[发明专利]大直径厚壁压力容器堆焊层剥离超声检测成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种容器焊层剥离超声检测成像系统，特别是一种应用于现场大直径厚壁压力容器堆焊层层间剥离的半自动超声检查、数据分析的超声检测成像系统，属利用超声技术对物体进行检测的半自动检测系统。

背景技术

在石油化工和核电领域存在大量的大直径厚壁压力容器。以化工厂的加氢反应器为例，加氢反应器是加氢裂化装置的关键设备，其主体材质多为2 1/4Cr-1Mo。由于该容器在高温、高压以及临氢条件下运行，长期使用后会导致如下问题：堆焊层与母体材质的层间剥离和堆焊层表面开裂等，堆焊层的层间剥离一旦产生，在以后的设备连续运行过程中会导致堆焊层层间剥离区域的扩大，同时还会引起压力容器堆焊层层下裂纹的产生。大面积的层间剥离以及层下裂纹的产生将影响到压力容器的使用寿命，并带来安全生产隐患。如果能及时发现堆焊层层间剥离并定期进行跟踪检测，将有利于安全隐患的及时发现和排除，并为厚壁压力容器的使用寿命评估提供可靠的检测分析数据。

目前，针对堆焊层层间剥离的检测方法通常是采用超声波直探头手动扫查，当发现底面回波异常或者堆焊层界面回波显著时，根据超声信号以及相关标准判定层间剥离是否存在，并对剥离区域进行人工确定和剥离面积计算。手动检测主要存在如下缺点：

检测效率低；

检测结果不直观；

手持探头进行扫查，检测结果重复性差；

检测结果的评价受人为因素影响较大，可比性差；

检测结果无法保存，可追溯性差；

随着运行时间的延长，目前大部分石油化工或核电领域的大直径厚壁压力容器已经接近或超过使用年限，堆焊层剥离问题也成为影响其安全可靠运行的主要问题。根据运行和检测的经验表明，多数层间剥离集中发生在某一特定区域，并且在此区域存在诸多小面积剥离区域，要手工绘制这些小剥离边界区域需要花费大量的检测时间，对此有关行业研发新产品，如中国专利申请号为200610009690.2(管节点焊缝超声相控阵检测成像系统)等，虽已达到一定的精度，但结构比较复杂。因此，有必要开发一种堆焊层剥离半自动超声检测系统，提高检测效率，缩短检修工期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于现场检测的大直径厚壁压力容器堆焊层剥离超声检测成像系统。该系统能够对容器进行分块检查，即区域内自动扫查，尤其适用于容器的抽检和指定区域检测；自动识别缺陷；实时显示缺陷的相对位置、真实形状及大小；对缺陷准确定位与定量；记录、存储扫查结果；可实现全区域扫查和定点、定区域扫查。

本发明是这样实现的：一种大直径厚壁压力容器堆焊层剥离超声检测成像系统，包括机械扫查装置、控制系统上位机、控制系统下位机、超声检测板卡和超声数据处理成像系统，其特征在于所述的机械扫查装置还包括磁轮吸附组件、机械横梁组件、直流伺服电机、超声探头夹具组件、行程开关、垂直移动组件和零位传感器，其中所述的磁轮吸附组件通过磁力吸附将所述的机械扫查装置固定安装在厚壁压力容器的外壁，通过所述机械横梁组件中的丝杠及所述垂直移动组件中的同步带的传动带动所述超声探头夹具组件沿着被检测工件表面在水平向或垂直向移动，在固定全区域内粗扫或在指定小区域内精扫，整个扫查轨迹以可调节等间距的栅格形式进行，所述的行程开关用于限定x/y轴方向运动的最大行程范围，所述的零位传感器用于捕获x/y轴方向运动的零点位置；所述的超声探头夹具组件将探头采集到的数据传输到所述超声数据处理成像系统的超声检测板卡进行数据在线分析和处理，超声数据处理成像系统和所述的控制系统上位机是通过以太网连接实现数据通信和信号协同，控制系统上位机和控制系统下位机采用485总线分布式方式连接，控制系统上位机的所有控制指令以及信号数据通过485总线与控制系统下位机进行交互，实现系统功能。

所述的磁轮吸附组件是可调节的，通过其中活动齿轮沿固定齿轮的旋转运动，可以调节磁轮吸附组件相对于所述机械横梁组件的转角，从而调节机械横梁组件与被检容器壁之间的距离。

所述的控制系统上位机和控制系统下位机是一个二维的运动控制系统，可以实现全区域和指定区域扫查，控制方式可以在手动/自动之间切换，水平向和垂直向的扫查速度可在设定范围内做到无极可调，两个方向的运动误差均在1mm范围内。