CN110967404A - 核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法 - Google Patents

核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110967404A
CN110967404A CN201911163892.6A CN201911163892A CN110967404A CN 110967404 A CN110967404 A CN 110967404A CN 201911163892 A CN201911163892 A CN 201911163892A CN 110967404 A CN110967404 A CN 110967404A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wedge
phased array
array ultrasonic
detection
block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911163892.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110967404B (zh
Inventor
刘晓睿
袁胜涛
王进
陈超
严海
梁鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China General Nuclear Power Corp
CGN Power Co Ltd
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
China General Nuclear Power Corp
CGN Power Co Ltd
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China General Nuclear Power Corp, CGN Power Co Ltd, Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd filed Critical China General Nuclear Power Corp
Priority to CN201911163892.6A priority Critical patent/CN110967404B/zh
Publication of CN110967404A publication Critical patent/CN110967404A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110967404B publication Critical patent/CN110967404B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654Imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/30Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023Solids
    • G01N2291/0234Metals, e.g. steel
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/0289Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/106Number of transducers one or more transducer arrays
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/263Surfaces
    • G01N2291/2634Surfaces cylindrical from outside

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法,系统包括相控阵超声检测探头、至少一个轴类校验试块和四个不同的楔块;校验试块用于在检测前对检测探头进行功率验证;第一楔块用于配合探头以全聚焦/扇形扫查成像方式对轴类锻件进行表面纵向/内部纵向缺陷检测;第二楔块用于配合探头以全聚焦/扇形扫查成像方式对轴类锻件进行表面横向/内部横向缺陷检测;第三楔块用于配合探头以扇形扫查成像方式对轴类锻件在第三扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;第四楔块用于配合探头以扇形扫查成像方式对轴类锻件在第四扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测。本发明无需实施渗透检测,减少超声探头数量和检测盲区,并保存检测数据。

Description

核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及核电站锻件缺陷检测领域,尤其涉及一种核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法。
背景技术
现有的核电站锻件缺陷检测方案一般采用常规超声加上渗透的检测方案。渗透用于检测轴类锻件表面的开口缺陷。常规超声用于检测轴类锻件内部缺陷。渗透检测时将渗透剂刷涂在轴类锻件表面,经过一定时间的渗透后利用清洗剂将渗透剂清理干净,最后利用显像剂显像。常规超声的检测方法基于超声脉冲反射式手工检测,检测使用直探头和横波斜探头实施。检测用的直探头有效直径为10mm,横波斜探头选用K2和K1斜探头,晶片的有效面积约100m2。检测过程中采用油或者化学浆糊做耦合剂进行栅格扫查或者100%扫查,通过仪器上显示的动态回波图来判断缺陷的性质,利用当量法来进行缺陷的记录和验收。
现有的检测方案至少存在以下几个方面的缺陷:
1)检测速度慢,需要多个常规超声探头组合才能完成超声检测工作,并需要使用超声和渗透两种检测方法;
2)检测时探头折射角单一,探头声束覆盖范围有限,检测盲区较大,缺陷检出率较低;
3)横波斜探头检测时为保证检测区域覆盖,探头移动的距离较大,但现场检测时可能因为空间受限无法对被检区域实施100%检测,增加了检测盲区的可能性;
4)检测结果无法保存用于进一步分析;
5)检测灵敏度低,小缺陷容易发生漏检。
发明内容
鉴于以上内容,有必要提供一种核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法,减少超声探头数量,提高检测效率和缺陷检出率,技术方案如下:
一方面,本发明提供了一种核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统,包括相控阵超声检测探头、至少一个圆柱轴类校验试块、第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块;
其中,所述至少一个圆柱轴类校验试块用于在检测前对所述相控阵超声检测探头进行功率验证,所述校验试块上分别设置有与其长度方向中心轴平行的通孔、与其长度方向中心轴垂直的通孔以及设置在其外侧弧面上的凹槽;
所述第一楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面纵向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第一扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
所述第二楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面横向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第二扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测;
所述第三楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第三扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
所述第四楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第四扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测。
进一步地,所述相控阵超声检测系统还包括与所述相控阵超声检测探头电连接的成像显示设备,用于显示所述相控阵超声检测探头的成像画面并存储成像数据。
进一步地,所述相控阵超声检测探头的晶片排布方式为线阵排布,所述相控阵超声检测探头的频率范围为4-6MHz。
进一步地,所述第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块均采用聚四氟乙烯材料或聚苯乙烯材料制成,所述第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块的楔块曲率均与所述待检测的轴类锻件的表面曲率相同。
进一步地,所述第一楔块和第三楔块的楔块曲率方向与所述待检测的轴类锻件的轴向一致,所述第二楔块和第四楔块的楔块曲率方向与所述待检测的轴类锻件的周向一致;
所述第一楔块和第二楔块的楔块角度为0°,所述第三楔块和第四楔块的楔块角度为36°;
所述第一楔块和第二楔块的楔块主轴偏移为±24.5mm,所述第三楔块和第四楔块的楔块主轴偏移为±29.78mm。
进一步地,所述圆柱轴类校验试块包括第一校验试块、第二校验试块和第三校验试块,其中,所述第一校验试块上设置有与其长度方向中心轴平行的多个通孔,所述第二校验试块上设有与其长度方向中心轴垂直的多个通孔,所述第三校验试块的外侧弧面上设有多个凹槽。
进一步地,所述第二校验试块上的多个通孔包括轴向通孔和周向通孔,所述第三校验试块上的凹槽包括轴向凹槽和周向凹槽。
另一方面,本发明提供了一种利用如上所述的相控阵超声检测系统进行的相控阵超声检测方法,包括以下步骤:
S1、利用圆柱轴类校验试块对相控阵超声检测探头进行功率验证,若验证未通过,则执行S2,若验证通过,则执行S3-S4;
S2、调整所述相控阵超声检测探头的探测角度和移动轨迹,重复执行S1,直至功率验证通过;
S3、在待检测的轴类锻件表面涂刷耦合剂;
S4、利用所述相控阵超声检测探头分别配合第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块,对所述待检测的轴类锻件进行如下六个检测序列:
在第一楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面纵向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第一扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
在第二楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面横向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第二扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测;
在第三楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第三扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
在第四楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第四扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测。
进一步地,在步骤S4之后还包括执行:
S5、采集超声波成像的原始数据,利用成像显示设备对瞬间的检测结果进行成像显示。
进一步地,所述第一扫查角度范围和第二扫查角度范围均为-20°至20°,所述第三扫查角度范围和第四扫查角度范围均为40°至70°。
本发明具有下列优点:
a.只需要使用相控阵超声检测方法,使用的超声探头数量减少,也无需实施渗透检测,没有渗透、清洗、显像时间的消耗,
b.可以同时实施多角度扇形扫查,探头声束覆盖范围大,提高缺陷检出率,减少检测盲区;
c.检测数据可以实时保存用于后续分析;
d.成像效果更加直观,便于缺陷判别。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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。
图1是本发明实施例提供的相控阵超声检测方法流程图;
图2是本发明实施例提供的第一校验试块的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的第二校验试块的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的第三校验试块的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的第一检测序列的检测过程软件截图;
图6是本发明实施例提供的第二检测序列的检测过程软件截图;
图7是本发明实施例提供的第三检测序列的检测过程软件截图;
图8是本发明实施例提供的第四检测序列的检测过程软件截图;
图9是本发明实施例提供的第五检测序列的检测过程软件截图;
图10是本发明实施例提供的第六检测序列的检测过程软件截图。
具体实施方式
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。
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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,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、装置、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这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明实施例中对轴类锻件的检测方案分为四个部分,分别是轴类锻件外表面纵向缺陷检测、轴类锻件外表面横向缺陷检测、轴类锻件内部纵向缺陷检测,轴类锻件内部横向缺陷检测。轴类锻件外表面纵向缺陷和轴类锻件外表面横向缺陷检测采用相控阵超声全聚焦的成像方法,轴类锻件内部纵向缺陷和轴类锻件内部横向缺陷检测采用相控阵超声扇形扫查的方式。
具体地,全聚焦成像之前有个数据全矩阵捕捉的过程,全矩阵捕捉定义如下:
假设超声阵列探头有N个晶片,每次执行数据采集时,探头中的N个晶片依次发射一个声波信号,对于每次发射,探头中的N个晶片都有1个接收信号,那么在一个信号接收矩阵中共有N2个信号,这种数据采集的方式称为全矩阵捕捉(Full Matrix Capture,FMC)。
基于全矩阵捕捉的全聚焦成像技术:全矩阵捕捉全聚焦成像技术(TotalFocusing Method,TFM)是指针对被检工件某处区域全矩阵成像方法从全矩阵捕捉采集矩阵中的每个数据元素选取特定时间段的采集信号进行叠加处理后作为该区域检测图像的信号值。该信号值在时间轴上的坐标和超声声束的发射、接收时间相同。探头的激发孔径、合成声束的波型、发射/接收阶段声束的反射方式及反射次数都会影响全聚焦成像结果。
具体地,相控阵超声扇扫又称方位扫描或角扫描,使阵列中相同晶片发射的声束对某一聚焦深度在扫描范围内移动。对其他不同焦点深度可增加扫描范围,扇形扫描区大小可变。
在本发明的一个实施例中,提供了一种核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统,包括相控阵超声检测探头、至少一个圆柱轴类校验试块、第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块;
其中,所述至少一个圆柱轴类校验试块用于在检测前对所述相控阵超声检测探头进行功率验证,所述校验试块上分别设置有与其长度方向中心轴平行的通孔、与其长度方向中心轴垂直的通孔以及设置在其外侧弧面上的凹槽。
在本发明的一个实施例中,四个楔块各自的参数如下表1-4所示:
表1第一楔块的参数
楔块材料 聚四氟乙烯或聚苯乙烯
楔块角度
楔块长度 40mm
楔块宽度 30mm
楔块高度 50mm
楔块主轴偏移 ±24.5mm
楔块次轴偏移 20mm
探头第1晶片高度 50mm
楔块声速 2337m/s
波型 纵波
楔块曲率 和轴类锻件相同,沿轴向加工
楔块用途 纵向缺陷全聚焦和扇形扫查
表2第二楔块的参数
Figure BDA0002286896540000061
Figure BDA0002286896540000071
表3第三楔块的参数
楔块材料 聚四氟乙烯或聚苯乙烯
楔块角度 36°
楔块长度 37.8mm
楔块宽度 30mm
楔块高度 18.9mm
楔块主轴偏移 ±29.78mm
楔块次轴偏移 15mm
探头第1晶片高度 7.17mm
楔块声速 2337m/s
楔块曲率 和轴类锻件相同,沿轴向加工
楔块用途 纵向缺陷扇形扫查
表4第四楔块的参数
楔块材料 聚四氟乙烯或聚苯乙烯
楔块角度 36°
楔块长度 37.8mm
楔块宽度 30mm
楔块高度 18.9mm
楔块主轴偏移 ±29.78mm
楔块次轴偏移 15mm
探头第1晶片高度 7.17mm
楔块声速 2337m/s
楔块曲率 和轴类锻件相同,沿周向加工
楔块用途 横向缺陷扇形扫查
如上表1-4中的楔块用途可知,进一步地,所述第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块均采用聚四氟乙烯材料制成,所述第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块的楔块曲率均与所述待检测的轴类锻件的表面曲率相同。
进一步地,所述第一楔块和第三楔块的楔块曲率方向与所述待检测的轴类锻件的轴向一致,所述第二楔块和第四楔块的楔块曲率方向与所述待检测的轴类锻件的周向一致;
所述第一楔块和第二楔块的楔块角度为0°,所述第三楔块和第四楔块的楔块角度为36°;
所述第一楔块和第二楔块的楔块主轴偏移为±24.5mm,所述第三楔块和第四楔块的楔块主轴偏移为±29.78mm。
在本发明的一个优选实施例中,所述相控阵超声检测系统还包括与所述相控阵超声检测探头电连接的成像显示设备,用于显示所述相控阵超声检测探头的成像画面并存储成像数据。具体地,用相控阵超声仪检测,超声波成像后,采集到的原始数据可以通过仪器成像,检测数据以专业格式存储在检测设备中,可以借助配套离线分析软件从电脑端读取和分析,当然也可以在检测过程中按仪器面板上的截图键已图像的形式保存某个瞬间的检测结果。如果选择时间激发则存在仪器里面的是一段时间的检测数据,如果检测时安装了位置编码器,可以选择编码器激发,这种情况存在仪器里面的是一段距离的检测数据。
本发明实施例的相控阵超声检测探头的参数如下表5所示:
表5第四楔块的参数
探头频率 5MHz
晶片排布方式 线阵排布
晶片数量 16
晶片宽度 0.4mm
晶片中心间距 0.5mm
晶片长度 10mm
探头出线方式 尾部出线
在本发明的一个实施例中,所述圆柱轴类校验试块包括第一校验试块、第二校验试块和第三校验试块,如图2所示,所述第一校验试块上设置有与其长度方向中心轴平行的多个通孔;如图3所示,所述第二校验试块上设有与其长度方向中心轴垂直的多个通孔,所述第二校验试块上的多个通孔包括轴向通孔和周向通孔,其中,所述轴向通孔即指通孔的长度方向为直线轴向,所述周向通孔即指通孔的长度方向为绕着弧面的周向;如图4所示,所述第三校验试块的外侧弧面上设有多个凹槽,所述第三校验试块上的凹槽包括轴向凹槽和周向凹槽,其中,所述轴向凹槽即指凹槽的长度方向为直线轴向,所述周向凹槽即指凹槽的长度方向为绕着弧面的周向。只有当所述相控阵超声检测探头能够覆盖所述第一校验试块、第二校验试块和第三校验试块上的全部通孔或凹槽,则表明所述相控阵超声检测探头功率验证合格(通过)。
在本发明的一个实施例中,提供了一种利用如上所述的相控阵超声检测系统进行的相控阵超声检测方法,参见图1,相控阵超声检测方法包括以下步骤:
S1、利用圆柱轴类校验试块对相控阵超声检测探头进行功率验证,若验证未通过,则执行S2,若验证通过(验证方法如上所述,在此不再赘述),则执行S3-S4;
S2、调整所述相控阵超声检测探头的探测角度和移动轨迹,重复执行S1,直至功率验证通过;
S3、在待检测的轴类锻件表面涂刷耦合剂;
S4、利用所述相控阵超声检测探头分别配合第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块,对所述待检测的轴类锻件进行检测,整个检测过程包括六个检测序列,分别如下表6-11所示:
表6第一检测序列检测参数
成像方式 全聚焦
检测用楔块 楔块1
检测区域 轴类锻件表面纵向缺陷
表7第二检测序列检测参数
成像方式 全聚焦
检测用楔块 楔块2
检测区域 轴类锻件表面横向缺陷
表8第三检测序列检测参数
成像方式 扇形扫查
检测用楔块 楔块1
检测区域 轴类锻件内部纵向缺陷
扫查角度 -20°-+20°
角度步进
聚焦深度 轴类锻件中心
表9第四检测序列检测参数
成像方式 扇形扫查
检测用楔块 楔块2
检测区域 轴类锻件内部横向缺陷
扫查角度 -20°-+20°
角度步进
聚焦深度 轴类锻件中心
表10第五检测序列检测参数
成像方式 扇形扫查
检测用楔块 楔块3
检测区域 轴类锻件内部纵向缺陷
扫查角度 40°-70°
角度步进
聚焦深度 轴类锻件中心
表11第六检测序列检测参数
Figure BDA0002286896540000101
Figure BDA0002286896540000111
由上表6-11可知:
如图5所示,在第一楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面纵向缺陷检测;
如图6所示,在第二楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面横向缺陷检测;
如图7所示,在第一楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对其在第一扫查角度范围(-20°至20°)内进行内部纵向缺陷检测;
如图8所示,在第二楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对其在第二扫查角度范围(-20°至20°)内进行内部横向缺陷检测;
如图9所示,在第三楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第三扫查角度范围(40°至70°)内进行内部纵向缺陷检测;
如图10所示,在第四楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第四扫查角度范围(40°至70°)内进行内部横向缺陷检测。
需要说明的是,如图5-10(对应表6-11)的六个检测序列而言,其序列之间的扫查顺序没有优选序列之分,即六个检测序列不分先后。
在本发明的一个优选实施例中,如图1所示,在步骤S4之后还包括执行:
S5、采集超声波成像的原始数据,利用成像显示设备对瞬间的检测结果进行成像显示。
由上可知,本发明涉及的核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测方法只需要使用相控阵超声检测方法,无需实施渗透检测,因此,使用的超声探头数量减少,也没有渗透、清洗、显像时间的消耗,大大提高了检测效率;由于不需要渗透后显像,成像效果更加直观,便于缺陷判别;可以同时实施多角度扇形扫查,探头声束覆盖范围大,提高缺陷检出率,减少检测盲区;检测数据还可以实时保存用于后续分析。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制其专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统,其特征在于,包括相控阵超声检测探头、至少一个圆柱轴类校验试块、第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块;
其中,所述至少一个圆柱轴类校验试块用于在检测前对所述相控阵超声检测探头进行功率验证,所述校验试块上分别设置有与其长度方向中心轴平行的通孔、与其长度方向中心轴垂直的通孔以及设置在其外侧弧面上的凹槽;
所述第一楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面纵向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第一扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
所述第二楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面横向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第二扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测;
所述第三楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第三扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
所述第四楔块用于配合所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第四扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测。
2.根据权利要求1所述的相控阵超声检测系统,其特征在于,还包括与所述相控阵超声检测探头电连接的成像显示设备,用于显示所述相控阵超声检测探头的成像画面并存储成像数据。
3.根据权利要求1所述的相控阵超声检测系统,其特征在于,所述相控阵超声检测探头的晶片排布方式为线阵排布,所述相控阵超声检测探头的频率范围为4-6MHz。
4.根据权利要求1所述的相控阵超声检测系统,其特征在于,所述第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块均采用聚四氟乙烯材料或聚苯乙烯材料制成,所述第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块的楔块曲率均与所述待检测的轴类锻件的表面曲率相同。
5.根据权利要求1所述的相控阵超声检测系统,其特征在于,所述第一楔块和第三楔块的楔块曲率方向与所述待检测的轴类锻件的轴向一致,所述第二楔块和第四楔块的楔块曲率方向与所述待检测的轴类锻件的周向一致;
所述第一楔块和第二楔块的楔块角度为0°,所述第三楔块和第四楔块的楔块角度为36°;
所述第一楔块和第二楔块的楔块主轴偏移为±24.5mm,所述第三楔块和第四楔块的楔块主轴偏移为±29.78mm。
6.根据权利要求1所述的相控阵超声检测系统,其特征在于,所述圆柱轴类校验试块包括第一校验试块、第二校验试块和第三校验试块,其中,所述第一校验试块上设置有与其长度方向中心轴平行的多个通孔,所述第二校验试块上设有与其长度方向中心轴垂直的多个通孔,所述第三校验试块的外侧弧面上设有多个凹槽。
7.根据权利要求6所述的相控阵超声检测系统,其特征在于,所述第二校验试块上的多个通孔包括轴向通孔和周向通孔,所述第三校验试块上的凹槽包括轴向凹槽和周向凹槽。
8.一种利用如权利要求1-7中任意一项所述的相控阵超声检测系统进行的相控阵超声检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、利用圆柱轴类校验试块对相控阵超声检测探头进行功率验证,若验证未通过,则执行S2,若验证通过,则执行S3-S4;
S2、调整所述相控阵超声检测探头的探测角度和移动轨迹,重复执行S1,直至功率验证通过;
S3、在待检测的轴类锻件表面涂刷耦合剂;
S4、利用所述相控阵超声检测探头分别配合第一楔块、第二楔块、第三楔块和第四楔块,对所述待检测的轴类锻件进行如下六个检测序列:
在第一楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面纵向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第一扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
在第二楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以全聚焦成像方式对待检测的轴类锻件进行表面横向缺陷检测,以及以扇形扫查成像方式对其在第二扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测;
在第三楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第三扫查角度范围内进行内部纵向缺陷检测;
在第四楔块的配合下,所述相控阵超声检测探头以扇形扫查成像方式对待检测的轴类锻件在第四扫查角度范围内进行内部横向缺陷检测。
9.根据权利要求8所述的相控阵超声检测方法,其特征在于,在步骤S4之后还包括执行:
S5、采集超声波成像的原始数据,利用成像显示设备对瞬间的检测结果进行成像显示。
10.根据权利要求8所述的相控阵超声检测方法,其特征在于,所述第一扫查角度范围和第二扫查角度范围均为-20°至20°,所述第三扫查角度范围和第四扫查角度范围均为40°至70°。
CN201911163892.6A 2019-11-25 2019-11-25 核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法 Active CN110967404B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911163892.6A CN110967404B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911163892.6A CN110967404B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110967404A true CN110967404A (zh) 2020-04-07
CN110967404B CN110967404B (zh) 2022-06-28

Family

ID=70031421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911163892.6A Active CN110967404B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110967404B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116147548A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 西南林业大学 用于钢纤维rpc盖板厚度的无损检测方法及系统

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008082864A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Hitachi Ltd 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
CN201508351U (zh) * 2009-07-14 2010-06-16 辽阳西姆莱斯石油专用管制造有限公司 石油管材管端纵向和周向超声波探伤组合探头
CN102636566A (zh) * 2012-04-01 2012-08-15 南京迪威尔高端制造股份有限公司中国 筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法
CN102830173A (zh) * 2012-08-29 2012-12-19 北京工业大学 一种轴类结构类表面波非接触式波速提取的方法
CN103115960A (zh) * 2013-01-23 2013-05-22 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司 在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法
CN103226131A (zh) * 2012-01-26 2013-07-31 奥林巴斯Ndt公司 用于检查螺旋埋弧焊管(hsaw)的相控阵列系统和方法
CN103267806A (zh) * 2013-04-27 2013-08-28 天津市特种设备监督检验技术研究院 游乐设施轴类超声相控阵无损检测方法
CN103336055A (zh) * 2013-06-08 2013-10-02 大连理工大学 用相控阵超声检测核电站主回路管道焊缝质量的方法
CN105136903A (zh) * 2015-08-13 2015-12-09 河海大学常州校区 圆柱曲面工件对接焊缝横向缺陷检测装置及方法
CN105241964A (zh) * 2015-09-10 2016-01-13 河海大学常州校区 圆柱形曲面工件相控聚焦超声检测的延时计算方法
CN108008014A (zh) * 2017-11-20 2018-05-08 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种用于小口径管异种钢对接焊缝层间未熔合缺陷的检测装置和检测方法
CN109884186A (zh) * 2019-03-12 2019-06-14 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 高效检测主缆及吊索锚杯的超声相控阵检测方法
US10324066B1 (en) * 2015-12-31 2019-06-18 VeriPhase, Inc. System and method for the improved analysis of ultrasonic weld data

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008082864A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Hitachi Ltd 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
CN201508351U (zh) * 2009-07-14 2010-06-16 辽阳西姆莱斯石油专用管制造有限公司 石油管材管端纵向和周向超声波探伤组合探头
CN103226131A (zh) * 2012-01-26 2013-07-31 奥林巴斯Ndt公司 用于检查螺旋埋弧焊管(hsaw)的相控阵列系统和方法
CN102636566A (zh) * 2012-04-01 2012-08-15 南京迪威尔高端制造股份有限公司中国 筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法
CN102830173A (zh) * 2012-08-29 2012-12-19 北京工业大学 一种轴类结构类表面波非接触式波速提取的方法
CN103115960A (zh) * 2013-01-23 2013-05-22 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司 在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法
CN103267806A (zh) * 2013-04-27 2013-08-28 天津市特种设备监督检验技术研究院 游乐设施轴类超声相控阵无损检测方法
CN103336055A (zh) * 2013-06-08 2013-10-02 大连理工大学 用相控阵超声检测核电站主回路管道焊缝质量的方法
CN105136903A (zh) * 2015-08-13 2015-12-09 河海大学常州校区 圆柱曲面工件对接焊缝横向缺陷检测装置及方法
CN105241964A (zh) * 2015-09-10 2016-01-13 河海大学常州校区 圆柱形曲面工件相控聚焦超声检测的延时计算方法
US10324066B1 (en) * 2015-12-31 2019-06-18 VeriPhase, Inc. System and method for the improved analysis of ultrasonic weld data
CN108008014A (zh) * 2017-11-20 2018-05-08 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种用于小口径管异种钢对接焊缝层间未熔合缺陷的检测装置和检测方法
CN109884186A (zh) * 2019-03-12 2019-06-14 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 高效检测主缆及吊索锚杯的超声相控阵检测方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116147548A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 西南林业大学 用于钢纤维rpc盖板厚度的无损检测方法及系统
CN116147548B (zh) * 2023-04-19 2023-07-25 西南林业大学 用于钢纤维rpc盖板厚度的无损检测方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110967404B (zh) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bulavinov et al. Sampling phased array a new technique for signal processing and ultrasonic imaging
EP1979739B1 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien untersuchung eines wenigstens einen akustisch anisotropen werkstoffbereich aufweisenden prüfkörpers
US7454973B2 (en) Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection equipment
US7168322B2 (en) Method for ultrasonic control of weld joints
US20140283611A1 (en) System and a method of adaptive focusing in a phased array ultrasonic system
CN104898123B (zh) 基于角域虚拟源的水浸超声合成孔径聚焦成像方法
US11081243B2 (en) Device for controlling and measuring welding defects on a cylindrical wall and method implementing same
CN112997075B (zh) 对异质材料中缺陷进行超声检测和表征的方法
CN114755298A (zh) 基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法
CN110967404B (zh) 核电站常规岛轴类锻件相控阵超声检测系统及检测方法
Verkooijen et al. Sampling phased array-a new technique for ultrasonic signal processing and imaging
Robert et al. Assessment of real-time techniques for ultrasonic non-destructive testing
CN113552218B (zh) 基于阵列超声信号幅值和相位特征加权的缺陷定性检测方法
JPH03122563A (ja) 超音波探傷装置
US20210096246A1 (en) Method and system for generating a merged b-scan for assisted ultrasonic inspection flaw screening
Sutcliffe et al. Virtual source aperture imaging and calibration for ultrasonic inspections through dual-layered media for non-destructive testing
Schickert Three-dimensional ultrasonic imaging of concrete elements using different SAFT data acquisition and processing schemes
Rachev et al. Ultrasonic immersion testing for crack detection and depth sizing in large diameter pipes
Scharrer et al. Ultrasonic defect detection in multi-material, axis-symmetric devices with an improved synthetic aperture focusing technique (SAFT)
CN114594157A (zh) 聚乙烯钢骨架管电熔接头的超声检测方法及装置
US20220042951A1 (en) Method for reconstructing a three-dimensional surface using an ultrasonic matrix sensor
Tseng et al. A study of total focusing method for ultrasonic nondestructive testing
Kwan et al. TFM Acoustic Influence Map
CN111077227B (zh) 一种超声阵列扫查反演方法、系统、存储介质及设备
CN118392991A (zh) 基于图像的圆柱型物件检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant