[发明专利]用于渐变性声速非均匀金属厚板焊缝相控阵超声检测方法

说明书

用于渐变性声速非均匀金属厚板焊缝相控阵超声检测方法，包括如下步骤：S1：制备校准试块，校准试块上开设多个不同深度的横通孔；S2：斜探头选型；S3：用相控阵超声技术分别扇形扫查单个校准试块上的不同物理深度D_p的横通孔，并获得对应的斜探头的入射点到横通孔角度θ、声程S_r数据；S4：对上述数据进行多项式拟合，得到映射关系函数；S5：通过验证试块校验映射关系函数是否合理，同时判断验证试块是否适用该方法；S6：用相控阵超声技术扫查声速非均匀金属厚板焊缝。本发明在实际用于渐变性声速非均匀金属厚板焊缝检测时，能通过映射关系函数反查相应的物理深度，减小用相控阵超声检测技术检测非均匀性材质缺陷的深度误差。

技术领域

本发明属于物料测量技术领域，涉及用超声波检测焊缝，特别涉及一种用于渐变性声速非均匀金属厚板焊缝相控阵超声检测方法。

背景技术

随着航运业的不断发展，大型集装箱船的载货量也不断攀升，从较早的8000TEU集装箱船以及发展至目前20000TEU集装箱船，大型集装箱船的突飞猛进得益于船体材料的飞速发展。目前，超过18000TEU集装箱船的甲板、外板等重要结构的钢材均采用一种特殊处理的轧制钢，该钢材经检测，得知其为一种声束非均匀材质的钢种，其焊接结构的检测存在精度较差的问题。

TMCP钢是一种采用热机械控制技术对钢坯加热温度、轧制温度、变形量、变形速率等诸多工艺的合理控制所加工而成的钢材。TMCP钢强度高、韧性好，具有较高的综合机械性能，因此被广泛应用于18000TEU和20000TEU等大型集装箱船的建造中。

但是TMCP钢由于其特殊工艺使其具有各向异性的特点，而各向异性严重影响超声波检测时对缺陷判断的准确性。目前在TMCP钢无损检测中，主要采用超声波倾斜入射法检测中，同向异性钢中没有折射角度的变化或回波幅度随传播方向(相对于轧制方向纵向或横向)的变化，但各向异性钢超声波传播方向的变化较为显著。如：折射角度会随传播方向而变化；在轧制方向(L向)上折射角度相对于公称角度会较大，而垂直于轧制方向(T向)时则会较小；用公称角度为60°的探头在L向和T向测量得到的回波高度近乎相等；用公称角度为70°的探头在L向上测量得到的回波高度会较低，并且最大波幅位置很不清晰。

现场检测过程中，超声波检测技术一般分为三个步骤去校准仪器：首先采用IIW试块确定超声波在钢材中的传播速度，见图1；其次使用TMCP钢对比试块确定超声波钢材的入射角，见图2：最后在对比试块上绘制不同深度的DAC曲线，见图3。对于不同检测工艺，其校准的工艺也有所不同。

目前常用检测方法缺点明显：首先，现场检测工艺所要求采用IIW试块测定材质声速，这种校准方法一般用于各向同性、声速均一性材料，而对于声速不均匀的金属材料，其超声波在内部传播过程中，受各种因素影响，其传播路径存在弯曲的可能，不同深度范围内其真实传播速度也是不一致的，因此采用校准均一性材质的手段去检测非均匀性材料，其定位特别是深度方向上的定位会造成极大误差。

其次，对于厚度较大的钢材，其两次波的传播距离较大，超声波传播能量降低较为明显，对于常规超声检测技术接收缺陷回波的灵敏度下降较大，加上检测对象又为非均匀性材质，内部晶粒对声波造成折射，可能导致检测大厚度焊缝时，较小的缺陷回波与杂波互相干扰，对缺陷实际位置的判定造成较大影响。对于厚度较小的钢焊缝而言，其后果可以忽略，但TMCP钢多用于大型集装箱船，其使用板厚均在40mm以上，深度的误差会导致返修作业的难度加大，导致船东对检测的可靠性造成质疑。

目前国内外没有公开报道能够完全解决用于非均匀材质的厚壁金属材料焊缝的声束测定和检测校准方法，各方专业人员也在努力找到解决的方法。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于渐变性声速非均匀金属厚板焊缝相控阵超声检测方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：用于渐变性声速非均匀金属厚板焊缝相控阵超声检测方法，包括如下步骤：