[发明专利]厚壁联箱及管道超声波探伤装置及探伤方法

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测超声波探伤领域，特别是一种检测大型火力发电机组或其它行业中的厚壁联箱及管道上的焊缝缺陷用的装置及方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，热力发电厂中的火力发电机组的容量越来越大，目前已有600MW～1000MW机组在投入运行。伴随着机组的增大，大型机组的厚壁联箱及管道（汽水分离器、主蒸汽联箱及管道）的壁厚也相对加大，有的已增大到110mm。这些厚壁联箱及管道因为尺寸和结构特点，已不能按现有的超声波检测规程的要求进行正常检测了。比如现有的超声波检测规程中要求厚度大于46mm的对接焊缝需双面双侧探伤，这样才能全面检测焊缝，然而由于大型机组的厚壁联箱及管道的直径相对较小，又无较大的人孔门，所以内侧已无法进行探伤了，只能在外侧进行单面双侧检验。

在外侧进行检验时，对于较厚的工件一般用K值较小的探头，比如K1探头进行检测。实践证明，采用K1探头只能检测到焊缝下部，如果采用二次波检验，则K1探头在试块上只能调到120mm左右，根本达不到200mm以上，焊缝上部约40%的面积属于漏检（参见图4）。若采用两只探头，即另加K2探头进行二次探伤，焊缝仍然有20%～30%的面积得不到检测（参见图5）。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚壁联箱及管道超声波探伤装置及探伤方法，要解决大型机组的厚壁联箱及管道的厚度大于46mm时，厚壁联箱及管道上的焊缝无法全面检测的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种厚壁联箱及管道超声波探伤装置，包括脉冲超声波探伤仪、超声波探头和试块，其中超声波探头包括有壳体、透声楔块、插座、压电晶片和吸声材料，其特征在于：所述超声波探头是纵波斜入射超声波探头，其壳体内部的压电晶片与壳体底面的夹角为9°～11°（针对有机玻璃作楔块，可获得在钢中20°～25°折射角）。

所述试块包括一个长方体形状的试块主体，该试块主体的宽度为200mm，高度为120mm，厚度为40mm，该试块主体靠左侧位置竖向间隔设置有四个直径为3mm的横通孔，相邻两横通孔的圆心之间的距离为30mm，该试块主体靠右侧偏下位置设置有一个试块通孔，试块通孔中镶嵌有一个直径为50mm的有机玻璃圆柱体，该试块主体的右侧面上部位置突出有一个圆心角为90°的小扇形试块和一个圆心角为90°的大扇形试块，所述小扇形试块的半径为50mm，所述大扇形试块的半径为100mm。

所述纵向通孔的圆心到试块主体的左侧面的距离为40mm，位于最高处的纵向通孔的圆心到试块主体的顶面的距离为10mm。

所述有机玻璃圆柱体的圆心到试块主体的右侧面的距离为35mm，有机玻璃圆柱体的圆心到试块主体的底面的距离为30mm。

所述压电晶片的尺寸为不小于13mm×13mm。

所述超声波探头的频率在1.8MHz～2.5MHz之间。

所述脉冲超声波探伤仪是模拟脉冲超声波探伤仪或数字脉冲超声波探伤仪。

一种应用上述厚壁联箱及管道超声波探伤装置的探伤方法，其特征在于步骤如下：步骤一、用试块和超声波探头对脉冲超声波探伤仪进行调试；步骤二、用超声波探头和超声波探伤仪和试块制作距离波幅曲线；步骤三、用超声波探头和超声波探伤仪对厚壁联箱及管道上的焊缝进行缺陷的扫查、定量及定位。

所述步骤一中，先将超声波探头放在小扇形试块和大扇形试块的圆心处，测试超声波探头的入射点，即得出探头主波束的入射点到探头前沿的距离L0，接着通过脉冲超声波探伤仪上的自动扫描装置调试脉冲超声波探伤仪的扫描速度，然后后移超声波探头，当超声波探头发出的主声束打到有机玻璃圆柱体时，测量探头主波束的入射点至有机玻璃圆柱体的圆心处的水平距离L3，利用tgβ=L3÷L4从而得出探头主波束在钢中的纵波折射角度β，所述L4为试块上表面到有机玻璃圆柱体的圆心处的距离。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明设计了一种纵波大角度斜入射超声波探头和一种与该探头相适应的超声波试块，以及一种与之相适应的超声波探伤方法，本发明可以100%的检测大型火力发电机组中的厚壁联箱及管道上的焊缝缺陷。