專利名稱：堆焊管的檢驗方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種堆焊管檢驗方法，詳細地說，涉及這樣一種堆焊管的檢驗方法，該堆焊管的檢驗方法適合于對輸送管線管、油井管、化工設備用配管等在金屬管的內(nèi)面堆焊異種金屬獲得的堆焊管檢驗是否在接合界面及界面附近的堆焊金屬產(chǎn)生缺陷和測量堆焊厚度。
堆焊管由堆焊法或二重離心鑄造法等制造，為了滿足高要求特性，要求在金屬管與異種金屬的接合界面沒有缺陷并要求堆焊厚度在規(guī)定厚度以上。因此，為了保證堆焊管的質(zhì)量，需要對接合界面的缺陷的有無和堆焊厚度進行非破壞性檢驗。
在這樣的檢驗中，一般使用超聲波檢驗法，該超聲波檢驗法使用頻率1-15MHz左右的超聲波。另外，當進行超聲波檢驗時，一般將超聲波探頭配置到堆焊管的外周面?zhèn)龋纱怪比肷涞姆椒ɑ虬磧A斜方向入射的方法進行檢驗。
然而，例如當使高頻率的超聲波入射到離心鑄造管那樣具有粗大晶粒組織的金屬管時，因晶界的超聲波的散射增大，所以，不能從缺陷和底面處獲得反射波。另一方面，當超聲波的頻率下降時，晶界的散射雖然變小，但分辨率下降。為此，在使用超聲波檢驗法檢驗在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)周面堆焊了異種金屬的內(nèi)面堆焊管的場合，當超聲波從內(nèi)面堆焊管的外周面?zhèn)热肷鋾r，存在不能獲得足夠檢驗精度的問題。另外，離心鑄造管的外面的表面粗糙度一般較粗，所以，當使超聲波從以離心鑄造管為母管的內(nèi)面堆焊管的外面?zhèn)热肷鋾r，超聲波在內(nèi)面堆焊管的外面散射。為此，當測量內(nèi)面堆焊管的管厚時，存在產(chǎn)生大的誤差的問題。另外，在金屬管與堆焊金屬間的聲阻抗的差較小的場合，超聲波即使入射到堆焊管，也不能獲得來自接合狀態(tài)良好的接合界面的反射波。為此，難以使用超聲波檢驗法直接求出堆焊厚度。
為了解決上述問題，本發(fā)明的堆焊管的檢驗方法，它包含具有超聲波發(fā)射步驟和超聲波接收步驟，該超聲波發(fā)射步驟使具有寬帶特性的縱波超聲波從在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)面堆焊異種金屬的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷洌辉摮暡ń邮詹襟E在上述堆焊管的內(nèi)面?zhèn)冉邮丈鲜隹v波超聲波的反射波。當超聲波從在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)面堆焊異種金屬的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷鋾r，從生成于金屬管與異種金屬的界面及異種金屬的缺陷反射的超聲波即第2反射波僅通過異種金屬層，很難在散射大的金屬管內(nèi)部傳輸。為此，當檢測缺陷時可使用頻率高的超聲波，提高缺陷的檢測精度。另一方面，在使超聲波從內(nèi)面堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷涑暡ǖ膱龊?，為了測量內(nèi)面堆焊管的管厚，需要檢測從內(nèi)面反射的第3反射波和從外面反射的第4反射波。該第4反射波在異種金屬層和金屬管內(nèi)部兩者中傳輸。因此，在測量管厚的場合，如使用頻率比用于檢測缺陷的超聲波低的超聲波，則可高精度地檢測第4反射波。另外，金屬管的內(nèi)面堆焊的異種金屬的表面粗糙度相對較小。為此，如從內(nèi)面堆焊管的內(nèi)面?zhèn)葴y量管厚，可抑制在入射面的超聲波的散射，提高管厚的測量精度。
圖2為交替執(zhí)行超聲波發(fā)射步驟和超聲波接收步驟的示意圖。
圖3為使用實施例1的方法測定的探傷波形。
圖4為使用比較例1的方法測定的探傷波形。
圖5為示出使用實施例的方法測定的長度方向位置與管厚測定值的關系的圖。
圖6為示出使用比較例2的方法測定的長度方向位置與管厚測量值的關系的圖。
圖7為示出在構件內(nèi)表面敷設焊道(堆焊材料)而形成的堆焊部的圖。
圖8為示出沿著焊道相互的重合部的焊縫、傾斜擴展地產(chǎn)生的缺陷的圖。
圖9為示出從自然缺陷反射的缺陷反射波的超聲波入射角度與反射波高度的關系圖。


圖10為示出從缺陷不存在的部位和存在的部位的堆焊管的內(nèi)面反射的第3反射波與從堆焊管的外面反射的第4反射波的關系的示意圖。
圖11為示出連續(xù)檢測的管的厚度信息在存在缺陷的部位急劇變化的示意圖。
圖12為示出使用實施例4的方法識別缺陷的圖。
首先，說明管厚測量步驟。管厚測量步驟為在將異種金屬堆焊到金屬管的內(nèi)面之前測量金屬管的管厚的步驟。金屬管的管厚為求出堆焊到金屬管的內(nèi)面的異種金屬的堆焊厚度時所需要的測量數(shù)據(jù)。因此，在檢驗目的僅為缺陷的檢測的場合，不需要管厚測量步驟。另外，在金屬管的管厚已知的場合，不一定非要管厚測量步驟。金屬管的管厚的測量方法不特別限定，可使用各種方法。在金屬管的管厚的測量方法中，作為優(yōu)選的一例，具體地說，可列舉出使超聲波相對金屬管垂直入射、測量金屬管的表面反射波和底面反射波的到達時間的差的方法。
另外，在使用超聲波測量金屬管的管厚的場合，超聲波可從金屬管的內(nèi)面?zhèn)热肷?，也可從外面?zhèn)热肷?。但是，在金屬管的外面和?nèi)面中的一方的表面粗糙度比另一方大的場合，最好使超聲波從表面粗糙度小的面入射。成為適用本發(fā)明的堆焊管的母管的金屬管由具有粗大晶粒組織的管構成。粗大的晶粒組織具體地指晶粒直徑為50-1000μm的晶粒組織。在具有這樣粗大晶粒組織的金屬管中，作為一優(yōu)選例，具體地說，可列舉出離心鑄造管。在使用超聲波測量具有粗大晶粒組織的金屬管的管厚的場合，最好超聲波使用具有寬帶特性的縱波超聲波。作為用于檢驗具有粗大晶粒組織的金屬管的超聲波，如使用具有窄帶特性的縱波超聲波，則表面反射波和底面反射波的脈沖寬度變大，分辨率下降，所以不理想。另外，在使用具有寬帶特性的縱波超聲波的場合，其頻率最好在2MHz以上10MHz以下。如頻率不到2MHz，則底面反射波的分辨率下降，所以不理想。另一方面，對于具有粗大晶粒組織的金屬管，如使頻率超過10MHz的超聲波入射，則由在晶界的散射大幅度地衰減超聲波，不能獲得明確的反射波，所以不理想。超聲波的頻率在3.5MHz以上6MHz以下時更理想。
圖1示出管厚測量步驟的示意圖。使用超聲波的管厚測量首先如圖1所示那樣，將具有超聲波探頭22的第2傳感器20插入到堆焊前的金屬管10的內(nèi)部。另外，在超聲波探頭22與金屬管10的內(nèi)面之間設置適當?shù)慕佑|介質(zhì)。接觸介質(zhì)通常使用水，但也可使用其它接觸介質(zhì)。然后，使超聲波從超聲波探頭22入射到金屬管10，測量從金屬管10內(nèi)面反射的表面反射波的到達時間(t1)與從金屬管10外面反射的底面反射波的到達時間(t2)。如金屬管的管厚為d1、金屬管10內(nèi)部的超聲波的音速為v1，則反射波的到達時間差(□t＝t2-t1)、管厚d1、及音速v1之間存在如下公式1的關系式。
(公式1)□t＝2d1/v1音速v1為由金屬管10的材質(zhì)確定的已知的值。因此，由公式1的式子可知，如測量出反射波的到達時間的差□t，則可計算出金屬管的管厚d1。為了提高金屬管10的管厚的測量精度，最好在使第2傳感器20朝金屬管10的長度方向移動的同時，以金屬管10的軸為中心使金屬管10轉動，沿金屬管10的全面測量管厚。但是，在金屬管10的管厚僅朝周向和長度方向中的任一方變動的場合，也可僅對管厚變動的方向測量管厚。
下面，說明超聲波發(fā)射步驟。超聲波發(fā)射步驟為在將異種金屬堆焊到金屬管的內(nèi)面形成堆焊管后使具有寬帶特性的縱波超聲波從堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷涞牟襟E。作為入射到堆焊管的超聲波，使用具有寬帶特性的縱波超聲波，是為了如上述那樣抑制脈沖寬度變寬所導致的反射波的分辨率下降。另外，超聲波的頻率對應于檢驗目的選擇最佳值。即，在至少以檢測出發(fā)生于金屬管與堆焊金屬的界面的缺陷為目的的場合，作為超聲波，最好使用具有頻率10MHz以上30MHz以下的寬帶特性的縱波超聲波。如頻率不到10MHz，則分辨率下降，難以檢測出小缺陷，所以不理想。另一方面，如頻率超過30MHz，則超聲波的衰減增大，不能獲得明確的反射波，所以不理想。用于缺陷檢測的超聲波的頻率如在15MHz以上25MHz以下則更理想。
另一方面，在以測量堆焊管的管厚為目的的場合，作為超聲波，最好使用頻率2MHz以上10MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波。如頻率不到2MHz，則反射波的分辨率下降。另一方面，如頻率超過10MHz，則當超聲波在金屬管10內(nèi)部傳遞時，由晶界的散射大幅度衰減，不能獲得明確的反射波，所以不理想。用于管厚測量的超聲波的頻率如在3.5MHz以上6MHz以下則更理想。
下面，說明超聲波接收步驟。超聲波接收步驟為在堆焊管的內(nèi)面?zhèn)冉邮杖肷涞蕉押腹軆?nèi)部的縱波超聲波的反射波的步驟。接收的反射波的種類根據(jù)檢驗目的即使用的超聲波的頻率的不同而不同。例如，當在超聲波發(fā)射步驟中使用頻率10MHz以上30MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波時，在超聲波接收步驟中，主要接收從堆焊管的內(nèi)面反射的第1反射波和至少從產(chǎn)生于金屬管與異種金屬的界面的缺陷反射的第2反射波。在該場合，可根據(jù)第1反射波與第2反射波的到達時間的差得知缺陷的位置，可根據(jù)第2反射波的大小推斷缺陷的大小。另一方面，當在超聲波發(fā)射步驟中使用頻率為2MHz以上10MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波時，在超聲波接收步驟中，主要接收從堆焊管的內(nèi)面反射的第3反射波和從堆焊管的外面反射的第4反射波。在該場合，可根據(jù)第3反射波與第4反射波的到達時間的差求出堆焊管的管厚。而且，在使超聲波垂直地入射到堆焊管的內(nèi)面時，可使用單一的超聲波探頭進行超聲波的發(fā)送和接收。另一方面，在使超聲波相對堆焊管的內(nèi)面從傾斜方向入射的場合，也可使用相同的超聲波探頭進行超聲波的發(fā)送和接收，或使用別的超聲波探頭(即發(fā)射用超聲波探頭和接收用超聲波探頭)進行超聲波的發(fā)送和接收。另外，也可在堆焊管的內(nèi)面?zhèn)扰渲靡詸z測缺陷為目的的1個或1組超聲波探頭(第1超聲波探頭)和以管厚的測量為目的的1個或1組超聲波探頭(第2超聲波探頭)，按時間分割方式交替地反復進行缺陷的檢測和管厚的測量。或者，將以檢測缺陷為目的的多個或多組第1超聲波探頭和以測量管厚為目的的多個或多組第2超聲波探頭配置于堆焊管的內(nèi)面?zhèn)龋诙鄠€測量地點同時進行檢驗，該檢驗交替進行缺陷的檢測和管厚的測量。
圖2示出超聲波發(fā)射步驟和超聲波接收步驟的示意圖。在交替進行缺陷的檢測和堆焊管的管厚測量的場合，首先，如圖2所示那樣，將具有缺陷檢測用的第1超聲波探頭32和管厚測量用的第2超聲波探頭34的第2傳感器30插入到在具有粗大晶粒組織的金屬管10的內(nèi)面堆焊異種金屬12的堆焊管14的內(nèi)部。另外，在第1和第2超聲波探頭32、34與堆焊管14的內(nèi)面之間設置適當?shù)慕佑|介質(zhì)。接觸介質(zhì)通常使用水，但也可使用其它接觸介質(zhì)。然后，使具有規(guī)定頻率的超聲波從第1超聲波探頭32入射到堆焊管14。此時，當在測量地點處的金屬管10與異種金屬12的界面未發(fā)生缺陷16的場合，在第1超聲波探頭32僅接收到從堆焊管14的內(nèi)面反射的第1反射波。另一方面，在發(fā)生缺陷16的場合，第1超聲波探頭32除了第1反射波外還接收到從缺陷16反射的第2反射波。設第1反射波的到達時間為t1′，第2反射波的到達時間為t2′，從堆焊管14到缺陷16的距離為L，異種金屬12內(nèi)部的超聲波的音速為v2，則反射波的到達時間的差(□t21′＝t2′-t1′)、距離L、及音速v2之間存在如下公式2的關系式。
(公式2)□t21′＝2L/v2音速v2為由異種金屬12的材質(zhì)確定的已知的值。因此，由公式2的式子可知，如測量到反射波的到達時間的差□t21′，則可計算出到缺陷16的距離。另外，第1超聲波探頭32對第1反射波和第2反射波的接收完成后，使得具有規(guī)定頻率的超聲波從第2超聲波探頭34入射到堆焊管14。此時，從第2超聲波探頭34入射的超聲波的頻率相對較低，所以，在金屬管10內(nèi)部的散射受到抑制。結果，在第2超聲波探頭34，除了從堆焊管14的內(nèi)面反射的第3反射波外，還接收到從堆焊管14的外面反射的第4反射波。設第3反射波的到達時間為t3′，第4反射波的到達時間為t4′，測量地點的異種金屬12的堆焊厚度為d2，則反射波到達時間的差(□t43′＝t4′-t3′)、管厚d1、堆焊厚度d2、音速v1、及和音速v2之間存在如下公式3的關系式。
(公式3)□t43′＝2d1/v1+2d2/v2在超聲波發(fā)射步驟和超聲波接收步驟中，為了提高堆焊管14的管厚的測量精度，最好在使第2傳感器30朝堆焊管14的長度方向移動的同時，以堆焊管14的軸為中心使堆焊管14轉動，沿堆焊管14的全面測量管厚；另外，在管厚變動僅在周向或長度方向中的一方發(fā)生時，也可僅對存在變動的方向測量管厚。這幾點與上述使用超聲波的管厚測量步驟相同。
另外，如圖7所示，對于在構件內(nèi)表面敷設焊道(堆焊材料)形成的堆焊部，各缺陷如圖8所示那樣沿著焊道的相互重疊部的、后來形成的焊道的焊縫傾斜擴展地發(fā)生，所以，從與各焊道延伸的方向垂直而且與形成堆焊部的構件表面垂直的方向往堆焊部的終端側偏地使超聲波按傾斜規(guī)定角度(例如0°以上10°以下的角度)的方向入射，從而使入射的超聲波折射，以與各缺陷E擴展的方向大體垂直地入射，在缺陷的超聲波的反射波變大，所以，可高精度地檢測缺陷E。
下面，說明堆焊厚度的計算步驟。堆焊厚度計算步驟為利用上述第3反射波和第4反射波的到達時間的差和金屬管的管厚求出堆焊管的壁厚的步驟。堆焊厚度d2具體地說可使用公式3的式子(或公式1的式子和公式3的式子)計算。即，在公式3的式子中，音速v1和v2分別為根據(jù)金屬管10和異種金屬12的材質(zhì)確定的已知的值。因此，如測量堆焊前的金屬管10的管厚d1和堆焊后的第3反射波和第4反射波的到達時間的差□t43′，則公式3的式子(或公式1的式子和公式3的式子)可計算出堆焊厚度d2。
下面，說明本發(fā)明的堆焊管的檢驗方法的作用。在使用超聲波檢驗方法檢驗在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)面堆焊了異種金屬的堆焊管的場合，如使超聲波從堆焊管的外面?zhèn)热肷?，則超聲波在金屬管內(nèi)部傳輸時由晶界散射。為此，檢查時，如使用頻率高的超聲波，則由于衰減而不能獲得明確的反射波。另一方面，為了避免這一問題而使用頻率低的超聲波時，缺陷的檢測精度下降。而在使超聲波從內(nèi)面堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷鋾r，從缺陷反射的第2反射波僅通過異種金屬層，不在散射大的金屬管內(nèi)部傳輸。為此，在檢測缺陷時可使用頻率高的超聲波，可高精度地檢測出缺陷。另外，在金屬管與異種金屬間的聲阻抗的差較小的場合，難以檢測來自良好的接合界面的反射波。因此，為了檢測異種金屬的堆焊厚度，需要檢測堆焊前的金屬管的管厚與堆焊管的管厚，根據(jù)該差求出堆焊厚度。
然而，在使用從堆焊管的外面使超聲波入射的方法測量堆焊管的管厚的場合，如堆焊管的外面的表面粗糙度大，則超聲波在外面散射，成為導致大的誤差的原因。特別是在將異種金屬堆焊到離心鑄造管的內(nèi)面的堆焊管的場合，與堆焊異種金屬的內(nèi)面相比，外面的表面粗糙度變大。為此，如從外面?zhèn)葴y量管厚，則可能產(chǎn)生大的測量誤差。
而當從表面粗糙度小的內(nèi)面?zhèn)仁钩暡ㄈ肷鋾r，抑制了入射面的超聲波的散射。為此，堆焊管的管厚的測量精度提高，由此使得堆焊厚度的測量精度也提高。另外，如使用2個或2組以上的超聲波探頭在1或2以上的測量地點同時進行檢驗，該檢驗交替地反復進行這樣的缺陷的檢驗和管厚的測量，則可縮短檢驗所需時間。
下面，說明缺陷識別步驟。例如，當在超聲波發(fā)射步驟中使用頻率10MHz以上30MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波時，在超聲波接收步驟中，主要接收從堆焊管的內(nèi)面反射的第1反射波和從在金屬管與異種金屬的界面生成的缺陷反射的第2反射波，但根據(jù)該第2反射波的有無、大小、位置信息，可檢驗在金屬管與異種金屬的界面附近產(chǎn)生的缺陷的有無。另一方面，在使用頻率2MHz以上10MHz以下的具有寬帶特性的縱波的超聲波的場合，在超聲波接收步驟中如圖10的示那樣，接收在沒有缺陷的部位從堆焊管的內(nèi)面反射的第3反射波和從堆焊管的外面反射的第4反射波，但在存在缺陷的場合，第4反射波從缺陷反射。在該場合，如圖11所示，在連續(xù)檢測出的管厚度信息中出現(xiàn)急劇變化。因此，針對從上述第3反射波和上述第4反射波的到達時間的差獲得的上述金屬管的管厚信息，除去連續(xù)獲得的管厚信息的低頻成分，根據(jù)由此獲得的信號的變化成分(高頻成分)，可檢測從金屬管與異種金屬的界面附近到堆焊管外面的整個區(qū)域是否產(chǎn)生有缺陷。
(實施例1)在將厚3mm的鉻合金堆焊到管厚8mm的離心鑄造管的內(nèi)面后，從離心鑄造管的外表面形成直徑1mm的平底孔。接著，使頻率20MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波從獲得的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)却怪比肷?，檢測從人工缺陷反射的缺陷反射波(以下稱為“F反射波”)。
(比較例1)按照與實施例1相同的順序制成堆焊管后，從離心鑄造管的內(nèi)表面形成直徑1mm的平底孔。接著，使頻率3.5MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波從獲得的堆焊管的外面?zhèn)却怪比肷洌瑱z測F反射波。圖3和圖4分別示出由實施例1和比較例1獲得的探傷波形。在圖3和圖4中，橫軸表示波束路程，縱軸表示反射波高度。另外，“波束路程”表示從超聲波探頭到反射源的距離。由圖4可看出，即使在超聲波從堆焊管的外面?zhèn)热肷涞谋容^例1的場合，也可檢測F反射波。這是為了抑制超聲波的散射，使用了頻率低的超聲波。然而，可以看出，F(xiàn)反射波的反射波高度小，缺陷的檢測精度差。而在超聲波從堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷涞膶嵤├?的場合，如圖3所示，檢測出明確的F反射波。這是因為，通過使超聲波從堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷洌墒褂妙l率高的超聲波，提高缺陷的檢測精度。
(實施例2)使頻率5MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波垂直地從由實施例1制作的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷?，沿著堆焊管的長度方向測量管厚。
(比較例2)使頻率5MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波垂直地從由實施例1制作的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷?，沿著堆焊管的長度方向測量管厚。在圖5和圖6中分別示出由實施例2和比較例2獲得的堆焊管的長度方向位置與管厚的關系。由圖5和圖6可知，在比較例2的場合，測量的管厚的值隨長度方向的位置變化較大，而在實施例2的場合，測量位置產(chǎn)生的管厚的差較小。這是因為，通過從表面粗糙度小的內(nèi)面?zhèn)仁钩暡ㄈ肷洌梢种迫肷涿娴某暡ǖ纳⑸?，提高管厚的測量精度。
(實施例3)
按故意產(chǎn)生缺陷的焊接條件在管厚8mm的離心鑄造管的內(nèi)面堆焊厚3mm的鉻合金，模擬地形成具有自然缺陷(融合不良)的堆焊管。然后，改變?nèi)肷浣嵌鹊厥诡l率20MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波從獲得的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷?，檢測從自然缺陷反射的F反射波。圖9示出入射角度與反射波高度的關系，可以看出，通過使超聲波沿著從垂直方向往堆焊部的終端側傾斜規(guī)定角度(例如0°以上10°以下的角度)的方向入射，從而使在缺陷的超聲波的反射波變大，可高精度地檢測各種缺陷。
(實施例4)圖12(a)為繪制出管厚t1的圖，獲得該管厚t1的條件為，在管厚8mm的離心鑄造管的內(nèi)面堆焊厚3mm的鉻合金后，使得頻率5MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波從堆焊管的內(nèi)面?zhèn)却怪比肷洌?0rpm的轉動速度使堆焊管轉動。由圖(a)可知，在周向位置55°-70°處具有管厚t1急劇變化的區(qū)域。另外，圖12(b)示出從圖12(a)除去低頻成分后的數(shù)據(jù)。圖12(b)的縱軸表示從離心鑄造管的外面到缺陷的距離。由圖12(b)可知，在周向位置55°-70°處具有相對較大的內(nèi)部缺陷。
以上詳細說明了本發(fā)明的實施形式，但本發(fā)明不限定于上述實施形式，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可進行各種改變。
本發(fā)明的堆焊管的檢驗方法使具有寬帶特性的縱波超聲波相對在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)面堆焊異種金屬的堆焊管從堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷?，在堆焊管的?nèi)面?zhèn)冉邮湛v波超聲波的反射波，所以，當檢測出缺陷時可使用頻率高的超聲波，具有提高缺陷檢測精度的效果。另外，使超聲波從堆焊的異種金屬側入射，所以，具有抑制入射面的超聲波的散射、提高管厚的測量精度和堆焊厚度的測量精度的效果。特別是在檢測缺陷的場合，如使用頻率10MHz以上30MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波，則具有可高精度地檢測金屬管與異種金屬的界面的缺陷的有無的效果。另外，在測量堆焊管的管厚或異種金屬的堆焊厚度的場合，如使用頻率2MHz以上10MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波，則即使為采用具有粗大晶粒組織的金屬管作為母管的堆焊管，也具有可高精度地測量管厚或堆焊厚度的效果。
另外，在將多個超聲波探頭配置在堆焊管的內(nèi)面?zhèn)?、交替地進行頻率不同的超聲波的發(fā)送和接收的場合，可大體同時地進行缺陷的檢測和管厚的測量，具有可縮短檢驗時間的效果。
權利要求
1.一種堆焊管的檢驗方法，具有超聲波發(fā)射步驟和超聲波接收步驟，該超聲波發(fā)射步驟使具有寬帶特性的縱波超聲波從在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)面堆焊異種金屬的堆焊管的內(nèi)面?zhèn)热肷洌摮暡ń邮詹襟E在上述堆焊管的內(nèi)面?zhèn)冉邮丈鲜隹v波超聲波的反射波。
2.根據(jù)權利要求1所述的堆焊管的檢驗方法，其中，上述金屬管為離心鑄造管。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的堆焊管的檢驗方法，其中，上述金屬管的晶粒直徑為50-1000μm。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的堆焊管的檢驗方法，其中，上述超聲波發(fā)射步驟使用頻率10MHz以上30MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波，上述超聲波接收步驟接收上述縱波超聲波從上述堆焊管的內(nèi)面反射的第1反射波和上述縱波超聲波從產(chǎn)生于上述金屬管與上述異種金屬的界面及堆焊部分的缺陷處反射的第2反射波。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的堆焊管的檢驗方法，其中，上述超聲波發(fā)射步驟使用頻率頻率2MHz以上10MHz以下的具有寬帶特性的縱波超聲波，上述超聲波接收步驟接收上述縱波超聲波從上述堆焊管的內(nèi)面反射的第3反射波和上述縱波超聲波從上述堆焊管的外面反射的第4反射波。
6.根據(jù)權利要求1、2或3所述的堆焊管的檢驗方法，其中，上述超聲波發(fā)射步驟在上述堆焊管的內(nèi)面?zhèn)扰渲玫?超聲波探頭和第2超聲波探頭，該第1超聲波探頭用于發(fā)送和接收頻率10MHz以上30MHz以下的具有寬帶特性的第1縱波超聲波，該第2超聲波探頭用于發(fā)送和接收頻率2MHz以上10MHz以下的具有寬帶特性的第2縱波超聲波，并使上述第1縱波超聲波和上述第2縱波超聲波交替地入射到上述堆焊管；上述超聲波接收步驟使用上述第1超聲波探頭和第2超聲波探頭分別交替地接收上述第1縱波超聲波從上述堆焊管內(nèi)面反射的第1反射波和從產(chǎn)生于上述金屬管與上述異種金屬的界面的缺陷處反射的第2反射波及上述第2縱波超聲波從上述堆焊管內(nèi)面反射的第3反射波和從上述堆焊管外面反射的第4反射波。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的堆焊管的檢驗方法，其中，還具有管厚測量步驟和堆焊厚度計算步驟，該管厚測量步驟在將異種金屬堆焊到上述金屬管的內(nèi)面之前測量上述金屬管的管厚；該堆焊厚度計算步驟使用上述第3反射皮和上述第4反射波的到達時間的差和由上述管厚測量步驟獲得的上述金屬管的管厚而求出上述堆焊管的堆焊厚度。
8.根據(jù)權利要求4或6所述的堆焊管的檢驗方法，其中，從與堆焊焊道延伸的方向垂直的方向而且與形成堆焊部的構件表面垂直的方向偏往堆焊部的終端側地使縱波超聲波以0°以上10°以下的角度入射，檢驗堆焊部的缺陷的有無。
9.根據(jù)權利要求5、6或7所述的堆焊管的檢驗方法，其中，還具有缺陷識別步驟，在該缺陷識別步驟中，對于根據(jù)從上述第3反射波和上述第4反射波的到達時間的差獲得的上述金屬管的管厚信息，除去連續(xù)獲得的管厚信息的低頻成分，根據(jù)由此獲得的信號變化識別缺陷。
全文摘要
本發(fā)明的堆焊管的檢驗方法，具有超聲波發(fā)射步驟和超聲波接收步驟，該超聲波發(fā)射步驟使具有寬帶特性的縱波超聲波從在具有粗大晶粒組織的金屬管(10)的內(nèi)面堆焊異種金屬(12)的堆焊管(14)的內(nèi)面?zhèn)热肷洌摮暡ń邮詹襟E在堆焊管(12)的內(nèi)面?zhèn)冉邮湛v波超聲波的反射波。在檢測發(fā)生于金屬管(10)與異種金屬(12)的界面的缺陷(16)的場合，作為超聲波，最好使用頻率10MHz－30MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波。另外，在測量堆焊管的管厚的場合，超聲波最好使用頻率2MHz－10MHz的具有寬帶特性的縱波超聲波。在由超聲波檢驗法檢驗在具有粗大晶粒組織的金屬管的內(nèi)面堆焊異種金屬的堆焊管的場合，可提高缺陷產(chǎn)生的反射波的檢測精度和堆焊厚度的測量精度。
文檔編號G01B17/02GK1393692SQ02124850
公開日2003年1月29日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權日2001年6月21日
發(fā)明者山田龍三, 兼重健一 申請人:大同特殊鋼株式會社