CN117330636A - 一种钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焊缝无损检测技术领域，公开了一种一种钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，为了解决了斜坡对接焊缝进行脉冲反射检测时检测效率低、检测精度不高的问题。本发明包括：(1)检测面的准备：(2)将斜坡对接焊缝测量尺放置在焊缝旁边；(3)在检测面上涂覆耦合剂；(4)用超声波斜探头在检测面上进行检测；(5)对超声波斜探头接收的反射波信号进行分析并对焊缝质量进行评价。本发明能够快速获取到母材的厚度，从而依据母材的厚度对焊缝进行无损检测，具有检测效率高、检测精度高的优点，特别适用于大规模批量焊缝的检测。
Description
技术领域
本发明属于焊缝无损检测技术领域，具体涉及一种钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法。
背景技术
超声检测一般是指使超声波与工件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特性应用进行评价的技术。
焊缝超声波无损检测是利于超声波进入工件，对反射、折射、衍射等波信号进行处理，进而评判焊缝是否存在气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷的一种检测方法。对于焊缝超声检测的方法有脉冲反射法、TOFD、相控阵等。脉冲反射法由于其成本低廉使用方便等优势而被广泛适用。
焊缝的接头形式有对接、角接、T型和搭接等，一般的对接焊缝，其焊缝厚度是不变的，利用超声波的声学特性研究声波的传输路径，根据声波的传输时间，结合几何学的原理，来判断焊缝内部是否存在不连续的情况。换言之，脉冲反射法对焊缝进行检测时，需要知道检测面母材的厚度，才能对焊缝是否熔透进行判断。
然而实际工程中存在着一些特殊的接头型式，焊缝的母材(如钢板)厚度是连续变化的，并且相关的焊缝检测标准中也并没有给出明确的检测方法。
现有技术中，为了获取到母材(如钢板)基本上都是采用等分法(如图1所示)，将焊缝等分成若干等份，每等份的端点处标出所对应的母材的母材厚度，检测时根据该等份的母材厚度上下限及距端点的距离，大致确定检测点处母材的厚度，以此作为焊缝检测的基准厚度，该方法简单易于工程实现；但是存在着精度不高的问题。同时对于大批量母材焊缝进行检测时，对每条焊缝进行等分，导致焊缝检测效率低。
发明内容
本发明为了解决了斜坡对接焊缝进行脉冲反射检测时检测效率低、检测精度不高的问题，而提供一种钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，能够快速获取到钢板(即母材)的厚度，从而依据钢板(即母材)的厚度对焊缝进行无损检测，具有检测效率高、检测精度高的优点，特别适用于大规模批量焊缝的检测。
为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，其特征在于，包括：
(1)检测面的准备：
(2)依据超声波探头的检测面为钢板的斜面还是平面，选择相应的斜坡对接焊缝测量尺；并将斜坡对接焊缝测量尺放置在焊缝旁边；
(3)在检测面上涂覆耦合剂；
(4)用超声波探头在检测面上进行检测；
(5)对超声波探头接收的反射波信号进行分析并对焊缝质量进行评价。
在一些实施例中，所述步骤(2)中的斜坡对接焊缝测量尺的制作方法包括如下：
(1)计算斜坡对接焊缝的坡度i＝1:N，其中，L为焊缝竖直方向的投影长度，T1、T2分别为斜坡的始端与终端的钢板厚度；T1-T2为钢板厚度差；
(2)计算距离斜面端点x处超声波探头所在位置的钢板厚度，这里分两种情况：
A：若超声波探头在钢板的斜面上时，x处的钢板厚度Tx为：
B：若超声波探头在钢板的平面上时，x处的钢板厚度Tx为：
(3)在正常毫米尺上印制刻度线，并依据公式和/>分别对正常毫米尺上印制的刻度线进行标注从而获得斜坡对接焊缝测量尺；其中，x为正常毫米尺上原本的刻度对应的数值，Tx为正常毫米尺上原本的刻度相对应的印制刻度线的数值，该数值为距离斜面端点x处的钢板厚度。
在一些实施例中，所述对超声波探头接收的反射波信号进行分析并对焊缝质量进行评价包括：
(1)超声波探头在检测面上扫查，发出的超声波遇到界面时会反射一部分能量被探头接收，探伤仪会显示反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征；
(2)通过斜坡对接焊缝测量尺读取产生反射波信号时超声波斜探头所在位置的钢板厚度；
(3)依据钢板厚度、反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征来判断回波信号是否是缺陷回波、以及缺陷的长度和当量尺寸；
(4)待检测出该焊缝的全部缺陷，最终依据相关产品标准对该斜坡对接焊缝进行评价。
在一些实施例中，在利用超声波探头对焊缝进行检测时至少包括A侧、B侧、C侧、D侧和E处的焊缝及热影响区上，其中A侧和B侧为利用超声波斜探头从钢板上表面倾斜向下进行扫查探测；所述C侧和D侧为利用超声波斜探头从钢板下表面倾斜向上进行扫查探测；超声波斜探头角度应保证扫查声束对焊缝横截面的全覆盖；所述E处为利用超声波直探头从焊缝及热影响区上表面垂直向下进行探测。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，通过制备特质的斜坡对接焊缝测量尺，通过斜坡对接焊缝测量尺能够直观的获取到具有斜坡的钢板对应的厚度，然后依据母材厚度、反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征来判断回波信号是否是缺陷回波，以及缺陷的长度和当量尺寸，从而来评判焊接质量。本发明相比于现有技术在对斜坡对接焊缝进行无损检测时，采用将焊缝等分化的方式，不仅能够提高检测的准确性，同时还能够提高检测的效率。
特别是在对批量化的斜坡对接焊缝进行检测时，本发明的检测方法优势更为明显。
附图说明
图1为现有技术在对斜坡对接焊缝进行无损检测(即本发明讲述的脉冲反射法)时的示意图，在该示意图中，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8和T9表达的是将焊缝沿着长度方向划分为9等份；
图2和3为本发明在对斜坡对接焊缝进行无损检测(即本发明讲述的脉冲反射法)时的示意图；
图4为本发明进行检测时超声波斜探头在A侧、B侧、C侧、D侧和E处的焊缝及热影响区的分布示意图；
图中标记：1、钢板，2、斜坡对接焊缝，3、超声波探头，4、斜坡对接焊缝测量尺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述/，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合附图2至附图4，本发明的钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，包括：
(1)检测面的准备：去除检测面上的飞溅、毛刺并打磨光滑，表面粗糙度符合检测要求；其中对于钢板焊缝的检测面准备属于现有技术，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。
(2)依据超声波探头的检测面为钢板1的斜面还是平面，选择相应的斜坡对接焊缝测量尺；并将斜坡对接焊缝测量尺4放置在焊缝(即斜坡对接焊缝2)旁边；在具体实施过程中，斜坡对接焊缝测量尺4紧贴焊缝并且测量尺不会阻碍超声波探头3对焊缝(即斜坡对接焊缝2)进行检测。
(3)在检测面上涂覆耦合剂；
(4)用超声波探头3(利用脉冲反射法对焊缝进行检测是本领域的常规技术手段。超声波斜探头发射脉冲波到被检测内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。因此本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述)在检测面上进行检测；
(5)对超声波斜探头3接收的反射波信号进行分析并对焊缝(即钢板1在该厚度位置处的斜坡对接焊缝2)质量进行评价。
在一些实施例中，所述步骤(2)中的斜坡对接焊缝测量尺4的制作方法包括如下：
(1)计算斜坡对接焊缝的坡度i＝1:N，其中，L为焊缝竖直方向的投影长度，T1、T2分别为斜坡的始端与终端的钢板厚度；|T1-T2|为钢板厚度差；其中L与T1、T2的单位相同即可。在焊缝检测中，常用的单位为mm。
(2)计算距离斜面端点x处超声波探头所在位置的钢板厚度，这里分两种情况：
A：若超声波探头3布置在钢板1的斜面(例如附图2和附图3中钢板1的上表面)上时，x处的钢板厚度Tx为：
B：若超声波探头3布置在钢板1的平面(例如钢板1的底面，例如附图4中的C侧和D侧的焊缝及热影响区)上时，x处的钢板厚度Tx为：
(3)在正常毫米尺上印制刻度线，并依据公式和/>分别对正常毫米尺上印制的刻度线进行标注从而获得斜坡对接焊缝测量尺；其中，x为正常毫米尺上原本的刻度对应的数值(毫米尺对应的单位为mm)，Tx为正常毫米尺上原本的刻度相对应的印制刻度线的数值(单位为mm)，该数值为距离斜面端点x处的钢板厚度。
即是说当超声波探头3在对钢板1的斜面进行检测时，利用公式为而制备的斜坡对接焊缝测量尺4直接获得距离端点x处的钢板厚度(即母材厚度)。
利用当超声波探头3在对钢板1的平面进行检测时，利用公式为而制备的斜坡对接焊缝测量尺4直接获得距离端点x处的钢板厚度(即母材厚度)。
在一些实施例中，所述对超声波探头3接收的反射波信号进行分析并对焊缝质量进行评价包括：
(1)利用超声波探头3在检测面上扫查获取反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征。
(2)通过测量尺读取产生反射波信号时探头所在位置的母材厚度。
(3)依据母材厚度、反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征来判断回波信号是否是缺陷回波，以及缺陷的长度和当量尺寸。
(4)检测出该焊缝的全部缺陷，最终依据相关产品标准对该斜坡对接焊缝评价。例如在对斜坡对接焊缝2进行检测时，产生一个深度显示为20mm的回波信号，水平位置在焊缝中部，若超声波探头3处测量尺显示钢板厚度为30mm时，则说明超声波探头3正前方焊缝中(即斜坡对接焊缝2)有一个深度20mm的缺陷；反之，若测量尺显示母材厚度为小于20mm时，由于我们采用直射发，不考虑二次回波，则该回波信号可视为非缺陷回波。
在一些实施例中，结合附图4，在利用超声波探头3对焊缝(即斜坡对接焊缝2)进行检测时由于上下检测面不平行，只能采用直射法进行检测，在利用超声波探3头对焊缝进行检测时至少包括A侧、B侧、C侧、D侧和E处的焊缝及热影响区，其中A侧和B侧为利用超声波斜探头从钢板1上表面倾斜向下进行扫查探测；C侧和D侧为利用超声波斜探头从钢板1下表面倾斜向上进行扫查探测；选择的超声波斜探头角度应保证扫查声束对焊缝横截面的全覆盖(保证焊缝横截面上任意点都能被探头直射波声束扫查到至少一次)，E处为利用超声波直探头从焊缝及热影响区上表面垂直向下进行探测。本发明通过设置包括A侧、B侧、C侧、D侧和E处的焊缝及热影响区进行检测，从而对焊缝(斜坡对接焊缝2)进行全面的检测，以便于确保焊缝质量检测的准确性，防止后续因焊缝质量检测不到位而带来安全隐患。
Claims (4)
1.一种钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，其特征在于，包括：
(1)检测面的准备：
(2)依据超声波探头的检测面为钢板的斜面还是平面，选择相应的斜坡对接焊缝测量尺；并将斜坡对接焊缝测量尺放置在焊缝旁边；
(3)在检测面上涂覆耦合剂；
(4)用超声波探头在检测面上进行检测；
(5)对超声波探头接收的反射波信号进行分析并对焊缝质量进行评价。
2.根据权利要求1所述的钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中的斜坡对接焊缝测量尺的制作方法包括如下：
(1)计算斜坡对接焊缝的坡度i＝1:N，其中，L为焊缝竖直方向的投影长度，T1、T2分别为斜坡的始端与终端的钢板厚度；|T1-T2|为钢板厚度差；
(2)计算距离斜面端点x处超声波探头所在位置的钢板厚度，这里分两种情况：
A：若超声波探头在钢板的斜面上时，x处的钢板厚度Tx为：
B：若超声波探头在钢板的平面上时，x处的钢板厚度Tx为：
(3)在正常毫米尺上印制刻度线，并依据公式和/>分别对正常毫米尺上印制的刻度线进行标注从而获得斜坡对接焊缝测量尺；其中，x为正常毫米尺上原本的刻度对应的数值，Tx为正常毫米尺上原本的刻度相对应的印制刻度线的数值，该数值为距离斜面端点x处的钢板厚度。
3.根据权利要求1或2所述的钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，其特征在于，所述对超声波探头接收的反射波信号进行分析并对焊缝质量进行评价包括：
(1)超声波探头在检测面上扫查，发出的超声波遇到界面时会反射一部分能量被探头接收，探伤仪会显示反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征；
(2)通过斜坡对接焊缝测量尺读取产生反射波信号时超声波斜探头所在位置的钢板厚度；
(3)依据钢板厚度、反射波信号的水平和深度位置、回波高度及波型特征来判断回波信号是否是缺陷回波、以及缺陷的长度和当量尺寸；
(4)待检测出该焊缝的全部缺陷，最终依据相关产品标准对该斜坡对接焊缝进行评价。
4.根据权利要求1或2所述的钢板斜坡对接缝焊接的超声无损检测方法，其特征在于，在利用超声波探头对焊缝进行检测时至少包括A侧、B侧、C侧、D侧和E处的焊缝及热影响区，其中A侧和B侧为利用超声波斜探头从钢板上表面倾斜向下进行扫查探测；所述C侧和D侧为利用超声波斜探头从钢板下表面倾斜向上进行扫查探测；选择的超声波斜探头角度应保证扫查声束对焊缝横截面的全覆盖；所述E处为利用超声波直探头从焊缝及热影响区上表面垂直向下进行探测。
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