本发明专利技术提供的一种检测金属部件母材内壁裂纹及腐蚀缺陷的新方法，将TOFD检测技术用于平面或曲率半径大于136mm的凸面、厚度为12-50mm的低碳钢或低合金钢母材内壁垂直深度大于1mm的裂纹、腐蚀缺陷的检测；选择60°角度的中心频率为2-10MHz、Ф6mm尺寸的探头；探头主声束对曲面工件聚焦深度为两探头主声束入射点连线的中心点到工件内表面间的垂直距离；对平面工件聚焦深度为工件的壁厚值；PCS值计算：PCS=2*T*tan60°，式中T为聚焦深度；沿平面扫查，灵敏度设定为直通波的波高为满屏的60-80%；沿曲面扫查，灵敏度设定为直通波的波高为满屏的40-60%；设定有效范围，计算扫查有效范围的L=PCS—2T*tanγP下；确定扫查次数的N=L总/L。本方法以衍射波相位和显示特征区分出缺陷的类别，是脉冲反射法超声检测无法实现的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属部件的检测，即TOFD检测技术的广泛应用，可检测到壁厚12mm以上，其部件母材内壁垂直深度大于Imm的裂纹和腐蚀坑，拓宽了目前TOFD检测的应用领域， 弥补了其他检测技术在部件母材内壁裂纹及腐蚀检测方面的不足。
技术介绍
目前我国利用国外引进的TOFD检测技术，应用领域非常的宽泛，尤其是对生产设备的维修、养护领域发展势头在不断地增长，正如文献检索所披露①江苏太湖锅炉股份有限公司李衍在无损探伤，NONDESTRUCTIVE INSPECTION 2004, 28 (3)发表的“超声TOFD法在电站锅炉检测上的应用”的论文介绍，用超声TOFD (衍射时差)法检测在用电站锅炉低合金钢炉壁管中的腐蚀疲劳裂纹、主蒸汽管和再热蒸汽管等高温管道中的蠕变损伤裂纹以及节流阀热疲劳裂纹的国外最新动态.该法能快速、有效地对材料、焊缝和热影响区的表面开口裂纹和内部裂纹进行测深定高，从而对锅炉受压元件及本体进行剩余寿命诊断和安全评价。②大庆炼化公司设计所；江苏省工程物理勘察院；中国地质大学(武汉)李智泉，李国华，刘崧等在油气田地面工程，OIL-GASFIELD SURFACE ENGINEERING 2008, 27 (9)上发表的“埋地金属管道腐损状况的检测与安全性评估”论文对于埋地金属管道来说， 发生腐蚀后通常表现为管道的管壁变薄，或者是出现凹坑与麻点.国外在没有开挖的情况下进行的管道内腐蚀检测技术有漏磁通法、超声波法、涡流检测法、激光检测法以及电视测量法等；国内引进了超声波法及漏磁通法检测设备数套，并自行研制成功了漏磁通法检测仪。③国家电力公司热工研究院曹杰玉，张明嘉，宋敬霞等2003的研究成果“锅炉管腐蚀在线监测装置及其应用”披露该监测装置，可以快速(两分钟内)准确地测量运行机组凝汽器管的实际腐蚀速率和腐蚀状态，可以解决以下问题及时发现凝汽器管的腐蚀问题； 指导设备的状态检修；检验凝汽器管防腐措施的有效性，并指导调整防腐措施，直到凝汽器管腐蚀问题得到有效地解决；该技术已在浙江钱清发电有限责任公司得到实际应用，取得了明显的经济效益，可以用于全国火力发电厂凝汽器管和热交换器管的腐蚀在线监测，也可以用于其他行业用水作为冷却介质的热交换器管的腐蚀在线监测。本专利技术构思的TOFD检测技术，应用在焊缝内壁质量的检测方面，恰好是TOFD检测的盲区，而提出将TOFD技术用于检测设备母材的内壁腐蚀及裂纹检测，由于母材内壁为平面，不存在底面中心的盲区，所以，采用本项目所制定的工艺参数，可以检测出内壁的腐蚀及裂纹缺陷，通过对缺陷显示的相位和特征可以区分腐蚀及裂纹缺陷的类别，有重要的实践价值与科学意义。
技术实现思路
本专利技术的目在于开拓了目前TOFD检测技术的应用领域，对压力管道、压力容器管道与球罐母材内壁的检测，具有灵敏度高、精度高、检测数据全等特点。本专利技术的目的是这样实现的，将TOFD检测技术用于平面或曲率半径大于136mm的凸面、厚度为12_50mm的低碳钢或低合金钢母材内壁垂直深度大于Imm的裂纹、腐蚀缺陷的检测，包括探头选择、聚焦深度、 PCS值计算、检测灵敏度、有效范围的设定以及精准的辨读；探头选择选择60°角度的中心频率为2-ΙΟΜΗζ、Φ6πιπι尺寸的探头； 聚焦深度探头主声束对曲面工件聚焦深度为两探头主声束入射点连线的中心点到工件内表面间的垂直距离；对平面工件聚焦深度为工件的壁厚值； PCS值计算PCS=2*T*tan60°，式中T为聚焦深度；灵敏度设定沿平面扫查，灵敏度设定为直通波的波高为满屏的60-80% ；沿曲面扫查， 灵敏度设定为直通波的波高为满屏的40-60% ；有效范围的设定计算扫查有效范围的L=PCS—2T*tan Yp下；确定扫查次数的N=L总/L。本专利技术方法的检测，指衍射时差法(Time of Flight Diffraction)，简称TOFD检测技术，是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法；其原理是指波在传输过程中与界面作用而发生的不同于反射的另一种物理现象，当超声波作用于一条长裂纹缺陷，在裂纹表面产生超声波发射的同时，还将从裂纹尖端产生衍射波，衍射波信号比反射波信号弱得多，且向各个方向传播，没有明显的指向性，缺陷端点的形状对衍射有影响，端点越尖锐，衍射特性越明显，端点越圆滑，衍射特性越不明显，当端点园半径大于波长时，主要体现的是反射特性，对裂纹缺陷来说，其端点为尖锐形状，衍射波较明显。其原理是当超声波的线性不连续(如遇到诸如裂纹等缺陷)出现传播障碍时，将在缺陷尖端发生叠加到正常反射波上的衍射波，衍射能量在很大的角度范围内放射出并且假定此能量起源于裂纹末端，计算机软件处理系统将会计算评估这些衍射信号，对应射频信号的相位变换，生成有黑白梯度的D扫描或B扫描图像(收集数据方式)，依据探测到的衍射信号和相位变化及衍射波图像特征，判定出缺陷的情况部位等。本专利技术将TOFD检测技术应用于母材内壁的裂纹及腐蚀的检测方面，拓宽了 TOFD 检测技术的应用领域，解决了管道母材内壁裂纹及腐蚀缺陷难以检测及缺陷类型无法判断的难题，弥补了现有检测技术的不足；依据内壁缺陷衍射波相位变化和图像特征检测设备内壁裂纹和腐蚀坑缺陷的方法切实可行，彰显技术进步。附图说明本专利技术结合附图作进一步的说明。附图1、2为常规超声波检测，即人工刻槽(模仿裂纹)反射波；盲孔(模仿腐蚀)边缘反射波如图所示从图1、2中可以看出有缺陷的反射波，但从所显示的缺陷的波幅和波形方面无法区分缺陷的类型；附图3、4为TOFD检测，缺陷相位和显示特征进行辨读如图所示从图3、4中可以看出缺陷的衍射波显示，图3中的缺陷显示特点为刻槽缺陷衍射波相位与底面反射波相同，两端与底面反射波不相连，底面波下沉或断开；图4中盲孔缺陷衍射波相位与底面反射波相同，而两端与底面反射波相连，底面波下沉或断开；均勻腐蚀减薄时，底面波与直通波间的距离减小；因此能够区分出缺陷的类型。 具体实施例方式本专利技术结合实施例作进一步的说明。本专利技术的技术路线检测范围工件母材材料为低碳钢或低合金钢；检出内壁深度为Imm以上的裂纹和腐蚀缺陷；制定检测工艺参数 1、探头的选择探头选择60°角度的5MHz、Φ6πιπι尺寸的探头。2、聚焦深度探头主声束的聚焦在被检工件的内表面处(对曲面工件聚焦深度为两探头主声束入射点连线的中心点到工件内表面间的垂直距离；对平面工件聚焦深度即为工件的壁厚值)3、PCS值设定计算PCS值(两探头声束入射点之间的距离)PCS=2*T*tan60° (式中T为聚焦深度)；4、扫查灵敏度设置平面向移动探头扫查时，扫查灵敏度调节为直通波的波幅在70%波高处； 曲面轴向移动探头扫查时，扫查灵敏度调节为直通波的波幅在50%波高处。5、扫查有效范围的设定5、1首先计算纵波斜探头发出的超声纵波经探头楔块后到达钢中时的声束扩散下边界角度U下；计算的已知条件有探头频率(f)、探头角度(钢中纵波折射角θ J、探头晶片直径 (D)、扩散因子(F)、工件中纵波声速(Q)、楔块中纵波声速(Cp)；其中探头频率、探头角度及探头晶片直径由所选择的探头参数决定；扩散因子(F) — 般取值为声压下降12dB时的声束边界扩散因子0. 8 ；工件中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：艾红，汪洋，王亮，胡畔，
申请(专利权)人：新疆电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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