一种管座角焊缝超声相控阵检测方法技术

本发明专利技术提供了一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，包括：采用两轴扫查方式对待检测的管座角焊缝工件按逆时针方向进行断面扫查，获取至少一个当前扫查断面下的扇扫成像图；以支管的中轴线为y轴，且以母管的中轴线和支管的中轴线的交点为坐标原点在当前扫查断面建立直角坐标系，分别构建当前扫查断面与管座角焊缝工件的相贯线解析方程；根据相贯线解析方程，在每个扇扫成像图上绘制当前扫查断面与管座角焊缝工件的相贯线，并根据相贯线分析管座角焊缝工件的缺陷情况。本发明专利技术通过在扇扫成像图上绘制管座角焊缝工件与当前扫查断面的相贯线，从而能够准确地根据相贯线分析管座角焊缝工件的缺陷情况。

【技术实现步骤摘要】
一种管座角焊缝超声相控阵检测方法
本专利技术涉及焊缝无损探伤领域，具体涉及一种管座角焊缝超声相控阵检测方法。
技术介绍
管座角焊缝是一种常见结构，在锅炉设备、核电管道、石油管道等领域中均有大量使用。由于该结构容易形成应力集中的情况，如果存在焊接缺陷，在使用过程中就极易发生扩展而导致焊缝开裂失效。因此在使用时，需要对管座角焊缝内部的缺陷进行检测。在实际的检测过程中，由于管座角焊缝本身的几何结构非常复杂，采用常规超声相控阵检测方法很难准确、有效地对其进行无损检测，无法准确地确定缺陷的位置。而且，支管插入部分的端头容易产生端角反射，会给正常缺陷的检测分析带来干扰，容易导致漏检和误检。因此，对于管座角焊缝的超声相控阵无损检测来说，如何准确地判断缺陷的位置，以及区分哪些是真实缺陷、哪些是端角反射一直是无损检测的一个难点。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，以解决现有技术中超声相控阵无损检测方法中无法准确地判断缺陷的位置，以及区分哪些是真实缺陷、哪些是端角反射的问题。本专利技术实施例提供一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，包括：采用两轴扫查方式对待检测的管座角焊缝工件按逆时针方向进行断面扫查，获取至少一个当前扫查断面下的扇扫成像图；其中，用于断面扫查的探头的初始位置为母管的中轴线和支管的中轴线所在平面的左侧位置；以所述支管的中轴线为y轴，且以所述母管的中轴线和所述支管的中轴线的交点为坐标原点在当前扫查断面建立直角坐标系，分别构建当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线解析方程；根据所述相贯线解析方程，在每个所述扇扫成像图上绘制当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线，并根据所述相贯线分析所述管座角焊缝工件的缺陷情况。作为本专利技术的优选方式，采用两轴扫查架和所述探头实现对所述管座角焊缝工件的断面扫查，其中所述两轴扫查架包括旋转轴和水平轴，所述旋转轴的下端连接所述探头，所述旋转轴的上端连接所述水平轴的一端，所述水平轴的另一端连接固定在所述支管上端的导轨并控制所述探头与所述支管外表面之间的距离，所述探头在所述母管外表面上绕所述支管的中轴线旋转。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线解析方程分别包括当前扫查断面与所述母管外壁、所述母管内壁、所述支管外壁、所述支管内壁、外接焊缝表面和内接焊缝表面的相贯线解析方程。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述母管外壁的相贯线解析方程如下所示：(x*sinθ)2+(y*sinα+x*cosθ*cosα)2＝R2，其中，θ为所述探头绕所述支管的中轴线的旋转角度，α为所述母管与所述支管的焊接角度，R为所述母管的外径。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述母管内壁的相贯线解析方程如下所示：(x*sinθ)2+(y*sinα+x*cosθ*cosα)2＝(R-H)2，其中，θ为所述探头绕所述支管的中轴线的旋转角度，α为所述母管与所述支管的焊接角度，R为所述母管的外径，H为所述母管的壁厚。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述支管外壁的相贯线解析方程如下所示：x＝r，其中，r为所述支管的外径。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述支管内壁的相贯线解析方程如下所示：x＝r-h，其中，r为所述支管的外径，h为所述支管的壁厚。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述外接焊缝表面的相贯线解析方程如下所示：(Rx-x)2+(Ry-y)2＝WOR2，其中，(Rx，Ry)为外接焊缝的外切圆的中心点坐标，WOR为外接焊缝的焊接弧半径。作为本专利技术的优选方式，当前扫查断面与所述内接焊缝表面的相贯线解析方程如下所示：(rx-x)2+(ry-y)2＝WIR2，其中，(rx，ry)为内接焊缝的外切圆的中心点坐标，WIR为内接焊缝的焊接弧半径。本专利技术实施例提供的一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，通过根据当前扫查断面和母管、支管、焊缝弧面相交的情况，分别建立对应的相贯线解析方程，然后通过这些相贯线解析方程在获取到的每个扇扫成像图上绘制管座角焊缝工件与当前扫查断面的相贯线，从而能够根据相贯线分析管座角焊缝工件的缺陷情况。该检测方法利用了几何计算方式，为准确分析管座角焊缝缺陷提供了有利参考，通过该检测方法可以极大的提高管座角焊缝探伤效率和探伤可靠性，解决以往角焊缝探伤对工程人员经验依赖高且容易出现漏检和误检的实际问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种管座角焊缝超声相控阵检测方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的两轴扫查方式示意图；图3为本专利技术实施例提供的在当前扫查断面建立的直角坐标系示意图；图4为本专利技术实施例提供的当前扫查断面与管座角焊缝工件的相贯线示意图；图5为本专利技术实施例提供的管座角焊缝工件中母管与支管为75°斜插时的0度断面的相贯线示意图；图6为本专利技术实施例提供的管座角焊缝工件中母管与支管为75°斜插时的38度断面的相贯线示意图；图7为本专利技术实施例提供的管座角焊缝工件中母管与支管为75°斜插时的90度断面的相贯线示意图；图8为本专利技术实施例提供的管座角焊缝工件中母管与支管为75°斜插时的180度断面的相贯线示意图。其中，1、母管，2、支管，3、旋转轴，4、水平轴，5、导轨，6、探头。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。超声相控阵技术，是一种使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的不同延迟时间，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦的技术，最后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。超声相控阵技术最初主要应用于医疗领域，然而随着电子技术和计算机技术的快速发展，超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测，特别是在核工业及航空工业等领域，实现工件的无损探伤检测。现有技术中，由于管座角焊缝本身几何结构复杂，采用常规超声相控阵检测方法很难准确、有效地对其进行无损检测，极易导致出现漏检和误检的情况。为有效解决漏检和误检的问题，赵秋洪等提出了一种对各断面进行超声覆盖模拟，将各断面模拟结果整合提取整体检测曲线的方法，焦敬品等提出了一种基于CIVA仿真软件的管座角焊缝超声检测方法，利用数值仿真模块进行数值仿真，得到焊缝缺陷可检区域图形。然而，现有的方法通过模拟或数值仿真的方式得到检测曲线，不利于集成到仪器软件中，因而不便于实时检测过程中进行缺陷分析。同时，这些方法会存在一定的误差，容易导致出现误判的可能，且前期准备的工作量较大，使用不方便。参照图1所示，本专利技术实施例公开了一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，该方法主要包括以下步骤：步骤101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，其特征在于，包括：采用两轴扫查方式对待检测的管座角焊缝工件按逆时针方向进行断面扫查，获取至少一个当前扫查断面下的扇扫成像图；其中，用于断面扫查的探头的初始位置为母管的中轴线和支管的中轴线所在平面的左侧位置；以所述支管的中轴线为y轴，且以所述母管的中轴线和所述支管的中轴线的交点为坐标原点在当前扫查断面建立直角坐标系，分别构建当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线解析方程；根据所述相贯线解析方程，在每个所述扇扫成像图上绘制当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线，并根据所述相贯线分析所述管座角焊缝工件的缺陷情况。

【技术特征摘要】
1.一种管座角焊缝超声相控阵检测方法，其特征在于，包括：采用两轴扫查方式对待检测的管座角焊缝工件按逆时针方向进行断面扫查，获取至少一个当前扫查断面下的扇扫成像图；其中，用于断面扫查的探头的初始位置为母管的中轴线和支管的中轴线所在平面的左侧位置；以所述支管的中轴线为y轴，且以所述母管的中轴线和所述支管的中轴线的交点为坐标原点在当前扫查断面建立直角坐标系，分别构建当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线解析方程；根据所述相贯线解析方程，在每个所述扇扫成像图上绘制当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线，并根据所述相贯线分析所述管座角焊缝工件的缺陷情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用两轴扫查架和所述探头实现对所述管座角焊缝工件的断面扫查，其中所述两轴扫查架包括旋转轴和水平轴，所述旋转轴的下端连接所述探头，所述旋转轴的上端连接所述水平轴的一端，所述水平轴的另一端连接固定在所述支管上端的导轨并控制所述探头与所述支管外表面之间的距离，所述探头在所述母管外表面上绕所述支管的中轴线旋转。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当前扫查断面与所述管座角焊缝工件的相贯线解析方程分别包括当前扫查断面与所述母管外壁、所述母管内壁、所述支管外壁、所述支管内壁、外接焊缝表面和内接焊缝表面的相贯线解析方程。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当前扫查断面与所述母管外壁的相贯线解析相贯线解...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆琦，王黎，蔡庆生，
申请(专利权)人：广州多浦乐电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44