本發(fā)明涉及一種核電站主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測方法，屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

主管道是核電站關(guān)鍵構(gòu)件，其材質(zhì)復(fù)雜、壁厚尺寸大，焊接過程中易產(chǎn)生未焊透、裂紋等危害性缺陷，因此必須進(jìn)行有效檢測。相控陣超聲檢測技術(shù)以其聲束可控性強(qiáng)、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于實際檢測中，能夠顯著提高缺陷檢出率以及缺陷定量精度。

目前，核電站主管道焊縫超聲檢測一般是采用手動常規(guī)超聲檢測同手動相控陣超聲檢測相結(jié)合的模式。但在上述檢測過程中，主要存在兩方面問題：（1）主管道焊縫表面存在局部凹凸不平，掃查過程中易發(fā)生偏離，且手動超聲檢測受人為因素影響較大，難以保證整個檢測過程中耦合一致性，進(jìn)而造成缺陷誤判、定量誤差較大等問題。（2）主管道直徑在750mm-990mm之間，手動超聲檢測過程難以一次完成整個焊縫檢測，需分成多段進(jìn)行檢測，導(dǎo)致檢測效率低；

因此，本發(fā)明提出一種核電站主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測方法，該方法能夠有效避免現(xiàn)有的手動超聲檢測中人為因素及耦合不一致對缺陷檢測的影響，提高缺陷檢出率及缺陷定量精度，且能夠?qū)Υ笾睆降闹鞴艿篮缚p進(jìn)行連續(xù)自動掃查，檢測效率顯著提高，對提高核電站主管道焊縫超聲檢測效果具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種核電站主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測方法，借助自動掃查裝置實現(xiàn)了主管道焊縫長距離、大批量檢測需求；同時保證了檢測過程中耦合一致性，避免了人為因素對缺陷檢測的影響，實現(xiàn)主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種核電站主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測方法，根據(jù)主管道焊縫材質(zhì)選擇合適的面陣探頭和楔塊，并保證表面狀態(tài)滿足檢測需求；在主管道焊縫表面做出檢測所需要的清晰標(biāo)識；利用夾持裝置將探頭楔塊與固體柔性耦合介質(zhì)組裝成耦合工裝；將掃查裝置安裝在主管道上，利用探頭支架將耦合工裝固定于掃查裝置上；分別設(shè)置相控陣超聲檢測儀和自動掃查控制器的相關(guān)參數(shù)，并對主管道焊縫進(jìn)行檢測；根據(jù)檢測結(jié)果的B掃查圖像對缺陷進(jìn)行定量，具體步驟如下：

（1）了解主管道焊縫基本特征：焊縫材質(zhì)、焊接工藝、焊縫型式、尺寸范圍以及容易出現(xiàn)的缺陷類型，根據(jù)上述內(nèi)容確定檢測所用的面陣探頭和對應(yīng)楔塊；

（2）清除主管道焊縫表面焊接完成后殘留的飛濺雜質(zhì)以及阻礙探頭移動的不規(guī)則部分，并對表面進(jìn)行打磨，確保表面粗糙度Ra不超過檢測標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的6.3；

（3）在主管道焊縫表面做出清晰的焊縫標(biāo)識、焊接位置標(biāo)識線、掃查位置參考點(diǎn)以及掃查方向標(biāo)識；

（4）測量選定探頭楔塊長、寬、高尺寸，并根據(jù)測量結(jié)果設(shè)計固體柔性耦合介質(zhì)尺寸，耦合介質(zhì)尺寸大于探頭楔塊尺寸20mm-30mm，利用夾持裝置將探頭楔塊和耦合介質(zhì)進(jìn)行組裝，并利用緊固螺栓在夾持裝置四周進(jìn)行固定，組合成耦合工裝；

（5）將掃查裝置安裝在主管道上，利用探頭支架將上述耦合工裝固定于掃查裝置上，并利用彈簧裝置將耦合工裝壓緊，使之與主管道焊縫表面進(jìn)行貼合；

（6）分別設(shè)置自動化相控陣超聲檢測系統(tǒng)中相控陣超聲檢測儀和自動掃查控制器相關(guān)參數(shù)，并利用上述檢測系統(tǒng)從掃查位置參考點(diǎn)開始，按預(yù)先設(shè)定的掃查方向，沿焊縫標(biāo)識進(jìn)行自動化檢測，記錄A掃信號、B掃查及C掃查圖像；

（7）根據(jù)B掃查圖像確定缺陷回波位置，并針對A掃信號利用-6dB方法對缺陷進(jìn)行長度定量。

本發(fā)明的有益效果是：這種核電站主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測方法，根據(jù)主管道焊縫材質(zhì)選擇合適的面陣探頭和楔塊，并保證表面狀態(tài)滿足檢測需求；在主管道焊縫表面做出檢測所需要的清晰標(biāo)識；利用夾持裝置將探頭楔塊與固體柔性耦合介質(zhì)組裝成耦合工裝；將掃查裝置安裝在主管道上，利用探頭支架將耦合工裝固定于掃查裝置上；分別設(shè)置相控陣超聲檢測儀和自動掃查控制器的相關(guān)參數(shù)，并對主管道焊縫進(jìn)行檢測；根據(jù)檢測結(jié)果的B掃查圖像對缺陷進(jìn)行定量。該方法有效避免現(xiàn)有的手動超聲檢測中人為因素及耦合不一致對缺陷檢測的影響，提高缺陷檢出率及缺陷定量精度，且能夠?qū)Υ笾睆降闹鞴艿篮缚p進(jìn)行連續(xù)自動掃查，檢測效率顯著提高，具有重要的工程應(yīng)用價值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是實驗用探頭楔塊。

圖2是夾持裝置。

圖3是組合完成之后的耦合工裝效果圖。

圖4是自動化超聲相控陣超聲檢測系統(tǒng)示意圖。

圖5是自動化相控陣超聲檢測B掃查圖像。

具體實施方式

本核電站主管道焊縫自動化相控陣超聲檢測方法可檢測壁厚66-96mm奧氏體不銹鋼核電站主管道焊縫，實驗所用儀器為多通道相控陣超聲檢測儀，并配備自動掃查裝置。對比試塊厚度82mm，縱波聲速5810m/s，其包含長度15mm的底面開口槽，利用上述對比試塊對本發(fā)明方法進(jìn)行驗證。具體驗證過程及結(jié)果如下：

（1）經(jīng)過文獻(xiàn)調(diào)研了解到該核電站主管道焊縫材質(zhì)為鍛造奧氏體不銹鋼，其晶粒粗大，具有彈性各向異性，聲波在焊縫中傳播時衰減、散射嚴(yán)重；焊接方式為窄間隙自動焊，需對焊縫進(jìn)行100%檢測，因此本方法選用1.5MHz面陣，晶片數(shù)量32×2，并配備縱波45°楔塊，其示意圖如圖1所示。

（2）清除主管道焊縫表面焊接完成后殘留的飛濺等雜質(zhì)以及阻礙探頭移動的不規(guī)則部分，并對表面進(jìn)行打磨，確保表面粗糙度Ra不超過檢測標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的6.3，保證探頭可自由移動。

（3）在主管道焊縫表面做出清晰的焊縫標(biāo)識、焊接位置標(biāo)識線、掃查位置參考點(diǎn)以及掃查方向標(biāo)識，保證檢測過程的可重復(fù)性和順利進(jìn)行；

（4）測量圖1所示楔塊尺寸，長×寬×高為115×50×33mm，設(shè)計相應(yīng)的固體柔性耦合介質(zhì)長度和寬度方向各大于楔塊長和寬30mm，在探頭楔塊上均勻涂抹一層機(jī)油，并將耦合介質(zhì)平鋪于楔塊之上，利用夾持裝置（如圖2）將探頭楔塊和耦合介質(zhì)進(jìn)行組裝，并利用緊固螺栓在夾持裝置四周進(jìn)行固定，組合完成后耦合工裝效果圖如圖3所示。

（5）將掃查裝置安裝在主管道之上，利用探頭支架將上述耦合工裝固定于掃查裝置上，探頭支架通過彈簧裝置壓緊，保證耦合工裝與主管道焊縫表面貼合良好，組裝完成之后的自動化相控陣超聲檢測系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

（6）設(shè)置面陣探頭為全晶片激發(fā)，在試塊中偏轉(zhuǎn)角度為30-60°，聚焦方式為投影聚焦；自動掃查控制器的掃查速度設(shè)置為10mm/s，掃查范圍360°，利用上述檢測系統(tǒng)從掃查位置參考點(diǎn)開始，按預(yù)先設(shè)定掃查方向，沿焊縫標(biāo)識進(jìn)行自動化檢測并記錄A掃信號、B掃查及C掃查圖像等。

（7）根據(jù)圖5所示的B掃查圖像確定底面開口槽的回波位置，并利用-6dB方法進(jìn)行長度定量。對于對比試塊中長度15mm的底面開口槽，自動化相控陣超聲檢測定量結(jié)果為14.06mm，與實際長度相比，超聲檢測的絕對誤差為0.94mm，相對誤差為6.30%，能夠滿足實際檢測需求。