【技术实现步骤摘要】
本公开涉及无损检测，尤其涉及一种针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法。
技术介绍
1、液体火箭发动机具有工作时间长、比冲高、推力易控制等优点，在运载火箭和航天器上得到了广泛应用。液体火箭发动机的工作原理是将自身携带的液体推进剂的化学能在燃烧室中转化为热能，然后在喷管内将热能转化为高速喷出气体的动能，产生反作用推力。
2、在液体火箭发动机中，将液体火箭燃料，包括液氢液氧，进行加压并泵送至火箭发动机燃烧室的任务一般由泵压式液体推进剂供应系统承担。其中，涡轮泵是泵压式推进剂供应系统的关键组件，需要在高温、高压、强振动的恶劣环境中泵送液体火箭燃料。随着火箭发动机技术向着大推力、长寿命不断发展，涡轮泵所需要承受的载荷越来越大，这进一步增加了涡轮泵损伤的可能性。
3、而作为未来航天技术的发展方向，可重复使用火箭已经成为新一代火箭技术的发展目标。在可重复使用火箭中，火箭发动机是其中重要的回收部件。在进行回收之后，需要对其中的关键组件进行检测，这其中就包括火箭发动机的涡轮泵壳体。
4、火箭发动机的涡轮泵壳体一般采用高强度、高致密性的钢铸件或钛合金加工成型。由于涡轮泵壳体结构复杂，传统制造方式难以实现一体化制造，且涡轮泵壳体对自身密封性要求很高，所以焊接成为涡轮泵壳体的主要连接方式。
5、由于包括涡轮泵在内的火箭发动机关键组件在恶劣环境下长时间、多次工作，会导致焊缝处发生疲劳，容易诱发损伤裂纹。而裂纹会影响火箭发动机性能。因此，除了对涡轮泵回收后的检测需求，对涡轮泵等火箭发动机中的关键组件进行实时无
6、由于液体火箭发动机涡轮泵壳体的焊缝区域面积狭小、形状不规则且具有曲率，针对这种特殊的复杂结构，采用现有的检测方法对其进行缺陷检测存在巨大困难。因此对液体火箭发动机涡轮泵壳体上的环形焊缝进行无损监/检测是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法。
2、本公开提供了一种针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法，
3、所述针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法适用于焊缝缺陷检测系统；
4、所述焊缝缺陷检测系统包括待检测件、激励单元以及接收单元；
5、所述待检测件包括环形圆管结构，所述环形圆管结构被垂直于环管轴向的平面所截得到的图形为圆弧；所述焊缝位于所述环形圆管结构上，且所述焊缝的延伸方向与所述环管轴向的夹角小于或等于90°；
6、所述激励单元包括多个振动元件，所述多个振动元件沿所述待检测件的周向依次布设于所述待检测件外表面，且由所述多个振动元件设置位置所确定的平面垂直于所述环管轴向；所述接收单元包括至少一个接收传感器，所述接收传感器设置于所述待检测件外表面；
7、所述针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法包括：
8、控制各所述振动元件振动，以在所述待检测件内部形成超声激励信号，进而在所述待检测件中产生t(0,1)模式超声导波；
9、获取所述接收传感器采集到的振动信号；
10、基于所述振动信号，确定焊缝缺陷在所述待检测件中的位置。
11、本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
12、第一，实现对液体火箭发动机涡轮泵壳体的焊缝缺陷进行无损检测的目的。
13、液体火箭发动机涡轮泵壳体焊缝是环形的且两侧母体非平板，呈现出一定夹角，其焊缝区域狭小。本申请提供的技术方案由于激励单元以及接收单元均是布设在环形圆管结构上的，而非焊缝区域，避免了在焊缝区域面积狭小的限制条件下，无法使用超声体波检测的问题；避免了焊缝截面为未暴露的复杂曲面所带来的超声焊缝特征超声导波检测方法中超声导波激励换能器安装难题，同时也避免了需要激励出能量局限于焊缝中并稳定传播的声模式难题。
14、第二、实现对焊缝及连接区域的任意延伸方向裂纹的精准定位。
15、本申请提供的技术方案能够对横向及纵向裂纹均有效定位，由于任意延伸方向均可分解为沿0°方向和沿90°方向的角度分量，本申请提供的技术方案可以对0°～90°任意延伸方向的裂纹进行有效检测。
16、第三、无需精细调整，对环形圆管焊缝的表面形状要求低
17、由于t(0,1)超声导波的传播过程中会和焊缝进行交互，进而在反射回波中携带缺陷信息，通过对接收传感器采集的振动信号进行分析，即可得到待检测件的焊缝裂纹信息。该方法属于可以覆盖整条焊缝的快速检测。相较于超声体波检测，超声导波检测极大地减少了重复的操作，提升了检测效率。在使用本申请提供的技术方案进行焊缝缺陷检测过程中，不需要针对环形圆管焊缝两侧母体非平板且焊缝区域狭小的情况对换能器做出额外调整，仅需改变激励接收方式，激励环管导波即可进行检测，可在多种工况下检测涡轮泵的运行状态。
18、第四、操作简单，可适应多种检测需求
19、上述技术方案的本质是在将激励单元以及接收单元布设于待检测件后，控制各振动元件振动；自动获取接收传感器采集到的振动信号；基于振动信号，确定焊缝缺陷在待检测件中的位置。其在进行焊缝缺陷检测之前，不需要对待检测件进行拆装、剪切、液体渗入等预处理工作，其操作简便，可适应定期检测和实时监测等多种安全检测需求，极大服务于可重复使用火箭和“智慧火箭”的实现。
20、本申请提供的技术方案在进行焊缝缺陷检测的过程中，不会对待检测件造成损伤，也不要求工作人员具备识别底片的专业背景知识，不会危害工作人员的身体健康。
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1.一种针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法，其特征在于，所述针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法适用于焊缝缺陷检测系统；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述待检测件被垂直于环管轴向的平面所截的圆弧的圆周角为θ，T(0,1)模式超声导波波长为λ；180°≤θ≤360°
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊缝缺陷检测过程中，每一个所述振动元件均沿各自设置位置的周切向振动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动元件复用为所述接收传感器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述振动信号，确定焊缝缺陷在所述待检测件中的位置，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述振动信号，确定所述超声激励信号和缺陷反射回波信号到达所述接收传感器设置位置的时间差，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述时间差以及所述群速度，确定焊缝缺陷在所述待检测件中的位置，包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个接收传感器
...【技术特征摘要】
1.一种针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法，其特征在于，所述针对环形圆管结构中焊缝的缺陷检测方法适用于焊缝缺陷检测系统；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述待检测件被垂直于环管轴向的平面所截的圆弧的圆周角为θ，t(0,1)模式超声导波波长为λ；180°≤θ≤360°
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊缝缺陷检测过程中，每一个所述振动元件均沿各自设置位置的周切向振动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动元件复用为所述接收传感器。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：余旭东，刘博涵，周昊，沈海，秦荣，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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