CN217180710U - 一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，涉及超声无损检测技术领域，该模拟试块包括：主管；支管，上述支管焊接于上述主管的侧壁，并形成轴对称的相贯线焊缝，上述支管轴线与主管轴线相交，且二者之间的夹角为30‑60°；上述相贯线焊缝沿周向依次设置有第一未焊透缺陷、条状夹渣缺陷、第二未焊透缺陷、主管侧未熔合缺陷以及支管侧未熔合缺陷。本申请的模拟试块，在相贯线焊缝的不同位置上设置不同的缺陷，以便于通过超声相控阵技术检测相贯线焊缝时，通过对模拟试块的检测，判断检测方案在相贯线焊缝不同位置的检测能力，以判断检测方案的可行性和检测结果的精确程度。

Description

一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块

技术领域

本申请涉及超声无损检测技术领域，具体涉及一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块。

背景技术

目前，由于钢管混凝土拱桥具有造价低廉、施工快速、后期维护费用低、抗风震性能好等优点，因此，近些年建造数量逐渐增加，并且跨度也逐渐增大。钢管混凝土桥的力学性能较好，其混凝土处于三向受压状态，强度得到较大的提高，同时，内灌混凝土可以确保钢管的局部稳定性，加劲肋可大大减少，并且在施工过程中无须支架以及模板，较为方便快捷。

钢管混凝土拱桥钢管拱形式的焊接接头主要为相贯线焊缝，在空间中呈马鞍形，并且接点形状较为不规则，主管和支管轴线相交，并且成一定角度。在焊接过程中，由于坡口形状和焊接位置的变化幅度较大，加之受限于现场施工环境，焊接人员技能水平等，难以保证焊接接头的质量，并且在服役过程中，钢管拱的受力情况也较为复杂。因此，需要对钢管拱桥的相贯线焊缝进行质量控制，以避免出现焊缝开裂、混凝土涌出等质量事故。

受限于钢管混凝土拱桥中相贯线焊缝的特殊位置，采用射线检测的方法进行检测时，底片布置较为困难，而磁粉检测只能对表面缺陷进行检测，无法对焊缝内部缺陷进行检测。因此，主要采用横波探头来检测钢管混凝土拱桥中的相贯线焊缝，但由于相贯线焊缝的特殊形状，其检测工作仍存在诸多难点。

相贯线焊缝的坡口角度、焊缝宽度以及截面尺寸等，均随着相贯角的变化而发生变化，导致反射信号的声程不断改变，给缺陷信号的识别工作带来较大困难，容易产生误判或者是漏检等情况，同时还难以对缺陷进行定位，在检测过程中存在较大的检测盲区。此外，为了保证对焊缝区域的完全覆盖，在不同的检测位置，需要调整超声探头与焊缝的相对位置，或者调整检测参数，根据情况选用不同的检测方案进行检测。

相关技术中，超声相控阵技术是近些年兴起的一种新型超声无损检测技术，其可应用多通道技术实现对各阵元的精确控制，灵活的实现声束的偏转聚焦，而且检测速度较快，缺陷检出率较高，检测结果更为直观，近些年在工业领域中得到了较为广泛的应用。利用超声相控阵检测技术检测相贯线焊缝已获得实际应用。

但是，在超声相控阵检测过程中，通常需要根据相贯线焊缝的实际情况确定检测方案，同时在检测过程中不断对检测方案进行优化，对于检测结果的判断也主要根据检测人员的经验，因此，通过超声相控阵技术检测相贯线焊缝时，缺少切实可行的参照，来验证检测方案的可行性和检测结果的准确性。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，以解决相关技术中通过超声相控阵技术检测相贯线焊缝时，缺少切实可行的参照，来验证检测方案可行性和检测结果准确性的问题。

本申请提供一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其包括：

主管；

支管，上述支管焊接于上述主管的侧壁，并形成轴对称的相贯线焊缝，上述支管轴线与主管轴线相交，且二者之间的夹角为30-60°；

上述相贯线焊缝沿周向依次设置有第一未焊透缺陷、条状夹渣缺陷、第二未焊透缺陷、主管侧未熔合缺陷以及支管侧未熔合缺陷。

一些实施例中，上述相贯线焊缝的对称轴为：上述支管轴线和主管轴线所在平面与相贯线焊缝的相交线。

一些实施例中，以上述支管连接主管的一端为支管的第一端，以上述支管的另一端为第二端；以上述相贯线焊缝位于对称轴上的两个点中，远离第二端的点为0°位置，另一点为180°位置；

上述第一未焊透缺陷自0°位置为起点逆时针设置；

上述条状夹渣缺陷自90°位置为起点逆时针设置；

上述第二未焊透缺陷自180°位置为起点顺时针设置；

上述主管侧未熔合缺陷自225°位置为起点顺时针设置；

上述支管侧未熔合缺陷自315°位置为起点顺时针设置。

一些实施例中，上述第一未焊透缺陷、条状夹渣缺陷、第二未焊透缺陷、主管侧未熔合缺陷和支管侧未熔合缺陷沿相贯线焊缝周向的缺陷长度均为15mm。

一些实施例中，上述条状夹渣缺陷位于相贯线焊缝内的埋藏深度至少为3mm。

一些实施例中，上述条状夹渣缺陷位于相贯线焊缝内的埋藏深度为5mm。

一些实施例中，上述支管连接于上述主管的一端开设有坡口。

一些实施例中，上述支管轴线与上述主管轴线之间的夹角为45°。

一些实施例中，上述主管的尺寸为Ф450×700×20，上述支管的尺寸为Ф219×500×10。

一些实施例中，上述主管和支管的材质均为20号钢。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其支管焊接在主管的侧壁上，并形成轴对称的相贯线焊缝，支管轴线与主管轴线相交，且支管轴线与主管轴线之间的夹角为30-60°，上述相贯线焊缝沿周向依次设置有第一未焊透缺陷、条状夹渣缺陷、第二未焊透缺陷、主管侧未熔合缺陷以及支管侧未熔合缺陷；由于相贯线焊缝沿焊缝周向比较容易出现缺陷，且缺陷主要包括未熔合、未焊透以及条状夹渣，因此，为使得缺陷尽可能的均匀分布在整条相贯线焊缝中，在相贯线焊缝的不同位置上设置不同的缺陷，以便于通过超声相控阵技术检测相贯线焊缝时，通过对模拟试块的检测，判断检测方案在相贯线焊缝不同位置的检测能力，以判断检测方案的可行性和检测结果的精确程度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中模拟试块的结构示意图；

图2为图1中相贯线焊缝的俯视图；

图3为图2的相贯线焊缝中各缺陷的放大示意图。

附图标记：

1、主管；2、支管；3、相贯线焊缝；4、第一未焊透缺陷；5、条状夹渣缺陷；6、第二未焊透缺陷；7、主管侧未熔合缺陷；8、支管侧未熔合缺陷。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其能解决相关技术中通过超声相控阵技术检测相贯线焊缝时，缺少切实可行的参照，来验证检测方案可行性和检测结果准确性的问题。

如图1所示，本申请实施例的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，包括主管1和支管2。

上述支管2焊接在上述主管1的侧壁上，并形成轴对称的相贯线焊缝3，上述支管2轴线与主管1轴线相交，且支管2轴线与主管1轴线之间的夹角为30-60°。

上述相贯线焊缝3沿周向依次设置有第一未焊透缺陷4、条状夹渣缺陷5、第二未焊透缺陷6、主管侧未熔合缺陷7以及支管侧未熔合缺陷8。

本实施例的模拟试块，由于相贯线焊缝沿焊缝周向比较容易出现缺陷，且缺陷主要包括未熔合、未焊透以及条状夹渣，因此，为使得缺陷尽可能的均匀分布在整条相贯线焊缝中，在相贯线焊缝的不同位置上设置不同的缺陷，以便于通过超声相控阵技术检测相贯线焊缝时，通过对模拟试块的检测，判断检测方案在相贯线焊缝不同位置的检测能力，以判断检测方案的可行性和检测结果的精确程度。

本实施例中，上述相贯线焊缝3的对称轴为：上述支管2轴线和主管1轴线所在平面与相贯线焊缝3的相交线，即，该相贯线焊缝3位于该相交线两侧的部分相互镜像对称。

进一步地，以上述支管2连接主管1的一端为支管2的第一端，以上述支管2的另一端，即支管2未连接主管1的一端为第二端。

本实施例中，上述相贯线焊缝3的缺陷分布如图2和图3所示，以上述相贯线焊缝3位于对称轴上的两个点中，远离第二端的点为0°位置，另一点为180°位置。

上述第一未焊透缺陷4自0°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向逆时针设置；上述条状夹渣缺陷5自90°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向逆时针设置；上述第二未焊透缺陷6自180°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向顺时针设置；上述主管侧未熔合缺陷7自225°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向顺时针设置；上述支管侧未熔合缺陷8自315°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向顺时针设置。

本实施例中，由于相贯线焊缝3相对其对称轴对称设置，因此315°位置处预置的缺陷可以视为和45°位置处等效，225°位置处同理，可视为和135°位置处等效。

上述缺陷预置布置可以保证在整条相贯线焊缝的各个位置均有缺陷分布，以较好地看出在整个检测过程中各个位置的检测效果；同时缺陷在相贯线焊缝中的位置也各不相同，在主管侧、支管侧、焊缝根部和焊缝中间均有分布。

在其他实施例中，上述第一未焊透缺陷4还可自0°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向顺时针设置；相应地，上述条状夹渣缺陷5自90°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向顺时针设置；上述第二未焊透缺陷6自180°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向逆时针设置；上述主管侧未熔合缺陷7自225°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向逆时针设置；上述支管侧未熔合缺陷8自315°位置为起点，沿相贯线焊缝3周向逆时针设置。

优选地，上述第一未焊透缺陷4、条状夹渣缺陷5、第二未焊透缺陷6、主管侧未熔合缺陷7和支管侧未熔合缺陷8沿相贯线焊缝3周向的缺陷长度均为15mm。

优选地，相贯线焊缝3的厚度大于5mm。

本实施例中，上述条状夹渣缺陷5位于相贯线焊缝3内的埋藏深度至少为3mm。优选地，上述条状夹渣缺陷5位于相贯线焊缝3内的埋藏深度为5mm。

进一步地，上述支管侧未熔合缺陷8位于相贯线焊缝3内的埋藏深度也可设置为5mm。

本实施例中，通过将各缺陷的尺寸进行明确规定，以便于超声无损检测人员验证检测方案的可行性，并可量化说明检测结果的精确程度。

本实施例中，上述支管2连接于上述主管1的一端，即第一端开设有坡口。

其中，通过在支管2上加工相应的坡口，且主管1不经过任何加工，采用安放的方式，将支管2安放到主管1上，然后进行焊接，并在上述相贯线焊缝内部预置两处未焊透缺陷、两处未熔合缺陷、以及一处条形夹渣缺陷。

本实施例中，上述支管2轴线与上述主管1轴线之间的夹角为45°，以形成非偏心Y型相贯线焊缝。

进一步地，上述主管1的尺寸为Ф450×700×20，上述支管2的尺寸为Ф219×500×10。本实施例中，上述主管1和支管2的材质均为20号钢。

本实施例中，在焊后需要对试块表面进行机加工处理，以保证表面精度，避免检测过程中出现耦合较差的情况。

具体地，本实施例的模拟试块的检测过程如下：

Step1：利用超声相控阵检测设备自带的模拟软件或其他模拟软件，制定初步的检测方案，包括扫查方式、聚焦方式等；

Step2：将超声相控阵换能器放置在支管侧，设置好超声相控阵检测设备相应参数后进行检测过程，检测过程可以利用扫查装置进行自动化扫查，也可以采用手动扫查的方式进行检测；

Step3：控制超声相控阵换能器对相贯线焊缝进行全面检测，找出预置的五处缺陷，并对各缺陷进行定位和定量；

Step4：对Step3的检测结果进行评估，若检测结果可行性较高，则可按照该检测方案进行检测；若检测结果误差较大，则对检测方案进行优化，以制定新的检测方案，并重复Step2～Step3，以重新评估新的检测方案的检测结果，直至新的检测方案的检测结果的可行性较高，即可作为最终的检测方案以应用。

本实施例的模拟试块，通过在相贯线焊缝内部预置五处缺陷，且不同位置上的缺陷不尽相同，不仅可保证缺陷分布的均匀性，同时也涵盖了在实际生产过程中最为常见的缺陷类型，进而有助于判断检测方案在相贯线焊缝不同位置的检测能力，以及检测方案对不同类型缺陷的检出能力。此外，通过对各缺陷的尺寸进行精确要求，还可量化描述检测结果的精确程度。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于，其包括：

主管(1)；

支管(2)，所述支管(2)焊接于所述主管(1)的侧壁，并形成轴对称的相贯线焊缝(3)，所述支管(2)轴线与主管(1)轴线相交，且二者之间的夹角为30-60°；

所述相贯线焊缝(3)沿周向依次设置有第一未焊透缺陷(4)、条状夹渣缺陷(5)、第二未焊透缺陷(6)、主管侧未熔合缺陷(7)以及支管侧未熔合缺陷(8)。

2.如权利要求1所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于，所述相贯线焊缝(3)的对称轴为：所述支管(2)轴线和主管(1)轴线所在平面与相贯线焊缝(3)的相交线。

3.如权利要求2所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：以所述支管(2)连接主管(1)的一端为支管(2)的第一端，以所述支管(2)的另一端为第二端；以所述相贯线焊缝(3)位于对称轴上的两个点中，远离第二端的点为0°位置，另一点为180°位置；

所述第一未焊透缺陷(4)自0°位置为起点逆时针设置；

所述条状夹渣缺陷(5)自90°位置为起点逆时针设置；

所述第二未焊透缺陷(6)自180°位置为起点顺时针设置；

所述主管侧未熔合缺陷(7)自225°位置为起点顺时针设置；

所述支管侧未熔合缺陷(8)自315°位置为起点顺时针设置。

4.如权利要求3所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述第一未焊透缺陷(4)、条状夹渣缺陷(5)、第二未焊透缺陷(6)、主管侧未熔合缺陷(7)和支管侧未熔合缺陷(8)沿相贯线焊缝(3)周向的缺陷长度均为15mm。

5.如权利要求3所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述条状夹渣缺陷(5)位于相贯线焊缝(3)内的埋藏深度至少为3mm。

6.如权利要求5所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述条状夹渣缺陷(5)位于相贯线焊缝(3)内的埋藏深度为5mm。

7.如权利要求1所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述支管(2)连接于所述主管(1)的一端开设有坡口。

8.如权利要求1所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述支管(2)轴线与所述主管(1)轴线之间的夹角为45°。

9.如权利要求1所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述主管(1)的尺寸为Ф450×700×20，所述支管(2)的尺寸为Ф219×500×10。

10.如权利要求1所述的用于钢管拱桥相贯线焊缝超声相控阵检测的模拟试块，其特征在于：所述主管(1)和支管(2)的材质均为20号钢。

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