CN116609429B - 一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统 - Google Patents
一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116609429B CN116609429B CN202310626016.2A CN202310626016A CN116609429B CN 116609429 B CN116609429 B CN 116609429B CN 202310626016 A CN202310626016 A CN 202310626016A CN 116609429 B CN116609429 B CN 116609429B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phased array
- welding joint
- detection
- array ultrasonic
- data
- 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.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 94
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 46
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 42
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 20
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 16
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 14
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 9
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 23
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000009666 routine test Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/04—Analysing solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/30—Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4472—Mathematical theories or simulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/267—Welds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Algebra (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统，属于相控阵超声检测技术领域。本发明方法，包括：得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行，模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述相控阵超声的焊接接头无损检测。本发明完成了火力发电厂焊接接头相控阵超声检测技术的研究,建立了一套较完整的特素体小径管对接接头相控阵超声检测工艺，可有效的解决小径管相控阵超声检测难题。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵超声技术领域，并且更具体地，涉及一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统。
背景技术
相控阵技术从上个世纪中叶开始在医疗和工业领域开始运用，20世纪80年度初，相控阵的技术理念开始从医疗领域开始迈向工业领域，80 年代中期，压电复合材料的发展使得制作复杂形状的相控阵超声探头成为可能。到90年代，相控阵超声检测技术已经作为一种新型无损检测方法编入超声手册及检测工程师的培训教案，期间主要的应用为核电压力容器、大型锻件和低压管道等部件的检测。该技术的几个核心，例如：压电复合技术、显微机械加工技术、微电子技术和计算机能力的发展（包括探头技术发展和声束仿真技术发展）。促成了相控阵超声检测技术的发展，多样的能力归功于计算机软件能力的发展。
常规超声检测技术通采用一个探头来产生超声声束，其声束的传播角度是唯一的，在实际检测中，为了防止漏检，通常需要进行不同角度的扫查。相控阵超声探头是由许多独立的晶片构成的，每个晶片都能独立被激发。这些探头由特殊装置驱动，能够在每个通道独立、同步发射和接受信号。相控阵超声是可以通过计算机软件来改变超声波的声束特性。根据系统软件设计，每个晶片都可以通过不同的激发延迟来激活，并发射和接受超声信号。另外，扫查角度范围、聚焦深度和焦点尺寸等也都可以通过软件来设置控制，因此在一定程度上客服了由于常规超声波检测技术声束的方向性造成的在缺陷检出和定量上的控制。基于波的叠加和干涉现象，以及惠更斯定理，相控阵超声检测技术具有波束偏转和波束聚焦等特性。
皖能铜陵发电有限公司六期扩建第二台 1×1000MW塔式炉机组工程中塔式炉采用单炉膛单烟道的布置方式，锅炉和厂房的高度较高，整体占地面积较小，内部受热面全部采用水平布置，管排间距离较小，受压部件结构紧凑，施焊空间狭小，在锅炉安装过程中，需大面积使用镜面焊同时，该机组设计参数较高，P91、P92等高合金材料已普遍应用于高温集箱和管道。目前，塔式炉对接接头焊口普遍采用射线和常规超声技术检测，焊口分布紧密，超声锯齿形扫查空间不足，部分位置无法检测；焊口钢材等级较高，影响危害性缺陷的检测率；存在辐射污染、检测效率低、受人为因素影响大等弊端。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法，包括：
采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行，模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；
基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；
对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述相控阵超声的焊接接头无损检测。
可选的，声场数据包括如下中的至少一种：检测时的声场特征数据，声能衰减数据和超声波声束的传播路径数据。
可选的，基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案，包括：
基于所述模拟声场数据，确定相控阵超声检测系统的参数调整方案，所述参数包括如下中的至少一种：探头频率，一次激发晶片数，激发方式，和最优延迟法则；
基于所述结构数据，确定所述焊接接头的结构，若所述焊接接头的结构为小管径对接接头，则针对所述小管径对接接头使用基于模拟试块的扇形扫描方案，若所述焊接接头的结构包括横向缺陷，则针对所述横向缺陷使用电子扫描方案，若所述焊接接头在肋片根部位置，则使用动态深度扫描方案。
可选的，模拟试块为GD系类和 PRB系类试块，所述模拟试块的形状与焊接接头的自然缺陷形状一致，且能嵌入埋藏在所述自然缺陷内。
再一方面，本发明还提出了一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测系统，包括：
采集单元，用于采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行，模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；
计算单元，用于基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；
校准单元，用于对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述相控阵超声的焊接接头无损检测。
可选的，声场数据包括如下中的至少一种：检测时的声场特征数据，声能衰减数据和超声波声束的传播路径数据。
可选的，基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案，包括：
基于所述模拟声场数据，确定相控阵超声检测系统的参数调整方案，所述参数包括如下中的至少一种：探头频率，一次激发晶片数，激发方式，和最优延迟法则；
基于所述结构数据，确定所述焊接接头的结构，若所述焊接接头的结构为小管径对接接头，则针对所述小管径对接接头使用基于模拟试块的扇形扫描方案，若所述焊接接头的结构包括横向缺陷，则针对所述横向缺陷使用电子扫描方案，若所述焊接接头在肋片根部位置，则使用动态深度扫描方案。
可选的，模拟试块为GD系类和 PRB系类试块，所述模拟试块的形状与焊接接头的自然缺陷形状一致，且能嵌入埋藏在所述自然缺陷内。
再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；
处理器，用于执行一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。
再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法，包括：采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行，模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述相控阵超声的焊接接头无损检测。本发明完成了火力发电厂焊接接头相控阵超声检测技术的研究,建立了一套较完整的特素体小径管对接接头相控阵超声检测工艺，可有效的解决小径管相控阵超声检测难题。同时本发明收集了大量的小径管对接接头检测数据，积累了丰富的经验，为相控阵超声检测技术的推广应用和人才培养提供有力的支撑。本发明采用相控阵超声检测技术检测塔式炉焊口，与传统检测技术相比，无辐射污染，不伤害作业人员的身体健康，操作简便，安全性高，可实现多工种交叉作业，规避了作业危害，提高了施工作业效率，且大大的节约了成本。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
现阶段针对于焊接接头的检测，有如下的难点：
塔式炉部分焊口，由于管壁较薄，声束易产生畸变，表面波干扰严重，要求检测工艺中扇形扫查角度范围不宜过大。而相控阵探头晶片和前沿较常规探头大，一次波很难覆盖到焊缝根部。同样，在管壁更薄的情况下，二次波也难以覆盖到焊缝中上部，且由于角度偏差，二次波对坡口未熔合不敏感。
综上所述：对于小径管管壁较薄：
1）需要使用外形较小的阵列和扫查器；
2）解决超声波在管壁内的散聚现象；
3）需要抽真空耦合；
4）楔块和探头需要通过不同管径配置；
5）缺陷在垂直面上的测量精度不高。
百万超临界塔式炉中，焊口数量多，仅小径管焊口就达到 6 万余只。小径管普遍曲率较大，对相控阵超声声场、探头耦合效果和聚焦性能产生影响。
塔式炉小径管、大口径管和角接接头相控阵超声检测，因焊缝类型、坡口型式不同，检测图谱中干扰信号和伪缺陷显示形式多样、复杂，对缺陷显示的评定影响较大；同时，小径管的质量要求不同，评定标准不统一，检测结果评定规则编制困难。
基于上述难点，本发明提出了一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法，如图1所示，包括：
步骤1、采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行，模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；
步骤2、基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；
步骤3、对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述相控阵超声的焊接接头无损检测。
其中，声场数据包括如下中的至少一种：检测时的声场特征数据，声能衰减数据和超声波声束的传播路径数据。
其中，基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案，包括：
基于所述模拟声场数据，确定相控阵超声检测系统的参数调整方案，所述参数包括如下中的至少一种：探头频率，一次激发晶片数，激发方式，和最优延迟法则；
基于所述结构数据，确定所述焊接接头的结构，若所述焊接接头的结构为小管径对接接头，则针对所述小管径对接接头使用基于模拟试块的扇形扫描方案，若所述焊接接头的结构包括横向缺陷，则针对所述横向缺陷使用电子扫描方案，若所述焊接接头在肋片根部位置，则使用动态深度扫描方案。
其中，模拟试块为GD系类和 PRB系类试块，所述模拟试块的形状与焊接接头的自然缺陷形状一致，且能嵌入埋藏在所述自然缺陷内。
其中，在检测工艺调试前，对火力发电厂塔式炉铁素体小径管对接接头进行仿真建模，包括模拟实际探伤时的声场特征情况、声能的实际衰减情况和超声波声束的传播路径，实现超声波传播路径的“可视化”，直观了解超声波束在被检焊缝中的扇扫角度和范围，达到辅助判定、缺陷定位的目的。同时模拟不同参数下的相控阵探头在试件上的检测效果，对检测工艺进行设计和优化，确定探头频率、一次激发晶片数、激发方式和最优延迟法则，分析不同缺陷类型的声场分布和声响应特征，提高对缺陷的识别能力和检出能力，辅助缺陷定性，可以大大提高检测工艺的准确性。
相控阵超声检测主要有三种检测方法：扇形扫描、电子扫描和动态深度聚焦。
（1）扇形扫描是指相控阵对于某个聚焦深度，利用相同的晶片，进行一个角度范围内的扫查。是经过校准的一系列晶片的A扫的2D视图。扇形扫描可以有效的实现对焊缝的全覆盖，优化检测步骤，是小径管对接接头的主要检测方法。
（2）电子扫查类似于常规超声中的腐蚀成像栅格扫查，或者用横波进行的焊缝检测，电子扫描中，所有的晶片入射角都是相同的。使用相同的聚焦法则，相控阵探头中的一组活动晶片，组成了虚拟探头，在使用楔块的时候，聚焦法则将会对楔块内不同的时间延时进行补偿。电子扫描在检测小径管对接接头方面的应用较为单一，在需要进行横向缺陷的检测时可能会采用。
（3）动态深度聚焦是在超声波发射时使用的一种聚焦法则，但在接受时采用不同的聚焦法则，因此可以形成一个长而细的脉冲回波聚焦区域，而，相控阵超声聚焦也被称为多区域聚焦，在声波发射和接收阶段采用单独的聚焦法则，因此形成了一个单独的聚焦区域。与标准相控阵聚焦相比，动态深度聚焦产生的声束宽度和半扩散角都小，同时信噪比要好。由于在一个位置只有一个 A 扫，因此形成的数据文件要小很多，也提高了系统的脉冲重复频率。动态深度聚焦常用于叶根、叶片的检测，本发明中的小径管对接接头的检测用途不大。
其中，模拟试块是用焊接方法制作的埋藏自然缺陷（例如：气孔、未熔合、未焊透和裂纹等）试块，其中包含的缺陷形貌与真实缺陷基本一致，能真实、有效反映出实际缺陷的特征。与加工的槽、孔等人工反射体有着完全不一样的特征。模拟试块用于检测工艺验证、扫查灵敏度设置等。目前，国内厂家制作的模拟试块无法控制埋藏缺陷的自身高度，用这种试块难以达到验证检测结果的准确性。所以需要课题组自己研制埋藏自然缺陷模拟试块，精确、严格控制埋藏缺陷的自身高度、长度和深度等参数，保障检测工艺和灵敏度设置的准确度。
相控阵超声单元中任何一个单独的A扫和同角度同样尺寸的多晶片探头的A扫性性质是一样的，但是相控阵系统中有很多个A扫，而且这些A 扫角度都是不同的。对于无论是线扫还是扇扫来说，任何一个用来校准的反射体在扫查区域中都应该得到相同的波高。事实上，任何一个横孔在真是深度上的扇扫的波幅都是相同的，在实际中，将通过 TCG 曲线实现。而由于折射定律的转换效率原因，再扇形扫查中，不同角度的波幅都是不同的，这一点就需要进行 ACG 校准；
角度校准增益的实质就是对不同角度回波声压的变化进行补偿，ACG 校准通常包括楔块延时的修正功能， 他利用一个圆弧来补偿声束幅度变化，使用者将声束导入一个圆弧面，相控阵系统中的软件利用接收放大器调整扫查角度范围内每个角度的波幅响应，由于在圆弧上的声程是恒定的，这样系统软件就可以计算总的传播时间，并减去在钢中的传播时间，来得到楔块中的传播时间，并且将这段时间从显示中减去，通过 ACG 是的所有的角度都具有相同的波幅和衰减。
时间校准增益的实质就是通过对不同时间回波声压的补偿，对于扇形扫查来说，除了要进行 ACG 校准以外，还需要进行 TCG 校准，通过 TCG 校准，扇扫所有深度的真实反射体横孔的校准都具有相同的波幅。
针对本发明的经济效益，以某超超临界塔式炉施工项目为例，工期效益等统计如下：
相控阵检测：
工期：每天检测8小时，60天便能完成检测任务。
人工：相控阵超声检测总投入6人，人均工资15000元/月，共计 18 万元；
材料：相控阵主要消耗探头，工程整体检测约消耗材料16万；
常规检测：
工期：每天工作8小时，常规检测至少 90 天才能完成检测任务；
人工：射线检测总投入共20人，人均工资10000 元/月，共计60万元；
材料：常规需消耗约40万元的材料。
综上所述：采用相控阵超声检测作业比射线检测作业节省 24 万元的材料费，42万元的人工费和至少 30 天的工期。
由此可知，本发明的实施大大的增加了效益，节约了成本。
实施例2：
本发明还提出了一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测系统200，如图2所示，包括：
采集单元，用于采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行，模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；
计算单元，用于基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；
校准单元，用于对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述相控阵超声的焊接接头无损检测。
其中，声场数据包括如下中的至少一种：检测时的声场特征数据，声能衰减数据和超声波声束的传播路径数据。
其中，基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案，包括：
基于所述模拟声场数据，确定相控阵超声检测系统的参数调整方案，所述参数包括如下中的至少一种：探头频率，一次激发晶片数，激发方式，和最优延迟法则；
基于所述结构数据，确定所述焊接接头的结构，若所述焊接接头的结构为小管径对接接头，则针对所述小管径对接接头使用基于模拟试块的扇形扫描方案，若所述焊接接头的结构包括横向缺陷，则针对所述横向缺陷使用电子扫描方案，若所述焊接接头在肋片根部位置，则使用动态深度扫描方案。
其中，模拟试块为GD系类和 PRB系类试块，所述模拟试块的形状与焊接接头的自然缺陷形状一致，且能嵌入埋藏在所述自然缺陷内。
本发明完成了火力发电厂焊接接头相控阵超声检测技术的研究,建立了一套较完整的特素体小径管对接接头相控阵超声检测工艺，可有效的解决小径管相控阵超声检测难题。
同时本发明收集了大量的小径管对接接头检测数据，积累了丰富的经验，为相控阵超声检测技术的推广应用和人才培养提供有力的支撑。
本发明采用相控阵超声检测技术检测塔式炉焊口，与传统检测技术相比，无辐射污染，不伤害作业人员的身体健康，操作简便，安全性高，可实现多工种交叉作业，规避了作业危害，提高了施工作业效率，且大大的节约了成本。
实施例3：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中方法的步骤。
实施例4：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质（Memory），所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序（包括程序代码）。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM 存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
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，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法，其特征在于，所述方法包括：
采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；
基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；
对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述焊接接头进行无损检测；
所述声场数据包括：检测时的声场特征数据，声能衰减数据和超声波声束的传播路径数据；
所述基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案，包括：
基于所述模拟声场数据，确定相控阵超声检测系统的参数调整方案，所述参数包括：探头频率，一次激发晶片数，激发方式，和最优延迟法则；
基于所述结构数据，确定所述焊接接头的结构，若所述焊接接头的结构为小管径对接接头，则针对所述小管径对接接头使用基于模拟试块的扇形扫描方案，若所述焊接接头的结构包括横向缺陷，则针对所述横向缺陷使用电子扫描方案，若所述焊接接头在肋片根部位置，则使用动态深度扫描方案；
所述模拟试块为GD系类和PRB系类试块，所述模拟试块的形状与焊接接头的自然缺陷形状一致，该试块是用焊接方法制作的埋藏自然缺陷试块。
2.一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测系统，其特征在于，所述系统包括：
采集单元，用于采集塔式炉焊接接头的结构数据，基于所述结构数据为所述焊接接头建模，以得到所述焊接接头的仿真模型，基于仿真模型对所述焊接接头进行模拟相控阵超声无损检测，以确定所述焊接接头模拟相控阵超声无损检测时的模拟声场数据；
计算单元，用于基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案；
校准单元，用于对所述相控阵超声系统进行校准，校准完成后，控制所述相控阵超声系统基于所述检测方案，对所述焊接接头进行无损检测；
所述声场数据包括：检测时的声场特征数据，声能衰减数据和超声波声束的传播路径数据；
所述基于所述结构数据和模拟声场数据，制定用于焊接接头无损检测的检测方案，包括：
基于所述模拟声场数据，确定相控阵超声检测系统的参数调整方案，所述参数包括：探头频率，一次激发晶片数，激发方式，和最优延迟法则；
基于所述结构数据，确定所述焊接接头的结构，若所述焊接接头的结构为小管径对接接头，则针对所述小管径对接接头使用基于模拟试块的扇形扫描方案，若所述焊接接头的结构包括横向缺陷，则针对所述横向缺陷使用电子扫描方案，若所述焊接接头在肋片根部位置，则使用动态深度扫描方案；
所述模拟试块为GD系类和PRB系类试块，所述模拟试块的形状与焊接接头的自然缺陷形状一致，该试块是用焊接方法制作的埋藏自然缺陷试块。
3.一种计算机设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
处理器，用于执行一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1所述的方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310626016.2A CN116609429B (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310626016.2A CN116609429B (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116609429A CN116609429A (zh) | 2023-08-18 |
| CN116609429B true CN116609429B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=87685154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310626016.2A Active CN116609429B (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116609429B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016035399A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 耐熱部材の溶接部の余寿命検査方法 |
| CN108414617A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-17 | 中兴海陆工程有限公司 | 铁素体类钢小径管对接环焊缝相控阵超声检测方法 |
| JP2019078558A (ja) * | 2017-10-20 | 2019-05-23 | 株式会社Ihi | 対比試験片及び超音波フェーズドアレイ探傷試験方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0903232D0 (en) * | 2009-02-25 | 2009-04-08 | Saipem Spa | A method for testing pipeline welds |
| US20180113100A1 (en) * | 2016-10-25 | 2018-04-26 | Olympus Scientific Solutions Americas Inc. | Phased array weld inspection system with assisted analysis tools |
-
2023
- 2023-05-30 CN CN202310626016.2A patent/CN116609429B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016035399A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 耐熱部材の溶接部の余寿命検査方法 |
| JP2019078558A (ja) * | 2017-10-20 | 2019-05-23 | 株式会社Ihi | 対比試験片及び超音波フェーズドアレイ探傷試験方法 |
| CN108414617A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-17 | 中兴海陆工程有限公司 | 铁素体类钢小径管对接环焊缝相控阵超声检测方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 小径管对接焊接接头相控阵超声检测技术;金南辉 等;无损检测;20101231;第32卷(第06期);第427-430页 * |
| 小径薄壁管超声相控阵检测;李衍;无损探伤;20120630;第36卷(第03期);第1-4页 * |
| 水轮机转子对接焊缝相控阵检测;彭建华 等;河南科技;20111231(第21期);第63-64页 * |
| 翅片管开裂原因分析;方伟;工业锅炉;20111231(第05期);第61-63页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116609429A (zh) | 2023-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111537612B (zh) | 一种奥氏体不锈钢小径管焊接接头相控阵检测及评定方法 | |
| WO2020048373A1 (zh) | 一种基于相控阵超声探伤仪的中大径薄壁管无损检测方法 | |
| CN108414616A (zh) | Tmcp钢板对接焊缝相控阵超声检测方法 | |
| CN106680374A (zh) | 一种带不锈钢堆焊层的大厚壁合金钢焊缝相控阵超声成像检测方法 | |
| CN110261476A (zh) | 一种用于奥氏体不锈钢管道对接焊缝的相控阵检测方法 | |
| CN106198740A (zh) | 一种核电站主管道焊缝自动化相控阵超声检测方法 | |
| CN106198738A (zh) | 一种表面波检测小径管纵向缺陷的定位方法 | |
| Szávai et al. | Modelling of phased array ultrasonic inspection of a steam generator dissimilar metal weld | |
| CN116609429B (zh) | 一种基于相控阵超声的焊接接头无损检测方法及系统 | |
| Anderson et al. | Assessment of crack detection in heavy-walled cast stainless steel piping welds using advanced low-frequency ultrasonic methods | |
| Jung et al. | Selection of PAUT probes for submarine pressure hull integrity assessment | |
| CN113834874B (zh) | 基于civa仿真及分析接管角焊缝缺陷的方法 | |
| Russell et al. | Inspection of components with irregular surfaces using a conformable ultrasonic phased array | |
| Toullelan et al. | Application of a 3D smart flexible phased‐array to piping inspection | |
| CN109358111A (zh) | 一种基于曲面靠肩耦合装置的boss焊缝相控阵超声检测方法 | |
| Jin et al. | Defect detection of spherical heads by time-of-flight diffraction | |
| JP5959677B2 (ja) | 超音波探傷装置および超音波探傷方法 | |
| Miao et al. | Ultrasonic phased array inspection with water wedge for butt fusion joints of polyethylene pipe | |
| Xiao et al. | Investigation of ultrasonic NDT for small diameter and thin-wall tube | |
| Zhou et al. | Research on Phased Array Ultrasonic Testing for the Girth Weld of 4mm~ 10mm Austenitic Stainless Steel Pipeline | |
| Guo et al. | Research on phased array ultrasonic technique for testing tube to tube-sheet welds of heat exchanger | |
| Zhang et al. | Improved lateral focusing for thin-walled gas pipelines girth welds using phased arrays | |
| Bird et al. | Qualification of a Phased Array Inspection of Thin Welds | |
| JP5750066B2 (ja) | ガイド波を用いた非破壊検査方法 | |
| CN214622453U (zh) | 一种火力发电厂小径管焊缝相控阵检测装置 |
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 |