一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法技术

本发明专利技术提供了一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，该方案中运用CIVA仿真技术对带有模拟缺陷的不同壁厚低温液氮储槽外筒试块进行UT检测工艺仿真研究。本方案的有益效果是：在该方案中运用CIVA仿真技术对带有模拟缺陷的不同壁厚低温液氮储槽外筒试块进行UT检测工艺仿真研究，主要目的是根据工件结构特点、典型缺陷及分布形式，采用不同探头及检测工艺参数，模拟分析工件中不同参数状态下的声场分布规律及缺陷信号反馈情况，确定出适合于不同试块缺陷检测的最佳检测工艺参数，为试块及探头设计，检测工艺优化及降低检测成本提供必要的依据及指导。供必要的依据及指导。

【技术实现步骤摘要】
一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法


[0001]本专利技术涉及的是超声波检测领域，尤其是一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法。

技术介绍

[0002]在现有技术中，风洞低温液氮储槽的外筒经过长时间的使用容易出现腐蚀凹坑和裂纹等缺陷，由于外筒中储存的大量液氮因此在日常检测时不能进行开罐检测，需要使用UT检测技术对外筒内表面进行检测，确定了缺陷危害存在后，再排出液氮开罐检修。但是由于外筒的种类较多，壁厚也各不相同，很难直接确定使用何种探头进行检测较为合理，如果探头选择不合理，则可能出现对外筒内表面的缺陷检测遗漏情况，导致液氮泄露、爆炸等安全事故发生。
[0003]因此，急需一种科学、精确的能够针对的外筒的不同壁厚来选择最适合检测的探头参数配置的方法，这是现有技术所存在的不足之处。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法的技术方案，该方案运用CIVA仿真技术对带有模拟缺陷的不同壁厚低温液氮储槽外筒试块进行UT检测工艺仿真研究，主要目的是根据工件结构特点、典型缺陷及分布形式，采用不同探头及检测工艺参数，模拟分析工件中不同参数状态下的声场分布规律及缺陷信号反馈情况，确定出适合于不同试块缺陷检测的最佳检测工艺参数，为试块及探头设计，检测工艺优化及降低检测成本提供必要的依据及指导。
[0005]本方案是通过如下技术措施来实现的：一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，包括有以下步骤：a、根据待测外筒壁厚尺寸范围建立无缺陷声场仿真试块CIVA结构模型；b、根据待测外筒壁厚尺寸范围建立缺陷响应仿真试块CIVA结构模型；c、选择不同的探头对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真，根据仿真结果总结得到声场能量分布随探头参数变化的规律，初步确定针对不同厚度的外筒壁厚尺寸匹配的探头参数；再采用匹配的探头参数配置对缺陷响应仿真试块进行缺陷响应仿真及仿真结果分析，确定最优选的探头参数。
[0006]作为本方案的优选：步骤a中，无缺陷声场仿真试块CIVA结构模型为一个壁厚大于外筒壁厚最大尺寸的无缺陷声场仿真试块，该无缺陷声场仿真试块中声场能量分布与探头频率、探头直径及探头角度之间关系的规律分析能够涵盖外筒壁厚尺寸从最小到最大变化时的声场分布规律。
[0007]作为本方案的优选：步骤c中的探头参数包括有探头频率、探头扫描角度和探头直径。
[0008]作为本方案的优选：步骤b中，建立的缺陷响应仿真试块CIVA结构模型主要分为两
类：一类为：壁厚尺寸相同，缺陷尺寸不同的多个缺陷响应仿真试块；另一类为：缺陷尺寸相同，壁厚尺寸不同且壁厚间距相等的多个缺陷响应仿真试块，缺陷响应仿真试块的壁厚尺寸范围与外筒壁厚尺寸范围一致；上述两类缺陷响应仿真试块的缺陷类型均包含有模拟裂纹和模拟腐蚀凹陷的两种缺陷。
[0009]作为本方案的优选：步骤c中，在进行声场仿真和缺陷响应仿真之前需要建立声场仿真参数和缺陷响应仿真参数；声场仿真的参数设置的基本原则为：保证超声波束对要求检测区域全覆盖；使检测区域位于主声束上声场能量损失不超过6dB的区域；声场仿真参数包含探头参数、检测参数及计算参数；缺陷响应仿真参数包括探头参数、检测参数、缺陷参数及计算参数。
[0010]作为本方案的优选：步骤c中，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真的步骤为：c3
‑
1、内表面危害性缺陷声场仿真分析：使用接触式超声脉冲回波横波斜入射方法检测此类缺陷，检测时将探头置于试块外表面，超声波斜入射进入试块中在试块底面反射，当底面有裂纹类危害性缺陷时，超声波在缺陷处产生端角反射信号，该信号被探头探测到并形成较明显的缺陷显示信号；具体步骤为：c3
‑1‑
1、采用探头频率及探头角度不变，探头直径减小的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真并分析仿真结果；c3
‑1‑
2、采用探头直径及探头角度不变，探头频率减小的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真并分析仿真结果；c3
‑1‑
3、采用探头频率及探头直径不变，探头角度增加的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真并分析仿真结果；c3
‑1‑
4、总结得到声场能量分布随探头参数变化的规律；c3
‑1‑
5、根据前述步骤的仿真数据及声场能量分布随探头参数变化的规律，通过计算初步推断出针对不同壁厚尺寸的外筒内表面危害性缺陷匹配的探头参数；c3
‑
2、内表面非危害性缺陷声场仿真分析：使用接触式超声脉冲回波纵波垂垂直入射方法，检测时将探头置于试块外表面，超声波束垂垂直入射进入试块，在试块底面反射，若底面无缺陷，反射回波深度一致，当底面存在腐蚀减薄缺陷时，缺陷处底波信号发生产生扰动或偏移，该信号被探头探测到相较于底波形成较明显的缺陷显示信号；具体步骤为：c3
‑2‑
1、采用探头频率及探头角度不变，探头直径减小的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真；c3
‑2‑
2、采用探头直径及探头角度不变、探头频率减小的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真；c3
‑2‑
3、总结得到声场能量分布随探头参数变化的规律；c3
‑2‑
4、根据前述步骤的仿真数据及声场能量分布随探头参数变化的规律，通过
计算初步推断出针对不同壁厚尺寸的外筒内表面非危害性缺陷匹配的探头参数。
[0011]作为本方案的优选：步骤c中，对缺陷响应仿真试块进行缺陷响应仿真的具体步骤为：c4
‑
1、内表面危害性缺陷响应仿真分析：c4
‑1‑
1、对相同壁厚条件下，缺陷尺寸不同的多个危害性缺陷响应仿真试块进行缺陷响应仿真及结果分析：根据步骤c3
‑1‑
5得到的针对不同壁厚尺寸的外筒内表面危害性缺陷匹配的探头参数，对各个试块进行仿真，并分析仿真结果；通过对缺陷响应仿真结果中不同探头对同一裂纹缺陷的回波波幅值进行比较，从而确定出最优选的探头参数；c4
‑1‑
2、对不同壁厚条件下，缺陷尺寸相同的多个危害性缺陷响应仿真试块进行缺陷响应仿真及结果分析：根据步骤c3
‑1‑
5得到的针对不同壁厚尺寸的外筒内表面危害性缺陷匹配的探头参数，对各个试块进行仿真，并分析仿真结果；通过对缺陷响应仿真结果中，在不同壁厚条件下，不同探头对裂纹缺陷回波的声压降低值进行比较，从而确定出最优选的探头参数；c4
‑
2、内表面非危害性缺陷响应仿真分析：c4
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1、对相同壁厚条件下，缺陷尺寸不同的多个非危害性缺陷响应仿真试块进行缺陷响应仿真及结果分析：采用步骤c3
‑2‑
4中得到的针对不同壁厚尺寸的外筒内表面非危害性缺陷匹配的探头参数进行仿真，并分析仿真结果；通过对缺陷响应仿真结果中不同探头对同一腐蚀凹坑缺陷的回波波幅值进行比较，从而确定出最优选的探头配置；c4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，其特征是：包括有以下步骤：a、根据待测外筒壁厚尺寸范围建立无缺陷声场仿真试块CIVA结构模型；b、根据待测外筒壁厚尺寸范围建立缺陷响应仿真试块CIVA结构模型；c、选择不同的探头对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真，根据仿真结果总结得到声场能量分布随探头参数变化的规律，初步确定针对不同厚度的外筒壁厚尺寸匹配的探头参数；再采用匹配的探头参数配置对缺陷响应仿真试块进行缺陷响应仿真及仿真结果分析，确定最优选的探头参数。2.根据权利要求1所述的一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，其特征是：所述步骤a中，无缺陷声场仿真试块CIVA结构模型为一个壁厚大于外筒壁厚最大尺寸的无缺陷声场仿真试块，该无缺陷声场仿真试块中声场能量分布与探头频率、探头直径及探头角度之间关系的规律分析能够涵盖外筒壁厚尺寸从最小到最大变化时的声场分布规律。3.根据权利要求1所述的一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，其特征是：所述步骤c中的探头参数包括有探头频率、探头扫描角度和探头直径。4.根据权利要求1所述的一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，其特征是：所述步骤b中，建立的缺陷响应仿真试块CIVA结构模型主要分为两类：一类为：壁厚尺寸相同，缺陷尺寸不同的多个缺陷响应仿真试块；另一类为：缺陷尺寸相同，壁厚尺寸不同且壁厚间距相等的多个缺陷响应仿真试块，缺陷响应仿真试块的壁厚尺寸范围与外筒壁厚尺寸范围一致；上述两类缺陷响应仿真试块的缺陷类型均包含有模拟裂纹和模拟腐蚀凹陷的两种缺陷。5.根据权利要求1所述的一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，其特征是：所述步骤c中，在进行声场仿真和缺陷响应仿真之前需要建立声场仿真参数和缺陷响应仿真参数；声场仿真的参数设置的原则为：保证超声波束对要求检测区域全覆盖；使检测区域位于主声束上声场能量损失不超过6dB的区域；声场仿真参数包含探头参数、检测参数及计算参数；缺陷响应仿真参数包括探头参数、检测参数、缺陷参数及计算参数。6.根据权利要求1所述的一种UT检测外筒内表面缺陷的探头参数确定方法，其特征是：所述步骤c中，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真的步骤为：c3
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1、内表面危害性缺陷声场仿真分析：使用接触式超声脉冲回波横波斜入射方法检测此类缺陷，检测时将探头置于试块外表面，超声波斜入射进入试块中在试块底面反射，当底面有裂纹类危害性缺陷时，超声波在缺陷处产生端角反射信号，该信号被探头探测到并形成明显的缺陷显示信号；具体步骤为：c3
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1、采用探头频率及探头角度不变，探头直径减小的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真并分析仿真结果；c3
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2、采用探头直径及探头角度不变，探头频率减小的组合，对无缺陷声场仿真试块进行声场仿真并分析仿真结果；c3
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3、采用探头频率及探头直径不变，探头角度增加的组合，对无缺陷声场仿真试块
进行声场仿真并分析仿真结果；c3
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4、总结得到声场能量分布随探头参数变化的规律；c3
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5、根据前述步骤的仿真数据及声场能量分布随探...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯飞，刘春华，乐开白，马学荣，陈晓辉，朱建宁，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：