CN217688741U - 一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无损检测技术领域，公开了一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，包括连接试块、模拟试块、对比试块、焊缝和检测机构，连接试块；模拟试块，固定连接于所述连接试块两端；对比试块，固定连接于所述模拟试块两侧；焊缝，开设于所述模拟试块中间部；检测机构，设置于所述连接试块、所述模拟试块和所述对比试块连接处。结构紧凑、功能齐全，可同时满足相控阵仪器设备调试、灵敏度设定和检测工艺验证要求，无需更换不同试块校准相控阵检测系统，操作简便，制造、使用、维护成本低。采用对比试块和模拟试块同体设置的结构形式，便于携带和使用，检测效率高。

Description

一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块

技术领域

本实用新型涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块。

背景技术

锅炉受热面管由大量管子经焊接组合而成，是锅炉安全运行的重要组成部分，焊缝是受热面管中最薄弱的部分，其安全性一直受到较为严格的监督管理。同时从经济性考虑，电站锅炉高温受热面同一根管选材不以最高壁温为唯一标准，而是不同的温度区段上采用不同性能的金属材料。因此，在锅炉受热面系中不可避免地出现大量的异种钢焊接管材。由于不同管材的力学性能等不同，选取的壁厚也存在差异，一般高等级管材壁厚较薄，较低等级钢材较厚，为了使两者焊接时得到较好的焊缝成型，减少焊缝结构应力，一般焊接时通过在内壁增设一层衬板(焊接衬环)来得到较好的焊缝根部成型。

由于衬环两端与各自管子母材紧密贴合，在焊接时此处形成一个先天未熔合，即在衬环、焊缝、母材的三角界面位置形成一个相对应力集中点。锅炉受热面管在服役过程中会受到高温、高压、烟气及内壁水汽氧化的影响，恶劣的运行环境及复杂的应力状态，以及焊接自身存在的缺陷等因素，可能诱发三角界面区域裂纹的萌生，进而导致断裂而引发严重的安全事故。目前还未见有针对不同厚度带焊接衬环的管道焊接结构设计制造的超声检测对比试块。

因此，如何能检测不同厚度带焊接衬环的管道焊接结构的安全性。

实用新型内容

本申请的一些实施例中，提供了一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，用以解决现有技术中存在的不能检测不同厚度带焊接衬环的管道焊接结构安全性的技术问题。

本申请的一些实施例中，改进了对比试块和模拟试块的连接结构，模拟试块，固定连接于所述连接试块两端；对比试块，固定连接于所述模拟试块两侧；所述模拟试块包括：第一模拟试块，固定连接于所述连接试块一端；第二模拟试块，固定连接于所述连接试块另一端。所述对比试块包括：第一对比试块，固定连接于所述第一模拟试块上远离所述连接试块的一侧；第二对比试块，固定连接于所述第二模拟试块上远离所述连接试块的一侧；所述第一对比试块和所述第二对比试块厚度相同，所述连接试块厚度小于所述第一对比试块厚度和所述第二对比试块厚度。将对比试块和模拟试块同体设置的结构形式，便于携带和使用，检测效率高。

本申请一些实施例中，改进了探头校准方式，所述对比试块还包括：第一通孔阵，开设在所述第一对比试块上，所述第一通孔阵为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条水平线上；第二通孔阵，开设在所述第二对比试块上，所述第二通孔阵为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条垂直线上。相控阵超声探头在第一探头放置面、第二探头放置面和第三探头放置面上进行左右移动，分别利用其水平横通孔、垂直横通孔进行相应的校准操作，提高了探头测量精度。

本申请一些实施例中，改进了对比试块、模拟试块和连接试块的固定结构，所述检测机构包括：凹槽，设置于所述模拟试块底部；衬环，设置于所述凹槽底部。检测机构，设置于所述连接试块、所述模拟试块和所述对比试块连接处。在相控阵探头检测时，提供对照和参考，提高检测准确性。

本申请一些实施例中，提供了一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，包括：

连接试块；

模拟试块，固定连接于所述连接试块两端；

对比试块，固定连接于所述模拟试块两侧；

焊缝，开设于所述模拟试块中间部；

检测机构，设置于所述连接试块、所述模拟试块和所述对比试块连接处。

本申请一些实施例中，所述模拟试块包括：

第一模拟试块，固定连接于所述连接试块一端；

第二模拟试块，固定连接于所述连接试块另一端。

本申请一些实施例中，所述对比试块包括：

第一对比试块，固定连接于所述第一模拟试块上远离所述连接试块的一侧；

第二对比试块，固定连接于所述第二模拟试块上远离所述连接试块的一侧；

所述第一对比试块和所述第二对比试块厚度相同，所述连接试块厚度小于所述第一对比试块厚度和所述第二对比试块厚度。

本申请一些实施例中，所述连接试块顶部开设有第三探头放置面；

所述对比试块还包括：

第一探头放置面，开设于所述第一对比试块顶部；

第二探头放置面，开设于所述第二对比试块顶部；

所述第一探头放置面、所述第二探头放置面和所述第三探头放置面均用于放置相控阵探头。

本申请一些实施例中，所述焊缝包括：

第一焊缝，设置于所述第一模拟试块中间处；

第二焊缝，设置于所述第二模拟试块中间处。

本申请一些实施例中，所述检测机构包括：

凹槽，设置于所述模拟试块底部；

衬环，设置于所述凹槽底部。

本申请一些实施例中，所述凹槽包括：

第一凹槽，设置于所述第一模拟试块底部；

第二凹槽，设置于所述第二模拟试块底部。

本申请一些实施例中，所述衬环包括：

第一衬环，固定连接于所述第一对比试块、所述第一模拟试块和所述连接块连接处；

第二衬环，固定连接于所述第二对比试块、所述第二模拟试块和所述连接块连接处；

所述第一衬环和所述第二衬环均用于固定所述连接试块、所述模拟试块和所述对比试块。

本申请一些实施例中，所述对比试块还包括：

第一通孔阵，开设在所述第一对比试块上，所述第一通孔阵为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条水平线上；

第二通孔阵，开设在所述第二对比试块上，所述第二通孔阵为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条垂直线上。

本申请一些实施例中，所述第一模拟试块与所述第二模拟试块呈中心对称，所述第一对比试块与所述第二对比试块呈中心对称，所述第一对比试块、所述连接块和所述第二对比试块顶部均为曲面。

本申请与现有技术相比，具有以下有益效果：

本申请结构紧凑、功能齐全，可同时满足相控阵仪器设备调试、灵敏度设定和检测工艺验证要求，无需更换不同试块校准相控阵检测系统，操作简便，制造、使用、维护成本低。采用对比试块和模拟试块同体设置的结构形式，便于携带和使用，检测效率高；对比试块、连接试块的上端部均加工曲率，试块曲率与被检管道曲率相同，因此，在仪器调试、灵敏度设定和检测工艺验证过程中均使用相同曲率，弥补了仪器调试过程中的灵敏度损失，保证了检测系统校准的连贯性和一致性，提高了相控阵检测精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块的结构示意图；

图2是本实用新型实施例检测试块的结构示意主视图之一；

图3是本实用新型实施例检测试块的结构示意主视图之一；

图4是本实用新型实施例中检测试块中Ⅰ处的放大示意图；

图5是本实用新型实施例中检测试块中Ⅱ处的放大示意图。

图中，

1、第一对比试块；11、第一通孔阵；12、第一探头放置面；

2、连接试块；21、第三探头放置面；

3、第二对比试块；31、第二通孔阵；32、第二探头放置面；

4、第一模拟试块；41、第一焊缝；42、第一衬环；43、第一凹槽； 5、第二模拟试块；51、第二焊缝；52、第二衬环；53、第二凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请一些实施例中，提供了一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，该检测试块整体外形为长条状，包括：

连接试块2，为奥氏体不锈钢材质；

模拟试块，固定连接于所述连接试块2两端；

对比试块，固定连接于所述模拟试块两侧；

焊缝，开设于所述模拟试块中间部；

检测机构，设置于所述连接试块2、所述模拟试块和所述对比试块连接处。

本申请一些实施例中，所述模拟试块包括：

第一模拟试块4，固定连接于所述连接试块2一端；

第二模拟试块5，固定连接于所述连接试块2另一端。

本申请一些实施例中，所述对比试块包括：

第一对比试块1，固定连接于所述第一模拟试块4上远离所述连接试块2的一侧；

第二对比试块3，固定连接于所述第二模拟试块5上远离所述连接试块2的一侧；

所述第一对比试块1和所述第二对比试块3厚度相同，所述连接试块2厚度小于所述第一对比试块1厚度和所述第二对比试块3厚度；所述第一对比试块1和所述第二对比试块3为铁素体或马氏体材质，与被检测材料材质相同。

本申请一些实施例中，所述连接试块2顶部开设有第三探头放置面21；

所述对比试块还包括：

第一探头放置面12，开设于所述第一对比试块1顶部；

第二探头放置面32，开设于所述第二对比试块3顶部；

所述第一探头放置面12、所述第二探头放置面32和所述第三探头放置面21均用于放置相控阵探头，还用于相控阵探头角度竖直分辨力及灵敏度验证。所述第一探头放置面12、所述第二探头放置面32和所述第三探头放置面21均为曲面，其曲率值与被检测材料曲率值相同。

本申请一些实施例中，所述焊缝包括：

第一焊缝41，设置于所述第一模拟试块4中间处；

第二焊缝51，设置于所述第二模拟试块5中间处；

所述第一焊缝41和所述第二焊缝51材质、结构均与被检测材料材质和焊接工艺相同。

本申请一些实施例中，所述检测机构包括：

凹槽，设置于所述模拟试块底部；

衬环，设置于所述凹槽底部。

本申请一些实施例中，所述凹槽包括：

第一凹槽43，设置于所述第一模拟试块4底部；

第二凹槽53，设置于所述第二模拟试块5底部；

所述第一凹槽43和所述第二凹槽53均为“V”形结构。所述第一凹槽43与所述第一对比试块1下端水平面夹角为10度，深度为1毫米。所述第二凹槽53与所述连接试块2下端水平面夹角为10度，深度为1毫米。

本申请一些实施例中，所述衬环包括：

第一衬环42，固定连接于所述第一对比试块1、所述第一模拟试块4和所述连接块连接处；

第二衬环52，固定连接于所述第二对比试块3、所述第二模拟试块5和所述连接块连接处；

所述第一衬环42和所述第二衬环52均用于固定所述连接试块2、所述模拟试块和所述对比试块。

本申请一些实施例中，所述对比试块还包括：

第一通孔阵11，开设在所述第一对比试块1上，所述第一通孔阵 11为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条水平线上；

第二通孔阵31，开设在所述第二对比试块3上，所述第二通孔阵 31为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条垂直线上，各通孔截面均为圆形，直径相同，且同一系列中，相邻两横通孔的间距相同。

本申请一些实施例中，所述第一模拟试块4与所述第二模拟试块5 呈中心对称，所述第一对比试块1与所述第二对比试块3呈中心对称，所述第一对比试块1、所述连接块和所述第二对比试块3顶部均为曲面。

本申请的工作原理：

将装有曲率楔块的相控阵探头放置在第一探头放置面12和第二探头放置面32，并将探头前端对准相应通孔阵，验证探头设置的角度区域是否满足灵敏度和分辨力要求。

将探头继续前移至第一模拟试块4，调整探头位置，使相控阵声束扫查到第一凹槽43，记录此时增益及波形特征。

将探头继续前移至第二模拟试块5，调整探头位置，使相控阵声束扫查到第二焊缝51、被检测材料与第二衬环52交界位置，记录此时增益及波形特征。

将探头继续前移至第二模拟试块5，调整探头位置，使相控阵声束扫查到第二凹槽53，记录此时增益及波形特征。

将探头继续前移至第一模拟试块4，调整探头位置，使相控阵声束扫查到第一焊缝41、被检测材料与衬第一衬环42交界位置，记录此时增益及波形特征。

在进行被检焊缝检测时，凡增益大于试块凹槽时，可记录为超标缺陷。

根据本申请的第一构思，由于改进了对比试块和模拟试块的连接结构，模拟试块，固定连接于所述连接试块2两端；对比试块，固定连接于所述模拟试块两侧；所述模拟试块包括：第一模拟试块4，固定连接于所述连接试块2一端；第二模拟试块5，固定连接于所述连接试块2另一端。所述对比试块包括：第一对比试块1，固定连接于所述第一模拟试块4上远离所述连接试块2的一侧；第二对比试块3，固定连接于所述第二模拟试块5上远离所述连接试块2的一侧；所述第一对比试块1和所述第二对比试块3厚度相同，所述连接试块2厚度小于所述第一对比试块1厚度和所述第二对比试块3厚度。将对比试块和模拟试块同体设置的结构形式，便于携带和使用，检测效率高。

根据本申请的第二构思，由于改进了探头校准方式，所述对比试块还包括：第一通孔阵11，开设在所述第一对比试块1上，所述第一通孔阵11为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条水平线上；第二通孔阵31，开设在所述第二对比试块3上，所述第二通孔阵31 为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条垂直线上。相控阵超声探头在第一探头放置面12、第二探头放置面32和第三探头放置面 21上进行左右移动，分别利用其水平横通孔、垂直横通孔进行相应的校准操作，提高了探头测量精度。

根据本申请的第三构思，由于改进了对比试块、模拟试块和连接试块2的固定结构，所述检测机构包括：凹槽，设置于所述模拟试块底部；衬环，设置于所述凹槽底部。检测机构，设置于所述连接试块2、所述模拟试块和所述对比试块连接处。在相控阵探头检测时，提供对照和参考，提高检测准确性。

本申请检测试块中部焊缝的焊接工艺、材质、结构与被检工件相同，可真实反映声场特征。另一方面，该试块制作后一次提供带缺陷和不带缺陷的模拟试块，人工缺陷的角度设置能够区别非危害性缺陷与危害性缺陷，可模拟反射波声束，真实反映声传播特征。因此，使用本申请试块进行灵敏度设置和缺陷判别更接近实际检测情况，检测精度高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，包括：

连接试块；

模拟试块，固定连接于所述连接试块两端；

对比试块，固定连接于所述模拟试块两侧；

焊缝，开设于所述模拟试块中间部；

检测机构，设置于所述连接试块、所述模拟试块和所述对比试块连接处。

2.根据权利要求1所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述模拟试块包括：

第一模拟试块，固定连接于所述连接试块一端；

第二模拟试块，固定连接于所述连接试块另一端。

3.根据权利要求2所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述对比试块包括：

第一对比试块，固定连接于所述第一模拟试块上远离所述连接试块的一侧；

第二对比试块，固定连接于所述第二模拟试块上远离所述连接试块的一侧；

所述第一对比试块和所述第二对比试块厚度相同，所述连接试块厚度小于所述第一对比试块厚度和所述第二对比试块厚度。

4.根据权利要求3所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述连接试块顶部开设有第三探头放置面；

所述对比试块还包括：

第一探头放置面，开设于所述第一对比试块顶部；

第二探头放置面，开设于所述第二对比试块顶部；

所述第一探头放置面、所述第二探头放置面和所述第三探头放置面均用于放置相控阵探头。

5.根据权利要求2所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述焊缝包括：

第一焊缝，设置于所述第一模拟试块中间处；

第二焊缝，设置于所述第二模拟试块中间处。

6.根据权利要求4所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述检测机构包括：

凹槽，设置于所述模拟试块底部；

衬环，设置于所述凹槽底部。

7.根据权利要求6所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述凹槽包括：

第一凹槽，设置于所述第一模拟试块底部；

第二凹槽，设置于所述第二模拟试块底部。

8.根据权利要求7所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述衬环包括：

第一衬环，固定连接于所述第一对比试块、所述第一模拟试块和所述连接试块连接处；

第二衬环，固定连接于所述第二对比试块、所述第二模拟试块和所述连接试块连接处；

所述第一衬环和所述第二衬环均用于固定所述连接试块、所述模拟试块和所述对比试块。

9.根据权利要求3所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述对比试块还包括：

第一通孔阵，开设在所述第一对比试块上，所述第一通孔阵为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条水平线上；

第二通孔阵，开设在所述第二对比试块上，所述第二通孔阵为若干个依次排列的通孔，所述通孔均处于同一条垂直线上。

10.根据权利要求3所述的不等厚带焊接衬板的小径管焊缝相控阵超声检测试块，其特征在于，所述第一模拟试块与所述第二模拟试块呈中心对称，所述第一对比试块与所述第二对比试块呈中心对称，所述第一对比试块、所述连接试块和所述第二对比试块顶部均为曲面。

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