大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，屬于埋弧焊管【技術(shù)領(lǐng)域】，其中采用四組探頭，第一組探頭檢測焊縫下部的縱向缺陷，第二組探頭檢測焊縫上部的縱向缺陷，第三組探頭檢測焊縫內(nèi)部的橫向缺陷，第四組探頭檢測焊縫中部的橫向缺陷。本發(fā)明的布局方式可以實現(xiàn)埋弧焊管全壁厚聲束的覆蓋，保證不漏檢，其檢測方法相比于射線檢測具有靈敏度高，效率高，檢測速度快，解決了大壁厚條件下的超聲檢測對未焊透、未熔合、不靈敏的缺點，經(jīng)現(xiàn)場使用驗證，效果良好，滿足設(shè)計要求。
【專利說明】大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于埋弧焊管焊縫探傷檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為保證埋弧焊鋼管的質(zhì)量，采用超聲波自動探傷是檢查和控制螺旋埋弧焊管焊縫質(zhì)量十分經(jīng)濟(jì)有效的手段，也是近年來各重要鋼管生產(chǎn)所必需的檢測手段。
[0003]螺旋管自動探傷的原理是在空間螺旋曲線焊縫的兩側(cè)對稱設(shè)有兩排焊縫探頭，焊縫探頭發(fā)射超聲波，超聲波遇到鋼管內(nèi)缺陷反射回來，由該探頭或其他探頭接收，信號經(jīng)控制系統(tǒng)分析后，描繪出缺陷形狀。
[0004]在自動探傷過程中為了保證焊縫探頭全部落在鋼管上，與鋼管外壁準(zhǔn)確彌合，焊縫探頭架多設(shè)計成空間板形或連桿結(jié)構(gòu)，在螺旋管直徑和壁厚變化時，要調(diào)整探頭之間的距離和升降角度。
[0005]生產(chǎn)實際中，一般采用X射線工業(yè)電視檢查，但工業(yè)電視的靈敏度隨著焊管的壁厚的增大而下降，而超聲波檢測技術(shù)則不受此限制。一般的手工超聲波檢測效率低，而常規(guī)的超聲自動檢測無法克服大壁厚鋼管未熔合缺陷檢測靈敏度低的缺點，因此，有必要設(shè)計一種適合檢測大壁厚鋼管各種缺陷的超聲波自動檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，該檢測方法可以實現(xiàn)埋弧焊管全壁厚聲束的覆蓋，保證不漏檢，其檢測方法相比于射線檢測靈敏度高、準(zhǔn)確度高、效率高、檢測速度快、對未熔合缺陷靈敏，效果好，能成功地檢測出各種焊接缺陷。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，其特征在于包括四組探頭，四組探頭沿鋼管焊縫依次排列；
第一組探頭包括I號探頭和2號探頭，分別對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，I號探頭和2號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，并且I號探頭和2號探頭發(fā)射的聲束交錯覆蓋掃描范圍為鋼管焊縫下半部分；
第一組既發(fā)射超聲波又接收超聲波，工作循環(huán)分4個部分:1)1號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，2號探頭不工作，實現(xiàn)I號探頭對焊縫的檢測；2) I號探頭不工作，2號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，實現(xiàn)2號探頭對焊縫的檢測；3)1號探頭和2號探頭以單晶模式工作，I號探頭發(fā)射，2號探頭接受，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；4) I號探頭和2號探頭以單晶模式工作，I號探頭接受，2號探頭發(fā)射，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；
第二組探頭包括3號探頭和4號探頭，分別對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，3號探頭和4號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，并且3號探頭和4號探頭發(fā)射的聲束交錯覆蓋掃描范圍為鋼管焊縫上半部分；
第二組既發(fā)射超聲波又接收超聲波，工作循環(huán)分4個部分，其與第一組相同；第三組探頭包括5~8號探頭，其中5號探頭和6號探頭為一對，對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，并且與鋼管焊縫向后成45度角布置，兩者聚焦于焊縫下部；7號探頭和8號探頭為一對，對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，并且與鋼管焊縫向前成45度角布置，兩者聚焦于焊縫上部；
第三組探頭工作循環(huán)分4個部分:1)5號探頭發(fā)射聲束，6號探頭接受，當(dāng)焊縫下部存在橫向缺陷時，5號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射被6號探頭接受,完成檢測工作；2) 5號探頭反射，8號探頭接受，實現(xiàn)耦合監(jiān)視；3)7號探頭發(fā)射，8號探頭接受，當(dāng)焊縫上部存在橫向缺陷時，7號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射被8號探頭接受，完成檢測工作；4)7號探頭反射，6號探頭接受，實現(xiàn)耦合監(jiān)視；
第四組探頭包括9~12號探頭，均為聚焦探頭，其中9號探頭和10號探頭為一對，布置于鋼管焊縫的一側(cè)，11號探頭和12號探頭為一對，布置于鋼管焊縫的另一側(cè)，9~12號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直； 第四組探頭用于焊縫中部存在缺陷或焊縫坡口面存在缺陷時，9號探頭和11號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射，分別被10號探頭和12號探頭接收，實現(xiàn)檢測。
[0008]對上述的方案作進(jìn)一步說明，I~8探頭為2.5P8X9k2普通超聲波探頭，采用(61.6豎通孔100%作為參考靈敏度；9~12探頭為4P13X13k2串列式聚焦探頭，采用平行于焊縫方向的(63.2平底孔100%作為參考靈敏度。
[0009]對上述的方案作進(jìn)一步說明，所述大壁厚是指鋼管壁厚大于等于18mm。
[0010]對上述的方案作進(jìn)一步說明，所述鋼管焊縫為螺旋焊縫或直線焊縫。
[0011]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明主要是根據(jù)位于焊縫不同深度位置的缺陷特征，在焊縫兩側(cè)按照相應(yīng)的工藝要求布置不同的橫波探頭和串列式探頭，以及不同的布置方式，實現(xiàn)鋼管焊縫全截面100%檢測，成功的解決了埋弧焊管生產(chǎn)制造中手工超聲波檢測效率低，射線檢測靈敏度較差等技術(shù)難題；本發(fā)明利用了超聲波不同檢測方式的混合應(yīng)用，顯著提高了焊縫中各種不同缺陷的檢測靈敏度，降低了漏檢概率，成功克服了以往自動超聲波檢測漏檢概率高，虛警概率高的問題；本發(fā)明方法相比于射線檢測具有靈敏度高，和手工超聲波檢測比較，效率高，檢測速度快，又解決了一般的超聲自動檢測對大壁厚焊縫，焊縫截面中部未熔合或未焊透檢測靈敏度低，漏檢概率大的缺點。實現(xiàn)了大壁厚埋弧焊管全壁厚聲束的覆蓋，實施的效果良好，成功的檢測出各種焊接缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]圖1是本發(fā)明中探頭在焊縫周圍的布局示意圖，其中:
Cl為1-12號探頭的位置。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明具體涉及一種大壁厚埋弧焊管超聲波檢測方法，主要用于壁厚大于等于18mm的螺旋縫埋弧焊管的焊縫缺陷檢測。
[0015]如附圖1所示，超聲波探頭的布局包括四組探頭，四組探頭沿鋼管焊縫依次排列，鋼管的前進(jìn)方向為圖1中向上的方向，表示鋼管焊縫前方；第一組探頭包括I號探頭和2號探頭，分別對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，I號探頭和2號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，并且I號探頭和2號探頭發(fā)射的聲束交錯覆蓋掃描范圍內(nèi)的鋼管焊縫下半部分，主要用于檢測焊縫下部的縱向缺陷；
第二組探頭包括3號探頭和4號探頭，分別對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，3號探頭和4號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，并且3號探頭和4號探頭發(fā)射的聲束交錯覆蓋掃描范圍內(nèi)的鋼管焊縫上半部分，主要用于檢測焊縫上部的縱向缺陷；
第三組探頭包括5~8號探頭，其中5號探頭和6號探頭為一對，對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，并且與鋼管焊縫向后成45度角布置，兩者聚焦于焊縫下部，主要用于檢測焊縫下部的橫向缺陷，7號探頭和8號探頭為一對，對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，并且與鋼管焊縫向前成45度角布置，兩者聚焦于焊縫上部，主要用于檢測焊縫內(nèi)部的橫向缺陷；
第四組探頭包括9~12號探頭，其中9號探頭和10號探頭為一對，布置于鋼管焊縫的一側(cè)，11號探頭和12號探頭為一對，布置于鋼管焊縫的另一側(cè)，9~12號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，主要用于檢測焊縫中部的缺陷。
[0016]上述的布局方式，保證用最少的探頭，實現(xiàn)焊縫檢測的全壁厚聲束的全截面100%覆蓋。
[0017]在附圖1中，I~8探頭為2.5P8X9k2普通超聲波探頭，采用(61.6豎通孔100%作為參考靈敏度，9~12探頭為4P13X13k2串列式聚焦探頭，采用平行于焊縫方向的(63.2平底孔100%作為參考靈敏度 。
[0018]根據(jù)上述選好的探頭，將不同的探頭針對不同的參考反射體，調(diào)節(jié)探頭到參考反射體的位置，找到最高波，調(diào)節(jié)增益，使波高達(dá)到屏幕的80%，然后設(shè)置報警閘門為屏幕的50%，移動設(shè)備使探頭相對于鋼管移動，在動態(tài)檢測中，如果能識別各種人工參考反射體，那么此時的速度就是正常檢測時所允許的的最大速度，正常檢測時，不得超過上述速度，以保證檢測效果。
[0019]根據(jù)上面的探頭布置方式，第一組和第二組探頭采用自發(fā)自收工作方式，第三組探頭采用一發(fā)一收工作方式，第四組串列式探頭為一發(fā)一收工作方式。具體的檢測方法如下:
第一組既可以發(fā)射超聲波也可以接收超聲波，工作循環(huán)分4個部分:1)1號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，2號探頭不工作，實現(xiàn)I號探頭對焊縫的檢測；2) I號探頭不工作，2號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，實現(xiàn)2號探頭對焊縫的檢測；3)1號探頭和2號探頭以單晶模式工作，I號探頭發(fā)射，2號探頭接受，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；4)1號探頭和2號探頭以單晶模式工作，I號探頭接受，2號探頭發(fā)射，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；第二組探頭既可以發(fā)射超聲波也可以接收超聲波，工作循環(huán)分4個部分:1)3號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，4號探頭不工作，實現(xiàn)3號探頭對焊縫的檢測；2)3號探頭不工作，4號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，實現(xiàn)4號探頭對焊縫的檢測；3) 3號探頭和4號探頭以單晶模式工作，3號探頭發(fā)射，4號探頭接受，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；4) 3號探頭和4號探頭以單晶模式工作，3號探頭接受，4號探頭發(fā)射，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；
第三組探頭工作循環(huán)分4個部分:1)5號探頭發(fā)射聲束，6號探頭接受，當(dāng)焊縫下部存在橫向缺陷時，5號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射被6號探頭接受,完成檢測工作；2) 5號探頭反射，8號探頭接受，實現(xiàn)耦合監(jiān)視；3)7號探頭發(fā)射，8號探頭接受，當(dāng)焊縫上部存在橫向缺陷時，7號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射被8號探頭接受，完成檢測工作；4)7號探頭反射，6號探頭接受，實現(xiàn)耦合監(jiān)視；
第四組探頭針對超聲波檢測對大壁厚條件下容易出現(xiàn)的特定的某些缺陷(如未焊透，坡口未熔合等)檢測概率底下的問題，增加的一組探頭，該組探頭中，9號探頭和11號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射，被10號探頭和12號探頭接收，實現(xiàn)檢測。
[0020]本發(fā)明中的檢測方法可以用的探傷裝置，包括工作高度可調(diào)的運(yùn)載小車、可以旋轉(zhuǎn)的探頭架、激光跟蹤裝置、連桿調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、多軸設(shè)計的探頭靴和專用的串列探頭靴。多軸設(shè)計的探頭靴，使探頭擁有多自由度，可以時刻緊貼鋼管表面，專用的串列探頭靴，保證探頭與鋼管耦合的同時調(diào)節(jié)簡單。運(yùn)載小車可以裝載探頭架延與鋼管軸向平行方向運(yùn)動。同時包含升降裝置，可以根據(jù)鋼管規(guī)格調(diào)節(jié)。運(yùn)載小車、激光跟蹤裝置與探頭架通過法蘭盤連接。探頭架有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同鋼管做出35度調(diào)節(jié)，以保證探頭發(fā)射的聲束軸線與焊縫保持固定的相交角度。激光跟蹤系統(tǒng)探頭靴與焊縫相對位置的穩(wěn)定。探頭架上的螺桿可以實現(xiàn)探頭與焊縫相對位置連續(xù)可調(diào)。探頭靴不僅是夾持探頭的裝置，而且可以保護(hù)探頭，大大延長探頭使用壽命，同時特有的雙軸設(shè)計可以使探頭時刻帖附在鋼管表面，保證耦合狀態(tài)。
[0021]另外配合超聲波激發(fā)接受電子設(shè)備、計算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)備帶動探頭以某一速度實施檢測，當(dāng)有缺陷超過參考靈敏度時，設(shè)備能自動報警，完成自動檢測。
【權(quán)利要求】
1.大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，其特征在于包括四組探頭，四組探頭沿鋼管焊縫依次排列； 第一組探頭包括I號探頭和2號探頭，分別對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，I號探頭和2號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，并且I號探頭和2號探頭發(fā)射的聲束交錯覆蓋掃描范圍為鋼管焊縫下半部分； 第一組既發(fā)射超聲波又接收超聲波，工作循環(huán)分4個部分:1)1號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，2號探頭不工作，實現(xiàn)I號探頭對焊縫的檢測；2) I號探頭不工作，2號探頭以雙晶模式自發(fā)自收工作，實現(xiàn)2號探頭對焊縫的檢測；3)1號探頭和2號探頭以單晶模式工作，I號探頭發(fā)射，2號探頭接受，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視；4) I號探頭和2號探頭以單晶模式工作，I號探頭接受，2號探頭發(fā)射，實現(xiàn)兩只探頭相互之間的耦合監(jiān)視； 第二組探頭包括3號探頭和4號探頭，分別對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，3號探頭和4號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直，并且3號探頭和4號探頭發(fā)射的聲束交錯覆蓋掃描范圍為鋼管焊縫上半部分； 第二組既發(fā)射超聲波又接收超聲波，工作循環(huán)分4個部分，其與第一組相同； 第三組探頭包括5~8號探頭，其中5號探頭和6號探頭為一對，對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，并且與鋼管焊縫向后成45度角布置，兩者聚焦于焊縫下部；7號探頭和8號探頭為一對，對稱相對設(shè)置于鋼管焊縫兩側(cè)，并且與鋼管焊縫向前成45度角布置，兩者聚焦于焊縫上部； 第三組 探頭工作循環(huán)分4個部分:1)5號探頭發(fā)射聲束，6號探頭接受，當(dāng)焊縫下部存在橫向缺陷時，5號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射被6號探頭接受,完成檢測工作；2) 5號探頭反射，8號探頭接受，實現(xiàn)耦合監(jiān)視；3)7號探頭發(fā)射，8號探頭接受，當(dāng)焊縫上部存在橫向缺陷時，7號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射被8號探頭接受，完成檢測工作；4)7號探頭反射，6號探頭接受，實現(xiàn)耦合監(jiān)視； 第四組探頭包括9~12號探頭，均為聚焦探頭，其中9號探頭和10號探頭為一對，布置于鋼管焊縫的一側(cè)，11號探頭和12號探頭為一對，布置于鋼管焊縫的另一側(cè)，9~12號探頭發(fā)射超聲波的方向與鋼管焊縫垂直； 第四組探頭用于焊縫中部存在缺陷或焊縫坡口面存在缺陷時，9號探頭和11號探頭發(fā)射的聲束經(jīng)缺陷反射，分別被10號探頭和12號探頭接收，實現(xiàn)檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，其特征在于I~8探頭為2.5P8X9k2普通超聲波探頭，采用(61.6豎通孔100%作為參考靈敏度；9~12探頭為4P13X13k2串列式聚焦探頭，采用平行于焊縫方向的(63.2平底孔100%作為參考靈敏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，其特征在于所述大壁厚是指鋼管壁厚大于等于18mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壁厚鋼管埋弧焊縫超聲波檢測方法，其特征在于所述鋼管焊縫為螺旋焊縫或直線焊縫。
【文檔編號】G01N29/04GK103529125SQ201310466243
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】孫少卿, 馬興華, 王寅杰, 孫志敏, 李建一, 李斌, 劉常慶, 陳楠, 楊鵬飛, 谷海龍, 祁超, 王洋 申請人:中國石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司, 華油鋼管有限公司