CN105259253A - 一种主汽门阀杆的相控阵检测方法 - Google Patents

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Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种主汽门阀杆的相控阵检测方法，包括：设置相控阵声束的聚焦参数；将待检测的主汽门阀杆表面充分涂匀耦合剂；使柔性探头和被检对象表面充分接触，沿所述主汽门阀杆周向匀速扫查，储存扫描图像；将储存的沿主汽门阀杆周向扫查的图像轴向叠加起来，得到最终的主汽门阀杆扫查图像；对得到的沿主汽门阀杆周向扫查的图像以及叠加后的主汽门阀杆扫查图像进行缺陷分析。本发明有益效果：能够实现对主汽门阀杆内部缺陷的有效检测，相控阵成像能够较为客观的反映阀杆存在的内部缺陷的大小和形状；克服了传统表面检验方法不能有效检测阀杆内部缺陷的缺点，预防阀杆在使用中出现突然断裂等故障。

Description

一种主汽门阀杆的相控阵检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种主汽门阀杆的相控阵检测方法。
背景技术
[0002] 随着发电机组容量不断增大、机组运行时间不断增多，汽轮机主汽门阀杆出现问题的数量和比例不断增多，这样对主汽门阀杆质量检测技术也不断提出更高的要求。
[0003] 当前对主汽门阀杆主要采用表探方法进行检验，其中以渗透检测方法为主，渗透检测只能对阀杆表面缺陷进行检测，对于阀杆内部缺陷无能为力。针对主汽门阀杆锻造或使用过程中产生的内部缺陷，当使用常规超声检测时，由于阀杆截面半径小、周向曲率较大的问题，探头无论周向扫查还是轴向扫查都存在耦合不良的问题，从而导致常规超声检测一直受到较大限制。
发明内容
[0004] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种检测适用于不同直径主汽门阀杆超声波相控阵检测方法，该方法克服了超声波检测阀杆存在的曲率半径小、耦合不良的问题，通过设置聚焦深度，能够使相控阵成像更为清晰，提高了检测灵敏度。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006] 一种主汽门阀杆的相控阵检测方法，包括以下步骤:
[0007] (I)设置相控阵声束的聚焦参数，使得声束聚焦于1/2阀杆直径位置处；
[0008] (2)将待检测的主汽门阀杆表面充分涂匀耦合剂；
[0009] (3)由待检测的主汽门阀杆一端开始放置好柔性探头、使柔性探头和被检对象表面充分接触，沿所述主汽门阀杆周向匀速扫查一周，储存扫描图像；
[0010] (4)向所述主汽门阀杆另一端方向移动一个相控阵探头晶片宽度的距离，沿所述主汽门阀杆周向匀速扫查一周，储存扫描图像；
[0011] (5)重复步骤4，直至阀杆扫查完毕；
[0012] (6)将储存的沿主汽门阀杆周向扫查的图像轴向叠加起来，得到最终的主汽门阀杆扫查图像；
[0013] (7)对得到的沿主汽门阀杆周向扫查的图像以及叠加后的主汽门阀杆扫查图像进行缺陷分析。
[0014] 所述步骤(7)的具体方法为:
[0015] 在沿主汽门阀杆周向扫查的图像上测量缺陷高度和周向方向距离，以及缺陷所在具体位置；
[0016] 在轴向叠加的图像上测量缺陷的轴向方向长度；
[0017] 综合图像形貌对缺陷予以定性评级。
[0018] 根据扫查的图像位置、形貌、走向和大小，确定阀杆内部的气孔、白点、折叠、夹杂和裂纹缺陷类型；
[0019] 如果扫查的图像成像圆滑，为椭圆或圆形图像，则判断为气孔缺陷；
[0020] 如果扫查的图像成像为密集小点，成类似同心圆分布，则判断为白点缺陷；
[0021] 如果扫查的图像为较宽、有一定轴向长度方向上的分布，则判断为折叠缺陷；
[0022] 如果扫查的图像为无规律的断续图像，或大或小，边缘无规则，则判断为夹杂缺陷；
[0023] 如果扫查的图像为二维方向上成像，形态曲折、无走向规律，中间较宽、端部细小，则判断为裂纹缺陷。
[0024] 本发明的有益效果是:
[0025] 本方法能够实现对主汽门阀杆内部缺陷的有效检测，相控阵成像能够较为客观的反映阀杆存在的内部缺陷的大小和形状；克服了传统表面检验方法不能有效检测阀杆内部缺陷的缺点，预防阀杆在使用中出现突然断裂等故障。
[0026] 使用柔性探头克服了超声波检测阀杆存在的曲率半径小、耦合不良问题，能更好成像；设置的聚焦深度能够使声束扫描范围完整，使相控阵成像更为清晰，提高了检测灵敏度。
[0027] 同时只用一次波声束成像观察，可以更加客观的完整反应阀杆内部结构的不一致性，对于缺陷的图像，根据周向和轴向的成像叠加，可观察到缺陷完整形貌，定位准确，能够客观的对缺陷定性。
附图说明
[0028] 图1为主汽门阀杆示意图；
[0029] 图2为主汽门阀杆截面图。
[0030] 其中，I为柔性探头，W为晶片宽度，d为阀杆直径，A为主动孔径。
具体实施方式
:
[0031] 下面结合附图与实例对本发明做进一步说明:
[0032] 本发明公开了一种主汽门阀杆的相控阵检测方法，如图1-2所示，包括以下步骤:
[0033] (I)设置相控阵声束的聚焦参数，使得声束聚焦于1/2阀杆直径d位置处；在l/2d处，成像分辨率最高，同时保证阀杆表面至l/2d处声束扫查过的范围完整成像。
[0034] (2)将待检测的主汽门阀杆表面充分涂匀耦合剂；
[0035] (3)由待检测的主汽门阀杆一端开始放置好柔性探头、使柔性探头和被检对象表面充分接触，沿主汽门阀杆周向匀速扫查一周，储存扫描图像；使用柔性探头克服了超声波检测阀杆存在的曲率半径小、耦合不良问题，能更好成像。
[0036] (4)向主汽门阀杆另一端方向移动一个相控阵探头晶片宽度W的距离，沿主汽门阀杆周向匀速扫查一周，储存扫描图像；
[0037] (5)重复步骤(4)，直至阀杆扫查完毕；
[0038] (6)将储存的沿主汽门阀杆周向扫查的图像轴向叠加起来，得到最终的主汽门阀杆扫查图像；
[0039] (7)对得到的沿主汽门阀杆周向扫查的图像以及叠加后的主汽门阀杆扫查图像进行缺陷分析。使用相控阵检测方法，主汽门阀杆能够在超声波声束扫查范围的不均匀处形成规则反射而成像。
[0040] 在沿主汽门阀杆周向扫查的图像上测量缺陷高度和周向方向距离，以及缺陷所在具体位置；在轴向叠加的图像上测量缺陷的轴向方向长度；综合图像形貌对缺陷予以定性评级。
[0041] 根据成像位置、形貌、走向、大小等等，可比较准确分析阀杆内部的气孔、白点、折叠、夹杂、裂纹等缺陷，定性上较分析普通超声A波波型反射上，要精准和直观很多。
[0042] 气孔成像圆滑，为椭圆或圆形图像；白点成型密集小点，大部分成类似同心圆分布；折叠为较宽、有一定轴向长度方向上的分布图像；夹杂为无规律的断续图像，或大或小，边缘无规则；裂纹一般为二维方向上成像，形态曲折、无走向规律，中间较宽、端部细小。
[0043] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种主汽门阀杆的相控阵检测方法，其特征是，包括以下步骤: (1)设置相控阵声束的聚焦参数，使得声束聚焦于1/2阀杆直径位置处； (2)将待检测的主汽门阀杆表面充分涂匀耦合剂； (3)由待检测的主汽门阀杆一端开始放置好柔性探头、使柔性探头和被检对象表面充分接触，沿所述主汽门阀杆周向匀速扫查一周，储存扫描图像； (4)向所述主汽门阀杆另一端方向移动一个相控阵探头晶片宽度的距离，沿所述主汽门阀杆周向匀速扫查一周，储存扫描图像； (5)重复步骤(4)，直至阀杆扫查完毕； (6)将储存的沿主汽门阀杆周向扫查的图像轴向叠加起来，得到最终的主汽门阀杆扫查图像； (7)对得到的沿主汽门阀杆周向扫查的图像以及叠加后的主汽门阀杆扫查图像进行缺陷分析。
2.如权利要求1所述的一种主汽门阀杆的相控阵检测方法，其特征是，所述步骤(7)的具体方法为: 在沿主汽门阀杆周向扫查的图像上测量缺陷高度和周向方向距离，以及缺陷所在具体位置； 在轴向叠加的图像上测量缺陷的轴向方向长度； 综合图像形貌对缺陷予以定性评级。
3.如权利要求2所述的一种主汽门阀杆的相控阵检测方法，其特征是，根据扫查的图像位置、形貌、走向和大小，确定阀杆内部的气孔、白点、折叠、夹杂和裂纹缺陷类型； 如果扫查的图像成像圆滑，为椭圆或圆形图像，则判断为气孔缺陷； 如果扫查的图像成像为密集小点，成类似同心圆分布，则判断为白点缺陷； 如果扫查的图像为较宽、有一定轴向长度方向上的分布，则判断为折叠缺陷； 如果扫查的图像为无规律的断续图像，或大或小，边缘无规则，则判断为夹杂缺陷； 如果扫查的图像为二维方向上成像，形态曲折、无走向规律，中间较宽、端部细小，则判断为裂纹缺陷。
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