一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法

摘要

一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法，采用三功能探头，包括楔块，压电陶瓷片一，压电陶瓷片二，可变电阻；在一般的斜探头基础上，加了一个压电陶瓷片二，压电陶瓷片一的作用和普通斜探头中的压电陶瓷片的作用相同；压电陶瓷片二与楔块构成了一个有延迟块的直探头，压电陶瓷片二向钢管壁发射纵波，并接收来自钢管内壁和外壁的反射回波；当耦合不良时，钢管内壁反射回波Bi消失或大幅下跌而低于闸门高度，其监控闸门W1发出报警信号；如果壁厚超限，Bi移动到闸门之外，W1也发出报警信号。本发明的优点：既能自动监控水耦合状况，又不增加通道，还能同时实现监控钢管壁厚的功能，做到了探伤、耦合监控、壁厚监控三项功能仅用一个通道。

说明书

技术领域

本发明涉及钢管超声探伤领域，特别提供了一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法。

背景技术

钢管是一种重要的结构材料，主要用于液体物料的输送，例如发电场内的高温高压水管，化工和石化厂内的各种工艺管线，锅炉管和热交换器管，石油工业用的油井管和套管等等。在钢管生产过程中由于各种偶然性不可避免，所以钢管壁上存在缺陷，例如：纵向裂纹、横向裂纹、折叠、分层等等缺陷。钢管使用过程中一般情况下条件都比较苛刻，例如发电厂用的高温高压水管，除了受到很大的内压作用之外，还受到水的腐蚀作用，油井套管受到土壤的压力和腐蚀的双重作用，等等。如果钢管有缺陷就会在使用当中破裂引起事故，甚至造成严重后果，例如高温高压水管爆炸，化工厂内输送有毒化工原料的管道泄漏，输送天然气的高压管道爆炸，这些都可能造成重大经济损失甚至人员伤亡。为此世界上所有生产钢管的厂家，例如日本钢管厂NKK和德国的蒂森Tissen等等，都有完善的无损检测设备，对钢管进行在线探伤。中大口径的钢管(Φ70mm以上)，一般采用普通斜探头水膜耦合的方法进行在线探伤。在耦合良好的情况下，只要有缺陷便有信号输出。一旦供水系统出现故障，即使有了缺陷也不会有信号输出，当然还有可能由于钢管表面不平整或不洁净而造成耦合不好，这些要靠人来监控显然不如自动监控好，而且短暂的耦合不好人眼不易发现。过去曾经有过这种做法，即在每个探头上多放一个压电片，每个探头用两个通道，一个用于探伤，一个用于监控耦合状况。这种做法当然没有问题，但是仪器的通道数要增加一倍，不仅设备体积增加，成本也要增加很多。

发明内容

本发明的目的是为了减小设备体积、降低设备成本，特提供了一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法

本发明提供了一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法，其特征在于：所述的一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法，采用三功能探头，包括楔块1，压电陶瓷片一2，压电陶瓷片二3，可变电阻4；

基本结构是在一般的斜探头基础上，加了一个压电陶瓷片二3，压电陶瓷片一2的作用和普通斜探头中的压电陶瓷片的作用相同，它向楔块1发射纵波，经过折射进入管壁，此时已经转换成横波，横波向前传播时如果遇到了缺陷，被缺陷反射之后原路返回回到压电陶瓷片一2，形成伤回波；压电陶瓷片二3与楔块1构成了一个有延迟块的直探头，压电陶瓷片二3向钢管壁发射纵波，并接收来自钢管内壁和外壁的反射回波；

压电陶瓷片二3收到来自管内壁的多次反射波，于是荧光屏上出现了1次底波B1，2次底波B2，直至n次底波Bn，选择其中之一用于监控耦合状况及壁厚是否超限，例如选B2，探伤之前先用人工标准伤调好该通道的增益，调好伤信号报警闸门W2和W3的高度、宽度和位置，使得当有内外壁缺陷时报警闸门W2和W3发出报警信号；然后调节探头上的可变电阻4，使得B2之后的各次底波不影响伤波的报警；

调好本通道的第1个闸门W1的高度并设置为失波报警，按允许的壁厚范围调好闸门宽度和位置。

当耦合不良或者探头表面与工件表面之间根本没有耦合剂时，B2消失或者大幅度下跌而低于闸门高度，于是W1发出报警信号；如果壁厚超限，B2移动到闸门之外，W1也要发出报警信号。

所述的压电陶瓷片一2和压电陶瓷片二3与超声探伤仪的接线方式为，压电陶瓷片二3串联一个可变电阻之后再与压电陶瓷片一2并联，整个探头按单探头脉冲回波法的接线方式与探伤仪联接。

用壁厚阶梯试块来调节闸门的宽度和位置。

本发明适合用于壁厚4mm以上、外径Φ70mm以上的中大口径管材。

本发明的优点：

既能自动监控水耦合状况，又不增加通道，因此成本的增加微乎其微，可以忽略不计。除此之外，还能同时实现监控钢管壁厚的功能，钢管壁厚过大或过小，仪器能发出报警信号；这样就做到了探伤、耦合监控、壁厚监控三项功能仅用一个通道。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为三功能探头结构示意图；

图2为压电陶瓷片一和压电陶瓷片二与超声探伤仪的接线方式；

图3为阶梯试块结构图；

图4为回波系列与闸门设置示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法，其特征在于：所述的一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法，采用三功能探头，包括楔块1，压电陶瓷片一2，压电陶瓷片二3，可变电阻4；

基本结构是在一般的斜探头基础上，加了一个压电陶瓷片二3，压电陶瓷片一2的作用和普通斜探头中的压电陶瓷片的作用相同，它向楔块1发射纵波，经过折射进入管壁，此时已经转换成横波，横波向前传播时如果遇到了缺陷，被缺陷反射之后原路返回回到压电陶瓷片一2，形成伤回波；压电陶瓷片二3与楔块构成了一个有延迟块的直探头，压电陶瓷片二3向钢管壁发射纵波，并接收来自钢管内壁和外壁的反射回波；

压电陶瓷片二3收到来自管内壁的多次反射波，于是荧光屏上出现了1次底波B1，2次底波B2，直至n次底波Bn，选择其中之一用于监控耦合状况及壁厚是否超限，例如选B2，探伤之前先用人工标准伤调好该通道的增益，调好伤信号报警闸门W2和W3的高度、宽度和位置，使得当有内壁或外壁缺陷时报警闸门W2或W3发出报警信号；然后调节探头上的可变电阻4，使得B2之后的各次底波不影响伤波的报警；

调好本通道的第1个闸门W1的高度并设置为失波报警，按允许的壁厚范围调好闸门宽度和位置。

当耦合不良或者探头表面与工件表面之间根本没有耦合剂时，B2消失或者大幅度下跌而低于闸门高度，于是W1发出报警信号；如果壁厚超限，B2移动到闸门之外，W1也要发出报警信号。

所述的压电陶瓷片一2和压电陶瓷片二3与超声探伤仪的接线方式为，压电陶瓷片二3串联一个可变电阻之后再与压电陶瓷片一2并联，整个探头按单探头脉冲回波法的接线方式与探伤仪联接。

用壁厚阶梯试块来调节闸门的宽度和位置。

本实施例适合用于壁厚4mm以上、外径Φ70mm以上的中大口径管材。