CN113267570A - 一种包含人工缺陷的检测试件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包含人工缺陷的检测试件及其制作方法，试件包括被焊接填充的坡口；所述坡口内有预定形状凸台；所述凸台上设置有人工缺陷。方法包括：制作焊接试件；在焊接试件上加工内有预定形状凸台的坡口；以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上设置人工缺陷；焊接填充上述加工后含人工缺陷剩余凸台的坡口。本发明的有益效果是：本发明可通过加工内有含预定形状体凸台的坡口将人工缺陷限定在预定形状体内，可得到包含预定方向，形状，尺寸且贴近真实的人工缺陷的检测试件。
Description
技术领域
本发明属于无损检测领域，具体涉及一种包含人工缺陷的检测试件及其制作方法。
背景技术
在研究开发新的无损检测方法或对某一无损检测方法进行验证时以及对结构进行安全评定或验证断裂力学评定结果时经常需要制作包含已知形状、尺寸和方向的人工缺陷(特别是面型缺陷)的检测试件。通常的无损检测方法验证方式是在一个或一组含有已知人工缺陷的检测试件上采用待验证的检测方法进行检测，如能检出并准确定量描述已知的人工缺陷则认为采用的检测方法通过了验证。现有技术中对用于内部缺陷检测的体积检测方法一般采用射线检测或超声波检测。
目前常用的在试件中预埋面型人工缺陷的方法是先加工制槽，或金属块(片)围焊再焊接填充等，这种人工缺陷的缺点是与产品中的真实裂纹缺陷相差较大且代表性难以把握。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种包含人工缺陷的检测试件及其制作方法，该方案能够提供包含已知形状、尺寸和方向的人工缺陷的接近真实的检测试件。
本发明的技术方案为：
一种包含人工缺陷的检测试件，包括被焊接填充的坡口；所述坡口内有预定形状凸台；所述凸台上设置有人工缺陷。
进一步地，上述的包含人工缺陷的检测试件，所述人工缺陷以有序步进拓展裂纹的方式设置。
相应地，本发明还提供了一种包含人工缺陷的检测试件的制作方法，包括：
(100)制作焊接试件；
(200)在焊接试件上加工内有预定形状凸台的坡口；
(300)以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上制作人工缺陷；
(400)将全部或部分刻槽或未焊透加工去除；
(500)测量人工缺陷信息；
(600)焊接填充上述加工后含人工缺陷剩余凸台的坡口。
进一步地，上述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，所述焊接试件包括第一焊接试件和第二焊接试件；所述第一焊接试件为全焊透试件；第二焊接试件为未焊透试件。
进一步地，上述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上制作人工缺陷包括：
在凸台对应试件的适当位置设置声发射检测探头；
对焊接试件变荷脉冲加载，使刻槽底部或未焊透底部开裂，通过试件上设置的探头测量扩展裂纹尖端的声发射信号反馈控制加载载荷强度和脉冲时间，使裂纹有序步进扩展。
进一步地，上述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上设置人工缺陷还包括：
通过试件上设置的探头测量扩展裂纹尖端产生的声发射信号得到裂纹尖端至试件表面的距离；
测量预定形状体上裂纹在扩展方向上的高度以及裂纹宽度；
按预定形状加工出人工缺陷轮廓边界；
测量裂纹启裂端或残余部分刻槽或未焊透开口到试件表面方向上的高度以及裂纹或刻槽或未焊透开口宽度；
测量记录裂纹或残余部分刻槽或未焊透的方向。
进一步地，上述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，根据上述测量数据和焊接熔深数据绘出裂纹体或人工缺陷的形状并标出人工缺陷信息，形成包含预定人工缺陷的检测试件；
所述人工缺陷信息包括缺陷的方向，位置，形状，尺寸。
进一步地，上述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，将上述得到的检测试件镶焊到管道上或试验容器上形成另一种检测试件。
本发明的有益效果是：
本发明可通过加工内有含预定形状体凸台的坡口将人工缺陷限定在预定形状体内，可得到包含预定位置、方向、形状、尺寸且贴近真实的人工缺陷的检测试件；既可解决现有技术中人工缺陷与产品中的真实缺陷相差较大且代表性程度难以把握的问题，又可避免人工缺陷的位置、方向、形状、尺寸难以精确控制，无法得到预定位置、方向、形状、尺寸的人工缺陷的情况。
附图说明
图1为本发明的包含人工缺陷的检测试件的制作方法的流程图。
图2为本发明的一个实施例中第一焊接试件的结构示意图。
图3为本发明的一个实施例中第二焊接试件的结构示意图。
图4为本发明的另一种第二焊接试件的结构示意图。
图5为本发明的一个实施例中含凸台坡口的结构示意图(凸台与坡口连接)。
图6为图5中AA方向视图的示意图。
图7为本发明的一个实施例中另一含凸台坡口的结构示意图(坡口面有未焊透)。
图8为图7中AA方向视图的示意图。
图9为本发明的一个实施例中第三含凸台坡口的结构示意图(凸台与坡口有间隔)。
图10为图9中AA方向视图的示意图。
图11为本发明的一个实施例中第四含凸台坡口的结构示意图(凸台为部分椭球形状)。
图12为图11中AA方向视图的示意图。
图13为本发明的一个实施例中第四含凸台坡口的结构示意图(凸台仅与一面坡口连接)。
图14为图13中AA方向视图的示意图。
图15、图17和图18分别为凸台上刻槽的三个示例。
图16为图15中AA方向视图的示意图。
图19为图18中AA方向视图的示意图。
图20为本发明的一个实施例的焊接试件上的人工缺陷的示意图。
图21为图20中镜像位置加工后的人工缺陷的示意图。
上述附图中：1、试板；2、焊缝；3、未焊透；4、预定形状体；5、梯台斜面；6、坡口底部；7、刻槽或未焊透；8、探头；9、坡口面；10、镜像轴；h、刻槽或未焊透高度；L、加工缺陷长度；H、加工缺陷高度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种检测试件的制作方法的实施例进行介绍：
本发明提供了一种包含人工缺陷的检测试件，包括被焊接填充的坡口；所述坡口内有预定形状凸台；所述凸台上设置有人工缺陷。所述人工缺陷以有序步进拓展裂纹的方式设置。在本发明中，由于该人工缺陷是以有序步进拓展裂纹的方式设置的，其各项参数均为确定已知，故而可以作为实际检测结果的对比依据来对无损检测方法的有效性进行评价。
如图1所示，本发明提供了一种包含人工缺陷的检测试件的制作方法，包括：
S100制作焊接试件；
S200在焊接试件上加工内有预定形状凸台的坡口；
S300以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上制作人工缺陷；
S400将全部或部分刻槽或未焊透加工去除；
S500测量人工缺陷信息；
S600焊接填充上述加工后含人工缺陷剩余凸台的坡口。
所述焊接试件包括第一焊接试件和第二焊接试件。如图2所示，所述第一焊接试件为全焊透试件；如图3和图4所示，第二焊接试件为未焊透试件。图3为第二焊接试件为未焊透3居中试件，图4为另一种第二焊接试件为未焊透3位于坡口面试件。焊接试件由试板1和焊缝2制作而成。需要时，试板1也可为弧形，便于后续制作管道类或容器类检测试件。
本发明给出了所述的内有预定形状凸台的坡口的几个示例，具体参见图5-图14。其中，凸台包括凸台预定形状体4和凸台梯台斜面5。凸台梯台斜面5设置于坡口底部6。
凸台上设置有刻槽或未焊透7，具体可如图15所示，对图5所示第一焊接试件，在凸台预定形状体4上按预定方向加工刻槽7，其方向可与焊缝方向相同或按需要偏斜一定角度；或者，如图3所示第二焊接试件加工后残余未焊透7；如图16所示，加工后刻槽或未焊透7的高度为h，长为L。如图17所示，在凸台预定形状体4上按预定方向加工刻槽7，其方向可与焊缝方向垂直或按需要偏斜一定角度。如图18和19所示，在凸台预定形状体4上按预定方向加工刻槽7，其方向可与试件表面平行或按需要偏斜一定角度。
本方法中，以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上设置人工缺陷包括：
在凸台对应试件的适当位置设置声发射检测探头8，如图15所示；
对焊接试件变荷脉冲加载，使刻槽底部或未焊透底部开裂，通过试件上设置的探头测量扩展裂纹尖端的声发射信号反馈控制加载载荷强度和脉冲时间，使裂纹有序步进扩展并限定在预定形状体4之内，最终形成预定加工裂纹(例如图16所示长L，高H的裂纹)；
通过试件上设置的探头测量扩展裂纹尖端产生的声发射信号得到裂纹尖端至试件表面的距离；
检测(例如加载状态下通过光学观测或用工业CT检测测量裂纹高度，加载作用是使较窄的裂纹宽度增大以便检测确定裂纹尖端位置)预定形状体上裂纹在扩展方向上的高度(如图16中所示的H)以及裂纹宽度；
将全部或部分刻槽或未焊透7加工去除；
测量裂纹启裂端或残余部分刻槽或未焊透开口到试件表面方向上的高度以及裂纹或刻槽或未焊透开口宽度；
测量记录裂纹或残余部分刻槽或未焊透的方向。
在焊接填充该含人工缺陷凸台的坡口后，本发明的方法还包括：根据上述测量数据和焊接熔深数据绘出裂纹体或人工缺陷的形状并标出人工缺陷信息，形成包含预定人工缺陷的检测试件。
所述的测量数据包括所设置的人工缺陷方向，位置，形状，尺寸信息；所述人工缺陷信息包括方向，位置，长度，高度，宽度信息。
此外，如需要，也可以将上述得到的检测试件镶焊到管道上或试验容器上形成另一种检测试件。
采用本发明的检测试件制作方法后，由于可以根据需要加工内有含预定形状体凸台的坡口，并在凸台上刻槽，变荷脉冲加载启裂，步进扩展，预制裂纹缺陷或未焊透与裂纹复合缺陷等人工缺陷并可将人工缺陷限定在预定形状体内，精确测绘其方向，形状，尺寸信息，凸台的梯形底部使焊接填充坡口更简便容易，因而可得到包含预定方向，形状，尺寸且贴近真实的人工缺陷的检测试件；既可解决现有技术中人工缺陷与产品中的真实缺陷相差较大且代表性难以把握的问题，又可避免人工缺陷的方向，形状、尺寸难以精确控制，无法得到预定方向、形状、尺寸的人工缺陷的情况。
所述人工缺陷的预定形状根据产品开发、试验验证等实际需求确定，
对于人工缺陷的加工方式，还可通过下面的具体实施例进行说明：
-按需要，例如按图20中镜像轴10之上预定形状加工凸台得到单侧预定形状的裂纹；
-测量裂纹启裂端或残余部分刻槽或未焊透开口到试件表面方向上的高度以及裂纹或刻槽或未焊透开口宽度；
-测量记录裂纹或残余部分刻槽或未焊透的方向；
-焊接填充上述含人工缺陷凸台的坡口；
-用工业CT检测人工缺陷长度，高度，宽度等信息；
-综合上述缺陷方向，位置，形状，尺寸等信息并减去焊接熔深后绘出裂纹体或人工缺陷的形状并标出其方向，位置，长度，高度，宽度等信息，形成一种包含预定形状和尺寸人工缺陷的检测试件，例如图20所示为一种包含长L，高H的人工缺陷的检测试件；
-在上述检测试件人工缺陷的镜像位置，按上述同样方法加工制作包含上述人工缺陷凸台的坡口；
-按预定形状加工凸台，在上述检测试件人工缺陷的镜像位置得到另一侧预定形状的裂纹；
-测量记录裂纹的方向，位置，形状，尺寸等信息；
-焊接填充该含人工缺陷凸台的坡口；
-综合上述缺陷方向，位置，形状，尺寸等信息并减去焊接熔深后绘出裂纹体或人工缺陷的形状并标出其方向，位置，长度，高度，宽度等信息；也可用工业CT检测人工缺陷长度，高度，宽度，方位，形状等信息，形成另一种包含预定形状和尺寸人工缺陷的检测试件，例如图21所示为另一种包含长L，高H的人工缺陷的检测试件。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种包含人工缺陷的检测试件，其特征在于，包括被焊接填充的坡口；所述坡口内有预定形状凸台；所述凸台上设置有人工缺陷。
2.如权利要求1所述的包含人工缺陷的检测试件，其特征在于，所述人工缺陷以有序步进拓展裂纹的方式设置。
3.一种包含人工缺陷的检测试件的制作方法，其特征在于，包括：
(100)制作焊接试件；
(200)在焊接试件上加工内有预定形状凸台的坡口；
(300)以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上制作人工缺陷；
(400)将全部或部分刻槽或未焊透加工去除；
(500)测量人工缺陷信息；
(600)焊接填充上述加工后含人工缺陷剩余凸台的坡口。
4.如权利要求3所述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，其特征在于：
所述焊接试件包括第一焊接试件和第二焊接试件；所述第一焊接试件为全焊透试件；第二焊接试件为未焊透试件。
5.如权利要求4所述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，其特征在于：
以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上制作人工缺陷包括：
在凸台对应试件的适当位置设置声发射检测探头；
对焊接试件变荷脉冲加载，使刻槽底部或未焊透底部开裂，通过试件上设置的探头测量扩展裂纹尖端的声发射信号反馈控制加载载荷强度和脉冲时间，使裂纹有序步进扩展。
6.如权利要求5所述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，其特征在于：
以有序步进拓展裂纹的方式在所述凸台上设置人工缺陷还包括：
通过试件上设置的探头测量扩展裂纹尖端产生的声发射信号得到裂纹尖端至试件表面的距离；
测量预定形状体上裂纹在扩展方向上的高度以及裂纹宽度；
按预定形状加工出人工缺陷轮廓边界；
测量裂纹启裂端或残余部分刻槽或未焊透开口到试件表面方向上的高度以及裂纹或刻槽或未焊透开口宽度；
测量记录裂纹或残余部分刻槽或未焊透的方向。
7.如权利要求6所述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，其特征在于：
根据上述测量数据和焊接熔深数据绘出裂纹体或人工缺陷的形状并标出人工缺陷信息，形成包含预定人工缺陷的检测试件；
所述人工缺陷信息包括缺陷的方向，位置，形状，尺寸。
8.如权利要求7所述的包含人工缺陷的检测试件的制作方法，其特征在于：将上述得到的检测试件镶焊到管道上或试验容器上形成另一种检测试件。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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