区域4结构示意图；
[0036]
图7为本发明区域5结构示意图。
[0037]
图中：1、主测试块；2、第一转动固定台；3、第二转动固定台；4、测试板；5、内插板；6、固定槽；7、第一检测孔；8、固定孔；9、固定块；10、限位槽；11、内嵌凹槽；13、第二检测孔；14、固定纽；15、抽拉板。
具体实施方式
[0038]
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0039]
因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
[0040]
如图1-7所示，一种基于超声技术的角焊缝检测工艺，角焊缝检测工艺包括如下步骤：
[0041]
步骤一：将探头放置在角焊缝试块的支管靠近焊缝的位置，保证探头配套楔块的曲率直径和角焊缝验证试块支管的直径相匹配；
[0042]
步骤二：在仪器性能验证时，通过选择不同的探头，在仪器中使用不同的设置，来进行仪器和探头组合性能的测试；
[0043]
步骤三:完成仪器、探头的选择以及相关设置以后，将探头放置在试块的对应位置，观察测试结果；
[0044]
步骤四：对测试结果进行评判。
[0045]
步骤一中，探头的放置位置和需要验证检测工艺中探头的放置位置完全相同。
[0046]
步骤二中选择探头时考虑以下参数：频率、晶片数量、晶片间距；验证相控阵超声成像性能时，考虑以下参数：仪器的通道数量、相控阵超声成像时的激发晶片数量、扇扫描成像的角度范围、扇扫描成像时的角度步进值、聚焦方式的设置(深度、声程、投影)、全聚焦成像模式的选择(脉冲反射、串列)、全聚焦成像的步进值。
[0047]
步骤四中评判具体为：
[0048]
a1:观察试块上待测试弯孔能否在超声仪器上显示，无法显示的测试结果按失败判定；
[0049]
a2:观察上述弯孔能否被清晰且独立显示，当弯孔的显示信号连在一起，测试结果按失败判定；
[0050]
一种基于超声技术的角焊缝测试试块，包括主测试块1、第一转动固定台2、第二转动固定台3、测试板4以及内插板5；
[0051]
主测试块1为矩形，且两边角开设有圆弧形倒圆，第一转动固定台2贯穿主测试块1的上半部，第二转动固定台3贯穿主测试块1的下半部，第一转动固定台2与第二转动固定台
3均开设有固定槽6；
[0052]
测试板4为半圆形，且测试板4上开设有第一检测孔7，第一检测孔7呈半圆形派排列；
[0053]
测试板4的一端开设有固定孔8，固定孔8与第一转动固定台2、第二转动固定台3的截面形状相同；
[0054]
固定孔8内焊接有固定块9，固定块9与固定槽6配合使用；
[0055]
测试板4的另一端开设有限位槽10，限位槽10为圆弧形槽，限位槽10与第一转动固定台2、第二转动固定台3均可配合使用。
[0056]
测试板4的一侧开设有内嵌凹槽11，内嵌凹槽11内嵌入有内插板5，内插板5上开设有第二检测孔13，第二检测孔13与第一检测孔7对应设置，第二检测孔13直径小于第一检测孔7。
[0057]
内插板5的一端转动连接有固定纽14，固定纽14与内插板5之间转动连接有抽拉板15。
[0058]
本发明的具体实施例如下：
[0059]
实施例一：
[0060]
根据待检测角焊缝管件的具体规格，设计一系列规格相同，但带有一定数量弯孔的模拟试块，用于仪器性能的测试和难点区域缺陷检测效果的验证。弯孔一般采用ф1mm规格，也可以根据仪器性能测试或者检测工艺验证需要改为其他规格。
[0061]
角焊缝检测工艺验证及仪器性能测试试块的使用方法为将探头放置在角焊缝试块的支管靠近焊缝的位置，保证探头配套楔块的曲率直径和角焊缝验证试块支管的直径相匹配。探头的放置位置和需要验证检测工艺中探头的放置位置完全相同。在仪器性能验证时，通过选择不同的探头，在仪器中使用不同的设置，来进行仪器和探头组合性能的测试。选择探头时考虑以下参数：频率、晶片数量、晶片间距。验证相控阵超声成像性能时，考虑以下参数：仪器的通道数量、相控阵超声成像时的激发晶片数量、扇扫描成像的角度范围、扇扫描成像时的角度步进值、聚焦方式的设置(深度、声程、投影)、全聚焦成像模式的选择(脉冲反射、串列)、全聚焦成像的步进值。完成仪器、探头的选择以及相关设置以后，将探头放置在试块的对应位置，观察测试结果，测试是否通过参照以下准则评判：1、观察试块上待测试弯孔能否在超声仪器上显示，无法显示的测试结果按失败判定；2、观察上述弯孔能否被清晰且独立显示，当弯孔的显示信号连在一起，测试结果按失败判定。
[0062]
试块主要用于角焊缝的多个区域的检测工艺验证和仪器性能测试，如图3所示，区域1为近表面区域，用于测试角焊缝检测工艺的近表面缺陷检出能力，也用于测试超声仪器在近表面区域的分辨力。如图4所示，区域2包括焊缝区域，也包括角焊缝的母材区域，用于测试仪器和探头组合在检测角焊缝时的聚焦能力。如图5所示，区域3为钻孔临近区域，主要用于测试角焊缝检测工艺针对该区域的检测能力，也用于测试仪器和探头组合在该区域的纵向分辨力，确保角焊缝检测方案可以有效发现钻孔区域附近的缺陷。如图6所示，区域4为支管临近焊接区域，主要用于测试在使用探头直接放在焊缝上检测时该区域的缺陷检测能力，以及仪器和探头组合在该区域的横向分辨力。如图7所示，区域5主要在焊缝区域，主要用于测试检测方案的扇扫描声束覆盖范围，仪器和探头组合的角度分辨力以及扇扫角度范围的测量误差。
[0063]
实施例二：
[0064]
根据待检测角焊缝管件的具体规格，设计一系列规格相同，但带有一定数量弯孔的模拟试块，用于仪器性能的测试和难点区域缺陷检测效果的验证。弯孔一般采用ф1mm规格，也可以根据仪器性能测试或者检测工艺验证需要改为其他规格。
[0065]
当需要改为其他规格时，只需要将测试板4安装的内插板5进行更换，更换为所需要的规格即可，再将探头放置在角焊缝试块的支管靠近焊缝的位置，保证探头配套楔块的曲率直径和角焊缝验证试块支管的直径相匹配。探头的放置位置和需要验证检测工艺中探头的放置位置完全相同。在仪器性能验证时，通过选择不同的探头，在仪器中使用不同的设置，来进行仪器和探头组合性能的测试。选择探头时考虑以下参数：频率、晶片数量、晶片间距。验证相控阵超声成像性能时，考虑以下参数：仪器的通道数量、相控阵超声成像时的激发晶片数量、扇扫描成像的角度范围、扇扫描成像时的角度步进值、聚焦方式的设置(深度、声程、投影)、全聚焦成像模式的选择(脉冲反射、串列)、全聚焦成像的步进值。完成仪器、探头的选择以及相关设置以后，将探头放置在试块的对应位置，观察测试结果，测试是否通过参照以下准则评判：1、观察试块上待测试弯孔能否在超声仪器上显示，无法显示的测试结果按失败判定；2、观察上述弯孔能否被清晰且独立显示，当弯孔的显示信号连在一起，测试结果按失败判定。
[0066]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。
[0067]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0068]
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；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。