[发明专利]异种结构型式管道焊缝的单面双侧多角度超声检测方法

说明书

异种结构型式管道焊缝的单面双侧多角度超声检测方法，包括建立具有法兰或弯头焊缝的待测管道、两个多角度超声探头的3D模型，使两个仿真超声探头在仿真焊缝的两侧模拟扇形扫查；记录两个仿真超声探头在仿真待测管道上的位置；将两个多角度超声探头装配到多角度双侧超声扫查装置上；沿待测管道的周向进行等距离的线性扫查，同时采集焊缝检测数据；分析具有法兰或弯头焊缝的待测管道的焊缝状况。通过多角度超声波同时传播到焊缝，只作等距离线性扫查，减少了对异种结构型式和尺寸的依赖，快速识别和计算焊缝中的缺陷位置和大小，从而使焊缝缺陷检测率更高、结果更直观，保证法兰和弯头焊缝的质量检测，大大提高了工作效率和缺陷检出能力。

技术领域

本发明涉及管道焊缝检测方法，尤其涉及一种异种结构型式管道焊缝的单面双侧多角度超声检测方法。

背景技术

根据我国石油化工行业现行法规和标准的要求，对油气管道安装和修复过程中形成的焊缝需要进行无损检测，以保证管道焊接的质量。

超声波检测技术因其操作简便快速，对裂纹、未熔合等危害性缺陷检测灵敏度高的特点，作为主要检验手段在石油化工行业管道焊接工程中得到了广泛应用。石油化工装置中存在大量的异种结构型式管道焊缝，如法兰或弯头与直管之间形成的焊缝，根据国家和行业超声检测标准规定，任何异种结构型式管道焊缝的焊缝质量一般按单面双侧方法进行检测。但因异种结构型式管道焊缝的结构和尺寸限制，超声波探头无法在异种结构型式管道焊缝两侧自由活动，为了满足焊缝全检测要求，单角度超声波探头在法兰侧或弯头侧，需来回移动作锯齿型扫查，这就对所采用的扫查系统提出了更高要求，需具备锯齿型扫查能力，并且由于法兰和弯头结构形状和尺寸限制，法兰和弯头侧的超声波探头可移动空间狭小，这种扫查方式大大增加了操作复杂性，实用性低，另外对于弯头来说，弯头内侧曲率变化大，超声波探头与弯头表面可能存在间隙，导致超声波探头与弯头表面耦合不良。

例如，一种用于管道-法兰角焊缝的超声检测扫查装置（公告号：CN 104297341A），为了避开法兰的结构形状对机构的影响，将扫查装置放置于法兰内部，从其内部进行检测（法兰内部为通孔）。虽然这种方式可以实现单面双侧检测，但在实际应用中确存在以下问题：

a)法兰内孔尺寸较小时无法适用，应用范围有限；

b)受结构形状对扫查系统的影响，锯齿型扫查干涉明显；

c)使用时扫查装置被放置于法兰内部，装配和操作过程不够直观方便；

d)使用时需保证法兰端面不与其他物体接触，使用要求高，不够便捷；

e)检修或保养时需停机并拆除法兰后方能进行，操作成本过高，可操作性较低。

又如，一种双通道弯道焊缝超声波检测扫查器（公布号：CN 104777223 A），其在常规扫查装置的基础上，增加探头架的上下活动行程，减小楔块长度尺寸以保证探头能够与弯头工件的内外弧度紧密贴合。另外，在楔块宽度方向增加4个可调螺钉，目的是减少探头在扫查过程中出现摆动或翻转的情况，避免耦合不良。但从实际应用方面考虑，该扫查架存在以下问题：

a)整体尺寸偏大，仅适用于较大管径的工件（该专利适用的最小管径为Φ219mm）；

b)受结构形状对扫查系统的影响，锯齿型扫查干涉明显；

c)高度过大，现场条件无法满足操作空间要求；

d)探头架容易与工件内弧发生物理上的碰撞、卡住等干涉；

e)工件表面曲率大于理论曲率时，由于受到可调螺钉的限制，楔块将无法与工件表面紧密贴合，造成耦合不良。

因此，作业人员往往只能退而求其次，仅在异种结构型式管道焊缝单侧放置超声波探头按单面单侧方法进行检测，但该方法很难保证焊缝质量检测，且不符合国家标准要求。

发明内容