CN105259250A - 一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法 - Google Patents

一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法 Download PDF

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张伟伟
王向宇
马宏伟
朱渝
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Chongqing Saimeng Science And Technology Development Co Ltd
Jinan University
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Abstract

本发明公开了一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，包括如下步骤：a、在管道中激发L(0,2)对称导波，在焊缝两侧布置传感器阵列接收检测信号；b、计算导波通过焊缝前入射波波峰和焊缝后透射波峰值，并将透射系数的倒数作为损伤指标；c、绘制损伤指标的环向分布曲线，利用该曲线上的峰值进行焊缝缺陷参数识别。本发明采用超声导波阵列，实现了焊缝完整性的彻底检测，精度高。

Description

一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法
技术领域
本发明涉及焊缝完整性检测技术领域，尤其涉及一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法。
背景技术
随着客户的期望不断上升，焊缝的质量正变得越来越重要。人们都期望产品和组件具有高品质，而不会意外出现故障。此类会造成重大财务和社会后果的故障往往可以通过适当的检测技术加以避免。检测焊缝还可以通过在制造的早期阶段检测缺陷以降低成本，通过检测和纠正所有缺陷减少客户退货的成本并延长组件的寿命。
现有的焊缝检测技术仍然存有许多缺陷，最明显的就是检测不彻底，不能识别和合理评估焊缝的完整性，为此我们提出一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，用来解决上述问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法。
本发明提出的一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，包括如下步骤；
a、在管道中激发L(0,2)对称导波，在焊缝两侧布置传感器阵列；
b、计算导波通过焊缝时的透射系数，并将其倒数作为损伤指标；
c、绘制损伤指标的环向分布曲线，利用该曲线上的峰值进行焊缝缺陷参数识别。
优选地，a中的传感器阵列方式为在焊缝两侧均布排列16个传感器，共32个传感器，分别标记为S1q,S2q,….S16q，表示焊缝前端传感器；S1h,S2h,….S16h,表示焊缝后端传感器。
优选地，b中的透射系数为焊缝后传感器记录导波信号峰值除以焊缝前该传感器记录导波信号峰值所获得的值。
优选地，c中的焊缝缺陷参数识别方法为选取焊缝前后第一个波包分析，定义焊缝后第一个波包峰值Aq与焊缝前第一个波包峰值Ah之比为透射率RT，且RT＝Ah/Aq，故Dindex＝1/RT。
本发明提出的一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，对应标号传感器位于同一环向位置，焊缝缺陷用环向参数和径向参数表示，在管道一侧激发对称的超声导波，利用焊缝前后均布传感器记录导波信号，并计算对应传感器记录信号的透射系数，本发明采用超声导波阵列，实现了焊缝完整性的彻底检测，精度高。
附图说明
图1为RT与焊缝缺陷径向参数之间的关系示意图。
图2为焊缝缺陷环向识别结果示意图。
图3为管道缺陷模型以及测点分布图。
图4为激励信号图。
图5为焊缝缺陷前后测点的位移时程曲线对比图。
图6为焊缝缺陷的损伤指标变化图。
图7为同厚度不同角度工况的损伤指标图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
本发明提出的一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，包括如下步骤：
a、在管道焊中激发L(0,2)对称导波，在焊缝两侧布置传感器阵列，传感器阵列方式为在焊缝两侧均布排列16个传感器，共32个传感器，分别标记为S1q,S2q,….S16q，表示焊缝前端传感器；S1h,S2h,….S16h,表示焊缝后端传感器。
如图3所示，焊缝后1号传感器记录导波信号峰值除以焊缝前1号传感器记录导波信号峰值，获得透射系数，以此类推，获得16个透射系数的环向分布。定义透射系数的倒数为损伤指标Dindex，利用Dindex值的环向分布可识别出焊缝缺陷的环向和径向参数。下表1为本实施例提供的一种管道及焊料材料参数。
其中，焊缝缺陷设置如下：
b、计算导波通过焊缝时的透射系数，并将其倒数作为损伤指标，透射系数为焊缝后传感器记录导波信号峰值除以焊缝前该传感器记录导波信号峰值所获得的值。当缺陷环向尺寸固定为π/6，缺陷厚度变化时，损伤指标变化如图6所示。
c、绘制损伤指标的环向分布曲线，利用该曲线上的峰值进行焊缝缺陷参数识别，焊缝缺陷参数识别方法为选取焊缝前后第一个波包分析，定义焊缝后第一个波包峰值Aq与焊缝前第一个波包峰值Ah之比为透射率RT，且RT＝Ah/Aq，故Dindex＝1/RT。
当固定焊缝缺陷径向参数为2mm，变化焊缝缺陷的环向参数，计算各工况的Dindex，图7所示为同厚度不同角度工况的损伤指标图。
本发明中，利用环向透射系数的倒数Dindex可以看出焊接缺陷在环向的位置，并且Dindex值的大小反映了缺陷的深度参数变化。以完整焊接的透射率作为参考，含缺陷焊缝管的Dindex极值到完整焊接管的Dindex的距离定义为d，当焊缝缺陷径向参数从0.5mm,1.5mm,2.5mm,3.5mm逐渐增大时，d的值变化为0.22，0.82，1.73，3.06，近似满足二次函数关系。
本发明中，以完整焊缝的透射系数计算Dindex分布曲线，计算含缺陷焊缝管道的Dindex分布曲线与完整焊缝管道Dindex分布曲线的交点，并连接两交点与圆心的构成识别角度，则该角度基本与缺陷参数一致。
检测项目如下：图1为RT与焊缝缺陷径向参数之间的关系示意图，图2为焊缝缺陷环向识别结果示意图，图3为管道缺陷模型以及测点分布图，图4为激励信号图，图5为焊缝缺陷前后测点的位移时程曲线对比图。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在管道焊缝一侧激发L(0,2)对称导波，在焊缝两侧布置传感器阵列；
b、计算导波通过焊缝时的透射系数，并将其倒数作为损伤指标；
c、绘制损伤指标的环向分布曲线，利用该曲线上的峰值进行焊缝缺陷参数识别。
2.根据权利要求1所述的超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，其特征在于，a中的传感器阵列方式为在焊缝两侧均布排列16个传感器，共32个传感器，分别标记为S1q,S2q,….S16q，表示焊缝前端传感器；S1h,S2h,….S16h,表示焊缝后端传感器。
3.根据权利要求2所述的超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，其特征在于，b中的透射系数为焊缝后传感器记录导波信号峰值除以焊缝前该传感器记录导波信号峰值所获得的值。
4.根据权利要求1所述的超声导波阵列检测焊缝完整性的方法，其特征在于，c中的焊缝缺陷参数识别方法为选取焊缝前后第一个波包分析，定义焊缝后第一个波包峰值Aq与焊缝前第一个波包峰值Ah之比为透射率RT，且RT＝Ah/Aq，故Dindex＝1/RT。
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