專利名稱：用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊。
背景技術(shù)：
隨著油氣輸送鋼管口徑、厚壁和鋼級(jí)不斷提高，特別是埋弧焊鋼管在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)批量使用的埋弧焊鋼管最大規(guī)格分別為Φ 1219X 18.4mm、Φ 1219X 33mm、Φ 1016X38mm和Φ762X31.8mm,鋼級(jí)分別為X80和X70，每根鋼管焊縫約95-97 %的長(zhǎng)度應(yīng)用自動(dòng)超聲波檢測(cè)。目前使用的油氣輸送鋼管自動(dòng)超聲波檢測(cè)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)有IS010893-11,EN10246-9,SY/T6423.2、IS03183、APISPEC5L、GB/T9711、DNV-0S_F101 等，這些標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中對(duì)檢測(cè)用試塊著重考慮了內(nèi)外表面厚度部分(內(nèi)外表面厚度大約為探頭有效聲束寬度的一半，一般油氣輸送鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)使用探頭有效聲束寬度約為12mm)的缺陷檢測(cè)，并未考慮內(nèi)外表面厚度部分以外的缺陷檢測(cè)。本發(fā)明就是發(fā)明一種油氣輸送鋼管制造過(guò)程中埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)方法中使用的試塊和目標(biāo)缺陷合理設(shè)計(jì)，利用分區(qū)檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)焊縫(包括熱影響區(qū))在一定寬度范圍和整個(gè)壁厚范圍內(nèi)100%檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，解決上述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，包括縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷、橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷、分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷和檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷；所述檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷包括位于焊縫中心的豎通孔和距離焊趾為壁厚的30%并且不得超出最小為5mm,最大為IOmm范圍的豎通孔,所述分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括母材內(nèi)表面平底孔，所述橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面橫向刻槽和內(nèi)表面橫向刻槽；當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在6 < t < 11.9_內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面焊趾部位縱向刻槽和內(nèi)表面焊趾部位縱向刻槽。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在12 < t < 17.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚50%位置，垂直于鈍邊的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在18彡t彡23.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚40%和60%位置，垂直于坡口面或鈍邊的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在24彡t彡29.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚30%、50%和70%位置，垂直于坡口面和鈍邊的平底孔。
當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在30彡t彡35.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚25%、42%、58%和75%位置，垂直于坡口面或鈍邊的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在36彡t彡41.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚20 %、36 %、50 %、64 %和80 %位置，垂直于坡口面和鈍邊的平底孔。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種油氣輸送鋼管制造過(guò)程中埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)用試塊。通過(guò)對(duì)試塊的設(shè)計(jì)，解決了油氣輸送鋼管在制造過(guò)程中埋弧焊焊縫(包括熱影響區(qū))在一定寬度范圍和整個(gè)厚度范圍內(nèi)100%的被檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果可以總結(jié)如下:1，本發(fā)明通過(guò)對(duì)油氣輸送鋼管制造過(guò)程中埋弧焊焊縫(包括熱影響區(qū))自動(dòng)超聲波檢測(cè)用試塊的設(shè)計(jì)，利用分區(qū)檢測(cè)技術(shù)，確保被檢測(cè)焊縫(包括熱影響區(qū))在一定寬度范圍和整個(gè)壁厚范圍內(nèi)100%的檢測(cè)。2，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉。


圖1為焊縫坡口及目標(biāo)反射體一側(cè)示意圖；圖2為內(nèi)外表面設(shè)置的縱向刻槽一側(cè)不意圖；圖3為上下坡口面設(shè)置I個(gè)平底孔一側(cè)示意圖；圖4為上下坡口面設(shè)置2個(gè)平底孔一側(cè)示意圖；圖5為鈍邊處設(shè)置I個(gè)平底孔一側(cè)示意圖；圖6為鈍邊處設(shè)置2個(gè)平底孔一側(cè)示意圖；圖7為焊縫中心設(shè)置的豎通孔示意圖；圖8為距焊趾一定距離處設(shè)置豎通孔一側(cè)示意圖；圖9為內(nèi)外表面設(shè)置的橫向刻槽示意圖；圖10為內(nèi)表面距焊趾一定距離處設(shè)置平底孔一側(cè)示意圖；圖11為壁厚范圍在6≤t≤11.9mm內(nèi)校準(zhǔn)試塊設(shè)計(jì)示意圖；圖12為壁厚范圍在12≤t≤17.9mm內(nèi)校準(zhǔn)試塊設(shè)計(jì)示意圖；圖13為壁厚范圍在18≤t≤23.9mm內(nèi)校準(zhǔn)試塊設(shè)計(jì)示意圖；圖14為壁厚范圍在24≤t≤29.9mm內(nèi)校準(zhǔn)試塊設(shè)計(jì)示意圖；圖15為壁厚范圍在30≤t≤35.9mm內(nèi)校準(zhǔn)試塊設(shè)計(jì)示意圖；圖16為壁厚范圍在36≤t≤41.9mm內(nèi)校準(zhǔn)試塊設(shè)計(jì)示意圖。其中，圖11-16 中:11、14為外側(cè)縱向刻槽；12、13為內(nèi)側(cè)縱向刻槽；211、212、221、222、223、224 為鈍邊處平底孔；231、234、241、242、247、248 為上坡口處平底孔；232、233、243、244、245、246 為下坡口處平底孔；31、33為焊趾一定距離的豎通孔；
32為位于焊縫中心的豎通孔；41為外側(cè)橫向刻槽；42為內(nèi)側(cè)橫向刻槽；51、52為內(nèi)側(cè)平底孔。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖11至圖16所示的一種用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，包括縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷、橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷、分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷和檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷 ；所述檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷包括位于焊縫中心的豎通孔和距離焊趾為壁厚的30%并且不得超出最小為5mm，最大為IOmm范圍的豎通孔，所述分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括母材內(nèi)表面平底孔，所述橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面橫向刻槽和內(nèi)表面橫向刻槽；當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在6 < t ( 11.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面焊趾部位縱向刻槽和內(nèi)表面焊趾部位縱向刻槽。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在12 < t < 17.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚50% (1/2)位置，垂直于鈍邊(“X”型坡口 )的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在18彡t彡23.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚40% (約1/3)和60% (約2/3)位置，垂直于坡口面或鈍邊(“X”型坡口)的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在24彡t彡29.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚30% (約1/4) ,50% (2/4)和70% (約3/4)位置，垂直于坡口面和鈍邊(“X”型坡口 )的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在30彡t彡35.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚25% (約1/5) ,42% (約2/5) ,58% (約3/5)和75% (約4/5)位置，垂直于坡口面或鈍邊(“X”型坡口 )的平底孔。當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在36彡t彡41.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚20% (約1/6)、36% (約2/6)、50% (3/6),64%(約4/6)和80% (約5/6)位置，垂直于坡口面和鈍邊(“X”型坡口)的平底孔。在某個(gè)具體的實(shí)施例中，其具體實(shí)施過(guò)程如下:試塊設(shè)計(jì)的基本方法試塊中目標(biāo)反射體的類型根據(jù)被檢鋼管的壁厚、焊縫坡口形式(一般使用“X”型坡口)設(shè)計(jì)如圖1所示。試塊中目標(biāo)反射體的孔(平底孔和豎通孔)和槽(V型槽或N型槽)的尺寸(孔徑和槽深)選擇應(yīng)依據(jù)每個(gè)區(qū)域的高度，典型的區(qū)域高度應(yīng)為6_。試塊設(shè)計(jì)時(shí)從外表面開(kāi)始，沿坡口依次向下、雙側(cè)對(duì)稱設(shè)計(jì)。目標(biāo)反射體分布應(yīng)為:外表面縱向目標(biāo)反射體、上坡口目標(biāo)反射體、鈍邊區(qū)域目標(biāo)反射體、下坡口目標(biāo)反射體、內(nèi)表面縱向目標(biāo)反射體、焊縫中心豎通孔、距焊趾一定距離的豎通孔、外表面橫向目標(biāo)反射體、內(nèi)表面橫向目標(biāo)反射體、內(nèi)表面母材目標(biāo)反射體。如有特殊要求，還可以加入附加目標(biāo)反射體。目標(biāo)反射體的設(shè)計(jì)a)內(nèi)外表面縱向目標(biāo)反射體用來(lái)模擬內(nèi)外表面的表面未熔合和咬邊等缺陷。目標(biāo)反射體為刻槽，長(zhǎng)度為15mm 25mm( —般探頭寬度1.5倍)，深度為5%壁厚(最大為1.5mm,最小為0.3mm),寬度約為Imm,刻槽與表面之間的角度為0° 10°如圖2所示。說(shuō)明:深度5%壁厚(最大為1.5mm,最小為0.3mm),長(zhǎng)度15-25mm(—般探頭寬度
1.5 倍)。b)上坡口目標(biāo)反射體的類型(一般為X型)。上坡口目標(biāo)反射體通常采用Φ2πιπι 3mm的平底孔，用于模擬坡口未熔合等缺陷。上坡口目標(biāo)反射體若I個(gè)時(shí)設(shè)置平底孔的原則:設(shè)置的平底孔角度與坡口面垂直，位于壁厚1/5位置偏下或1/4位置偏下(25%和30%處)如圖3所示。上坡口目標(biāo)反射體若2個(gè)時(shí)設(shè)置平底孔的原則:設(shè)置的平底孔角度與坡口面垂直，位于壁厚1/6位置偏下和2/6位置偏下(20%和36%處)如圖4所示。c)鈍邊區(qū)域目標(biāo)反射體應(yīng)與鈍邊垂于，目標(biāo)反射體為平底孔，平底孔的直徑為2mm 3mm。平底孔分布在鈍邊區(qū)域的中心或平分鈍邊區(qū)域，用于模擬中間未焊透等缺陷。鈍邊區(qū)域目標(biāo)反射體若I個(gè)時(shí)設(shè)置平底孔的原則:設(shè)置的平底孔角度與鈍邊坡口面垂直，位于壁厚1/2位置(50%處)如圖5所示。鈍邊區(qū)域目標(biāo)反射體若2個(gè)時(shí)設(shè)置平底孔的原則:設(shè)置的平底孔角度與鈍邊坡口面垂直，位于壁厚1/3位置偏下和2/3位置偏上(40%和60%處)及2/5位置偏下和3/5位置偏上(42%和58%處)如圖6所示。d)下坡口目標(biāo)反射體的類型(一般為X型)。下坡口目標(biāo)反射體通常采用Φ2πιπι 3mm的平底孔，用于模 擬坡口未熔合等缺陷。下坡口目標(biāo)反射體若I個(gè)時(shí)設(shè)置平底孔的原則:設(shè)置的平底孔角度與坡口面垂直，位于壁厚3/4位置偏上或3/5位置偏上(70%和75%處)如圖3所示。下坡口目標(biāo)反射體若2個(gè)時(shí)設(shè)置平底孔的原則:設(shè)置的平底孔角度與坡口面垂直，位于壁厚4/6位置偏上和5/6位置偏上(64%和80%處)如圖4所示。e)焊縫中心豎通孔使用Φ1.6mm的豎通孔，主要用于調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度，設(shè)置閘門長(zhǎng)度(終點(diǎn)位置)，保證一定檢測(cè)靈敏度和被檢測(cè)焊縫一定寬度范圍的覆蓋如圖7所示。f)距焊趾一定距離的豎通孔使用Φ3.2mm的豎通孔，主要用于設(shè)置閘門長(zhǎng)度(起點(diǎn)位置)，保證被檢測(cè)焊縫一定寬度的覆蓋。一般地距離焊趾為壁厚30% (最大為10mm，最小為5mm)如圖8所示。g)內(nèi)外表面橫向目標(biāo)反射體用來(lái)檢測(cè)橫向缺陷等。目標(biāo)反射體為橫向刻槽，長(zhǎng)度與內(nèi)外焊縫寬度相同，深度為3%壁厚(最大為1.2mm,最小為0.3mm),寬度約為Imm,刻槽與表面焊縫垂直如圖9所示。說(shuō)明:深度3%壁厚(最大為1.2mm,最小為0.3mm),長(zhǎng)度與內(nèi)外焊縫寬度相同。h)內(nèi)表面母材目標(biāo)反射體用于調(diào)節(jié)焊縫兩側(cè)距離焊縫25mm范圍內(nèi)分層缺陷的檢測(cè)靈敏度，平底孔通常埋藏深度為壁厚的1/2-3/4，直徑為6.0mm如圖10所示。試塊的設(shè)計(jì)試塊設(shè)計(jì)的目的是保證超聲波聲束覆蓋整個(gè)被檢測(cè)焊縫區(qū)域。在設(shè)計(jì)試塊之前必須從制造商處獲得焊接坡口類型和使用探頭的有效聲束寬度，一般的埋弧焊鋼管焊縫一般采用“X”型坡口，通常使用2.5P10X12K2探頭在IOOmm處的有效聲束寬度約為12_15mm。在設(shè)計(jì)試塊時(shí)應(yīng)將壁厚劃分為6個(gè)檔:6彡t彡11.9mm ;12彡t彡17.9mm ;18彡t彡23.9mm ;24 ^ t ^ 29.9mm ;30 ^ t ^ 35.9mm ^ t ^ 41.9mm。在試塊上將目標(biāo)反射體按照縱向缺陷、橫向和分層缺陷進(jìn)行布置?？v向缺陷一側(cè)按照外表面刻槽、上坡口平底孔、鈍邊平底孔、下坡口平底孔、內(nèi)表面刻槽、距焊趾一定距離豎通孔和焊縫中心豎通孔，縱向缺陷另一側(cè)按照焊縫中心豎通孔、距焊趾一定距離豎通孔、內(nèi)表面刻槽、下坡口平底孔、鈍邊平底孔、上坡口平底孔、外表面刻槽，橫向缺陷按照外表面刻槽和內(nèi)表面刻槽，分層缺陷按照距離焊趾一定距離內(nèi)表面平底孔。鄰近人工反射體應(yīng)互不干擾，通常反射體間距為15mm 25mm,—般選擇為20mm,典型試塊的設(shè)計(jì)如圖11 16所示。以上通過(guò)具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包 含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，其特征在于，包括縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷、橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷、分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷和檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷；所述檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷包括位于焊縫中心的豎通孔和距離焊趾為壁厚的30%并且不得超出最小為5mm，最大為IOmm范圍的豎通孔，所述分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括母材內(nèi)表面平底孔，所述橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面橫向刻槽和內(nèi)表面橫向刻槽；當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在6 < t < 11.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面焊趾部位縱向刻槽和內(nèi)表面焊趾部位縱向刻槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，其特征在于:當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在12 < t < 17.9_內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚50%位置，垂直于鈍邊的平底孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，其特征在于:當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在18 < t < 23.9_內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚40%和60%位置，垂直于坡口面或鈍邊的平底孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，其特征在于:當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在24≤t彡≤29.9mm內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚30%、50%和70%位置，垂直于坡口面和鈍邊的平底孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，其特征在于:當(dāng)所述油氣輸送鋼管的壁厚范圍在30 < t < 35.9_內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚25%、42%、58%和75%位置，垂直于坡口面或鈍邊的平底孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，其特征在于:當(dāng)所述油氣輸送鋼管 的壁厚范圍在36 < t < 41.9_內(nèi)時(shí)，所述縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷還包括在所述位于鋼管焊縫壁厚20 %、36 %、50 %、64 %和80 %位置，垂直于坡口面和鈍邊的平底孔。
全文摘要
一種用于鋼管埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)的校準(zhǔn)試塊，檢測(cè)閘門設(shè)置用人工缺陷包括位于焊縫中心的豎通孔和距離焊趾為壁厚的30％并且不得超出最小為5mm，最大為10mm范圍的豎通孔，分層缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括母材內(nèi)表面平底孔，橫向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面橫向刻槽和內(nèi)表面橫向刻槽；當(dāng)油氣輸送鋼管的壁厚范圍在6≤t≤11.9mm內(nèi)時(shí)，縱向缺陷檢測(cè)用人工缺陷包括焊縫外表面焊趾部位縱向刻槽和內(nèi)表面焊趾部位縱向刻槽。本發(fā)明通過(guò)對(duì)油氣輸送鋼管制造過(guò)程中埋弧焊焊縫自動(dòng)超聲波檢測(cè)用試塊的設(shè)計(jì)，利用分區(qū)檢測(cè)技術(shù)，確保被檢測(cè)焊縫在一定寬度范圍和整個(gè)壁厚范圍內(nèi)100％的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N29/30GK103235045SQ20131014167
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者黃磊, 趙新偉, 魏偉榮, 李記科, 黃 俊, 王長(zhǎng)安, 聶向輝, 常永剛, 許詩(shī)寧 申請(qǐng)人:北京隆盛泰科石油管科技有限公司