[发明专利]一种基于曲面靠肩耦合装置的BOSS焊缝相控阵超声检测方法

说明书

一种基于曲面靠肩耦合装置的BOSS焊缝相控阵超声检测方法，属于无损检测技术领域。该检测方法采用一套包括相控阵超声检测仪、集成分析软件的计算机、相控阵超声线阵探头及对应曲面靠肩耦合装置的超声检测系统进行检测。针对BOSS焊缝规格，选择合适的线阵探头，设计加工耦合装置，并以此设置阵元发射延时。针对不同检测范围设置激发阵元和声束偏转角度，聚焦方式选择真实深度聚焦，对焊缝实施检测。本发明提出的基于曲面靠肩耦合装置的相控阵超声检测方法，克服了常规相控阵检测方法在焊缝表面检测BOSS焊缝时声能难以进入焊缝、在支管上检测时声束无法覆盖焊缝表层区域等问题，实现了BOSS焊缝高效全覆盖检测，具有重要工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于曲面靠肩耦合装置的BOSS焊缝相控阵超声检测方法，属于无损检测技术领域。

背景技术

作为核电设施中常见结构，BOSS是连接支管和母管的补强性管件。BOSS焊缝为支管与母管通过焊接形成，尺寸变化范围较大，结构较复杂。焊接过程中液态金属流动性受限，容易产生气孔、夹渣和未熔合等缺陷。此外，BOSS焊缝服役过程中承受运行振动和应力腐蚀等作用，容易出现裂纹等缺陷，进而导致放射性物质泄漏，严重影响核电站安全运行。因此，必须对BOSS焊缝进行有效无损检测。

根据法国RCC-M法规，目前主要采用分层渗透方法对核电站BOSS焊缝缺陷实施检测，但只能检测表面开口裂纹，无法检出内部缺陷。BOSS焊缝表面曲率和厚度梯度变化范围较大，采用射线检测方法会造成底片布置困难和检出缺陷畸变严重；同时，射线检测容易导致裂纹等面积型缺陷漏检、检出缺陷无法定位且返修困难，难以满足检测要求。在超声检测方面，基于A扫信号的常规超声检测难以实现待检区域的声束全覆盖。相控阵超声检测技术具有声束易偏转和聚焦、覆盖范围广、检测效率高等优点，为BOSS焊缝检测提供了可能。然而，BOSS焊缝表面曲率始终变化，导致耦合检测困难，从焊缝表面处直接检测或者结合标准楔块检测时，声能难以进入待检焊缝；若将探头安置于支管上，则声束无法覆盖BOSS焊缝表层区域。目前，多采用高成本的柔性相控阵超声探头对BOSS焊缝进行检测，但探头易磨损，影响检测效果，干扰缺陷识别与判读。因此，急需一种实用的无损检测方法对BOSS焊缝实施全覆盖检测。

发明内容

本发明提供一种基于曲面靠肩耦合装置的BOSS焊缝相控阵超声检测方法。其目的是针对常规相控阵超声从BOSS焊缝表面检测时声能难以进入，支管检测时声束无法覆盖焊缝表层区域的问题，设计加工了BOSS焊缝曲面靠肩耦合装置，根据装置尺寸修改阵元发射延时，并设置与焊缝曲率相适应的聚焦法则，以保证声束能够有效聚焦在待检测位置。通过相控阵超声检测特有的S扫查图像，实现BOSS焊缝内部缺陷的有效检出及准确定位、定量。

本发明采用的技术方案是：一种基于曲面靠肩耦合装置的BOSS焊缝相控阵超声检测方法，针对BOSS焊缝规格，选择合适的相控阵超声线阵探头，设计加工曲面靠肩耦合装置，并根据装置尺寸修改阵元的发射延时；针对不同检测范围设置激发阵元和偏转角度，聚焦方式选择真实深度聚焦，对焊缝进行检测，存储检测数据，读取并记录缺陷尺寸和位置信息，所述检测方法步骤如下：

（1）对相控阵超声检测仪及探头进行检验及校准，保证所有设备均满足检测要求；对检测场地进行整理，以方便开展检测；选择合适的耦合剂；清除焊缝表面焊渣杂物，并对焊缝表面进行打磨以满足检测过程中表面粗糙度要求；在BOSS焊缝表面做出清晰的位置标识，包括焊缝位置标识线及检测位置参考点；

（2）根据BOSS焊缝支管尺寸选择合适的相控阵超声线阵探头，并加工曲面靠肩耦合装置；其中，曲面靠肩耦合装置尺寸满足检测活动范围和焊缝表面贴合要求，并遵循待检测范围在相控阵探头近场内原则；曲面靠肩耦合装置内外表面要求光滑，内侧曲率半径变化与焊缝表面曲率半径一致；探头与曲面靠肩耦合装置间用耦合剂填充以确保声能进入曲面靠肩耦合装置，并利用螺丝将探头与曲面靠肩耦合装置相连接；