一种加强超声检测方法及其用途

技术领域

本申请涉及超声检测的技术领域，具体涉及一种加强超声检测方法及其用途。

背景技术

复合钢板拥有贵重金属的耐蚀性等特殊性能，可以用来替代钛或者不锈钢等贵重金属，在保证技术要求的同时能够大幅度降低成本，具有很大的经济价值。因此复合钢板在石油、化工、航海、医疗、食品行业和军工生产等领域中得到了越来越广泛的应用，当复合钢板在石油、化工等具有重大危险的环境中使用时，通常采用复合钢板制备压力容器，在制备过程中需要进行必要的焊接，因此焊缝的质量和复合钢板的质量都关系到了压力容器的运行状况和安全水平。由复合钢板制备的压力容器在使用过程中既需要承受压力，又需要承装具有强腐蚀性的材料，一旦压力容器存在焊缝缺陷，其造成的后果是非常严重的，因此对复合钢板的焊缝进行无损检测是非常重要的。

为了解决上述问题，无损检测标准NB/T 47013.3-2015《承压设备无损检测》5.3节中规定了承压设备用板材超声检测方法和质量分级，也给出了调节灵敏度的试块，适用厚度为6mm～250mm，但是在复合前钢板的超声检测当中，检测灵敏度不高，一些特殊危害性缺陷检出率较低。同时基材钢板经过爆炸复合制造成复合钢板后，后期只检测复合钢板的贴合率，对复合后基材钢板的内部缺陷，缺乏合理的检测方法以及评价标准。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种加强超声检测方法及其用途。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种加强超声检测方法，包括以下步骤：

S10，制备对比试块1，对比试块1的厚度为T

S20，声速和零点校准；

S30，调节或选择基本参数：包括增益、检测范围、测量点、频带；

将纵波单晶直探头放置在工件或对比试块1上的完好区域，使工件或对比试块1的一次底波B1的回波幅度达到满屏的80％后，再增加增益10dB；

S40，确定探头回波频率，保持纵波单晶直探头不动，打开探头频率测试功能，测试该纵波单晶直探头的回波频率，重复测试三次，取频率平均值；

S50，基准灵敏度调节及距离波幅曲线制作；

S60，以此基准灵敏度为基础，并在一次波、二次波检测范围内对工件进行超声检测。

优选地，所述步骤S50，基准灵敏度调节，具体包括：

S501，制作DAC曲线，制作并记录纵波单晶直探头在平底孔处的DAC曲线；

S502，调整评定线EL、定量线SL和判废线RL的位置；

S503，确定表面补偿；

S504，确定基准灵敏度：以一次波检测范围内最大声程处的评定线高度不低于满屏的20％，二次波检测范围内最大声程处的评定线高度不低于满屏的10％作为基准灵敏度作为基准灵敏度；即深度T

更优选地，所述步骤S502，调整评定线、定量线和判废线，具体包括：

DAC曲线中平底孔的最大深度≥2T

若：2T

否则：调整评定线为φ5DAC-20dB、定量线为φ5DAC-12dB、判废线为φ5DAC-6dB。

优选地，所述步骤S503，确定表面补偿，具体包括：

若对比试块1与工件的厚度差≤min(±4mm，10％*T1)，则其底波达满屏80％仪器增益差即为表面补偿△B

若对比试块1与工件的厚度差＞min(±4mm，10％*T1)，且T

式中：

N为理论近场区长度，D为纵波单晶直探头中晶片的标称直径，λ为实测回波频率对应的波长，T

优选地，所述步骤S60，以此基准灵敏度为标准对工件进行超声检测，具体包括：

S601，将纵波单晶直探头放置于工件上；

S602，在所述基准灵敏度下，若噪声低于满屏的5％时，增加至少6dB；

S603，调节声程范围，使得工件的一次底波、二次底波均出现在仪器显示屏幕上；

S604，调取数字机双闸门模式：A闸门调节至满屏的20％，观察5mm至B1之间的回波信号；B闸门调节至满屏的10％，观察B2-10mm至B2之间的回波信号；

S605，基准灵敏度下，缺陷一次信号幅度F1超过满屏刻度的20％的，缺陷二次信号幅度F2超过满屏刻度的10％，且指示长度超过20mm的，需要记录其位置、尺寸大小、波幅。

优选地，所述步骤S20，声速和零点校准，具体包括：

S201，声速校准：将纵波单晶直探头放置在工件或对比试块1上的完好区域，当对比试块的底面一次回波B1的回波幅度达到满屏的80％，且回波信号不移出屏幕时，保持纵波单晶直探头不动，调节超声检测声程范围，并使对比试块的一次底波B1和二次底波B2同时出现在屏幕上，调取数字机双闸门模式，使得闸门A锁定一次回波B1，闸门B锁定二次回波B2，手动调节声速使得两闸门声程差为T

S202，零点校准：调节纵波单晶直探头延迟或零点，使得闸门A显示声程为T

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种用于钢板或复合后基材钢板的如上面任一项所述的加强超声检测的方法。

采用本申请实施例中提供的加强超声检测方法能够加强超声检测系统的检测能力，且操作方便，在室内或室外都可以进行现场检测、调试和系统复核。通过纵波单晶直探头在工件或对比试块1上进行声速和零点的校准、调节增益、确定探头频率、基准灵敏度调节，为后期缺陷检测做好了准备工作，不仅能够解决现有技术中钢板检测灵敏度不高的问题，还能够用于检测复合钢板中基材钢板的缺陷，可以在焊缝检测前确定复合钢板中基材钢板的超声检测基准灵敏度，解决了现有技术中缺乏对复合后基材钢板的检测方法和评定方法的问题。采用上述检测方法还能够增加纵波单晶直探头可探测的检测范围，降低了单晶直探头检测盲区。可以有效检出工件边缘及坡口预定线边缘100mm范围内条状分层、夹杂、线性偏析等缺陷，还可以检测在役、在线检测设备工件中部和边缘夹杂物分布情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种加强超声检测的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种加强超声检测的方法的声速和零点校准的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种加强超声检测的方法中确定对比试块1表面补偿的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种加强超声检测的方法中确定工件表面补偿的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种加强超声检测方法的检测示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种加强超声检测方法，包括以下步骤：

S10，制备对比试块1，对比试块1的厚度为T

S20，声速和零点校准；

S30，调节或选择基本参数，包括增益、检测范围、测量点、频带；

将纵波单晶直探头放置在工件或对比试块1上的完好区域，使工件或对比试块1的一次底波B1的回波幅度达到满屏的80％后，增加增益10dB；

S40，确定探头回波频率，保持纵波单晶直探头不动，打开探头频率测试功能，测试该纵波单晶直探头的回波频率，重复测试三次，取频率平均值；

S50，基准灵敏度调节及距离波幅曲线制作；

S60，以此基准灵敏度为基础，并在一次波和二次波检测范围内对工件进行超声检测。

采用本申请实施例中提供的加强超声检测方法能够加强超声检测系统的检测能力，且操作方便，在室内或室外都可以进行现场检测、调试和系统复核。通过纵波单晶直探头在工件或对比试块1上进行声速和零点的校准、调节增益、确定探头频率、基准灵敏度调节，为后期缺陷检测做好了准备工作，不仅能够解决现有技术中钢板检测灵敏度不高的问题，还能够用于检测复合钢板中基材钢板的缺陷，可以在焊缝检测前确定复合钢板中基材钢板的超声检测基准灵敏度，解决了现有技术中缺乏对复合后基材钢板的检测方法和评定方法的问题。采用上述检测方法还能够增加纵波单晶直探头可探测的检测范围，降低了单晶直探头检测盲区。可以有效检出工件边缘及坡口预定线边缘100mm范围内条状分层、夹杂、线性偏析等缺陷，还可以检测在役、在线检测设备工件中部和边缘夹杂物分布情况。

具体地，多个所述平底孔的中心线均垂直于对比试块1的对应检测表面。

具体地，本申请实施例中对比试块1适用于厚度为42～250mm的工件的超声检测。

本申请提供的对比试块1具有较少的平底孔，但平底孔的利用率高。在满足超声检测使用要求的同时，极大减轻了对比试块的重量，较为轻便，更加便携。

具体地，对比试块1的底部设置有三个平底孔，三个平底孔的深度分别为160mm、103mm、42mm，三个平底孔距对比试块1检测上表面的距离分别为：42mm、103mm、160mm；对比试块1的一侧设置有三个侧孔，三个侧孔的深度分别是76mm、157mm、250mm；对比试块1上还设置有深度为2mm、4mm的不同直径的台阶横孔。

本申请实施例还提供了对比试块2和对比试块3，能够用于对超声检测过程中使用到的基本参数进行检测，更加准确。

更具体地，对比试块2的底部设置有九个不同深度的φ为5mm的第二平底孔，九个第二平底孔的深度范围为2～25mm，深度分别为2mm、3mm、5mm7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm。

更具体地，对比试块3的底部设置有九个不同深度的φ为5mm的第三平底孔，第三平底孔的的深度范围为18～49mm，深度分别为18mm、21mm、24mm、27mm、30mm、35mm、40mm、45mm、49mm。

进一步地，所述步骤S50，基准灵敏度调节，具体包括：

S501，制作DAC曲线，制作并记录纵波单晶直探头在平底孔处的DAC曲线；

S502，调整评定线EL、定量线SL和判废线RL的位置；

S503，确定表面补偿；

S504，确定基准灵敏度：以一次波检测范围内最大声程处的评定线高度不低于满屏的20％，二次波检测范围内最大声程处的评定线高度不低于满屏的10％作为基准灵敏度；即深度T

本申请中通过制作DAC曲线，调整评定线、定量线和判废线，确定表面补偿的方式对基准灵敏度进行了确定，进一步提高了后期的检测准确度。

更进一步地，所述步骤S502，调整评定线、定量线和判废线，具体包括：

DAC曲线中平底孔的最大深度≥2T

若：2T

否则：调整评定线为φ5DAC-20dB、定量线为φ5DAC-12dB、判废线为φ5DAC-6dB。

本申请中对评定线、定量线和判废线进行了确定，根据不同的工件厚度其检测的标准不同。

进一步地，所述步骤S503，确定表面补偿，具体包括：

若对比试块1与工件的厚度差≤min(±4mm，10％*T1)，则其底波达满屏80％仪器增益差即为表面补偿△B

若对比试块1与工件的厚度差＞min(±4mm，10％*T1)，且T

式中：N为理论近厂区长度，其可以通过对比试块1实测得到，使用对比试块1实测时，测量的精度更高；D为纵波单晶直探头中晶片的直径，λ为实测回波频率对应的波长，T

具体地，其中表面补偿的单位为dB；λ也可以采用-6dB声束宽度实测平均值代入计算，能够有效提高检测精度。

本申请中对表面补偿进行了计算，使对基准灵敏度的确定更加精确，不会受到表面粗糙度的影响。

进一步地，所述步骤S60，以此基准灵敏度为标准对工件进行超声检测，具体包括：

S601，将纵波单晶直探头放置于工件上；

当对比试块1与工件的声速差小于1％时，也可以将纵波单晶直探头放置于对比试块1上；

S602，在所述基准灵敏度下，若噪声低于满屏的5％时，增加至少6dB；

S603，调节声程范围，使得工件的一次底波、二次底波均出现在仪器显示屏幕上；

S604，调取数字机双闸门模式：A闸门调节至满屏的20％，观察5mm至B1之间的回波信号；B闸门调节至满屏的10％，观察B2-10mm至B2之间的回波信号；

S605，基准灵敏度下，缺陷一次信号幅度F1超过满屏刻度的20％的，缺陷二次信号幅度F2超过满屏刻度的10％，且指示长度超过20mm的，需要记录其位置、尺寸大小、波幅。

具体地，采用超声波衍射时差法(TOFD)对工件进行超声检测。

在对工件进行超声检测过程中，采用传统的射线检测无法满足大壁厚设备的灵敏度要求，而手工脉冲反射式超声检测项目和方法在应用上存在较大的局限性，对检验人员的经验要求高，因此采用上述方式已经不能满足生产需要。由于超声波衍射时差法对缺陷的检出率高、检测范围大、且对微小缺陷敏感，因此对压力容器的质量提出了更高的要求。

进一步地，所述步骤S20，声速和零点校准，具体包括：

S201，声速校准：将纵波单晶直探头放置在对比试块上的完好区域，当对比试块的底面一次回波B1的回波幅度达到满屏的80％，且回波信号不移出屏幕时，保持纵波单晶直探头不动，调节超声检测声程范围，并使对比试块的一次底波B1和二次底波B2同时出现在屏幕上，调取数字机双闸门模式，使得闸门A锁定一次回波B1，闸门B锁定二次回波B2，手动调节声速使得两闸门声程差为T

S202，零点校准：调节纵波单晶直探头延迟或零点，使得闸门A显示声程为T

具体地，声速和零点校准除采用上述方式进行校准外，也可以采用超声探伤仪自带的自动校正功能，分别测试声速和零点，或者直接校正声速和零点。

本申请还提供了一种用于钢板或复合后基材钢板的如上面任一项所述的加强超声检测的方法。

具体地，对比试块1适用于厚度为42～250mm的钢板或者复合后基材钢板的超声检测。

为了证明本申请提供的加强超声检测的方法的有益效果，设置对比例一和对比例二，其具体的超声检测方法如下表1所示，将实施例、对比例一和对比例二进行了对比，对比结果如下表1所示。

表1

由表1可知，本申请提供的加强超声检测的方法对基准灵敏度和扫查灵敏度进行了调节，相对于对比例一和对比例二来说对超声检测的检测方法做出了具体的说明，使根据实施例的方法进行超声检测时，检测的范围更大、检出率更高。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。