CN111458408A - 一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，包括以下步骤：S1：根据被检工件选取一组曲率、厚度、材质与之相同的试块，S2：根据S1中的试块选取超声波探伤仪、导波探头，S3：将导波探头放置于外壁V型槽处，S4：绘制幅值‑声程参考曲线；S5：进行扫查灵敏度设置，S6：采用前后、左右、转角、环绕四种导波探头基本扫查方式，并与试块的人工缺陷进行动态波型比对。能够确定基准灵敏度、检测范围及缺陷回波动态波型，进而评判缺陷是否超标。
Description
技术领域
本发明涉及超声导波检测技术领域，具体来说，涉及一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法。
背景技术
目前小径管所用无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成；基于其生产特点，小径管母材一般容易产生的缺陷为直道、纵向裂纹、折叠、轧折和离层等。
小径管在出厂前按照标准规定，应用水浸法等使用普通超声波检测技术逐根检验，虽然该方法灵敏度高、可靠性好，但不适于原位探伤，且逐点扫描时检测速度较慢，设备复杂昂贵。
目前现场应用周向导波检测技术可解决上述问题，周向导波可以有效地检测对管材质量至关重要的纵向缺陷，但没有相应的周向超声导波检测对比试块，也没有纵向缺陷评判方法，无法快速评判缺陷是否超标。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，能够确定基准灵敏度、检测范围及缺陷回波动态波型，进而评判缺陷是否超标。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，包括以下步骤：
S1：根据被检工件选取一组曲率、厚度、材质与之相同的试块，至少一个试块设有长横孔、另一个试块设有外壁V型槽和内壁V型槽；
S2：根据S1中的试块选取超声波探伤仪、导波探头，其中，所述导波探头的接触面弧度与试块耦合；
S3：将导波探头放置于外壁V型槽处，将内壁V型槽回波信号位置调至时基线满刻度40％处；
S4：以人工缺陷回波信号幅值为纵坐标，以声程为横坐标，分别以长横孔、外壁V型槽和内壁V型槽的3个缺陷绘制幅值-声程参考曲线；
S5：进行扫查灵敏度设置，以长横孔、外壁V型槽和内壁V型槽3个缺陷的最远处与最低回波信号幅值满屏的80%为基准，增益12dB检测；
S6：采用前后、左右、转角、环绕四种导波探头基本扫查方式，并与试块的人工缺陷进行动态波型比对，若可疑信号与试块人工缺陷动态波型相同且波幅高于设置的灵敏度，则判为超标缺陷。
进一步地，所述步骤S1中一组试块为两个，第一个试块长横孔的高度为1mm、深度为40mm，另一个试块外壁V型槽深度为0.4mm、深度为40mm，开口角度为60°，内壁V型槽与外壁V型槽的尺寸大小相等。
进一步地，所述试块的检测表面应平整光滑，便于导波探头的扫查，其表面粗糙度Ra≤6.3μm，否则，需进行打磨，所述导波探头的移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及干扰杂质。
进一步地，所述被检表面采用机油、浆糊、甘油和水作为的耦合剂，其中，施加耦合剂的厚度均匀，不得在被检表面凝聚。
进一步地，所述超声波探伤仪采用CTS-1008数字式超声波探伤仪。
进一步地，所述导波探头沿被检试块轴向方向进行移动检测，移动速度不应超过150mm/s。
进一步地，所述导波探头频率为1MHZ，晶片尺寸为8mm×12mm，所述导波探头的声速轴线水平偏离角不大于2°。
进一步地，所述试块选用直探头检测时，不得有大于2mm平底孔当量直径的缺陷。
进一步地，所述步骤S4中分别记录声程为25%、50%、75%和100%时对应的缺陷回波信号幅值，绘制幅值-声程参考曲线，其中，所述声程为100%是试块的圆周长。
进一步地，所述步骤S5中的三个缺陷信号的任一回波信号均比草波高50%。
本发明的有益效果：可用于超声波导波检测小径管母材纵向缺陷时基准灵敏度的确定、检测范围的设置以及缺陷回波动态波型的比对；提高了超声波导波检测小径管母材缺陷的检出率；该方法操作简单，使用方便，检测结果准确。
附图说明
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是根据本发明实施例所述的小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法的流程框图；
图2是根据本发明实施例所述的小径管设有长横孔的剖视图；
图3是根据本发明实施例所述的小径管设有设有外壁V型槽和内壁V型槽剖视图；
图4是根据本发明实施例所述的幅值-声程参考曲线。
具体实施方式
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，包括以下步骤：
S1：根据被检工件选取一组曲率、厚度、材质与之相同的试块，至少一个试块设有长横孔、另一个试块设有外壁V型槽和内壁V型槽；
S2：根据S1中的试块选取超声波探伤仪、导波探头，其中，所述导波探头的接触面弧度与试块耦合；
S3：将导波探头放置于外壁V型槽处，将内壁V型槽回波信号位置调至时基线满刻度40％处；
S4：以人工缺陷回波信号幅值为纵坐标，以声程为横坐标，分别以长横孔、外壁V型槽和内壁V型槽的3个缺陷绘制幅值-声程参考曲线；
S5：进行扫查灵敏度设置，以长横孔、外壁V型槽和内壁V型槽3个缺陷的最远处与最低回波信号幅值满屏的80%为基准，增益12dB检测；
S6：采用前后、左右、转角、环绕四种导波探头基本扫查方式，并与试块的人工缺陷进行动态波型比对，若可疑信号与试块人工缺陷动态波型相同且波幅高于设置的灵敏度，则判为超标缺陷。
如图2-3所示，在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S1中一组试块为两个，第一个试块长横孔的高度为1mm、深度为40mm，另一个试块外壁V型槽深度为0.4mm、深度为40mm，开口角度为60°，内壁V型槽与外壁V型槽的尺寸大小相等。
在本发明的一个具体实施例中，所述试块的检测表面应平整光滑，便于导波探头的扫查，其表面粗糙度Ra≤6.3μm，否则，需进行打磨，所述导波探头的移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及干扰杂质。
在本发明的一个具体实施例中，所述被检表面采用机油、浆糊、甘油和水作为的耦合剂，其中，施加耦合剂的厚度均匀，不得在被检表面凝聚。
在本发明的一个具体实施例中，所述超声波探伤仪采用CTS-1008数字式超声波探伤仪。
在本发明的一个具体实施例中，所述导波探头沿被检试块轴向方向进行移动检测，移动速度不应超过150mm/s。
在本发明的一个具体实施例中，所述导波探头频率为1MHZ，晶片尺寸为8mm×12mm，所述导波探头的声速轴线水平偏离角不大于2°。
在本发明的一个具体实施例中，所述试块选用直探头检测时，不得有大于2mm平底孔当量直径的缺陷。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S4中分别记录声程为25%、50%、75%和100%时对应的缺陷回波信号幅值，绘制幅值-声程参考曲线，其中，所述声程为100%是试块的圆周长。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S5中的三个缺陷信号的任一回波信号均比草波高50%。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
利用与被检工件材质、声学性能相同或相近的材质制作一组试块，其上面加工人工缺陷V型槽，来模拟直道、裂纹等内外壁缺陷；加工长横孔，来模拟折叠、轧折、离层等内部埋藏缺陷。
GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》中要求：热轧（挤压、扩）钢管，内外表面上不允许存在不大于壁厚的5%、且最大为0.4mm的直道。
因此本试块选用深度为0.4mm的V型槽代表直道、裂纹等缺陷；选用1mm×40mm长横孔，来模拟折叠、轧折、离层等内部埋藏缺陷。
在本发明的实施例中，其人工缺陷加工为3个，
其1为高度为1mm、深度为40mm的长横孔1-1，加工在小径管厚度方向中间；
其2为外壁V型槽2-1，深度为0.4mm、长度为40mm、开口角度60°；
其3为内壁V型槽2-2，深度为0.4mm、长度为40mm、开口角度60°。
按照上述实施例加工制作小径管导波1和小径管导波2两个试块，也可直接截取一部分被检工件制作，其中，当试块用直探头检测时，不得有大于2mm平底孔当量直径的缺陷。
检测开始前，检测表面应外观检查合格，探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它杂质。检测表面应平整光滑，便于探头的扫查，其表面粗糙度Ra≤6.3μm，否则应进行打磨。
选用CTS-1008数字式超声波探伤仪，选用频率为1MHZ，晶片尺寸为8mm×12mm的导波探头，探头声速轴线水平偏离角应不大于2°。修磨探头接触面弧度，实现与被检小径管试块良好耦合。
采用机油、浆糊、甘油和水等透声性好，且不损伤检测表面的耦合剂。施加耦合剂应厚度均匀，不得在被检表面凝聚，以免影响导波正常传导，产生伪信号。
时基线扫描的调节，时基线刻度可按比例调节为代表超声波导波的传输声程，扫描比例依据超声导波在被检工件上的激励信号与末端回波信号来确定。
将探头放置于外壁V型槽处，将内壁V型槽回波信号位置调至时基线满刻度40％处。
沿被检小径管轴向方向移动探头进行检测，移动速度不应超过150mm/s。
以人工缺陷回波信号幅值（dB）为纵坐标，以声程（%）为横坐标。分别以长横孔、外壁V型槽、内壁V型槽3个缺陷绘制幅值-声程参考曲线。
如图4所示，以外壁V型槽为例，探头的晶片在外壁V型槽正上方位置时，声程为零，缺陷回波信号幅值最高。稍微移动探头晶片在外壁V型槽一侧位置时，导波穿过整个圆周距离后反射回来，声程最大，缺陷回波信号幅值最高。将导波传输方向正对外壁V型槽，探头移动方向远离外壁V型槽。声程慢慢增大，缺陷回波信号幅值慢慢减小。记录声程为25%、50%、75%，100%时对应的缺陷回波信号幅值，绘制幅值-声程参考曲线。声程的100%为小径管试块的圆周长。
以长横孔、外壁V型槽、内壁V型槽3个缺陷的最远处最低回波信号幅值满屏的80%为基准，增益12dB进行检测。并且应满足3个缺陷信号的任一回波信号均比草波高50%。
当在激励信号与末端回波信号之间发现可疑信号时，为了确定缺陷的位置、方向、形状，观察缺陷动态波形或区分缺陷信号与非缺陷信号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式。并与对比试块中的模拟缺陷进行动态波型比对，若可疑信号与对比试块模拟缺陷动态波型相同且波幅高于设置的灵敏度，则判为超标缺陷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据被检工件选取一组曲率、厚度、材质与之相同的试块，至少一个试块设有长横孔、另一个试块设有外壁V型槽和内壁V型槽；
S2：根据S1中的试块选取超声波探伤仪、导波探头，其中，所述导波探头的接触面弧度与试块耦合；
S3：将导波探头放置于外壁V型槽处，将内壁V型槽回波信号位置调至时基线满刻度40％处；
S4：以人工缺陷回波信号幅值为纵坐标，以声程为横坐标，分别以长横孔、外壁V型槽和内壁V型槽的3个缺陷绘制幅值-声程参考曲线；
S5：进行扫查灵敏度设置，以长横孔、外壁V型槽和内壁V型槽3个缺陷的最远处与最低回波信号幅值满屏的80%为基准，增益12dB检测；
S6：采用前后、左右、转角、环绕四种导波探头基本扫查方式，并与试块的人工缺陷进行动态波型比对，若可疑信号与试块人工缺陷动态波型相同且波幅高于设置的灵敏度，则判为超标缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述步骤S1中一组试块为两个，第一个试块长横孔的高度为1mm、深度为40mm，另一个试块外壁V型槽深度为0.4mm、深度为40mm，开口角度为60°，内壁V型槽与外壁V型槽的尺寸大小相等。
3.根据权利要求1或2所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述试块的检测表面应平整光滑，便于导波探头的扫查，其表面粗糙度Ra≤6.3μm，否则，需进行打磨，所述导波探头的移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及干扰杂质。
4.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述被检表面采用机油、浆糊、甘油和水作为的耦合剂，其中，施加耦合剂的厚度均匀，不得在被检表面凝聚。
5.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述超声波探伤仪采用CTS-1008数字式超声波探伤仪。
6.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述导波探头沿被检试块轴向方向进行移动检测，移动速度不应超过150mm/s。
7.根据权利要求1或6所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述导波探头频率为1MHZ，晶片尺寸为8mm×12mm，所述导波探头的声速轴线水平偏离角不大于2°。
8.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述试块选用直探头检测时，不得有大于2mm平底孔当量直径的缺陷。
9.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述步骤S4中分别记录声程为25%、50%、75%和100%时对应的缺陷回波信号幅值，绘制幅值-声程参考曲线，其中，所述声程为100%是试块的圆周长。
10.根据权利要求1所述的一种小径管超声导波检测纵向缺陷评判方法，其特征在于，所述步骤S5中的三个缺陷信号的任一回波信号均比草波高50%。
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