CN205120670U - 一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块 - Google Patents
一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,所述专用对比试块包括异形管(1),异形管的横截面包括同轴的多个扇区管壁(11),多个扇区管壁沿圆周方向依次加工成一体,其中各个扇区管壁的内径互不相同,且外径也互不相同,且各个扇区管壁的厚度相同,每个扇区管壁的内管壁和外管壁上分别形成有柱孔(12)和/或模拟裂纹。该专用对比试块采用圆钢通过利用数控与现代加工技术将多种规格和厚度的扇区管壁形成为一体,使得与传统的平板块状的对比试块相比,专用对比试块可以更加贴近小径管的直径和厚度,以减小探伤检测结果的误差,使得该专用对比试块得到了与实际情况相同的结论。
Description
技术领域
本实用新型涉及无损检测领域,具体地,涉及一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块。
背景技术
对比试块是在超声波探伤中用以评价探伤效果的具有人工缺陷的试块。
小径管焊缝未熔合、裂纹、未焊透等面状缺陷和体积型缺陷等是小径管焊缝最为危险的缺陷,是检测的重点。传统通过横波检测小径管焊缝,如图1和图2显示了传统的对比试块1’,该对比试块1’形成为平板块状,对比试块1’的顶面和底面均形成为弧面,探伤探头设置在该弧面上。对比试块1’上还形成有沿其宽度方向排列的通孔3’。对比试块1’的一端形成有入射确定端2’,该入射确定端2’上形成有圆弧面4’。
传统的横波检测是将超声波探头设置在对比试块1’的顶面上,通过入射确定端2’的圆弧面4’确定超声波探头的入射点,双手移动探头找到距离对比试块1’的顶面最近的通孔3’的最高反射波,并将此通孔3’的最高反射波的高度定为基准波高(80%波高),其作为DAC曲线的第一点。根据上述步骤依次得到沿对比试块1’宽度方向排列的通孔3’的反射波,并将其连成一条线,该线作为小径管焊缝判废的基准线。将探伤中发现的缺陷的反射波与基准线进行比对,凡超过通孔3’反射量的波被判废,凡低于通孔3’反射量的波不判废。但传统的对比试块与小径管焊缝内外壁缺陷有很大差异,导致传统的检测结果与实际情况之间具有较大的误差,使得检测结果不准确而造成误判或未能检测出危险缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,该专用对比试块能够在曲率不同、厚度相近的条件下,降低检测误差,使得检测结论与实际情况相同。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,所述专用对比试块包括异形管,所述异形管的横截面包括同轴的多个扇区管壁,该多个扇区管壁沿圆周方向加工成一体,其中各个所述扇区管壁的内径互不相同且外径也互不相同,且各个所述扇区管壁的厚度相同,每个所述扇区管壁的内管壁和外管壁上分别形成有柱孔和/或模拟裂纹。
优选地,所述异形管的横截面包括四个所述扇区管壁,每个所述扇区管壁的扇形圆心角为90°。
优选地,所述柱孔的直径为1mm。
优选地,所述专用对比试块还包括对比平块,所述对比平块可拆卸地连接在所述异形管的端部。
优选地,所述异形管的端部的管壁上设有沿径向延伸的燕尾槽,所述对比平块的连接端与所述燕尾槽的形状相匹配并沿径向插入该燕尾槽中。
优选地,所述对比平块为沿所述燕尾槽方向延伸的平板块,该平板块的沿所述燕尾槽方向的顶端和底端均形成有用于安装超声波爬波探头的安装圆弧面。
优选地,所述对比平块的与所述连接端相对的另一端为入射点确定端,该入射点确定端上形成有两个入射点确定圆弧面,其中一个所述入射点确定圆弧面从所述对比平块的顶端向下且朝向所述连接端呈圆弧状延伸,另一个所述入射点确定圆弧面从所述对比平块的底端向上且朝向所述连接端呈圆弧状延伸。
优选地,所述平板块上形成有多个通孔,多个所述通孔沿所述平板块的宽度方向排列。
优选地,所述通孔的直径为1mm。
通过上述技术方案,本实用新型通过改变传统的横波探伤的平板块状对比试块,将对比试块设计为适于小径管焊缝检测的异形管状,并将其作为用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,该专用对比试块利用数控与现代加工技术将多种规格和厚度的扇区管壁加工为一体,使得更加贴合小径管的检测,以能够在曲率不同、厚度相近的条件下,降低检测误差,避免小径管焊缝超声波探伤的声损失,简化工艺方法,并得到与实际情况相同的结论,使检测定性定量定位的难题迎刃而解。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型,但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
图1是现有的对比试块的主视图;
图2是图1的俯视图;
图3是根据本实用新型的优选实施方式的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块的异形管的主视图;
图4是图1的侧视图;
图5是根据本实用新型的优选实施方式的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块的对比平块的主视图;
图6是图5的右侧视图;
图7是根据本实用新型的优选实施方式的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块的主视图;
图8是图7的俯视图。
附图标记说明
1异形管2对比平块
11扇区管壁12柱孔
13燕尾槽21连接部
22入射点确定端23通孔
24安装圆弧面25入射点确定圆弧面
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
图3和图4显示了一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,专用对比试块包括异形管1,异形管1的横截面包括同轴的多个扇区管壁11,该多个扇区管壁11沿圆周方向依次加工成一体,其中各个扇区管壁11的内径互不相同且外径也互不相同,且各个扇区管壁11的厚度相同,每个扇区管壁11的内管壁和外管壁上分别形成有柱孔12和/或模拟裂纹。
其中,异形管1是将同种材质的圆钢通过数控加工技术加工而成,使得异形管1的横截面包括同轴且外径相近的扇形管壁11,从而使得异形管1的每个扇形区域中均有一种外径的扇形管壁11。本实用新型采用的电火花加工技术,在不破坏异形管1的整体性的同时,在每个扇区管壁11的内管壁和外管壁上分别加工柱孔12和/或模拟裂纹。通常,柱孔12的直径为1mm。
本实用新型通过改变传统的横波探伤的平板块状对比试块,将对比试块设计为适于小径管焊缝检测的异形管状,并将其作为用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,该专用对比试块通过利用数控与现代加工技术将多种规格和厚度的扇区管壁形成为一体,使得与传统的平板块状的对比试块相比,专用对比试块可以更加贴近小径管的直径和厚度,以减小探伤检测结果的误差,使得该专用对比试块能够在曲率不同、厚度相近的条件下,避免小径管焊缝超声波探伤的声损失,简化了工艺方法,降低了检测误差,得到了与实际情况相同的结论,使检测定性定量定位的难题迎刃而解。
该专用对比试块的异形管1可用于超声波爬波探头进行探伤。由于爬波在传播时,大部分能量主要集中在表面下的某个范围内,且不同于表面波,对工件表面粗糙度不敏感,因此超声波爬波探头能够探测到较粗糙的表面下的裂纹。利用超声波爬波探头对专用对比试块的每个扇区管壁11的内管壁和外管壁上柱孔12和/或模拟裂纹进行检测,并绘制DAC曲线(基准线),再利用超声波爬波探头对待测小径管进行检测,将小径管上的缺陷的反射波与DAC曲线进行对比,以修正DAC曲线。同时在小径管检测时应确定缺陷的指示长度,当指示长度≤5mm时,可定性为点状缺陷;当指示长度>5mm时,应对发现的缺陷参考DAC曲线(基准线)进行定量修正,来进行判断是否判废。此方法简化了检测过程,使得检测结果更加准确,并实现了定性的检测。
在本实用新型的优选实施方式中,专用对比试块的异形管1的横截面包括四个扇区管壁11,每个扇区管壁11的扇形圆心角为90°,每个扇区管壁11的厚度相同且外径不同。且在此优选实施方式中,该专用对比试块分为四种规格,如下:
其中,第一扇区管壁、第二扇区管壁、第三扇区管壁、第四扇区管壁是按照坐标系中象限来命名的。但本实用新型并不局限于此,每个扇区管壁11的厚度、内径和外径以及扇区管壁11的内管壁和外管壁上的柱孔12和/或模拟裂纹的尺寸均可以根据具体检测需要进行设计,上述仅为常用的小径管焊缝检测时所用的尺寸。
通过大量实验数据,采用相近的柱孔和模拟裂纹的反射波高与Φ1mm通孔的反射波高比较得知:1mm×5mm模拟裂纹(相当于线状缺陷)的反射声压比同深度的Φ1mm通孔的反射声压高7-14dB,Φ1mm×2mm柱孔12(相当于点状缺陷)比同深度的Φ1mm通孔的反射声压低3-8dB。小径管焊缝未熔合、裂纹、未焊透等面状缺陷和体积型缺陷等是小径管焊缝最为危险的缺陷,是检测的重点,但它们与Φ1mm通孔的反射声压均存在较高声压差,使得证明多年来小径管焊缝采用通孔进行当量判废的误差过大,且试验表明传统的检测结果易使点状缺陷漏检,线性缺陷(裂纹与未熔合,未焊透)无法准确定量。
因此特别地,如图7和图8所示,本实用新型的专用对比试块还包括对比平块2,对比平块2可拆卸地连接在异形管1的端部。
本实用新型保留了传统对比试块的Φ1mm通孔部分,但根据扇区管壁11的管径和厚度重新设计通孔23的孔距以及安装圆弧面24的直径,仍然可以采用Φ1mm通孔做判废曲线,但需要进行修正。具体地,本实用新型的专用对比试块可以使用超声相控阵进行检测,首先采用平块上的φ1mm通孔23绘制的DAC曲线,再根据小径管截面上下部分的缺陷的声压差,采用DAC曲线为基准线进行修正,由于超声相控阵检测能够确定缺陷在焊缝的空间位置可做到准确定量,得以实现小径管焊缝探伤的定性定位定量的检测。利用超声相控阵对检测结果进行验证,得到的检测结果与实际情况相同。
特别地,如图5至图8所示,异形管1的端部的管壁上设有沿径向延伸的燕尾槽13,对比平块2的连接端21与燕尾槽13的形状相匹配并沿径向插入燕尾槽13中。通过燕尾槽13将对比平块2连接在异形管1上以形成一体,便于相互验证,找出反射当量的差值。具体地,采用传统的横波检测时,探伤探头设置在对比平块2的安装圆弧面24上检测Φ1mm通孔23的反射波,再将探伤探头移动到同直径同厚度的柱孔12和/或模拟裂纹上,以进行射当量(大小)的比较,以找出反射当量的差值,从而对传统检测结果进行修正。
特别地,对比平块2为沿燕尾槽13方向延伸的平板块,平板块的沿燕尾槽13方向的顶端和底端均形成有用于安装超声波爬波探头的安装圆弧面24。其中,超声波爬波探头设置在安装圆弧面24上,并能够在安装圆弧面24上移动。与上述四种规格的专用对比试块对应的对比平块2的顶端和底端的安装圆弧面24如下:
规格(单位/mm) | 第一规格 | 第二规格 | 第三规格 | 第四规格 |
顶端的安装圆弧面 | Φ38×6 | Φ54×6 | Φ38×9 | Φ54×9 |
底端的安装圆弧面 | Φ45×6 | Φ63×6 | Φ45×9 | Φ63×9 |
其中,顶端和底端的安装圆弧面24与其对应的扇区管壁11的外径相等,以保证检测结果的准确性。
特别地,对比平块2的与连接端21相对的另一端为入射点确定端22,该入射点确定端上形成有两个入射点确定圆弧面25,其中一个所述入射点确定圆弧面25从对比平块2的顶端向下且朝向所述连接端呈圆弧状延伸,另一个入射点确定圆弧面25从对比平块2的底端向上且朝向连接端呈圆弧状延伸。具体地,把探头放置在对比平块2的安装圆弧面24上,其声束经过折射进入对比平块2,在入射点确定圆弧面25反射,移动探头使接收到的回波达到最高,此时圆弧的圆心被确定是声束入射点。在本实用新型的优选实施方式中,入射点确定圆弧面25的半径为20mm,该入射点确定圆弧面25可用于超声波爬波探头的扫描速度调整,同时用于相控阵仪器检测灵敏度的测定以及DAC曲线的制作。
特别地,平板块上形成有多个通孔23,多个通孔23沿平板块的宽度方向设置。通常,通孔23的直径为1mm。在本实用新型的实施方式中,相邻通孔23之间的间距为5mm。但本实用新型并不局限于此,相邻通孔23之间的间距以及通孔23的数量均可根据实际检测需要进行设计。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型的思想,其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (9)
1.一种用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述专用对比试块包括异形管(1),所述异形管(1)的横截面包括同轴的多个扇区管壁(11),该多个扇区管壁(11)沿圆周方向依次加工成一体,其中各个所述扇区管壁(11)的内径互不相同且外径也互不相同,且各个所述扇区管壁(11)的厚度相同,每个所述扇区管壁(11)的内管壁和外管壁上分别形成有柱孔(12)和/或模拟裂纹。
2.根据权利要求1所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述异形管(1)的横截面包括四个所述扇区管壁(11),每个所述扇区管壁(11)的扇形圆心角为90°。
3.根据权利要求1所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述柱孔(12)的直径为1mm。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述专用对比试块还包括对比平块(2),所述对比平块(2)可拆卸地连接在所述异形管(1)的端部。
5.根据权利要求4所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述异形管(1)的端部的管壁上设有沿径向延伸的燕尾槽(13),所述对比平块(2)的连接端(21)与所述燕尾槽(13)的形状相匹配并沿径向插入该燕尾槽(13)中。
6.根据权利要求5所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述对比平块(2)为沿所述燕尾槽(13)方向延伸的平板块,该平板块的沿所述燕尾槽(13)方向的顶端和底端均形成有用于安装超声波爬波探头的安装圆弧面(24)。
7.根据权利要求5所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述对比平块(2)的与所述连接端(21)相对的另一端为入射点确定端(22),该入射点确定端上形成有两个入射点确定圆弧面(25),其中一个所述入射点确定圆弧面(25)从所述对比平块(2)的顶端向下且朝向所述连接端呈圆弧状延伸,另一个所述入射点确定圆弧面(25)从所述对比平块(2)的底端向上且朝向所述连接端呈圆弧状延伸。
8.根据权利要求6所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述平板块上形成有多个通孔(23),多个所述通孔(23)沿所述平板块的宽度方向排列。
9.根据权利要求8所述的用于小径管焊缝超声爬波探伤的专用对比试块,其特征在于,所述通孔(23)的直径为1mm。
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