專利名稱：一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼管超聲探傷領(lǐng)域，特別提供了一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功 能的鋼管超聲探傷方法。
背景技術(shù)：
鋼管是一種重要的結(jié)構(gòu)材料，主要用于液體物料的輸送，例如發(fā)電場 內(nèi)的高溫高壓水管，化工和石化廠內(nèi)的各種工藝管線，鍋爐管和熱交換器 管，石油工業(yè)用的油井管和套管等等。在鋼管生產(chǎn)過程中由于各種偶然性 不可避免，所以鋼管壁上存在缺陷，例如縱向裂紋、橫向裂紋、折疊、 分層等等缺陷。鋼管使用過程中一般情況下條件都比較苛刻，例如發(fā)電廠 用的高溫高壓水管，除了受到很大的內(nèi)壓作用之外，還受到水的腐蝕作用， 油井套管受到土壤的壓力和腐蝕的雙重作用，等等。如果鋼管有缺陷就會(huì) 在使用當(dāng)中破裂引起事故，甚至造成嚴(yán)重后果，例如高溫高壓水管爆炸， 化工廠內(nèi)輸送有毒化工原料的管道泄漏，輸送天然氣的高壓管道爆炸，這 些都可能造成重大經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。為此世界上所有生產(chǎn)鋼管的廠 家，例如日本鋼管廠NKK和德國的蒂森Tissen等等，都有完善的無損檢測 設(shè)備，對鋼管進(jìn)行在線探傷。中大口徑的鋼管(cD70mm以上)， 一般采用普 通斜探頭水膜耦合的方法進(jìn)行在線探傷。在耦合良好的情況下，只要有缺 陷便有信號(hào)輸出。 一旦供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，即使有了缺陷也不會(huì)有信號(hào)輸 出，當(dāng)然還有可能由于鋼管表面不平整或不潔凈而造成耦合不好，這些要靠人來監(jiān)控顯然不如自動(dòng)監(jiān)控好，而且短暫的耦合不好人眼不易發(fā)現(xiàn)。過 去曾經(jīng)有過這種做法，即在每個(gè)探頭上多放一個(gè)壓電片，每個(gè)探頭用兩個(gè) 通道， 一個(gè)用于探傷， 一個(gè)用于監(jiān)控耦合狀況。這種做法當(dāng)然沒有問題， 但是儀器的通道數(shù)要增加一倍，不僅設(shè)備體積增加，成本也要增加很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了減小設(shè)備體積、降低設(shè)備成本，特提供了一個(gè)通 道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，其特 征在于所述的一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，采用三 功能探頭，包括楔塊l，壓電陶瓷片一2，壓電陶瓷片二3，可變電阻4;
基本結(jié)構(gòu)是在一般的斜探頭基礎(chǔ)上，加了一個(gè)壓電陶瓷片二3，壓電陶
瓷片一 2的作用和普通斜探頭中的壓電陶瓷片的作用相同，它向楔塊1發(fā)
射縱波，經(jīng)過折射進(jìn)入管壁，此時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)換成橫波，橫波向前傳播時(shí)如果
遇到了缺陷，被缺陷反射之后原路返回回到壓電陶瓷片一2，形成傷回波；
壓電陶瓷片二 3與楔塊1構(gòu)成了一個(gè)有延遲塊的直探頭，壓電陶瓷片二 3 向鋼管壁發(fā)射縱波，并接收來自鋼管內(nèi)壁和外壁的反射回波；
壓電陶瓷片二 3收到來自管內(nèi)壁的多次反射波，于是熒光屏上出現(xiàn)了 1 次底波Bl， 2次底波B2，直至n次底波Bn，選擇其中之一用于監(jiān)控耦合狀 況及壁厚是否超限，例如選B2，探傷之前先用人工標(biāo)準(zhǔn)傷調(diào)好該通道的增 益，調(diào)好傷信號(hào)報(bào)警閘門W2和W3的高度、寬度和位置，使得當(dāng)有內(nèi)外壁缺陷時(shí)報(bào)警閘門W2和W3發(fā)出報(bào)警信號(hào)；然后調(diào)節(jié)探頭上的可變電阻4，使
得B2之后的各次底波不影響傷波的報(bào)警；
調(diào)好本通道的第1個(gè)閘門Wl的高度并設(shè)置為失波報(bào)警，按允許的壁厚 范圍調(diào)好閘門寬度和位置。
當(dāng)耦合不良或者探頭表面與工件表面之間根本沒有耦合劑時(shí)，B2消失或 者大幅度下跌而低于閘門高度，于是W1發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果壁厚超限，B2 移動(dòng)到閘門之外，Wl也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
所述的壓電陶瓷片一 2和壓電陶瓷片二 3與超聲探傷儀的接線方式為， 壓電陶瓷片二 3串聯(lián)一個(gè)可變電阻之后再與壓電陶瓷片一 2并聯(lián)，整個(gè)探 頭按單探頭脈沖回波法的接線方式與探傷儀聯(lián)接。
用壁厚階梯試塊來調(diào)節(jié)閘門的寬度和位置。
本發(fā)明適合用于壁厚4mm以上、外徑O70mm以上的中大口徑管材。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
既能自動(dòng)監(jiān)控水耦合狀況，又不增加通道，因此成本的增加微乎其微， 可以忽略不計(jì)。除此之外，還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控鋼管壁厚的功能，鋼管壁厚 過大或過小，儀器能發(fā)出報(bào)警信號(hào)；這樣就做到了探傷、耦合監(jiān)控、壁厚 監(jiān)控三項(xiàng)功能僅用一個(gè)通道。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明-圖1為三功能探頭結(jié)構(gòu)示意圖2為壓電陶瓷片一和壓電陶瓷片二與超聲探傷儀的接線方式； 圖3為階梯試塊結(jié)構(gòu)圖；圖4為回波系列與閘門設(shè)置示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，其 特征在于所述的一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，采用 三功能探頭，包括楔塊l，壓電陶瓷片一2，壓電陶瓷片二3，可變電阻4;
基本結(jié)構(gòu)是在一般的斜探頭基礎(chǔ)上，加了一個(gè)壓電陶瓷片二3，壓電陶 瓷片一 2的作用和普通斜探頭中的壓電陶瓷片的作用相同，它向楔塊1發(fā) 射縱波，經(jīng)過折射進(jìn)入管壁，此時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)換成橫波，橫波向前傳播時(shí)如果 遇到了缺陷，被缺陷反射之后原路返回回到壓電陶瓷片一2，形成傷回波；
壓電陶瓷片二 3與楔塊構(gòu)成了一個(gè)有延遲塊的直探頭，壓電陶瓷片二 3向 鋼管壁發(fā)射縱波，并接收來自鋼管內(nèi)壁和外壁的反射回波；
壓電陶瓷片二 3收到來自管內(nèi)壁的多次反射波，于是熒光屏上出現(xiàn)了 1 次底波B1， 2次底波B2，直至n次底波Bn，選擇其中之一用于監(jiān)控耦合狀 況及壁厚是否超限，例如選B2,探傷之前先用人工標(biāo)準(zhǔn)傷調(diào)好該通道的增 益，調(diào)好傷信號(hào)報(bào)警閘門W2和W3的高度、寬度和位置，使得當(dāng)有內(nèi)壁或 外壁缺陷時(shí)報(bào)警閘門W2或W3發(fā)出報(bào)警信號(hào);然后調(diào)節(jié)探頭上的可變電阻4, 使得B2之后的各次底波不影響傷波的報(bào)警；
調(diào)好本通道的第1個(gè)閘門Wl的高度并設(shè)置為失波報(bào)警，按允許的壁厚 范圍調(diào)好閘門寬度和位置。
當(dāng)耦合不良或者探頭表面與工件表面之間根本沒有耦合劑時(shí)，B2消失或者大幅度下跌而低于閘門高度，于是W1發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果壁厚超限，B2
移動(dòng)到閘門之外，wi也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
所述的壓電陶瓷片一 2和壓電陶瓷片二 3與超聲探傷儀的接線方式為， 壓電陶瓷片二 3串聯(lián)一個(gè)可變電阻之后再與壓電陶瓷片一 2并聯(lián)，整個(gè)探 頭按單探頭脈沖回波法的接線方式與探傷儀聯(lián)接。
用壁厚階梯試塊來調(diào)節(jié)閘門的寬度和位置。
本實(shí)施例適合用于壁厚4mm以上、外徑O70腿以上的中大口徑管材。
8
權(quán)利要求
1、一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，其特征在于所述的一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，采用三功能探頭，包括楔塊(1)，壓電陶瓷片一(2)，壓電陶瓷片二(3)，可變電阻(4)；基本結(jié)構(gòu)是在一般的斜探頭基礎(chǔ)上，加了一個(gè)壓電陶瓷片二(3)，壓電陶瓷片一(2)的作用和普通斜探頭中的壓電陶瓷片的作用相同，它向楔塊發(fā)射縱波，經(jīng)過折射進(jìn)入管壁，此時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)換成橫波，橫波向前傳播時(shí)如果遇到了缺陷，被缺陷反射之后原路返回回到壓電陶瓷片一(2)，形成傷回波；壓電陶瓷片二(3)與楔塊(1)構(gòu)成了一個(gè)有延遲塊的直探頭，壓電陶瓷片二(3)向鋼管壁發(fā)射縱波，并接收來自鋼管內(nèi)壁和外壁的反射回波；壓電陶瓷片二(3)收到來自管內(nèi)壁的多次反射波，于是熒光屏上出現(xiàn)了1次底波B1，2次底波B2，直至n次底波Bn，選擇其中之一用于監(jiān)控耦合狀況及壁厚是否超限，選Bi時(shí)，探傷之前先用人工標(biāo)準(zhǔn)傷調(diào)好該通道的增益，調(diào)好傷信號(hào)報(bào)警閘門W2和W3的高度、寬度和位置，使得當(dāng)有內(nèi)壁或外壁缺陷時(shí)報(bào)警閘門W2或W3發(fā)出報(bào)警信號(hào)；然后調(diào)節(jié)探頭上的可變電阻(4)，使得Bi之后的各次底波不影響傷波的報(bào)警；調(diào)好本通道的第1個(gè)閘門W1的高度并設(shè)置為失波報(bào)警，按允許的壁厚范圍調(diào)好閘門W1寬度和位置。當(dāng)耦合不良或者探頭表面與工件表面之間根本沒有耦合劑時(shí)，Bi消失或者大幅度下跌而低于閘門高度，于是W1發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果壁厚超限，Bi移動(dòng)到閘門之外，W1也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷 方法，其特征在于所述的壓電陶瓷片一 (2)和壓電陶瓷片二 (3)與超 聲探傷儀的接線方式為，壓電陶瓷片二 (3)串聯(lián)一個(gè)可變電阻之后再與壓 電陶瓷片一 (2)并聯(lián)，整個(gè)探頭按單探頭脈沖回波法的接線方式與探傷儀 聯(lián)接。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷 方法，其特征在于所述的調(diào)好閘門寬度和位置，用壁厚階梯試塊來調(diào)節(jié) 閘門的寬度和位置。
全文摘要
一個(gè)通道同時(shí)實(shí)現(xiàn)三種功能的鋼管超聲探傷方法，采用三功能探頭，包括楔塊，壓電陶瓷片一，壓電陶瓷片二，可變電阻；在一般的斜探頭基礎(chǔ)上，加了一個(gè)壓電陶瓷片二，壓電陶瓷片一的作用和普通斜探頭中的壓電陶瓷片的作用相同；壓電陶瓷片二與楔塊構(gòu)成了一個(gè)有延遲塊的直探頭，壓電陶瓷片二向鋼管壁發(fā)射縱波，并接收來自鋼管內(nèi)壁和外壁的反射回波；當(dāng)耦合不良時(shí)，鋼管內(nèi)壁反射回波Bi消失或大幅下跌而低于閘門高度，其監(jiān)控閘門W1發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果壁厚超限，Bi移動(dòng)到閘門之外，W1也發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)既能自動(dòng)監(jiān)控水耦合狀況，又不增加通道，還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控鋼管壁厚的功能，做到了探傷、耦合監(jiān)控、壁厚監(jiān)控三項(xiàng)功能僅用一個(gè)通道。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101587098SQ200810011490
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者暢 劉, 華 徐, 董瑞琪, 蔡桂喜, 賈中青, 韓曉華 申請人:山東省科學(xué)院激光研究所;中國科學(xué)院金屬研究所