一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊縫完整性檢測技術領域，尤其涉及一種超聲導波陣列檢測焊縫完整 性的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著客戶的期望不斷上升，焊縫的質量正變得越來越重要。人們都期望產(chǎn)品和組 件具有高品質，而不會意外出現(xiàn)故障。此類會造成重大財務和社會后果的故障往往可以通 過適當?shù)臋z測技術加以避免。檢測焊縫還可以通過在制造的早期階段檢測缺陷以降低成 本，通過檢測和糾正所有缺陷減少客戶退貨的成本并延長組件的壽命。
[0003] 現(xiàn)有的焊縫檢測技術仍然存有許多缺陷，最明顯的就是檢測不徹底，不能識別和 合理評估焊縫的完整性，為此我們提出一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，用來解 決上述問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 基于【背景技術】存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性 的方法。
[0005] 本發(fā)明提出的一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，包括如下步驟；
[0006] a、在管道中激發(fā)L(0, 2)對稱導波，在焊縫兩側布置傳感器陣列；
[0007] b、計算導波通過焊縫時的透射系數(shù)，并將其倒數(shù)作為損傷指標；
[0008] c、繪制損傷指標的環(huán)向分布曲線，利用該曲線上的峰值進行焊縫缺陷參數(shù)識別。
[0009] 優(yōu)選地，a中的傳感器陣列方式為在焊縫兩側均布排列16個傳感器，共32個傳感 器，分別標記為S lq, S2q,…· S16q，表不焊縫前端傳感器；Slh, S2h,…· S16h，表不焊縫后端傳感 器。
[0010] 優(yōu)選地，b中的透射系數(shù)為焊縫后傳感器記錄導波信號峰值除以焊縫前該傳感器 記錄導波信號峰值所獲得的值。
[0011] 優(yōu)選地，c中的焊縫缺陷參數(shù)識別方法為選取焊縫前后第一個波包分析，定義焊縫 后第一個波包峰值A q與焊縫前第一個波包峰值A h之比為透射率R τ，且Rt= A h/Aq，故Dindrai =l/RT〇
[0012] 本發(fā)明提出的一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，對應標號傳感器位于同 一環(huán)向位置，焊縫缺陷用環(huán)向參數(shù)和徑向參數(shù)表示，在管道一側激發(fā)對稱的超聲導波，利用 焊縫前后均布傳感器記錄導波信號，并計算對應傳感器記錄信號的透射系數(shù)，本發(fā)明采用 超聲導波陣列，實現(xiàn)了焊縫完整性的徹底檢測，精度高。
【附圖說明】
[0013] 圖1為Rt與焊縫缺陷徑向參數(shù)之間的關系示意圖。
[0014] 圖2為焊縫缺陷環(huán)向識別結果示意圖。
[0015] 圖3為管道缺陷模型以及測點分布圖。
[0016] 圖4為激勵信號圖。
[0017] 圖5為焊縫缺陷前后測點的位移時程曲線對比圖。
[0018] 圖6為焊縫缺陷的損傷指標變化圖。
[0019] 圖7為同厚度不同角度工況的損傷指標圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合具體實施例來對本發(fā)明做進一步說明。
[0021] 本發(fā)明提出的一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，包括如下步驟：
[0022] a、在管道焊中激發(fā)L(0, 2)對稱導波，在焊縫兩側布置傳感器陣列，傳感器陣列方 式為在焊縫兩側均布排列16個傳感器，共32個傳感器，分別標記為S lq, S2q,….S16q，表不焊 縫前端傳感器；Slh，S 2h，….S16h，表示焊縫后端傳感器。
[0023] 如圖3所示，焊縫后1號傳感器記錄導波信號峰值除以焊縫前1號傳感器記錄導 波信號峰值，獲得透射系數(shù)，以此類推，獲得16個透射系數(shù)的環(huán)向分布。定義透射系數(shù)的倒 數(shù)為損傷指標Dindex，利用Dindex值的環(huán)向分布可識別出焊縫缺陷的環(huán)向和徑向參數(shù)。下 表1為本實施例提供的一種管道及焊料材料參數(shù)。
[0027] b、計算導波通過焊縫時的透射系數(shù)，并將其倒數(shù)作為損傷指標，透射系數(shù)為焊縫 后傳感器記錄導波信號峰值除以焊縫前該傳感器記錄導波信號峰值所獲得的值。當缺陷環(huán) 向尺寸固定為η /6,缺陷厚度變化時，損傷指標變化如圖6所示。
[0028] c、繪制損傷指標的環(huán)向分布曲線，利用該曲線上的峰值進行焊縫缺陷參數(shù)識別， 焊縫缺陷參數(shù)識別方法為選取焊縫前后第一個波包分析，定義焊縫后第一個波包峰值Aq與 焊縫前第一個波包峰值Ah之比為透射率R τ，且Rt= A h/Aq，故Dindex= 1/R τ。
[0029] 當固定焊縫缺陷徑向參數(shù)為2mm，變化焊縫缺陷的環(huán)向參數(shù)，計算各工況的 Dindex，圖7所示為同厚度不同角度工況的損傷指標圖。
[0030] 本發(fā)明中，利用環(huán)向透射系數(shù)的倒數(shù)Dindex可以看出焊接缺陷在環(huán)向的位置， 并且Dindex值的大小反映了缺陷的深度參數(shù)變化。以完整焊接的透射率作為參考，含缺 陷焊縫管的Dindex極值到完整焊接管的Dindex的距離定義為d，當焊縫缺陷徑向參數(shù)從 0· 5mm, I. 5mm, 2. 5mm, 3. 5mm 逐漸增大時，d 的值變化為 0· 22,0· 82, L 73, 3. 06,近似滿足二 次函數(shù)關系。
[0031] 本發(fā)明中，以完整焊縫的透射系數(shù)計算Dindex分布曲線，計算含缺陷焊縫管道的 Dindex分布曲線與完整焊縫管道Dindex分布曲線的交點，并連接兩交點與圓心的構成識 別角度，則該角度基本與缺陷參數(shù)一致。
[0032] 檢測項目如下：圖1為心與焊縫缺陷徑向參數(shù)之間的關系示意圖，圖2為焊縫缺 陷環(huán)向識別結果示意圖，圖3為管道缺陷模型以及測點分布圖，圖4為激勵信號圖，圖5為 焊縫缺陷前后測點的位移時程曲線對比圖。
[0033] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其 發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，其特征在于，包括如下步驟： a、 在管道焊縫一側激發(fā)L(0, 2)對稱導波，在焊縫兩側布置傳感器陣列； b、 計算導波通過焊縫時的透射系數(shù)，并將其倒數(shù)作為損傷指標； c、 繪制損傷指標的環(huán)向分布曲線，利用該曲線上的峰值進行焊縫缺陷參數(shù)識別。2. 根據(jù)權利要求1所述的超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，其特征在于，a中的傳 感器陣列方式為在焊縫兩側均布排列16個傳感器，共32個傳感器，分別標記為Slq,S2q,…. S16q，表示焊縫前端傳感器；Slh，S2h，….S16h，表示焊縫后端傳感器。3. 根據(jù)權利要求2所述的超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，其特征在于，b中的透 射系數(shù)為焊縫后傳感器記錄導波信號峰值除以焊縫前該傳感器記錄導波信號峰值所獲得 的值。4. 根據(jù)權利要求1所述的超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，其特征在于，c中的焊 縫缺陷參數(shù)識別方法為選取焊縫前后第一個波包分析，定義焊縫后第一個波包峰值Aq與 焊縫前第一個波包峰值Ah之比為透射率RT，且RT=Ah/Aq，故Dindex= 1/RT。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲導波陣列檢測焊縫完整性的方法，包括如下步驟：a、在管道中激發(fā)L(0,2)對稱導波，在焊縫兩側布置傳感器陣列接收檢測信號；b、計算導波通過焊縫前入射波波峰和焊縫后透射波峰值，并將透射系數(shù)的倒數(shù)作為損傷指標；c、繪制損傷指標的環(huán)向分布曲線，利用該曲線上的峰值進行焊縫缺陷參數(shù)識別。本發(fā)明采用超聲導波陣列，實現(xiàn)了焊縫完整性的徹底檢測，精度高。
【IPC分類】G01N29/04
【公開號】CN105259250
【申請?zhí)枴緾N201510604399
【發(fā)明人】張偉偉, 王向宇, 馬宏偉, 朱渝
【申請人】太原科技大學, 暨南大學, 重慶賽蒙科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月21日