CN104062361A - 一种搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种输油气钢质管道的搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路。它由第三接线端子F₃、第四接线端子F₄、电阻R₁、可变电阻RF、二极管D₁和二极管D₂连接构成；分压电阻R₁的一端与第三接线端子F₃正极连接，电阻R₁的另一端分别与二极管D₁的正端、二极管D₂的负端、可变电阻Rf的一端和第四接线端子F₄正极连接，第三接线端子F₃接超声波探伤仪中的第二接线端子F₂，第三接线端子的负极接地；可变电阻Rf的另一端、二极管D₁的负端、二极管D₂的正端和第四接线端子的负极接地；第四接线端子F₄与第三纵波探头（6）对应连接。它为有较高的检测精度和检出率、满足角焊缝检测要求的搭接焊缝超声检测系统配套。

Description

一种搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路

技术领域

本发明是一种输油气钢质管道搭接焊缝内部缺陷检测的搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路，涉及超声波的测量和管道系统技术领域。

背景技术

在无损检测领域中，超声检测作为一种有效的检测方式已经得到了广泛的应用。超声检测技术是常规无损检测技术之一，具有穿透能力强、定位准确和灵敏度高等优点，特别是其能够实现对金属结构内部缺陷的尺寸和深度位置精确测量的技术优势，可以对焊缝内部裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷进行检测。目前国内石油行业专用焊缝超声检测仪器很多，但受钢质管道搭接焊缝自身状况所限，管道搭接焊缝内部缺陷的检测还没有适当的方法，现有规范也没有对管道搭接焊缝的质量评定作出全面的规定，尤其是超声检测还处于空白状态。

以往由于缺少科学有效的检测手段，输油气钢质管道搭接焊缝仅在特定情况下采用磁粉检测方式进行检测。磁粉检测只能发现焊缝表面和近表面缺陷，无法检测出焊缝内部的裂纹、未熔合、未焊透和夹渣等有较大危害的缺陷。现有超声检测方式直接应用于输油气钢质管道搭接焊缝检测时，受焊缝结构所限，脉冲回波法或透射传输法单独使用都无法满足检测精度和检测率的要求。

CN2577281Y公开了一种带耦合监视的超声波探伤探头，但其检测精度和检出率并不理想。

发明内容

本发明的目的发明一种为有较高的检测精度和检出率、满足角焊缝检测要求的搭接焊缝超声检测系统配套的搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路。

一种用于输油气钢质管道搭接焊缝超声检测系统的单通道双功能电路，是搭接焊缝超声检测系统中的重要组成部分。搭接焊缝超声检测系统如图1和图2所示，包括左支架1、右支架2、第一有机玻璃块3、第二有机玻璃块4、第一纵波直探头5、第二纵波直探头6、第三纵波直探头7和功能转换电路。

左支架1与右支架2平行设置，由螺栓25和螺母26将左支架1与右支架2连接,且左支架1位于右支架2的下方；左支架1与右支架2各固定第二有机玻璃块4和第一有机玻璃块3,在第二有机玻璃块4和第一有机玻璃块3中部分别固定第二纵波直探头6、第三纵波直探头7和第一纵波直探头5;第二纵波直探头6、第三纵波直探头7和第一纵波直探头5接单通道双功能电路。

单通道双功能电路（见图3）由第三接线端子F₃、第四接线端子F₄、电阻R₁、可变电阻RF、二极管D₁和二极管D₂连接构成；电阻R₁为分压电阻，电阻R₁的一端与第三接线端子F₃正极连接，电阻R₁的另一端分别与二极管D₁的正端、二极管D₂的负端、可变电阻Rf的一端和第四接线端子F₄正极连接，第三接线端子F₃接超声波探伤仪中的第二接线端子F₂，第三接线端子的负极接地；可变电阻Rf的另一端、二极管D₁的负端、二极管D₂的正端和第四接线端子的负极接地；第四接线端子F₄与第三纵波探头6对应连接。

所述第三、第四接线端子F₃、F₄均为Q₉接头；单通道双功能电路装设在壳体内、固定在设定位置上。

所述单通道双功能电路的作用是在探伤仪的一个检测通道中，使用两个探头实现脉冲回波和透射传输两种检测方式的同时工作，整个装置所包括的3个纵波直探头在单通道双功能电路的作用下能够在两个通道内实现三个通道4个探头所能实现的功能。

单通道双功能电路的工作机理是：当激励脉冲到达时，原本直接与探伤仪相连的探头可被激发产生超声波，接入本转换电路后，激励脉冲首先经过电阻R1的分压作用衰减到一定数值以内，衰减后的激励电压加到两个并联的二极管两端时，无论电压正负，只要电压大于一定值则均会使两个二极管中的一个二极管导通，与接地端形成电流回路，二极管导通时其两端电压也就是加在第二纵波直探头6两端的激励电压，这个电压远小于探头晶片的激发电压，一般为0.7V，所以此时与第四接线端子F₄连接的探头不能激发，这就是本转换电路屏蔽探头发射功能的原理（见图5）。当与第四接线端子F₄连接的探头接收到超声波时，超声波的信号经过探头转换成的电信号很小，小于二极管导通电压，所以接收到的信号能够直接经过R₁传送到探伤仪，经过探伤仪内部放大滤波等电路的处理，在超声探伤仪上进行数字显示。与图4所示的外设超声波探伤仪中的电路图比较，也要简单一些。

本发明的优点是使搭接焊缝超声检测系统结构简单，使用方便，在其中一个通道里面实现了脉冲回波方式和透射传输方式的同时工作，使用3个探头一次检测即可完成2通道脉冲回波检测与1通道的透射传输检测，检测面能够实现对焊缝内部及焊缝两侧熔合区的全面覆盖，脉冲回波法能够对焊缝内部及熔合区的缺陷的精确定量和定位，透射传输法可以对焊缝进行快速的缺陷筛查，两种检测方式检测结果可相互印证，保证了较高的检测精度和检出率，能够满足角焊缝检测的要求。

附图说明

图1为搭接焊缝超声检测系统正视图

图2为搭接焊缝超声检测系统侧视图

图3为单通道双功能电路图

图4为外设超声波探伤仪中的电路图

图5为单通道双功能扫查超声波传播示意图

图6为探头的声束对焊缝的覆盖图

其中1—左支架 2—右支架

3—第一有机玻璃块 4—第二有机玻璃块

5—第一纵波直探头 6—第二纵波直探头

7—第三纵波直探头 8—第一坡面

9—第一探头插孔 10—第二坡面

11—第二探头插孔 12—第三探头插孔

13—第一螺纹插孔 14—第二螺纹插孔

15—第三螺纹插孔 16—第四螺纹插孔

17—第一横槽 18—第二横槽

19—第一螺栓通孔 20—第一带内螺纹的销孔

21—第三横槽 22—第四横槽

23—第二螺栓通孔 24—第二带内螺纹的销孔

25—螺栓 26—螺母

27—支撑弹簧 28—固定销

30—第一螺母

31—第二螺母 32—第三螺母

33—第四螺母

具体实施方式

实施例.本例是一实验样机，以12mm厚度套筒修复8mm壁厚输油管道为例，搭接焊缝超声检测系统构成如图1和图2所示，包括左支架1、右支架2、第一有机玻璃块3、第二有机玻璃块4、第一纵波直探头5、第二纵波直探头6、第三纵波直探头7和功能转换电路。

左支架1与右支架2平行设置，由螺栓25和螺母26将左支架1与右支架2连接,且左支架1位于右支架2的下方；左支架1与右支架2各固定第二有机玻璃块4和第一有机玻璃块3,在第二有机玻璃块4和第一有机玻璃块3中部分别固定第二纵波直探头6、第三纵波直探头7和第一纵波直探头5;第二纵波直探头6、第三纵波直探头7和第一纵波直探头5接单通道双功能电路。

在钢质管道搭接焊缝两侧坡口长度基本相等，剖面为等腰直角三角形，三角形腰长为12mm，为了能够让探头发射的声束最大程度实现对焊缝的覆盖，选择发射角度为45°的斜探头；根据波的折射及波形转换原理，已知超声波在钢（横波）和有机玻璃（纵波）中的传播速度分别为3230m/s和2720m/s，要获得折射角度为45°的横波，计算出纵波入射角为36.5°，可计算出晶片长度L为9.65mm，因此可选择探头晶片为直径φ10mm的圆形晶片。探头频率为5MHz，由此得到探头规格为5Mφ10A45。

根据检测情况确定楔块的尺寸：长35mm宽30mm高20mm，如图2；

架子尺寸：内侧宽30mm。

探头的声束按照图6所示方式对焊缝进行覆盖。

搭接焊缝超声检测单通道双功能电路如图3所示。其中：第三接线端子F₃、第四接线端子F₄为Q₉接口；R1选10kΩ电阻；Rf选10kΩ可调电阻；D1选1N4007型号二极管；D2选1N4007型号二极管。

本例为搭接焊缝超声检测系统配套后，经试验，在其中一个通道里面实现了脉冲回波方式和透射传输方式的同时工作，使用3个探头一次检测即可完成2通道脉冲回波检测与1通道的透射传输检测，检测面能够实现对焊缝内部及焊缝两侧熔合区的全面覆盖，脉冲回波法能够对焊缝内部及熔合区的缺陷的精确定量和定位，透射传输法可以对焊缝进行快速的缺陷筛查，两种检测方式检测结果可相互印证，保证了较高的检测精度和检出率，能够满足角焊缝检测的要求。且结构简单，使用方便。

Claims (2)

1.一种与搭接焊缝超声检测系统配套的搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路，其特征是它由第三接线端子F₃、第四接线端子F₄、电阻R₁、可变电阻RF、二极管D₁和二极管D₂连接构成；分压电阻R₁的一端与第三接线端子F₃正极连接，电阻R₁的另一端分别与二极管D₁的正端、二极管D₂的负端、可变电阻Rf的一端和第四接线端子F₄正极连接，第三接线端子F₃接超声波探伤仪中的第二接线端子F₂，第三接线端子的负极接地；可变电阻Rf的另一端、二极管D₁的负端、二极管D₂的正端和第四接线端子的负极接地；第四接线端子F₄与第三纵波探头（6）对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种搭接焊缝超声检测系统单通道双功能电路，其特征是所述第三、第四接线端子F₃、F₄均为Q₉接头；单通道双功能电路装设在壳体内、固定在设定位置上。