CN115436478B - 一种焊管超声相控阵检测方法及装置 - Google Patents

一种焊管超声相控阵检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焊管超声相控阵检测方法，涉及焊缝检测技术领域，包括，预先设置探头的位置；将焊管试件置于探头下方；控制所述探头对焊缝进行扫查，并获取所述焊缝中的缺陷信息；将获取到的所述焊缝中的缺陷信息与所述焊管试件中存在的缺陷信息进行对比，判断是否一致，若否，则调整探头的位置，再次进行上一步骤，若是，则将探头固定在当前位置；移除所述焊管试件，将待测焊管置于所述焊管试件原先所处位置，控制所述探头对所述待测焊管进行扫查，并获取所述待测焊管中的缺陷信息。本发明通过超声相控阵探头多晶元扇扫特征，达到检测结构最优化，且可实现自动化检测和多种耦合监视功能。

Description

一种焊管超声相控阵检测方法及装置
技术领域
本发明涉及焊缝检测技术领域，特别是涉及一种焊管超声相控阵检测方法及装置。
背景技术
焊管是用钢板或带钢经过卷曲成型后焊接制成的钢管。其被广泛应用在建筑、公路等领域。为保证结构的安全性能，焊管的焊接质量相当关键，因此对焊管的焊缝检测十分重要，对焊接缺陷的检出率、缺陷当量精度和缺陷性质判断的要求越来越高。
常规的超声波检测只能通过缺陷波形和探伤人员的经验来判断，检测精度较低，易受到施工现场的环境影响。因此，常规的超声波探伤仪对焊缝进行检测已经难以满足目前的检测标准要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种焊管超声相控阵检测方法及装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种焊管超声相控阵检测方法，包括，
预先设置探头的位置；
将焊管试件置于探头下方，且使所述探头对称设置在焊缝的两侧；
控制所述探头对所述焊缝进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述焊缝中的缺陷信息；
将获取到的所述焊缝中的缺陷信息与所述焊管试件中存在的缺陷信息进行对比，判断是否一致，若否，则调整探头的位置，再次进行上一步骤，若是，则将探头固定在当前位置；
移除所述焊管试件，将待测焊管置于所述焊管试件原先所处位置，控制所述探头对所述待测焊管进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述待测焊管中的缺陷信息。
作为本发明所述焊管超声相控阵检测方法的一种优选方案，其中：所述预先设置探头的位置包括：
设置第一探头、第二探头、第三探头以及第四探头，使所述第一探头和所述第二探头以及第三探头和第四探头以同一对称轴对称设置，所述第一探头与所述第三探头位于所述对称轴的同侧，所述第二探头与所述第四探头位于所述对称轴的同侧，所述第一探头与所述第三探头所在的直线与所述对称轴不垂直。
作为本发明所述焊管超声相控阵检测方法的一种优选方案，其中：所述将焊管试件置于探头下方，且使所述探头对称设置在焊缝的两侧包括，
使所述焊管试件上的焊缝与所述第一探头和第二探头之间的对称轴重合。
作为本发明所述焊管超声相控阵检测方法的一种优选方案，其中：在所述将焊管试件置于探头下方，且使所述探头对称设置在焊缝的两侧之后，还包括：
对焊管试件的焊缝进行人工标样。
作为本发明所述焊管超声相控阵检测方法的一种优选方案，其中：所述对焊管试件的焊缝进行人工标样包括：
在焊缝的焊趾部位设置第一N5刻槽、第二N5刻槽、第三N5刻槽以及第四N5刻槽，所述第一N5刻槽、第二N5刻槽、第三N5刻槽、第四N5刻槽位于同一矩形框内，所述第一N5刻槽与所述第三N5刻槽平行，所述第二N5刻槽与所述第四N5刻槽平行；
在焊缝中开设竖通孔。
作为本发明所述焊管超声相控阵检测方法的一种优选方案，其中：所述控制所述探头对所述焊缝进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述焊缝中的缺陷信息包括：
控制所述第一探头和所述第二探头先以第一探头发射，第二探头接收的检测方式运行，再以第二探头发射，第一探头接收的检测方式运行，判断所述第二探头是否接收到所述第一探头发出的信号以及所述第一探头是否接收到所述第二探头发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第三N5刻槽，反之则表示检测到所述第三N5刻槽；
控制所述第一探头和所述第三探头先以第一探头发射，第三探头接收的检测方式运行，再以第三探头发射，第一探头接收的检测方式运行，判断所述第三探头是否接收到所述第一探头发出的信号以及所述第一探头是否接收到所述第三探头发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第二N5刻槽，反之则表示检测到所述第二N5刻槽；
控制所述第二探头和所述第四探头先以第二探头发射，第四探头接收的检测方式运行，再以第四探头发射，第二探头接收的检测方式运行，判断所述第四探头是否接收到所述第二探头发出的信号以及所述第二探头是否接收到所述第四探头发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第二N5刻槽，反之则表示检测到所述第四N5刻槽；
控制所述第三探头和所述第四探头先以第三探头发射，第四探头接收的检测方式运行，再以第四探头发射，第三探头接收的检测方式运行，判断所述第四探头是否接收到所述第三探头发出的信号以及所述第三探头是否接收到所述第四探头发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第一N5刻槽，反之则表示检测到所述第一N5刻槽；
控制所述第一探头和所述第二探头先以第一探头发射，第二探头接收的检测方式运行，再以第二探头发射，第一探头接收的检测方式运行，判断所述第二探头是否接收到所述第一探头发出的信号以及所述第一探头是否接收到所述第二探头发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述竖通孔(23)，反之则表示检测到所述竖通孔(23)；
控制所述第三探头和所述第四探头先以第三探头发射，第四探头接收的检测方式运行，再以第四探头发射，第三探头接收的检测方式运行，判断所述第四探头是否接收到所述第三探头发出的信号以及所述第三探头是否接收到所述第四探头发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述竖通孔(23)，反之则表示检测到所述竖通孔(23)。
本发明还提供了一种焊管超声相控阵检测装置，包括第一探头、第二探头、第三探头以及第四探头，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头内均包括若干个晶片，
所述第一探头和所述第二探头以及第三探头和第四探头以同一对称轴对称设置，且所述第一探头与所述第三探头位于所述对称轴的同侧，所述第二探头与所述第四探头位于所述对称轴的同侧，所述第一探头与所述第三探头所在的直线与所述对称轴不垂直。
作为本发明所述焊管超声相控阵检测装置的一种优选方案，其中：所述第一探头与所述第二探头之间的间距小于所述第三探头与所述第四探头之间的间距。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用超声相控阵技术聚焦法则特征可以对每个探头进行具体角度、激发晶片数量、主声束等参数进行调整，通过超声相控阵探头多晶元扇扫特征，可以对单个相控阵探头检测单元分区划，实现不同部位的横向伤由两种探伤机架全部实现检测功能，达到检测结构最优化，且可实现自动化检测和多种耦合监视功能。
（2）本发明中两组超声相控阵检测探头可以通过检测范围的分区划，实现钢管焊缝及焊缝热影响区的内外横向缺陷全部覆盖。
（3）本发明设置有焊管试件，通过对焊管试件中人工标样的缺陷进行检测，可对探头位置进行调整固定，保证对待测焊管中焊缝缺陷的检测效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的焊管超声相控阵检测方法的流程示意图；
图2为探头对焊管试件中焊缝进行检测的原理示意图；
图3为探头对焊管试件中焊缝进行检测的主视图；
图4为探头对焊管试件中焊缝中N5刻槽进行检测的原理示意图；
图5为探头对焊管试件中焊缝中N5刻槽进行检测的主视图；
图6为探头对焊管试件中焊缝中竖通孔进行检测的原理示意图；
图7为探头对焊管试件中焊缝中竖通孔进行检测的主视图；
其中：1、焊管试件；2、焊缝；3、第一探头；4、第二探头；5、第三探头；6、第四探头；7、第一信号线路；8、第二信号线路；9、第三信号线路；10、第四信号线路；11、第五信号线路；12、第六信号线路；13、第七信号线路；14、第八信号线路；15、第九信号线路；16、第十信号线路；17、第十一信号线路；18、第十二信号线路；19、第一N5刻槽；20、第二N5刻槽；21、第三N5刻槽；22、第四N5刻槽；23、竖通孔；24、第十三信号线路；25、第十四信号线路；26、第十五信号线路；27、第十六信号线路。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
图1为本申请实施例提供的一种焊管超声相控阵检测方法的流程示意图。该方法包括步骤S101~步骤S105，具体步骤说明如下：
步骤S101：预先设置探头的位置。
具体的， 先大致确定检测装置中第一探头3、第二探头4、第三探头5以及第四探头6的位置，使第一探头3和第二探头4以及第三探头5和第四探头6以同一对称轴对称设置。参见图3，第一探头3与第三探头5位于对称轴的左侧，第二探头4与第四探头6位于对称轴的右侧。且第一探头3和第三探头5所在的直线与对称轴不垂直，即第一探头3和第三探头5不在同一水平线上。这样四个探头分别位于一等腰梯形的四个端点处。
步骤S102：将焊管试件1置于探头下方，且使所述探头对称设置在焊缝2的两侧。
具体的，将焊管试件1置于检测装置的正下方，且使焊管试件1上的焊缝2与第一探头3和第二探头4之间的对称轴重合。
在焊管试件1放置到位后，可先进行探头位置校验，参见图2和图3。即先控制第一探头3通过第三信号线路9、第四探头6通过第二信号线路8的相互耦合方式（第一探头3发射信号，第四探头6接收信号和第四探头6发射信号，第一探头3接收信号）运行。控制第二探头4通过第四信号线路10、第三探头5通过第一信号线路7的相互耦合方式（第二探头4发射信号，第三探头5接收信号和第三探头5发射信号，第二探头4接收信号）运行。通过判断每组探头（即第一探头3和第四探头6以及第二探头4和第三探头5）中接收信号的探头能否接收到信号来初步校验探头位置是否合理。若不存在接收信号的探头无法接收到信号的情况，则表示探头位置合理；若存在接收信号的探头无法接收到信号，则需要调整对应组探头的位置。
在初步确定四个探头的位置后，需要对焊管试件1的焊缝2进行人工标样。在本实施例中，人工标样包括以下步骤：
在焊缝2的焊趾部位设置第一N5刻槽19、第二N5刻槽20、第三N5刻槽21以及第四N5刻槽22。其中，参见图5，第一N5刻槽19、第二N5刻槽20、第三N5刻槽21、第四N5刻槽22位于同一矩形框内，第一N5刻槽19与所述第三N5刻槽21平行，第二N5刻槽20与所述第四N5刻槽22平行。之后，在焊缝2中开设直径为1.6mm的竖通孔23。
步骤S103：控制所述探头对所述焊缝2进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述焊缝2中的缺陷信息。
具体的，每个探头内均包括若干个晶片，通过控制晶片的激发，可实现探头一定角度的扇扫功能。通过控制探头对焊缝2进行扇扫，可获取焊缝2中的缺陷信息，具体步骤如下：
步骤S103a：控制第一探头3和第二探头4先以第一探头3发射，第二探头4接收的检测方式运行，再以第二探头4发射，第一探头3接收的检测方式运行（第一探头3通过第十信号线路16，第二探头4通过第十一信号线路17的检测方式）。判断第二探头4是否接收到第一探头3发出的信号以及第一探头3是否接收到第二探头4发出的信号。若均未接收到，则表示未检测到第三N5刻槽21，反之则表示检测到第三N5刻槽21。
步骤S103b：控制第一探头3和第三探头5先以第一探头3发射，第三探头5接收的检测方式运行，再以第三探头5发射，第一探头3接收的检测方式运行（第一探头3通过第九信号线路15，第三探头5通过第五信号线路11的检测方式）。判断第三探头5是否接收到第一探头3发出的信号以及第一探头3是否接收到第三探头5发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到第二N5刻槽20，反之则表示检测到所述第二N5刻槽20。
步骤S103c：控制第二探头4和第四探头6先以第二探头4发射，第四探头6接收的检测方式运行，再以第四探头6发射，第二探头4接收的检测方式运行（第二探头4通过第十二信号线路18，第四探头6通过第八信号线路14的检测方式）。判断第四探头6是否接收到第二探头4发出的信号以及第二探头4是否接收到第四探头6发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到第二N5刻槽20，反之则表示检测到第四N5刻槽22。
步骤S103d：控制第三探头5和第四探头6先以第三探头5发射，第四探头6接收的检测方式运行，再以第四探头6发射，第三探头5接收的检测方式运行（第三探头5通过第六信号线路12，第四探头6通过第七信号线路13的检测方式）。判断第四探头6是否接收到第三探头5发出的信号以及第三探头5是否接收到第四探头6发出的信号。若均未接收到，则表示未检测到第一N5刻槽19，反之则表示检测到第一N5刻槽19。
步骤S103e：控制第一探头3和第二探头4先以第一探头3发射，第二探头4接收的检测方式运行，再以第二探头4发射，第一探头3接收的检测方式运行（第一探头3通过第十五信号线路26，第二探头4通过第十六信号线路27的检测方式）。判断第二探头4是否接收到第一探头3发出的信号以及第一探头3是否接收到第二探头4发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述竖通孔(23)，反之则表示检测到所述竖通孔23，并以所述竖通孔23的超声波检测波高80%的波幅作为校验灵敏度。
步骤S103f：控制第三探头5和第四探头6先以第三探头5发射，第四探头6接收的检测方式运行，再以第四探头6发射，第三探头5接收的检测方式运行（第三探头5通过第十三信号线路24，第四探头6通过第十四信号线路25的检测方式）。判断第四探头6是否接收到第三探头5发出的信号以及第三探头5是否接收到第四探头6发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述竖通孔(23)，反之则表示检测到所述竖通孔23，并以所述竖通孔23的超声波检测波高80%的波幅作为校验灵敏度。
步骤S104：将获取到的所述焊缝2中的缺陷信息与所述焊管试件1中存在的缺陷信息进行对比，判断是否一致，若否，则调整探头的位置，再次进行上一步骤，若是，则将探头固定在当前位置。
具体的，上述步骤S103获取到焊缝2中存在的缺陷信息，将这些缺陷信息与焊管试件1中人工标样的缺陷信息进行一一对比，可判断上述步骤S103是否将人工标样的缺陷信息全部检测出来。若将人工标样的缺陷信息全部检测出来，则表示四个探头的位置布置合理，因此对四个探头的位置进行固定。若未能将人工标样的缺陷信息全部检测出来，则需要对探头的位置进行调整，然后再次进行上述步骤S103，获取到焊缝2中的缺陷信息后再次与焊管试件1中人工标样的缺陷信息进行一一对比，直至将人工标样的缺陷信息全部检测出来。
步骤S105：移除所述焊管试件1，将待测焊管置于所述焊管试件1原先所处位置，控制所述探头对所述待测焊管进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述待测焊管中的缺陷信息。
需要说明的是，焊管试件1与即将进行检测的待测焊管的曲率和壁厚分别相等。因此，当上述步骤完成对探头位置的确定后，可直接对待测焊管进行焊缝2缺陷检测，无需再对探头的位置进行调整。
具体的，将焊管试件1从探头下方移除，将待测焊管放置在焊管试件1原先所处位置，并使待测焊管上的焊缝2与第一探头3和第二探头4之间的对称轴重合。之后控制探头对待测焊管进行扫查。根据探头接收到的信号可获取待测焊管中的缺陷信息。
由此，本申请的技术方案利用超声相控阵技术聚焦法则特征，可以对每个探头进行具体角度、激发晶片数量、主声束等参数进行调整，达到超声相控阵检测声束最优化，且通过多晶元扇扫功能，可实现自动化检测和多种耦合监视功能。
本实施例还提供了一种焊管超声相控阵检测装置，包括装置主体以及设置在装置主体上的第一探头3、第二探头4、第三探头5以及第四探头6。第一探头3、第二探头4、第三探头5和第四探头6的位置可根据需要进行调整。可以理解的是，探头与装置主体之间的连接方式不限。第一探头3、第二探头4、第三探头5、第四探头6内均包括若干个晶片。
第一探头3和第二探头4以及第三探头5和第四探头6以同一对称轴对称设置，且第一探头3与第三探头5位于对称轴的左同侧，第二探头4与第四探头6位于对称轴的右侧。第一探头3与所述第三探头5所在的直线与对称轴不垂直。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种焊管超声相控阵检测方法，其特征在于：采用焊管超声相控阵检测装置，所述焊管超声相控阵检测装置包括第一探头(3)、第二探头(4)、第三探头(5)以及第四探头(6)，所述第一探头(3)、第二探头(4)、第三探头(5)、第四探头(6)内均包括若干个晶片，所述第一探头(3)和所述第二探头(4)以及第三探头(5)和第四探头(6)以同一对称轴对称设置，且所述第一探头(3)与所述第三探头(5)位于所述对称轴的同侧，所述第二探头(4)与所述第四探头(6)位于所述对称轴的同侧，所述第一探头(3)与所述第三探头(5)所在的直线与所述对称轴不垂直，所述第一探头(3)与所述第二探头(4)之间的间距小于所述第三探头(5)与所述第四探头(6)之间的间距；
所述焊管超声相控阵检测方法包括以下步骤：
设置第一探头(3)、第二探头(4)、第三探头(5)以及第四探头(6)，使所述第一探头(3)和所述第二探头(4)以及第三探头(5)和第四探头(6)以同一对称轴对称设置，所述第一探头(3)与所述第三探头(5)位于所述对称轴的同侧，所述第二探头(4)与所述第四探头(6)位于所述对称轴的同侧，所述第一探头(3)与所述第三探头(5)所在的直线与所述对称轴不垂直；
使所述焊管试件(1)上的焊缝(2)与所述第一探头(3)和第二探头(4)之间的对称轴重合；
控制所述探头对所述焊缝(2)进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述焊缝(2)中的缺陷信息；
将获取到的所述焊缝(2)中的缺陷信息与所述焊管试件(1)中存在的缺陷信息进行对比，判断是否一致，若否，则调整探头的位置，再次进行上一步骤，若是，则将探头固定在当前位置；
移除所述焊管试件(1)，将待测焊管置于所述焊管试件(1)原先所处位置，控制所述探头对所述待测焊管进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述待测焊管中的缺陷信息。
2.根据权利要求1所述的焊管超声相控阵检测方法，其特征在于：在所述将焊管试件(1)置于探头下方，且使所述探头对称设置在焊缝(2)的两侧之后，还包括：
对焊管试件(1)的焊缝(2)进行人工标样。
3.根据权利要求2所述的焊管超声相控阵检测方法，其特征在于：所述对焊管试件(1)的焊缝(2)进行人工标样包括：
在焊缝(2)的焊趾部位设置第一N5刻槽(19)、第二N5刻槽(20)、第三N5刻槽(21)以及第四N5刻槽(22)，所述第一N5刻槽(19)、第二N5刻槽(20)、第三N5刻槽(21)、第四N5刻槽(22)位于同一矩形框内，所述第一N5刻槽(19)与所述第三N5刻槽(21)平行，所述第二N5刻槽(20)与所述第四N5刻槽(22)平行；
在焊缝(2)中开设竖通孔(23)。
4.根据权利要求3所述的焊管超声相控阵检测方法，其特征在于：所述控制所述探头对所述焊缝(2)进行扫查，并基于所述探头的接收信号获取所述焊缝(2)中的缺陷信息包括：
控制所述第一探头(3)和所述第二探头(4)先以第一探头(3)通过第十信号线路(16)发射，第二探头(4)通过第十一信号线路(17)接收的检测方式运行，再以第二探头(4)通过第十一信号线路(17)发射，第一探头(3)通过第十信号线路(16)接收的检测方式运行，判断所述第二探头(4)是否接收到所述第一探头(3)发出的信号以及所述第一探头(3)是否接收到所述第二探头(4)发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第三N5刻槽(21)，反之则表示检测到所述第三N5刻槽(21)；
控制所述第一探头(3)和所述第三探头(5)先以第一探头(3)通过第九信号线路(15)发射，第三探头(5)通过第五信号线路(11)接收的检测方式运行，再以第三探头(5)通过第五信号线路(11)发射，第一探头(3)通过第九信号线路(15)接收的检测方式运行，判断所述第三探头(5)是否接收到所述第一探头(3)发出的信号以及所述第一探头(3)是否接收到所述第三探头(5)发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第二N5刻槽(20)，反之则表示检测到所述第二N5刻槽(20)；
控制所述第二探头(4)和所述第四探头(6)先以第二探头(4)通过第十二信号线路(18)发射，第四探头(6)通过第八信号线路(14)接收的检测方式运行，再以第四探头(6)通过第八信号线路(14)发射，第二探头(4)通过第十二信号线路(18)接收的检测方式运行，判断所述第四探头(6)是否接收到所述第二探头(4)发出的信号以及所述第二探头(4)是否接收到所述第四探头(6)发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第四N5刻槽(22)，反之则表示检测到所述第四N5刻槽(22)；
控制所述第三探头(5)和所述第四探头(6)先以第三探头(5)通过第六信号线路(12)发射，第四探头(6)通过第七信号线路(13)接收的检测方式运行，再以第四探头(6)通过第七信号线路(13)发射，第三探头(5)通过第六信号线路(12)接收的检测方式运行，判断所述第四探头(6)是否接收到所述第三探头(5)发出的信号以及所述第三探头(5)是否接收到所述第四探头(6)发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述第一N5刻槽(19)，反之则表示检测到所述第一N5刻槽(19)；
控制所述第一探头(3)和所述第二探头(4)先以第一探头(3)通过第十五信号线路(26)发射，第二探头(4)通过第十六信号线路(27)接收的检测方式运行，再以第二探头(4)通过第十六信号线路(27)发射，第一探头(3)通过第十五信号线路(26)接收的检测方式运行，判断所述第二探头(4)是否接收到所述第一探头(3)发出的信号以及所述第一探头(3)是否接收到所述第二探头(4)发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述竖通孔(23)，反之则表示检测到所述竖通孔(23)；
控制所述第三探头(5)和所述第四探头(6)先以第三探头(5)通过第十三信号线路(24)发射，第四探头(6)通过第十四信号线路(25)接收的检测方式运行，再以第四探头(6)通过第十四信号线路(25)发射，第三探头(5)通过第十三信号线路(24)接收的检测方式运行，判断所述第四探头(6)是否接收到所述第三探头(5)发出的信号以及所述第三探头(5)是否接收到所述第四探头(6)发出的信号，若均未接收到，则表示未检测到所述竖通孔(23)，反之则表示检测到所述竖通孔(23)。
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