專利名稱：一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶和壓力容器管道的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種船用鋼焊縫相控陣 超聲波檢測工藝方法。
背景技術(shù)：
相控陣超聲波檢測技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用，如加拿大和法國的水 電、核電設(shè)備制造檢驗(yàn)和在役檢驗(yàn)中大多采用此技術(shù)，并有逐步取代射線檢測的趨勢，大大 降低了檢測成本和生產(chǎn)周期。目前相控陣超聲波檢測技術(shù)在國內(nèi)尚處于起步階段，雖然最 近幾年從國外引進(jìn)了一些設(shè)備，但其應(yīng)用還是相當(dāng)簡單，如在西氣東輸項(xiàng)目管道檢測方面 有一些應(yīng)用的例證，在軍品復(fù)雜形狀或特殊材料零部件檢測方面還沒有廣泛應(yīng)用，相控陣 超聲波檢測技術(shù)所具有的出色的檢測能力尚未得到發(fā)揮。而在我國軍工產(chǎn)品生產(chǎn)中有許多 零部件具有質(zhì)量等級高、形狀復(fù)雜、材料特殊等特性，常規(guī)超聲波檢測或射線檢測對有些零 部件往往難以準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行檢測和評價(jià)。雖然常規(guī)超聲波或射線檢測已經(jīng)是比較成熟的檢測技術(shù)，但對具有特殊要求的零 部件其檢測效果還是難以令人滿意的。例如在焊縫檢測方面，國內(nèi)潛艇殼體高強(qiáng)度鋼對 接焊縫、奧氏體不銹鋼杯形節(jié)點(diǎn)的檢測，仍然采用最傳統(tǒng)的檢測方法，即100%射線檢測、 100%超聲波檢測和100%表面檢測。如射線進(jìn)行檢測，其缺陷檢出率往往受板厚、焦點(diǎn)尺 寸、缺陷位置和取向等因素影響而不易達(dá)到檢出效果，特別是上部缺陷，在底片上的幾何不 清晰度往往會超出標(biāo)準(zhǔn)范圍；采用常規(guī)超聲波探傷，由于聲波在材質(zhì)中的衰減造成缺陷信 號的信噪比較低，往往難以區(qū)分缺陷信號和偽缺陷信號，而且常規(guī)檢測速度慢又容易造成 漏檢和誤判，隨著軍工產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，軍方和生產(chǎn)廠家對無損檢測 技術(shù)方面提出了高速度、高精度、高分辨率、高可靠性的“四高”要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于研究出一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，它可進(jìn)行 無損檢測，并能達(dá)到速度、精度、分辨率和可靠性均比現(xiàn)有技術(shù)高的要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工 藝方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟，a、檢測設(shè)備的準(zhǔn)備；b、清除被探測物表面 和探頭移動區(qū)的飛濺、銹蝕、油垢，并在被探測物表面和探頭移動區(qū)涂抹耦合劑；C、選擇反 射角度和發(fā)射深度進(jìn)行掃查；d、掃查完畢后輸入數(shù)據(jù)或掃查圖像；e、根據(jù)檢測數(shù)據(jù)或掃查 圖像分析掃查區(qū)域；f、對焊縫的質(zhì)量進(jìn)行評定。本發(fā)明可進(jìn)行無損害的焊縫檢測，并能達(dá)到速度、精度、分辨率和可靠性均比現(xiàn)有 技術(shù)高的要求，填補(bǔ)了國內(nèi)船舶行業(yè)相控陣技術(shù)研究應(yīng)用的空白，研究成果可以直接應(yīng)用 于潛艇殼體、彈用航空發(fā)動機(jī)質(zhì)量檢測，彌補(bǔ)傳統(tǒng)超聲波檢測的不足，或與其他檢測技術(shù)形 成有效的互補(bǔ)，可以使得產(chǎn)品質(zhì)量檢測工藝更趨完善，增強(qiáng)產(chǎn)品檢測技術(shù)可靠性。并可有效 地縮短檢測周期，降低人員成本，提高檢測效率和質(zhì)量控制水平。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明作具體的描述。本發(fā)明為一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，其特征在于所述的方法 包括以下步驟，a、檢測設(shè)備的準(zhǔn)備；b、清除被探測物表面和探頭移動區(qū)的飛濺、銹蝕、油垢， 并在被探測物表面和探頭移動區(qū)涂抹耦合劑；C、選擇反射角度和發(fā)射深度進(jìn)行掃查；d、掃 查完畢后輸入數(shù)據(jù)或掃查圖像；e、根據(jù)檢測數(shù)據(jù)或掃查圖像分析掃查區(qū)域；f、對焊縫的質(zhì) 量進(jìn)行評定。具體實(shí)施時步驟a中的檢測設(shè)備的準(zhǔn)備包括選用超聲波主機(jī)F0CUS 32/64， 探頭5MHz、32晶片線陣列，手動編碼掃查器、分線器(為TOFD技術(shù)配置)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng) windows 2000操作系統(tǒng)、軟件T0MSCAN 2. 4R1，試塊，試塊包括標(biāo)準(zhǔn)試塊和參考試塊，這些 設(shè)備包括其中的軟件均為現(xiàn)有技術(shù)，探頭推薦采用5MHz、32晶片線陣列線陣列探頭，當(dāng)晶 片長度和線陣列寬度符合H = 1. 4,jA(Fmin + Fmax)公式要求時，其技術(shù)性能指標(biāo)最優(yōu)；試 塊中的標(biāo)準(zhǔn)試塊采用國際焊接學(xué)會(IIW)試塊，用于測定相控陣系統(tǒng)、探頭性能以及調(diào)節(jié) 相控陣系統(tǒng)時基掃描范圍；試塊中的參考試塊盡可能采用與被檢件原材料同等級或相同材 料制作，且含有焊縫。焊縫的制作應(yīng)與被檢件的焊接程序相同，即參考試塊與被檢試件的焊 縫在超聲波特性有較大影響的參數(shù)(熱輸入功，熔敷比率，施焊道數(shù)等)上相一致，參考試 塊的表面狀況應(yīng)與被檢件的典型狀況相似；關(guān)于步驟b中的耦合劑可選用常用的機(jī)油、甘 油或化學(xué)漿糊(C. M. C)。關(guān)于步驟c中的掃查類型共包括三種類型掃查方式扇形掃查、 深度掃查或線性掃查中的一種或它們中的任意組合；對脈沖回波，英文縮寫為PE來說，采 用扇形掃查，對超聲時差延射技術(shù)英文縮寫為TOFD技術(shù)來說，采用線性掃查。反射角度的選擇根據(jù)檢測的板厚和檢測要求設(shè)置角度范圍上下限值，角度設(shè)置 的原則是保證角度范圍的上下限能夠覆蓋整個焊縫檢測面，聚焦規(guī)則的數(shù)量步進(jìn)值，可以 根據(jù)檢測要求而定，聚焦規(guī)則數(shù)量越多，采集的數(shù)據(jù)量越大。發(fā)射深度的設(shè)置對脈沖回波，英文縮寫為PE來說，保證兩次波的靈敏度為前提， 通常設(shè)為略大于2倍的母材厚度，對超聲時差延射技術(shù)英文縮寫為TOFD來說，在保證主聲 束角度的前提下盡可能增大擴(kuò)散角，衍射效應(yīng)才會越明顯，所以可以將深度設(shè)置在一較遠(yuǎn) 的距離處(比如500mm)。掃查區(qū)域表面的凸凹不平的形狀以及局部變化的輪廓須保證探 頭與掃查表面之間的間隙不能大于0. 5mm。若有需要，應(yīng)進(jìn)行少量的打磨以確保表面光潔。 對掃查表面以及聲束的反射表面，如經(jīng)過機(jī)加工后，表面粗糙度Ra不超過6. 3 μ m，經(jīng)過噴 砂后，不超過12. 5 μ m，則可認(rèn)為是滿足要求。實(shí)施例檢測的環(huán)境溫度攝氏20度，相對濕 度小于95%，電源功率220V、50A，適用范圍本工藝適用于現(xiàn)用高強(qiáng)度鋼，材料板厚16mm 至60mm制作的殼體板的對接焊縫焊接接頭超聲波檢測。本工藝不適用于鑄鋼焊接對接接 頭、內(nèi)徑小于或等于200mm的縱向?qū)咏宇^的超聲波檢測。步驟d中掃查完畢，輸入保存的 數(shù)據(jù)或圖像，進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)或圖像的分進(jìn)而進(jìn)行焊縫質(zhì)量的評定探頭類型設(shè)置包括線陣 列、環(huán)陣列相控陣探頭兩種選擇。此外還有斜交角的設(shè)置通常為90°、270°根據(jù)檢測的 收發(fā)方式，探頭同掃查軸的夾角而定。(如選用斜交角為90°，斜交角為270°，TOFD的斜 交角為90° )探頭晶片數(shù)量設(shè)置根據(jù)檢測探頭而定。受檢工件的設(shè)置，PE采用的是折射 橫波，TOFD采用的是折射縱波，聲速根據(jù)材料聲速要作相應(yīng)的設(shè)置。檢測時機(jī)當(dāng)被測物 體板厚< 50mm時，應(yīng)在焊后24小時后進(jìn)行。如有結(jié)構(gòu)特殊要求，經(jīng)協(xié)商后在焊后48小時以后進(jìn)行。將探頭移動至焊縫邊緣(如起始掃查點(diǎn)位置位15. 5mm)，進(jìn)行粗探傷，在粗探傷 時，為了防止缺陷的漏檢，在不影響信噪比的前提下，應(yīng)在探傷靈敏度基礎(chǔ)上提高6dB。將光 標(biāo)放在PE掃描圖上像素差出現(xiàn)最大的位置上，由光標(biāo)軸線的位置、方位、深度、狀況等來判 斷是否為缺陷回波，對確定是焊縫中缺陷時，應(yīng)在焊縫的表面上作出缺陷部位標(biāo)記，然后進(jìn) 行精探傷，精探傷的部位，以粗探傷中所標(biāo)記的缺陷部位作為探傷的對象；進(jìn)入數(shù)據(jù)或圖像 分析，所有的數(shù)據(jù)或圖像分析可以在脫機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，在扇形掃查中超聲軸就是按真實(shí)深 度來顯示的，首先將光標(biāo)移動至缺陷，從扇形掃查PE或TOFD的圖像上很容易得到其深度， TOFD圖像上顯示距離試板表面的距離，在扇形掃查中顯示為一次反射波距離。采用常規(guī)超 聲的測長方法即6dB法，移動光標(biāo)，使掃描脈沖回波高度降低一半，即可顯示其指示長度以 及距離端點(diǎn)的距離，同時從掃描上直接讀出該缺陷距離焊縫中心線的距離，這樣便擁有了 常規(guī)超聲波檢測所需的全部信息。焊縫質(zhì)量的評定超過標(biāo)準(zhǔn)要求的缺陷應(yīng)判斷是否具有裂 紋等危害性缺陷特征，并結(jié)合缺陷位置，動態(tài)波形及工藝特征作判定。如不能作出準(zhǔn)確判斷 應(yīng)輔以射線或其他方法作綜合評定。質(zhì)量分級根據(jù)缺陷圖被檢驗(yàn)人員判定為裂紋、未熔合、 未焊透等危 害性缺陷，不論其指示長度和缺陷當(dāng)量的多少，均評定為不合格。對不合格的缺 陷必須在被檢焊縫邊上作出缺陷沿焊接接頭方向的位置、缺陷深度、長度及距焊縫中心的 距離等明顯標(biāo)記，以便于返修。缺陷復(fù)探長度應(yīng)超過返修長度二端各50mm。焊接接頭質(zhì)量 分級按驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的規(guī)定進(jìn)行，這些驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范大都采用行業(yè)中具有代表性的企 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟，a、檢測設(shè)備的準(zhǔn)備；b、清除被探測物表面和探頭移動區(qū)的飛濺、銹蝕、油垢，并在被探測物表面和探頭移動區(qū)涂抹耦合劑；c、選擇反射角度和發(fā)射深度進(jìn)行掃查；d、掃查完畢后輸入數(shù)據(jù)或掃查圖像；e、根據(jù)檢測數(shù)據(jù)或掃查圖像分析掃查區(qū)域；f、對焊縫的質(zhì)量進(jìn)行評定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，其特征在于 步驟a、檢測設(shè)備的準(zhǔn)備包括選用超聲波主機(jī)F0⑶S 32/64，探頭5MHz、32晶片線陣列，手 動編碼掃查器、分線器；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)windows 2000操作系統(tǒng)、軟件T0MSCAN 2. 4R1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，其特征在于 步驟b中的耦合劑為機(jī)油、甘油或化學(xué)漿糊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，其特征在于 步驟c中的掃查為，扇形掃查、深度掃查或線性掃查中的一種或它們中的任意組合。
全文摘要
本發(fā)明為一種船用鋼焊縫相控陣超聲波檢測工藝方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟，a、檢測設(shè)備的準(zhǔn)備；b、清除被探測物表面和探頭移動區(qū)的飛濺、銹蝕、油垢，并在被探測物表面和探頭移動區(qū)涂抹耦合劑；c、選擇反射角度和發(fā)射深度進(jìn)行掃查；d、掃查完畢后輸入數(shù)據(jù)或掃查圖像；e、根據(jù)檢測數(shù)據(jù)或掃查圖像分析掃查區(qū)域；f、對焊縫的質(zhì)量進(jìn)行評定。本發(fā)明可進(jìn)行無損害的焊縫檢測，并能達(dá)到速度、精度、分辨率和可靠性均比現(xiàn)有技術(shù)高的要求，填補(bǔ)了國內(nèi)船舶行業(yè)相控陣技術(shù)研究應(yīng)用的空白，可以直接應(yīng)用于潛艇殼體、彈用航空發(fā)動機(jī)質(zhì)量檢測，彌補(bǔ)傳統(tǒng)超聲波檢測的不足，或與其他檢測技術(shù)形成有效的互補(bǔ)，可以使得產(chǎn)品質(zhì)量檢測工藝更趨完善，增強(qiáng)產(chǎn)品檢測技術(shù)可靠性。
文檔編號G01N29/06GK101832973SQ20091004744
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者張輝華, 李根強(qiáng) 申請人:上海船舶工藝研究所