CN106770637A - 一种焊缝涡流检测试块及其制作方法 - Google Patents

一种焊缝涡流检测试块及其制作方法 Download PDF

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王志惠
陈文强
刘高飞
张烁
贾生旭
施勇
李玉海
闫斌
邓大勇
李生平
付宣蓉
陈莲君
杨艳榕
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QINGHAI DIANYAN TECHNOLOGY Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明属于无损检测领域，特别提供一种焊缝涡流检测试块，本发明还涉及一种焊缝涡流检测试块的制作方法。该焊缝涡流检测试块包括：试块基体一1、试块基体二2、焊缝3以及若干裂纹结构；试块基体一1和试块基体二2对接焊接，焊缝3位于试块基体一1和试块基体二2之间。该试块的制作方法：试块基体加工坡口；将试块的坡口对接焊接；试块基体上刷上油漆；加工出人工刻槽。本发明的优点在于：本发明能有效地模拟被检件真实裂纹的大小；涡流检测用的焊缝涡流检测试块是与被检件的材质、形状、热处理状态及表面状态基本一致，其上有符合检验标准的人工缺陷，能有效用于设定检验灵敏度和评定缺陷的大小。

Description

一种焊缝涡流检测试块及其制作方法
技术领域
本发明属于无损检测领域，特别提供一种焊缝涡流检测试块，本发明还涉及一种焊缝涡流检测试块的制作方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，外壳为铝合金壳体，导电杆和绝缘件封闭在内部并充有一定压力的SF6绝缘气体作为绝缘和灭弧介质的一种封闭式组合电器。GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
目前变电站GIS设备筒体焊缝一般有两种，一种是铝合金板材卷制对接焊接，另一种是铝合金板材卷制螺旋状焊接。一个330kV变电站两条母线的GIS设备筒体对接焊缝大约有500m长，而一个750kV变电站两条母线的GIS设备筒体螺旋焊缝大约有8000m长，因此GIS设备筒体焊缝的焊接质量是保证GIS设备安全运行的关键。
由于GIS设备是金属全封闭开关设备，针对在运带电GIS设备筒体焊缝的无损检测，存在很多困难，因为内部有不同的结构，并且现场检测位置限制，射线不适用GIS设备筒体焊缝的检测；对于磁粉、渗透两种表面检测方法，磁粉法现场应用非常简单，可直接检测表面缺陷，但不能实现带电检测；现场GIS设备的筒体外表面涂有一层厚厚油漆，不能打磨，所以渗透检测方法也不适用；超声法对焊缝内部缺陷的检测很有效，但检测时需耦合剂，表面油漆会影响检测结果，检测效率低，对于一个变电站就有5000m长的焊缝检测不适用。常规涡流技术对表面开口裂纹很灵敏，在表面有涂层的环境下也能开展检测工作，通过对比各种检测方法，涡流检测技术，可达到GIS设备筒体焊缝带电检测的目的，但对涡流检测探头的选择及检测灵敏度试块的制作比较关键，涡流探伤灵敏度试块是涡流探伤系统的重要组成部分，是确定涡流检测灵敏度、衡量涡流有效性、判定缺陷性质和大小的重要工具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊缝涡流检测试块，有效的模拟被检件中真实缺陷的大小，调节涡流检测仪检测灵敏度、确定验收水平、保证检测结果准确性、判定和比较被检零件中缺陷性质和大小。
本发明采取的技术方案是：
一种焊缝涡流检测试块，其包括：试块基体一1、试块基体二2、焊缝3以及若干裂纹结构；试块基体一1和试块基体二2对接焊接，焊缝3位于试块基体一1和试块基体二2之间。
优选的，焊缝涡流检测试块为厚8mm、表面带油漆层铝合金材料。
进一步的，裂纹结构为用电火花加工出的非通透的人工刻槽。
优选的，裂纹结构包括刻槽一4、刻槽二5、刻槽三6、刻槽四7、刻槽五8、刻槽六9。
进一步的，刻槽一4、刻槽二5和刻槽三6深1mm；刻槽一4和刻槽二5长10mm，刻槽三6长20mm；
刻槽一4与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝3内部；
刻槽二5与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝3的一侧；
刻槽三6与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝3内部；
刻槽四7、刻槽五8和刻槽六9深2mm，刻槽四7长20mm，刻槽五8和刻槽六9长10mm；
刻槽四7与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝3内部；
刻槽五8与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝3内部；
刻槽六9与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝3的一侧。
进一步的，刻槽一4和刻槽五8设置在焊缝3的中轴线上。
进一步的，刻槽之间相隔30mm，试块两端的刻槽距试块边缘30mm。
进一步的，裂纹结构宽度为0.15mm。
进一步的，焊缝3余高为2mm。
本发明还提供一种焊缝涡流检测试块的制作方法，该方法为：
第一步：试块基体一1和试块基体二2的对应一侧加工坡口；
第二步：将试块基体一1和试块基体二2的坡口对接焊接；
第三步：焊接好的试块基体上刷上油漆；
第四步：用电火花加工出的非通透的人工刻槽。
本发明的优点在于：
1本发明能有效地模拟被检件真实裂纹的大小。
2涡流检测用的焊缝涡流检测试块是与被检件的材质、形状、热处理状态及表面状态基本一致，其上有符合检验标准的人工缺陷，能有效用于设定检验灵敏度和评定缺陷的大小。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是母材缺陷波形图；
图4是缺陷与焊缝垂直波形图；
图5是缺陷与焊缝平行波形图；
图6是缺陷在焊缝热影响区波形图；
图7是缺陷在焊高为2mm的焊缝热影响区波形图；
图8是探头与裂纹垂直扫查的波形图；
图9是探头与裂纹45°夹角扫查的波形图。
图中，1为试块基体一，2为试块基体二，3为焊缝，4为刻槽一，5为刻槽二，6为刻槽三，7为刻槽四，8为刻槽五，9为刻槽六。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
参考图1，一种焊缝涡流检测试块的制作方法为：
第一步：试块基体一1和试块基体二2的对应一侧加工坡口；第二步：将试块基体一1和试块基体二2的坡口对接焊接；第三步：焊接好的试块基体上刷上油漆；第四步：用电火花加工出8个非通透的人工刻槽。
该焊缝涡流检测试块，包括：试块基体一1、试块基体二2、焊缝3以及若干裂纹结构；试块基体一1和试块基体二2对接焊接，焊缝3位于试块基体一1和试块基体二2之间；焊缝余高2mm；试块厚8mm；试块表面为油漆层。裂纹结构为非通透的人工刻槽，包括按顺序排列的刻槽一4、刻槽二5、刻槽三6、刻槽四7、刻槽六9、刻槽五8，每个刻槽的宽度均为0.15mm。
刻槽一4、刻槽二5和刻槽三6深1mm；刻槽一4和刻槽二5长10mm，刻槽三6长20mm；刻槽一4与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝3内部；刻槽二5与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝3的一侧；刻槽三6与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝3内部。
刻槽四7、刻槽五8和刻槽六9深2mm，刻槽四7长20mm，刻槽五8和刻槽六9长10mm；刻槽四7与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝3内部；刻槽五8与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝3内部；刻槽六9与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝3的一侧。
刻槽一4和刻槽五8设置在焊缝3的中轴线上，刻槽一4和刻槽五8分别设置在试块的两端，距试块边缘30mm；每个刻槽之间相隔30mm。
当使用探头扫查气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)筒体焊缝件缺陷时，随着金属部件缺陷深度的不同扫描探头LED的显示区域也发生了变化。当检测金属部件发现缺陷时，利用扫描探头LED的实际检测显示区域对比焊缝涡流检测试块同LED的显示区域，根据焊缝涡流检测试块的对应线切割槽的深度，可以大致确定实际检测缺陷的深度。
实施例2
参考图2，一种焊缝涡流检测试块的制作方法为：
第一步：试块基体一1和试块基体二2的对应一侧加工坡口；第二步：将试块基体一1和试块基体二2的坡口对接焊接；第三步：焊接好的试块基体上刷上油漆；第四步：用电火花加工出8个非通透的人工刻槽。
该焊缝涡流检测试块，包括：试块基体一1、试块基体二2、焊缝3以及若干裂纹结构；试块基体一1和试块基体二2对接焊接，焊缝3位于试块基体一1和试块基体二2之间；焊缝余高2mm；试块厚8mm；试块表面为油漆层。裂纹结构为非通透的人工刻槽，包括按顺序排列的刻槽一4、刻槽四7、刻槽二5、刻槽五8、刻槽三6、刻槽六9，每个刻槽的宽度均为0.15mm。
刻槽一4、刻槽二5和刻槽三6深1mm；刻槽一4和刻槽二5长10mm，刻槽三6长20mm；刻槽一4与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝3内部；刻槽二5与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝3的一侧；刻槽三6与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝3内部。
刻槽四7、刻槽五8和刻槽六9深2mm，刻槽四7长20mm，刻槽五8和刻槽六9长10mm；刻槽四7与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝3内部；刻槽五8与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝3内部；刻槽六9与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝3的一侧。
刻槽一4和刻槽五8设置在焊缝3的中轴线上；刻槽一4和刻槽六9分别设置在试块的两端，距试块边缘30mm；每个刻槽之间相隔30mm。
当使用探头扫查气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)筒体焊缝件缺陷时，随着金属部件缺陷深度的不同扫描探头LED的显示区域也发生了变化。当检测金属部件发现缺陷时，利用扫描探头LED的实际检测显示区域对比焊缝涡流检测试块同LED的显示区域，根据焊缝涡流检测试块的对应线切割槽的深度，可以大致确定实际检测缺陷的深度。
实施例3
刻槽对比试样缺陷检测波形图分析
参考图3、图4、图5、图6和图7，对4种不同对比试块1mm深缺陷的检测波形图分析，母材的缺陷波灵敏度最高，波形没有宽度，且与焊缝本身的干扰波角度相差最大，为20°左右；焊缝上的纵向和横向缺陷由于受焊缝焊波的影响，灵敏度比母材缺陷的灵敏度降低了2dB，波形有一些宽度；检测焊缝热影响区的缺陷时，除了选择探头在热影响区与焊缝平行(纵向)扫查外，还要增加探头与焊缝的横向扫查，由于选择的是Φ15mm左右的平探头，纵向扫查时会漏检靠近焊缝边缘的缺陷，针对焊缝横向扫查，焊缝的焊波和焊高对检测有影响，从图4可以看出，热影响区的检测灵敏度最低，波形比较宽，与焊缝本身的干扰波角度相差为15°左右；在焊缝焊高超过2mm时，灵敏度又降低4dB左右，波形更宽。
实施例4
灵敏度的调节
参考图8和图9，灵敏度的调节是将探头在对比试块上通过扫查人工刻槽来进行，随着刻槽深度的增加信号也增大，将lmm深刻槽的信号幅度调到满屏高度的约50％。根据现场GIS筒体铝合金焊缝的结构波与缺陷波的角度及涡流检测铝合金缺陷的埋藏深度等情况，选择100kHz左右的频率进行检测能达到明显效果。检测时探头沿与可能出现缺陷主要走向垂直或平行的方向移动，检测的可靠性高度依赖于探头线圈与被测表面之间的方向，对于正交桥式探头灵敏度受缺陷与线圈夹角的影响，因此在检测过程中应增加45°角度的扫查。

Claims (10)

1.一种焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的焊缝涡流检测试块包括：试块基体一(1)、试块基体二(2)、焊缝(3)以及若干裂纹结构；
所述的试块基体一(1)和试块基体二(2)开坡口对接焊接，焊缝(3)位于试块基体一(1)和试块基体二(2)之间；
所述裂纹结构设置在试块基体和/或焊缝(3)内部。
2.根据权利要求1所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的焊缝涡流检测试块为厚8mm、表面带油漆层铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述裂纹结构为非通透的人工刻槽。
4.根据权利要求1或2所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述裂纹结构包括刻槽一(4)、刻槽二(5)、刻槽三(6)、刻槽四(7)、刻槽五(8)、刻槽六(9)。
5.根据权利要求3所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：刻槽一(4)、刻槽二(5)和刻槽三(6)深1mm；刻槽一(4)和刻槽二(5)长10mm，刻槽三(6)长20mm；
刻槽一(4)与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝(3)内部；
刻槽二(5)与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝(3)的一侧；
刻槽三(6)与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝(3)内部；
刻槽四(7)、刻槽五(8)和刻槽六(9)深2mm，刻槽四(7)长20mm，刻槽五(8)和刻槽六(9)长10mm；
刻槽四(7)与焊缝方向夹角为90°，设置在焊缝(3)内部；
刻槽五(8)与焊缝方向夹角为0°，设置在焊缝(3)内部；
刻槽六(9)与焊缝方向夹角为0°，设置在试块基体内部且紧贴焊缝(3)的一侧。
6.根据权利要求3所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的刻槽一(4)和刻槽五(8)设置在焊缝(3)的中轴线上。
7.根据权利要求3所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的刻槽之间相隔30mm，试块两端的刻槽距试块边缘30mm。
8.根据权利要求3所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的裂纹结构宽度为0.15mm。
9.根据权利要求3所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的焊缝(3)余高为2mm。
10.根据权利要求4所述的焊缝涡流检测试块，其特征在于：所述的焊缝涡流检测试块的制作方法为：
第一步：试块基体一(1)和试块基体二(2)的对应一侧加工坡口；
第二步：将试块基体一(1)和试块基体二(2)的坡口对接焊接；
第三步：焊接好的试块基体上刷上油漆；
第四步：用电火花加工出的非通透的人工刻槽。
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