[发明专利]曲面纵向焊缝相控阵检测角度增益补偿试块及调试方法

说明书

本发明公开了一种曲面纵向焊缝相控阵检测角度增益补偿试块，属于相控阵超声检测技术领域。试块包括本体和凸台，本体两侧设置有弧面二和弧面三，弧面二与弧面三之间设置有平面一。本体的顶部设置有弧面一，弧面一的两侧置有平面二和平面三，平面一、平面二和平面三相互平行。弧面二和弧面三的半径相等，弧面二、弧面三和凸台上的弧面四同轴设置。弧面二、弧面三和弧面四的轴线位于平面一的中垂面上，弧面一的中心轴线位于中垂面上。过弧面四的轴线并与平面一平行的平面与弧面一相切。本发明采用上述结构的相控阵超声检测角度增益补偿试块，能够解决现有超声试块不能用于相控阵扇形扫描检测曲面纵向焊缝时制作角度增益补偿曲线的问题。

技术领域

本发明属于相控阵超声检测技术领域，尤其涉及一种曲面纵向焊缝相控阵超声检测角度增益补偿试块及其调试方法。

背景技术

相控阵超声检测技术是目前国内外无损检测技术发展的新方向，新动力、是最先进的检测技术之一。相控阵超声技术是利用电子方式控制相控阵超声探头的声束来实现超声波发射、接收的方法。相控阵超声探头有多个小晶片，即阵元，每个阵元被独立的激发，并施加不同的时间延迟，所有阵元发射的超声波形成一个整体波阵面，能够实现动态聚焦，并能有效地控制发射超声束的形状和方向。它为确定缺陷的形状、大小和方向提供出比单个或多个常规超声波探头系统更大的能力。相控阵超声检测技术具有成像功能，检测结果以图像形式显示，分为A扫描、B扫描、S扫描、E扫描及P扫描等，直观易懂，存储的数据具有动态回放功能，并且还能记录扫查位置。这些功能是常规超声检测技术难以做到的。

相控阵超声检测技术已经在我国开始应用，例如在西气东输管道工程检测管道环焊缝，在安徽六安、安庆火力发电厂及铜陵电厂等检测薄壁管子环焊缝，对汽轮机叶片根部和涡轮圆盘的检测、火车轮轴检测、核电站主泵隔热板的检测以及特种设备容器纵缝和环缝检测等等，有着巨大的应用空间，体现出相控阵超声检测的优越性。

在特种设备压力容器和电站锅炉、油气管道及船舶等行业的安装及检修中存在大量曲面纵向焊缝的检测。曲面纵向焊缝采用常规超声检测应满足两个条件才能进行检测，即：一个是曲率半径为50mm～250mm，另一个是内外径之比大于等于70％。也就是说采用常规超声检测有局限性，而采用相控阵超声检测没有局限性，显示出相控阵技术的优势。相控阵超声检测技术的优势主要体现在采用多种角度检测，即扇形扫描检测和动态聚焦。但是相控阵超声检测最行之有效方法是采用扇形扫描技术。相控阵扇形扫描检测目前最普遍和检测效率最高的方式是采用非平行扫查(即相控阵探头与焊缝中心线保持一定距离平行于焊缝方向移动，且采用编码器记录行走的位置)。采用相控阵扇形扫描检测存在两个问题：一个是扇形扫描扫查过程中角度在一定范围内发生改变，不仅使入射点发生改变，还使晶片有效主动孔径发生改变。另一个是相控阵超声扇形扫描制作距离-波幅曲线时在试块上前后移动，而实际检测时采用非平行扫查。这两个问题决定相控阵超声采用扇形扫描检测必须要制作角度增益补偿曲线。制作角度增益补偿曲线必须采用试块才能制作。目前国内外有关相控阵超声检测标准中对于制作角度增益补偿的试块存在以下不足：

①目前国内外的无损检测标准中，采用相控阵扇形扫描检测制作角度增益补偿曲线的试块都是适应于曲面环向焊缝及平面焊缝的，没有适用于曲面纵向焊缝的试块。例如美国ASME中ASTM E2491、欧盟ISO13588以及国内的DL/T1718、GB/T32563等标准中都没有规定采用相控阵扇形扫描检测曲率半径为50mm～250mm之间纵向焊缝制作角度增益补偿的试块。

②由于曲面纵向焊缝曲率半径为50mm～250mm，如果采用一比一制作角度增益补偿的试块太多，不现实，无法操作。

这严重阻碍了相控阵超声检测技术在曲面纵向焊缝检测中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲面纵向焊缝相控阵检测角度增益补偿试块，解决现有超声试块不能用于相控阵扇形扫描检测曲面纵向焊缝时制作角度增益补偿曲线的问题；本发明还提供了一种曲面纵向焊缝相控阵检测角度增益补偿试块的调试方法。