彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)和方法，超聲波檢測系統(tǒng)包括用于插入彎管中的對中工裝，呈中空管狀，側(cè)壁上開有連通對中工裝內(nèi)外側(cè)面的窗口，窗口的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置有環(huán)狀凸起，環(huán)狀凸起位于對中工裝的外側(cè)面上且與彎管內(nèi)壁間隙配合；柔性管；探頭；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；探傷儀；其中對中工裝、環(huán)狀凸起和柔性管的材質(zhì)均為塑料；彎管復(fù)合件包括由第一金屬形成的第一金屬管、由第二金屬形成的第二金屬管和由第三金屬形成的帶有通孔的塊狀體；第二金屬管插入通孔中并與塊狀體焊接，第一金屬管為一彎管，其插入第二金屬管中并與第二金屬管焊接。本發(fā)明通過上述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對彎管復(fù)合件兩個(gè)界面焊接質(zhì)量缺陷的準(zhǔn)確定位和定量檢測。
【專利說明】彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于新材料的連接及復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)件的制造，擴(kuò)散焊技術(shù)憑借獨(dú)特的優(yōu)越性和靈活性在制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，且越來越多的應(yīng)用于重要部件的連接。
[0003]國際熱核聚變試驗(yàn)堆(ITER)裝置偏濾器靶板部件選擇了此連接技術(shù)。具體方案為:首先將無氧銅管(內(nèi)襯適配層)與具有圓通孔的鎢塊裝配并焊接形成無氧銅內(nèi)襯鎢塊，然后用鉻鋯銅彎管(熱沉)將多個(gè)無氧銅內(nèi)襯鎢塊通過擴(kuò)散焊串接。由于該塊體穿管結(jié)構(gòu)部件在制備工藝中引入了三種不同金屬的復(fù)合，形成了兩個(gè)界面，而此部件的實(shí)際工況為高熱負(fù)荷區(qū)域，在熱核聚變裝置使用時(shí)，任何結(jié)合(復(fù)合)質(zhì)量的缺陷都可能誘發(fā)部件損壞，進(jìn)而影響整個(gè)裝置的運(yùn)行。為此，該結(jié)構(gòu)部件在使用前必須對各個(gè)焊接界面給予嚴(yán)格的無損檢測，保證各焊接工藝和質(zhì)量合格。
[0004]由于該結(jié)構(gòu)部件的特點(diǎn)是內(nèi)圓外方，且彎曲。針對此類內(nèi)圓外方彎管復(fù)合件多個(gè)界面焊接質(zhì)量的無損檢測，常規(guī)方法主要有超聲、射線、紅外瞬態(tài)成像和渦流。其中，射線具有成本高和穿透鎢能力差等問題，而后兩種檢測方法都有檢測精度低的問題，特別是渦流對于彎管復(fù)合件內(nèi)平行于內(nèi)壁的脫粘性缺陷檢測靈敏度較低，均不能實(shí)現(xiàn)直徑2mm脫粘缺陷的有效檢出。超聲檢測技術(shù)在檢測焊接界面質(zhì)量時(shí)具有檢測方法簡單、精度高、結(jié)果可靠等特點(diǎn)。但在檢測此小管徑彎管復(fù)合件的多層界面焊接質(zhì)量時(shí)，有兩個(gè)問題:1) 一般探頭外殼或者較粗或者較長，無法插入小管徑彎管內(nèi)；2)即使能插入，也會(huì)存在無法在彎管內(nèi)的對中定位以及受控移動(dòng)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致無法檢測或者漏檢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)和方法。
[0006]所述超聲波檢測系統(tǒng)包括:位于所述第一金屬管中的對中工裝，呈中空管狀，側(cè)壁上開有連通所述對中工裝內(nèi)、外側(cè)面的窗口，所述窗口的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置有環(huán)狀凸起，所述環(huán)狀凸起位于所述對中工裝的外側(cè)面上，且與所述第一金屬管間隙配合；位于所述對中工裝中的探頭，具有壓電晶片和外殼，固定于所述外殼的側(cè)面上的所述壓電晶片正對所述窗口，向所述彎管復(fù)合件的內(nèi)壁發(fā)送入射超聲波和接收反射超聲波；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過柔性管與所述對中工裝連接，驅(qū)動(dòng)所述對中工裝旋轉(zhuǎn)步進(jìn)和上下移動(dòng)；通過探頭線與所述探頭連接的探傷儀，接收來自所述探頭的反射超聲波信號對所述第二金屬管與所述塊狀體界面處的焊接質(zhì)量和所述第二金屬管與所述第一金屬管界面處的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測；其中，所述對中工裝、所述環(huán)狀凸起和所述柔性管的材質(zhì)均為塑料；所述彎管復(fù)合件包括:由第一金屬形成的第一金屬管、由第二金屬形成的第二金屬管以及由第三金屬形成的帶有通孔的塊狀體；所述第二金屬管插入所述通孔中并與所述塊狀體焊接，所述第一金屬管為一彎管，所述第一金屬管插入所述第二金屬管中并與所述第二金屬管焊接。
[0007]在如上所述的超聲波檢測系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述柔性管的內(nèi)壁與所述對中工裝的外側(cè)面連接。
[0008]在如上所述的超聲波檢測系統(tǒng)中，優(yōu)選，在所述內(nèi)壁上設(shè)置有卡槽；在所述對中工裝的外側(cè)面上設(shè)置有與所述卡槽卡合的卡塊。
[0009]在如上所述的超聲波檢測系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述對中工裝、所述環(huán)狀凸起和所述柔性管的材質(zhì)均為聚四氟乙烯塑料。
[0010]在如上所述的超聲波檢測系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述探頭以水為耦合劑，所述以水為耦合劑的探頭發(fā)送的入射超聲波聚焦于所述第一金屬管和所述第二金屬管的界面處。
[0011]在如上所述的超聲波檢測系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述第一金屬管和所述第二金屬管的壁厚均為I?2mm。
[0012]在如上所述的超聲波檢測系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述第一金屬為鉻鋯銅，所述第二金屬為無氧銅，所述第三金屬為鎢，所述彎管復(fù)合件用于熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆裝置偏濾器靶板部件，優(yōu)選所述第一金屬管和所述第二金屬管之間的焊接方式、所述第二金屬管和所述塊狀體之間的焊接方式均為擴(kuò)散焊。
[0013]所述超聲波檢測方法，包括以下步驟:步驟S10，將連接有探頭線的探頭從柔性管內(nèi)穿過，固定于對中工裝內(nèi)，所述探頭的壓電晶片正對所述對中工裝的側(cè)壁上的窗口 ；步驟S20，將所述對中工裝插入所述第一金屬管內(nèi)，并設(shè)定檢測起始位置；步驟S30，所述壓電晶片在探傷儀的電脈沖激勵(lì)下激發(fā)高頻窄脈沖入射超聲波，所述入射超聲波垂直入射到所述彎管復(fù)合件的內(nèi)壁，并沿所述彎管復(fù)合件的徑向透射進(jìn)所述彎管復(fù)合件內(nèi)，同時(shí)探傷儀接收經(jīng)所述探頭轉(zhuǎn)化的反射超聲波信號；步驟S40，所述探頭在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下對所述彎管復(fù)合件的內(nèi)壁進(jìn)行全測量掃描，得到所述彎管復(fù)合件的超聲波信號，所述探傷儀對所述彎管復(fù)合件的超聲波信號進(jìn)行提取，得到時(shí)域全波列回波圖；步驟S50，所述探傷儀對所述時(shí)域全波列回波圖進(jìn)行處理，分別得到所述第二金屬管與所述塊狀體界面處和所述第二金屬管與所述第一金屬管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對所述彎管復(fù)合件的界面處焊接質(zhì)量的檢測。
[0014]在如上所述的超聲波檢測方法中，優(yōu)選，所述步驟S40具體包括:待檢測的所述彎管復(fù)合件固定不動(dòng)，所述探頭通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)沿所述第一金屬管的軸向拖拉掃查，完成一個(gè)掃查后，再沿所述第一金屬管的周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)一角度，并將所述探頭推回至掃查起點(diǎn)開始另一個(gè)掃查，所述掃查起點(diǎn)與所述檢測起始位置位于同一圓周上，如此循環(huán)，完成全測量掃描。
[0015]在如上所述的超聲波檢測方法中，優(yōu)選，所述步驟S50具體包括:所述探傷儀根據(jù)待檢測的所述彎管復(fù)合件中所述第一金屬管、所述塊狀體與所述第二金屬管的厚度和材料聲傳導(dǎo)性能，設(shè)置激發(fā)頻率和增益值，和在所述時(shí)域全波列回波圖上設(shè)置閘門寬度和高度，從而得到所述第二金屬管與所述塊狀體界面處和所述第二金屬管管與所述第一金屬管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對所述彎管復(fù)合件的界面處焊接質(zhì)量的檢測。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例帶來的有益效果如下:[0017]通過柔性管以及固定在對中工裝上的水浸探頭在彎管復(fù)合件內(nèi)沿軸向掃查和沿周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)和掃查圖譜的參照實(shí)現(xiàn)對彎管復(fù)合件界面處弱接合和剝離等缺陷的準(zhǔn)確定位和定量檢測。保證了對彎管復(fù)合件中方鎢塊體與內(nèi)襯適配層(無氧銅管)以及內(nèi)襯適配層與熱沉管(鉻鋯銅彎管)之間連接質(zhì)量的精確可靠檢測，為部件的工藝改進(jìn)和批量化驗(yàn)收提供了可靠的保障，解決了實(shí)際生產(chǎn)中現(xiàn)有無損檢測無法有效檢測的問題。該檢測系統(tǒng)和方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性和有效性，同時(shí)又具有檢測系統(tǒng)和方法簡單、高效、精度高等特點(diǎn)，經(jīng)該系統(tǒng)和方法檢測合格的彎管復(fù)合件可以承受高熱負(fù)荷循環(huán)沖擊，適用于長脈沖、高參數(shù)的熱核聚變裝置中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鉻鋯銅彎管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種彎管復(fù)合件的徑向剖面示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種彎管復(fù)合件的軸向剖面示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種探頭和對中工裝在彎管復(fù)合件內(nèi)的檢測示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的梳式掃查示意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的無氧銅管和鉻鋯銅彎管界面處的A掃描圖；
[0024]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的無氧銅管和鉻鋯銅彎管界面處的B掃描圖；
[0025]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的無氧銅管和鉻鋯銅彎管界面處的C掃描圖；
[0026]圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的無氧銅管和鉻鋯銅彎管界面處的D掃描圖；
[0027]其中，圖中符號說明如下:
[0028]I入射超聲波聚焦情況、2外殼、3壓電晶片、4對中工裝、10鎢塊、20無氧銅管、30
鉻鋯銅管。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供的彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)和方法，適用的彎管復(fù)合件包括:由第一金屬形成的第一金屬管、由第二金屬形成的第二金屬管以及由第三金屬形成的帶有通孔的塊狀體；第二金屬管插入通孔中并與塊狀體焊接，第一金屬管為一彎管，第一金屬管插入第二金屬管中并與第二金屬管焊接。為了簡單起見，在本發(fā)明關(guān)于超聲波檢測系統(tǒng)和方法的實(shí)施例中均以第一金屬為鉻鋯銅，第二金屬為無氧銅，第三金屬為鎢為例進(jìn)行說明，該超聲波檢測系統(tǒng)和方法尤其適用于具有如下尺寸的彎管復(fù)合件，第一金屬管即鉻鋯銅彎管30偏細(xì)偏薄(例如內(nèi)徑10?12mm，壁厚I?2mm)，第二金屬管即無氧銅管20偏薄(例如厚I?2mm)，塊狀體即鎢塊10為方塊，鉻鋯銅彎管30和無氧銅管20之間通過擴(kuò)散焊連接在一起，無氧銅管20和鎢塊10之間通過擴(kuò)散焊連接在一起。圖1所示為鉻錯(cuò)銅彎管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]參見圖1?圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)，包括對中工裝4、探頭、柔性管、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、探傷儀。
[0032]其中，探頭用于發(fā)送入射超聲波和接收反射超聲波。其包括壓電晶片3和外殼2，壓電晶片3位于外殼(探頭硬質(zhì)段)2的側(cè)面上，以側(cè)向發(fā)送入射超聲波。為了便于探頭在彎管復(fù)合件內(nèi)移動(dòng)，外殼2的長度較短，例如:鉻鋯銅彎管30的長度為220mm，外殼2的長度為25mm，具體地，可以由壓電晶片的直徑和鉻鋯銅彎管30的曲率半徑?jīng)Q定。由于彎管復(fù)合件中鉻鋯銅彎管30和無氧銅管20偏薄，因此探頭優(yōu)選為高強(qiáng)度、高頻、窄脈沖、聚焦超聲波。進(jìn)一步地，探頭以水為耦合劑，也稱為水浸探頭，其聚焦于鉻鋯銅彎管30和無氧銅管20的界面處，該探頭頻率為15MHz，壓電晶片的焦距為11_。在實(shí)際中，探頭頻率需根據(jù)第一金屬、第二金屬和第三金屬的材料性能和厚度的不同進(jìn)行確定。
[0033]對中工裝4用于實(shí)現(xiàn)探頭在對彎管復(fù)合件進(jìn)行全測量掃描時(shí)，以垂直于彎管復(fù)合件內(nèi)壁(鉻鋯銅彎管30內(nèi)壁)的方式發(fā)送入射超聲波。對中工裝呈中空管狀，其內(nèi)徑與外殼(硬質(zhì)段)2的直徑匹配(間隙配合)，以容納探頭于其中。側(cè)壁上開有窗口，該窗口的直徑與壓電晶片3的直徑一致，該窗口正對壓電晶片3，以使壓電晶片3發(fā)送的入射超聲波通過窗口垂直射向彎管復(fù)合件。在窗口的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置有環(huán)狀凸起，其位于對中工裝4的外側(cè)面上，且外徑與鉻鋯銅彎管30的內(nèi)徑匹配(環(huán)狀凸起與鉻鋯銅彎管間隙配合)，例如，環(huán)狀凸起的外徑為11.95_，鉻鋯銅彎管的內(nèi)徑為12mm。在實(shí)際中，環(huán)狀凸起和對中工裝4優(yōu)選為一體。在檢測時(shí)，需將對中工裝4沿軸向插入待檢測的彎管復(fù)合件中。為了使對中工裝4和環(huán)狀凸起具有合適的柔性和硬度，其材質(zhì)均為塑料，優(yōu)選為聚四氟乙烯塑料。如此，可以實(shí)現(xiàn)對中工裝4和環(huán)狀凸起在鉻鋯銅彎管30內(nèi)的仿形，從而實(shí)現(xiàn)探頭在全測量掃描時(shí)，在鉻鋯銅彎管30內(nèi)精確仿形和移動(dòng)，進(jìn)而保證在鉻鋯銅彎管30內(nèi)的移動(dòng)與在探傷儀上設(shè)置的一致，從而實(shí)現(xiàn)探頭垂直于彎管復(fù)合件的內(nèi)壁發(fā)送入射超聲波。
[0034]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過柔性管與對中工裝4連接，其包括:用于驅(qū)動(dòng)對中工裝4旋轉(zhuǎn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元和用于驅(qū)動(dòng)對中工裝4上下移動(dòng)的上下移動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，具體地，旋轉(zhuǎn)步進(jìn)單元可以為旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，上下移動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元為鏈?zhǔn)缴舷乱苿?dòng)機(jī)構(gòu)。其中柔性管的材質(zhì)也為塑料，優(yōu)選為聚四氟乙烯塑料。優(yōu)選，柔性管的內(nèi)壁與對中工裝的外側(cè)面連接，該連接可以為螺紋連接，還可以為套接(插接)。為了增加連接處的強(qiáng)度，在對中工裝的外側(cè)面上設(shè)置有卡塊，該卡塊的形狀優(yōu)選為三角形，在柔性管的內(nèi)壁上設(shè)置有與上述卡塊卡合的卡槽。
[0035]探傷儀，通過探頭線與探頭連接，接收來自于探頭的反射超聲波信號對無氧銅管20與鎢塊10界面處的焊接質(zhì)量和無氧銅管20與鉻鋯銅彎管30界面處的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測。由于本發(fā)明實(shí)施例采用超聲波對界面處的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測，因此該檢測也稱為超聲波無損檢測。
[0036]通過采用對中工裝、環(huán)狀凸起和柔性管保證探頭在彎管復(fù)合件內(nèi)沿軸向掃查和沿周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)的過程中，探頭對中定位(發(fā)送的入射超聲波都垂直于彎管復(fù)合件的內(nèi)壁，)和易于受控移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對彎管復(fù)合件兩個(gè)界面焊接質(zhì)量缺陷的準(zhǔn)確定位和定量檢測。
[0037]本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了基于上述超聲波檢測系統(tǒng)的彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測方法，其包括如下步驟:
[0038]步驟S10，將連接有探頭線的探頭從柔性管內(nèi)穿過，固定于對中工裝4內(nèi)，探頭的壓電晶片正對對中工裝的側(cè)壁上的窗口；
[0039]步驟S20，將對中工裝4插入鉻鋯銅彎管30內(nèi)，并設(shè)定檢測起始位置；
[0040]步驟S30，壓電晶片3在探傷儀的電脈沖激勵(lì)下激發(fā)高頻窄脈沖入射超聲波，該入射超聲波垂直入射到彎管復(fù)合件的內(nèi)壁，并沿彎管復(fù)合件的徑向透射進(jìn)彎管復(fù)合件內(nèi)，同時(shí)探傷儀接收經(jīng)探頭轉(zhuǎn)化的反射超聲波信號；
[0041]步驟S40，探頭在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下對彎管復(fù)合件的內(nèi)壁進(jìn)行全測量掃描，得到彎管復(fù)合件的超聲波信號，探傷儀對彎管復(fù)合件的反射超聲波信號進(jìn)行提取，得到時(shí)域全波列回波圖；
[0042]具體地，將待檢測的彎管復(fù)合件固定不動(dòng)，探頭通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)沿鉻鋯銅彎管的軸向拖拉掃查，完成一個(gè)掃查后，再沿鉻鋯銅彎管的周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)一角度，并將探頭推回至掃查起點(diǎn)開始另一個(gè)掃查，該掃查起點(diǎn)與檢測起始位置位于同一圓周上，如此循環(huán)，完成全測量掃描。探頭在彎管復(fù)合件內(nèi)沿軸向拖拉掃查和沿周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)也稱為梳式掃查，如圖5所示。
[0043]步驟S50，探傷儀對時(shí)域全波列回波圖進(jìn)行處理，分別得到無氧銅管與鎢塊界面處和無氧銅管與鉻鋯銅彎管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對彎管復(fù)合件的界面處焊接質(zhì)量的檢測。
[0044]具體地，根據(jù)待檢測的彎管復(fù)合件中無氧銅管、鎢塊與鉻鋯銅彎管的厚度和材料聲傳導(dǎo)性能，通過調(diào)整探頭發(fā)送的入射超聲波的參數(shù)和在時(shí)域全波列回波圖上設(shè)置閘門寬度和高度，從而得到無氧銅管與鎢塊界面處和無氧銅管與鉻鋯銅彎管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對彎管復(fù)合件的界面處焊接質(zhì)量的檢測。該參數(shù)包括:激發(fā)頻率、增益值和焦距，
[0045]在檢測時(shí)通過設(shè)計(jì)人工預(yù)制缺陷標(biāo)樣，并調(diào)整根據(jù)相應(yīng)界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對復(fù)合件的兩個(gè)結(jié)合界面的焊接質(zhì)量的準(zhǔn)確定位和定量檢測，進(jìn)而根據(jù)不同的熱負(fù)荷需求和試驗(yàn)設(shè)定檢測標(biāo)準(zhǔn)。為了提高檢測精度，針對不同的結(jié)合界面，需設(shè)置不同的檢測參數(shù)和缺陷判定標(biāo)準(zhǔn)。該超聲波檢測系統(tǒng)尤其適用于檢測焊接界面處的弱結(jié)合、剝離等缺陷。如圖6?9所示，分別為鉻鋯銅彎管與無氧銅管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖。
[0046]綜上所述，本發(fā)明的有益效果如下:
[0047]通過柔性管以及固定在對中工裝上的水浸探頭在彎管復(fù)合件內(nèi)沿軸向掃查和沿周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)和掃查圖譜的參照實(shí)現(xiàn)對彎管復(fù)合件界面處弱接合和剝離等缺陷的準(zhǔn)確定位和定量檢測。保證了對彎管復(fù)合件中方鎢塊體與內(nèi)襯適配層(無氧銅管)以及內(nèi)襯適配層與熱沉管(鉻鋯銅彎管)之間連接質(zhì)量的精確可靠檢測，為部件的工藝改進(jìn)和批量化驗(yàn)收提供了可靠的保障，解決了實(shí)際生產(chǎn)中現(xiàn)有無損檢測無法有效檢測的問題。該檢測系統(tǒng)和方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性和有效性，同時(shí)又具有檢測系統(tǒng)和方法簡單、高效、精度高等特點(diǎn)，經(jīng)該系統(tǒng)和方法檢測合格的彎管復(fù)合件可以承受高熱負(fù)荷循環(huán)沖擊，適用于長脈沖、高參數(shù)的熱核聚變裝置中。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量的超聲波檢測系統(tǒng)，所述彎管復(fù)合件包括:由第一金屬形成的第一金屬管、由第二金屬形成的第二金屬管以及由第三金屬形成的帶有通孔的塊狀體；所述第二金屬管插入所述通孔中并與所述塊狀體焊接，所述第一金屬管為一彎管，所述第一金屬管插入所述第二金屬管中并與所述第二金屬管焊接，其特征在于，所述超聲波檢測系統(tǒng)包括: 位于所述第一金屬管中的對中工裝，呈中空管狀，側(cè)壁上開有連通所述對中工裝內(nèi)、外側(cè)面的窗口，所述窗口的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置有環(huán)狀凸起，所述環(huán)狀凸起位于所述對中工裝的外側(cè)面上，且與所述第一金屬管間隙配合； 位于所述對中工裝中的探頭，具有壓電晶片和外殼，固定于所述外殼的側(cè)面上的所述壓電晶片正對所述窗口，向所述彎管復(fù)合件的內(nèi)壁發(fā)送入射超聲波和接收反射超聲波； 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過柔性管與所述對中工裝連接，驅(qū)動(dòng)所述對中工裝旋轉(zhuǎn)步進(jìn)和上下移動(dòng)； 通過探頭線與所述探頭連接的探傷儀，接收來自所述探頭的反射超聲波信號對所述第二金屬管與所述塊狀體界面處的焊接質(zhì)量和所述第二金屬管與所述第一金屬管界面處的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測； 其中，所述對中工裝、所述環(huán)狀凸起和所述柔性管的材質(zhì)均為塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性管的內(nèi)壁與所述對中工裝的外側(cè)面連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于，在所述內(nèi)壁上設(shè)置有卡槽； 在所述對中工裝的外 側(cè)面上設(shè)置有與所述卡槽卡合的卡塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述對中工裝、所述環(huán)狀凸起和所述柔性管的材質(zhì)均為聚四氟乙烯塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭以水為耦合劑，所述以水為耦合劑的探頭發(fā)送的入射超聲波聚焦于所述第一金屬管和所述第二金屬管的界面處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一金屬管和所述第二金屬管的壁厚均為I~2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一金屬為鉻鋯銅，所述第二金屬為無氧銅，所述第三金屬為鎢，所述彎管復(fù)合件用于熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆裝置偏濾器靶板部件，優(yōu)選所述第一金屬管和所述第二金屬管之間的焊接方式、所述第二金屬管和所述塊狀體之間的焊接方式均為擴(kuò)散焊。
8.一種超聲波檢測方法，利用權(quán)利要求1~7之任一所述的超聲波檢測系統(tǒng)對彎管復(fù)合件多層界面焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測，其特征在于，所述超聲波檢測方法包括以下步驟: 步驟S10，將連接有探頭線的探頭從柔性管內(nèi)穿過，固定于對中工裝內(nèi)，所述探頭的壓電晶片正對所述對中工裝的側(cè)壁上的窗口； 步驟S20，將所述對中工裝插入所述第一金屬管內(nèi)，并設(shè)定檢測起始位置； 步驟S30，所述壓電晶片在探傷儀的電脈沖激勵(lì)下激發(fā)高頻窄脈沖入射超聲波，所述入射超聲波垂直入射到所述彎管復(fù)合件的內(nèi)壁，并沿所述彎管復(fù)合件的徑向透射進(jìn)所述彎管復(fù)合件內(nèi)，同時(shí)探傷儀接收經(jīng)所述探頭轉(zhuǎn)化的反射超聲波信號；步驟S40，所述探頭在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下對所述彎管復(fù)合件的內(nèi)壁進(jìn)行全測量掃描，得到所述彎管復(fù)合件的超聲波信號，所述探傷儀對所述彎管復(fù)合件的超聲波信號進(jìn)行提取，得到時(shí)域全波列回波圖； 步驟S50，所述探傷儀對所述時(shí)域全波列回波圖進(jìn)行處理，分別得到所述第二金屬管與所述塊狀體界面處和所述第二金屬管與所述第一金屬管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對所述彎管復(fù)合件的界面處焊接質(zhì)量的檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波檢測方法，其特征在于，所述步驟S40具體包括: 待檢測的所述彎管復(fù)合件固定不動(dòng)，所述探頭通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)沿所述第一金屬管的軸向拖拉掃查，完成一個(gè)掃查后，再沿所述第一金屬管的周向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)一角度，并將所述探頭推回至掃查起點(diǎn)開始另一個(gè)掃查，所述掃查起點(diǎn)與所述檢測起始位置位于同一圓周上，如此循環(huán)，完成全測量掃描。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波檢測方法，其特征在于，所述步驟S50具體包括: 所述探傷儀根據(jù)待檢測的所述彎管復(fù)合件中所述第一金屬管、所述塊狀體與所述第二金屬管的厚度和材料聲傳導(dǎo)性能，設(shè)置激發(fā)頻率和增益值，和在所述時(shí)域全波列回波圖上設(shè)置閘門寬度和高度，從而得到所述第二金屬管與所述塊狀體界面處和所述第二金屬管管與所述第一金屬管界面處的A掃描圖，角度校正的B、C和D掃描圖，實(shí)現(xiàn)對所述彎管復(fù)合件的界面處焊接質(zhì)量的檢測。`
【文檔編號】G01N29/04GK103743815SQ201310706173
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】王萬景, 羅廣南, 劉國輝, 李強(qiáng), 秦思貴, 常勝平, 彭凌劍 申請人:安泰科技股份有限公司, 北京安泰中科金屬材料有限公司