CN208860814U - 一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及焊接无损检测装置，具体是一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，包括上部块、下部块和位于上、下部块右侧的侧部块，所述上部块和下部块宽度方向的中心位置处分别至少设有一个反射体，所述反射体为竖直的直通孔。该试块结构设计合理，便于携带，检测精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及焊接无损检测装置，具体涉及一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块。
背景技术
小径管相控阵超声探头小巧具有自聚焦功能，相控阵仪器采用电子控制方式按特定的聚焦法则施加于多个晶片，来实现声束的偏转、聚焦，并对缺陷进行实时成像，为确定缺陷的形状、大小和方向提供了比单个探头系统更强的检测能力，因此在小径管焊接接头无损检测方面优势突出。
与常规超声波检测方式一样，为了保证检测结果的准确性、可重复性和可比性，必须用一个具有已知固定特性的试样对检测系统进行校准，因此试块也是相控阵超声检测中的重要工具。
确定检测对象后，相控阵仪器需要进行角度增益修正和灵敏度曲线的制作即DAC曲线制作。目前对于角度增益修正常使用R50或者R100半圆试块进行校准；灵敏度曲线的确定通常使用DL-1系列试块或者GS系列试块，测定试块上不同深度的横通孔反射体反射能量特征绘制灵敏度曲线。
目前，常用对比试块存在的缺点有：
1、R50、R100半圆试块的检测面是平面，而小径管的检测面是曲面，两者差异较大，因此修正好的角度增益应用于小径管的检测必然会造成角度增益的变化，直接影响扇扫范围内各角度声束的检测灵敏度。探头和楔块是用螺丝连接，频繁更换平楔块和曲面楔块容易使螺钉、螺母损坏，连接件损坏后只能报废处理，造成检测成本的增加。
2、DL-1 、GS系列试块都是采用横通孔作为标准反射体，反射面类似一个圆柱体外表面。焊接接头的内部缺陷主要是点状缺陷、条状缺陷、未熔合、未焊透、裂纹，其反射特征都与圆柱体存在较大差异，不能很好地反映真实缺陷特征。
3、采用DL-1 、GS系列试块制作灵敏度曲线时，都是使用一次波对标准反射体进行测试绘制的。对于小径管焊接接头检测来说，一次波主要检测焊接接头的根部，二次波（一次反射波）用于检测焊接接头的中上部，所以二次波的检测范围更广。尤其是4mm～8mm的薄壁小径管检测中几乎用不到一次波，大部分采用二、三次波组合检测，因此在DL-1或GS试块上用一次波做出的灵敏度曲线当做标尺去检测和评判小径管焊接接头缺陷显然是不合理的。
4、DL-1 、GS系列试块都是常规超声波检测试块，由于国内还未形成系统的相控阵试块体系，目前是借鉴常规超声理论，因此该试块整体设计对于相控阵检测技术来说适用性不强。对于相控阵来说这两种试块仅能进行DAC曲线的制作，用途单一，试块的其它功能对相控阵探头不适用。其次试块的宽度要小于常规相控阵探头的宽度，测试时探头和试块贴合不紧容易产生晃动，对检测精度产生影响。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其结构设计合理，便于携带。采用的具体方案如下：
一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，包括上部块、下部块和位于上、下部块右侧的侧部块，所述上部块和下部块宽度方向的中心位置处分别至少设有一个反射体，所述反射体为竖直的直通孔。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上部块的顶面为上检测面，所述下部块的底面为下检测面；
所述上部块上设有一个反射体Ⅳ，所述下部块从左到右设有高度逐渐增大的阶梯式分布的模拟构件Ⅲ、模拟构件Ⅱ和模拟构件Ⅰ，所述模拟构件Ⅲ、模拟构件Ⅱ和模拟构件Ⅰ上分别对应设有反射体Ⅲ、反射体Ⅱ和反射体Ⅰ。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述反射体Ⅳ、反射体Ⅲ、反射体Ⅱ和反射体Ⅰ的直径均为2mm；
所述反射体Ⅳ垂直于上检测面，所述反射体Ⅳ距上部块左端面20mm；
所述反射体Ⅲ、反射体Ⅱ和反射体Ⅰ均垂直于下检测面，所述反射体Ⅲ距下部块左端面30mm，所述反射体Ⅱ距下部块左端面90mm，所述反射体Ⅰ距下部块左端面160mm。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上部块的厚度为16mm，所述模拟构件Ⅲ、模拟构件Ⅱ和模拟构件Ⅰ的厚度分别为4mm、8mm和12mm。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上检测面和下检测面均为圆弧面且两者曲率半径相同，所述上检测面和下检测面的曲率半径为16mm、18mm、20mm、28mm和36mm中的任意一种。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述侧部块为用于角度增益修正检测的1/4圆形试块、其外侧面为圆弧形的侧检测面，所述侧检测面的半径为50mm。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上部块、下部块和侧部块的宽度均为23mm。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，该试块材质为碳钢或P91。
本实用新型的有益效果为：
1、该试块用直通孔作为反射体，该反射加工方便，能近似模拟小径管焊接接头的内部缺陷，并可利用上下端角对二、三次波进行校准，更有利于小径管焊接接头的超声波检测。该反射体在小径管检测中的反射特征规律性强、利用价值高，打破常规试块结构设计。
2、该试块整体结构设计合理，具有相控阵超声检测系统最常用的两项校准功能。试块尺寸和反射体的分布位置经过了理论计算和相控阵声场模拟，反射体之间不存在相互干扰，信噪比好，便于仪器设备的校调。
3、侧部块为1/4圆试块部分其检测面为曲面，与被检工件曲率相适应，使用方便，精确度高。
附图说明
图1为本实用新型实施例的立体示意图；
图2为本实用新型实施例的主视示意图；
图3为本实用新型实施例的反射体的位置标注示意图；
图4为本实用新型实施例的左视示意图；
图5为本实用新型实施例的仰视示意图；
图中：1为上检测面、11为反射体Ⅳ、2为侧检测面、3为下检测面、5为模拟构件Ⅰ、51为反射体Ⅰ、6为模拟构件Ⅱ、61为反射体Ⅱ、7为模拟构件Ⅲ、71为反射体Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步解释说明。
一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：包括上部块、下部块和位于上、下部块右侧的侧部块，所述上部块和下部块宽度方向的中心位置处分别至少设有一个反射体，所述反射体为竖直的直通孔。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上部块的顶面为上检测面1，所述下部块的底面为下检测面3；
所述上部块上设有一个反射体Ⅳ11，所述下部块从左到右设有高度逐渐增大的阶梯式分布的模拟构件Ⅲ7、模拟构件Ⅱ6和模拟构件Ⅰ5，所述模拟构件Ⅲ7、模拟构件Ⅱ6和模拟构件Ⅰ5上分别对应设有反射体Ⅲ71、反射体Ⅱ61和反射体Ⅰ51。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述反射体Ⅳ11、反射体Ⅲ71、反射体Ⅱ61和反射体Ⅰ51的直径均为2mm；
所述反射体Ⅳ11垂直于上检测面1，所述反射体Ⅳ11距上部块左端面20mm；
所述反射体Ⅲ71、反射体Ⅱ61和反射体Ⅰ51均垂直于下检测面3，所述反射体Ⅲ71距下部块左端面30mm，所述反射体Ⅱ61距下部块左端面90mm，所述反射体Ⅰ51距下部块左端面160mm。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上部块的厚度为16mm，所述模拟构件Ⅲ7、模拟构件Ⅱ6和模拟构件Ⅰ5的厚度分别为4mm、8mm和12mm。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上检测面1和下检测面3均为圆弧面且两者曲率半径相同，所述上检测面1和下检测面3的曲率半径为16mm、18mm、20mm、28mm和36mm中的任意一种，具体试块型号见表一：
表1 试块型号对应表
| 试块型号 | 上下检测面曲率半径R/mm | 待检测管件外径φ/mm |
| ZK-1 | 16 | 32～36 |
| ZK-2 | 18 | 36～40 |
| ZK-3 | 20 | 40～46 |
| ZK-4 | 23 | 46～56 |
| ZK-5 | 28 | 56～72 |
| ZK-6 | 36 | 72～100 |
该试块使用直通孔作为反射体，各个反射体垂直与待检测管壁，试块本身也是模拟小径管的一部分，最大限度的还原真实小径管检测过程，检测数据偏差进一步减小。传统的横通孔与实际缺陷反射特征差别较大，而直孔反射体可近似模拟未焊透、根部未熔合等缺陷，并且可以对二次波、三次波进行校准，使检测精度提高，更有利于小径管焊接接头的检测和缺陷评判。
本实用新型的各个反射体具有自补偿特点：在8mm壁厚以内，反射能量低于同深度传统横孔的反射能量，但随着厚度的增加其反射能量与同深度横通孔的反射能量差值逐渐减小，说明利用直通孔作为反射体调整灵敏度曲线时对于薄壁管检测其灵敏要高于传统横通孔，随着壁厚增大其灵敏度逐渐接近横通孔检测灵敏度，因此该方法对于薄壁管要求更严格一些，这一点非常有利于小径管焊接接头的相控阵检测。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述侧部块为用于角度增益修正检测的1/4圆形试块、其外侧面为圆弧形的侧检测面2，所述侧检测面2的半径为50mm。该对比试块可完成角度增益修正和灵敏度曲线制作，减少了购买试块的开支，携带方便。既提高了角度增益修正的精度，又减少了更换楔块的频率，延长了探头楔块使用寿命。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，所述上部块、下部块和侧部块的宽度均为23mm。试块宽度与小径管相控阵探头规格相匹配，提高了楔块与试块的贴合紧密度，在校准操作时不宜发生滑动，检测数据波动性减小，提高了仪器设备校准的速度和精度。
上述小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，该试块材质为碳钢或P91，材质均匀、无影响使用的缺陷，具有良好的声学性能。
使用时，首先根据待检测管件规格选择相应曲率的楔块及探头，然后按照表1中对应关系选择对应型号的试块。在上、下检测面1、3放置探头，探头前端对准测检测面2，对所需声束范围内的角度逐一进行角度增益修正。根据待检测管件厚度，选择相应高度的反射体进行灵敏度的校准及灵敏度曲线的制作。
Claims (8)
1.一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：包括上部块、下部块和位于上、下部块右侧的侧部块，所述上部块和下部块宽度方向的中心位置处分别至少设有一个反射体，所述反射体为竖直的直通孔。
2.根据权利要求1所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：所述上部块的顶面为上检测面（1），所述下部块的底面为下检测面（3）；
所述上部块上设有一个反射体Ⅳ（11），所述下部块从左到右设有高度逐渐增大的阶梯式分布的模拟构件Ⅲ（7）、模拟构件Ⅱ（6）和模拟构件Ⅰ（5），所述模拟构件Ⅲ（7）、模拟构件Ⅱ（6）和模拟构件Ⅰ（5）上分别对应设有反射体Ⅲ（71）、反射体Ⅱ（61）和反射体Ⅰ（51）。
3.根据权利要求2所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：所述反射体Ⅳ（11）、反射体Ⅲ（71）、反射体Ⅱ（61）和反射体Ⅰ（51）的直径均为2mm；
所述反射体Ⅳ（11）垂直于上检测面（1），所述反射体Ⅳ（11）距上部块左端面20mm；
所述反射体Ⅲ（71）、反射体Ⅱ（61）和反射体Ⅰ（51）均垂直于下检测面（3），所述反射体Ⅲ（71）距下部块左端面30mm，所述反射体Ⅱ（61）距下部块左端面90mm，所述反射体Ⅰ（51）距下部块左端面160mm。
4.根据权利要求2所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：所述上部块的厚度为16mm，所述模拟构件Ⅲ（7）、模拟构件Ⅱ（6）和模拟构件Ⅰ（5）的厚度分别为4mm、8mm和12mm。
5.根据权利要求2所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：所述上检测面（1）和下检测面（3）均为圆弧面且两者曲率半径相同，所述上检测面（1）和下检测面（3）的曲率半径为16mm、18mm、20mm、28mm和36mm中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：所述侧部块为用于角度增益修正检测的1/4圆形试块、其外侧面为圆弧形的侧检测面（2），所述侧检测面（2）的半径为50mm。
7.根据权利要求1所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：所述上部块、下部块和侧部块的宽度均为23mm。
8.根据权利要求1所述的小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块，其特征在于：该试块材质为碳钢或P91。
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|---|---|---|---|---|
| CN108872400A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-11-23 | 中国电建集团山东电力建设第工程有限公司 | 一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块 |
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2018
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