自动检查沉积在待组装的两个金属片之间形成的槽中的焊道的方法技术

本发明专利技术涉及一种自动检查以多个道次沉积在槽(18)中的焊道(24)的方法，槽(18)形成在组装在一起的两个部件(20、22)之间，该方法包括以下步骤：将发射超声波的至少一个发射电磁声传感器(2)定位在槽的一侧并将接收超声信号的至少一个接收电磁声传感器(2)定位在槽的相对侧，超声波发射传感器被配置为发射瑞利表面波；在沉积道次时，自动移动传感器以跟随焊接电极沿槽的移动；在传感器移动时激活传感器，以使发射传感器能够产生瑞利波并向正在沉积的焊道道次发射瑞利波，接收传感器接收在所述道次中传输和/或反射的超声信号；以及针对焊道的整个道次重复操作。

Method of automatically inspecting weld beads deposited in grooves formed between two metal sheets to be assembled

The invention relates to a method for automatically inspecting the weld path (24) deposited in the groove (18) in multiple passes, which is formed between two components (20, 22) assembled together. The method comprises the following steps: locating at least one emission electromagnetic acoustic sensor (2) that emits ultrasonic wave on one side of the groove and locating at least one receiving electromagnetic acoustic sensor (2) that receives ultrasonic signal on the groove. On the opposite side, the ultrasonic transmitting sensor is configured to emit Rayleigh surface waves; automatically move the sensor to follow the movement of the welding electrode along the groove during deposition passes; activate the sensor when the sensor moves so that the transmitting sensor can generate Rayleigh waves and transmit Rayleigh waves to the depositing passes, receiving the transducer to receive the transmitted and/or reflected supersons in the passes. Acoustic signal; and repetitive operation for the whole pass of weld bead.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动检查沉积在待组装的两个金属片之间形成的槽中的焊道的方法
技术介绍
本专利技术涉及沉积在用于组装在一起的两个金属部件之间形成的槽中的焊道的非破坏性检查的一般领域。本专利技术的非限制性应用领域是检查沉积在两个端对端邻接的管状管子之间的环形焊道，特别是检查沉积在输送碳氢化合物的海底管道的两个管状元件之间的环形焊道。特别地，非破坏性检查技术用于石油工业中，以识别沉积(特别是通过电弧焊接)在两个管状管件之间的焊道中的缺陷的存在，其中，这种缺陷可能是熔化不足、开裂、夹杂物或孔隙，并且这些技术也可能用于量化这些缺陷。在石油工业中，射线照相是目前在陆地上预制管子期限或在管子被S型铺设或J型铺设时用于检查沉积在两个管状管件之间的焊道的技术之一。特别地，该技术用于检查内部衬有耐腐蚀合金层(例如，)的管子的对接焊道。通常，该合金层的厚度在2.5毫米(mm)至5mm的范围内，并且其在内部涂覆碳钢管的内表面以改善其机械和化学性质。用抗腐蚀合金层涂覆碳钢管内表面的技术之一(主要用在管子承受高级别的疲劳应力时)在于将抗腐蚀合金层热层压到碳钢板上以获得两种材料之间的冶金结合。另一种技术在于用连续沉积的抗腐蚀合金构建碳钢管的内表面。然而，构造管子的要求变得越来越受限制，特别是在检查内衬管的对接焊道方面。特别地，除了焊道的最终射线照相检查之外，这些要求还要进行中间射线照相检查，以确保焊道中没有与管衬相关的缺陷。因为检查需要分两个阶段进行，所以这会影响生产率。这导致每个焊道的循环时间延长15分钟(min)至20分钟，这仅仅是由于需要进行额外的射线照相检查。另一种用于检查内部衬有耐腐蚀合金层的管子中的对接焊接的技术在于自动超声波测试(AUT)。该技术利用相控阵超声探头(即探头)，每个探头包括用于检查目的的单元件超声传感器阵列。这种超声传感器可以发射和接收超声波。它们通常是将超声波转换成电能并反之亦然的压电传感器。然而，该技术存在的缺点是，只有在焊接完成并且已经冷却到低于90℃的温度时才适合使用。具体而言，这种传感器的压电效应在200℃以上消失。此外，由于水通常用于在传感器和部件表面之间提供超声波耦接以进行检查，因此部件的表面温度难以超过100℃。最后，与这种传感器相关联并且在其内部产生超声波的端头(shoe)有随温度变化的机械特性。这导致波速的变化，从而降低超声波检查的性能。文献US4588873公开了一种实时超声检查沉积在由两个部件PI和PII形成的槽中的单道焊道W的方法。为此目的，规定使用两个声学传感器PRA、PRB，用于发射和接收体超声波(bulkultrasoundwave)并且位于槽的任一侧。由这两个传感器产生和接收的体超声波(横向或纵向)被实时发送到控制装置，该控制装置用于调节某些焊接参数，以便校正焊接阶段出现的缺陷。然而，文献US4588873中描述的检查方法存在许多缺点。具体地，在部件中传播超声波用于检查需要在传感器和部件的表面之间使用耦接流体。该耦接试剂是凝胶或水(液体)的形式。然而，耦接流体可以流入槽中并在最终焊道中产生缺陷(即，孔、裂缝等)。由于传感器的定位，耦接流体可能在实时检查期间通过过快地冷却(淬火)而对焊道的微观结构产生负面影响(使诸如硬度、弹性等机械性能劣化)。此外，使用传统的超声波探头将检查限制在高于100℃的温度。最后，传统的超声传感器(例如，文件US4588873中描述的那些)产生体超声波(在压缩和/或剪切中)，从而在检查期间限于以“脉冲回波”模式运行。利用该检查技术，超声信号的解释受到部分填充槽形状的干扰。此外，实时检查需要修改体波的穿透角度，以便实时地对准并检查每个连续的焊道。用于检查对接焊道的另一种技术在于用电磁声换能器(EMAT)或传感器代替压电传感器。发射超声波EMAT的一般原理如下：承载交流电(AC)并放置在焊道附近用于检查的线圈用于在其中感应电流，电流(涡流)在永磁场已经建立的区域中分布在其表面上。永磁场和涡流之间的相互作用在金属表面处产生电磁和磁致伸缩力，进而导致金属颗粒移动，从而产生直接在被检材料中传播的超声波。因此，这些超声波用于揭示焊道中缺陷的存在并且将这些缺陷表征为超声波在传播时经受的变化的函数。因此，文献WO2004/007138公开了EMAT原理的应用，用于检查沉积在两个管状元件之间的环形焊道。为此目的，该文献描述了一种安装在焊道周围用于检查并且在检查操作期间相对于其保持静止的检查设备，该设备具有位于焊道的上方和下方相距2mm的两个电磁声传感器。然而，公布文件WO2004/007138中描述的EMAT检查方法存在许多缺点。具体地，由于检查设备相对于焊道是静止的，因此只有在整个焊道已经沉积在两个管状元件之间的槽中时才能进行检查。该文献中描述的检查方法发射横波以检查焊道。但是，使用这种类型的波不能检查多道焊道的整个体积。此外，取决于所用横波的频率，或取决于它们的发射角，可能发生由于缺陷的尺寸小或由于缺陷在三维空间中的定位导致无法检测焊道中存在的某些缺陷(例如，熔化不足或孔隙)。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是提出一种不存在上述缺点的检查焊道的方法。根据本专利技术，该目的通过一种自动检查以多个道次沉积在槽中的焊道的方法来实现，槽形成在组装在一起的两个金属部件之间，焊道的各个道次通过沿槽移动的焊接电极来沉积，该方法包括以下步骤：·将发射超声波的至少一个发射电磁声传感器定位在槽的一侧并将接收超声信号的至少一个接收电磁声传感器定位在槽的相对侧，发射超声波的电磁声传感器被配置为发射瑞利表面波；·在通过焊接电极沉积焊道道次时，自动移动电磁声传感器以跟随焊接电极沿槽的移动；·在电磁声传感器移动时激活电磁声传感器，以使发射电磁声传感器能够产生瑞利波并向正在沉积的焊道道次发射瑞利波，接收电磁声传感器接收在所述道次中传输和/或反射的超声信号；以及·针对焊道的整个道次重复操作。本专利技术的检查方法特别显著，因为它使得可以在焊道的各个道次沉积在槽中时检查焊道的各种道次。具体地，电磁声换能器(EMAT)传感器相对于组装在一起的金属部件(其保持静止)是可移动的，并且它们跟随焊接电极的移动而移动。因此，可以在沉积焊道的各个道次时实时检测在焊道的各个道次中存在(如果有的话)的缺陷。本专利技术的检查方法也是显著的，因为电磁声传感器直接在部件中产生超声波用于检查，并且它们不需要使用端头(shoe)也不需要使用耦接流体，从而能够在表面温度可高达至少310℃的部件上进行超声波检查。本专利技术的检查方法也是显著的，因为发射超声波的电磁声传感器被配置为发射瑞利表面波，即组合纵向和横向模式的表面波，以便产生椭圆轨道运动，该椭圆轨道运动在传播时跟随材料表面用于检查。与沉积焊道的每个道次时的实时检查相结合的这种类型的波的优点是，其用于揭示可能存在于每个道次的整个体积中的所有潜在焊接缺陷，并因此最终，揭示可能存在于由连续道次组构成的焊道的整个厚度中的所有潜在焊接缺陷。构成超声波信号的数据(例如超声波的传播时间，以及波和所产生的波传输和反射的能量水平，以及它们的频率)用于检测和表征在被检查的焊道中可能存在的指示。与通过射线照相检查的技术相比，本专利技术的检查方法具有许多优点。具体地，该方法使得可以不受提供X射线防护的问题的影响，消除安全和环境风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动检查以多个道次(P)沉积在槽(18)中的焊道(24)的方法，槽(18)形成在组装在一起的两个金属部件(20、22)之间，焊道的各个道次通过沿槽移动的焊接电极(34)沉积，所述方法包括以下步骤：·将发射超声波的至少一个发射电磁声传感器(2‑T)定位在槽的一侧并将接收超声信号的至少一个接收电磁声传感器(2‑R)定位在槽的相对侧，发射超声波的电磁声传感器被配置为发射瑞利表面波；·在通过焊接电极沉积焊道道次时，自动移动电磁声传感器以跟随焊接电极沿槽的移动；·在电磁声传感器移动时激活电磁声传感器，以使发射电磁声传感器能够产生瑞利波并向正在沉积的焊道道次发射瑞利波，接收电磁声传感器接收在所述道次中传输和/或反射的超声信号；以及·针对焊道的整个道次重复操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.19 FR 16601511.一种自动检查以多个道次(P)沉积在槽(18)中的焊道(24)的方法，槽(18)形成在组装在一起的两个金属部件(20、22)之间，焊道的各个道次通过沿槽移动的焊接电极(34)沉积，所述方法包括以下步骤：·将发射超声波的至少一个发射电磁声传感器(2-T)定位在槽的一侧并将接收超声信号的至少一个接收电磁声传感器(2-R)定位在槽的相对侧，发射超声波的电磁声传感器被配置为发射瑞利表面波；·在通过焊接电极沉积焊道道次时，自动移动电磁声传感器以跟随焊接电极沿槽的移动；·在电磁声传感器移动时激活电磁声传感器，以使发射电磁声传感器能够产生瑞利波并向正在沉积的焊道道次发射瑞利波，接收电磁声传感器接收在所述道次中传输和/或反射的超声信号；以及·针对焊道的整个道次重复操作。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在电磁声传感器接收表征正在被沉积的道次中的缺陷的超声信号时，在所述道次期间对某些焊接参数进行修改以便改正所述缺陷。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述道次期间对某些焊接参数进行修改由操作员执行。4.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述道次期间对某些焊接参数进行修改通过机器学习焊接缺陷的类别和示例来自动执行。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，由发射超声波的电磁声传感器产生的瑞利表面波是以200kHz至4.5MHz的频率范围发射的波。6.根据权利要求1和5中任一项所述的方法，其中，对于沉积在槽(18)中的焊道(24)的每个道次(P)重复所述方法的步骤。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，电磁声传感器(2-T、2-R)保持与组装在一起的...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·弗伊，M·A·奥基卢波，E·凯尔迪勒，
申请(专利权)人：塞佩姆股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR