[发明专利]焊缝缺陷种类分析用超声波角度谱数据库建立方法及基于该数据库的缺陷定性方法

说明书

本发明针对焊缝超声波检测的现有技术，提出一种焊缝缺陷种类分析用超声波角度谱数据库建立方法，通过对含已知缺陷焊缝进行规范采样，建构焊缝缺陷的角度谱数据库，并分析各角度谱的共性以得到焊缝缺陷种类的判断依据，以利于超声波扫查时系统快速准确判断缺陷种类，用于克服人工扫查焊缝并判断缺陷种类工作极大地依赖检测者检验经验并易出现误判、漏判的问题。本发明还公开了基于该数据库的缺陷定性方法。

技术领域

本发明涉及焊接结构中焊缝超声波检测扫查方向确定方法和技术，具体涉及基于超声波回波-声束方向特性分析的缺陷定性方法及实现该方法的超声波扫查系统，属于结构安全保障领域。

背景技术

焊接是一种重要的连接方式，具有操作方便、形式多样、适应性强等优点，不但能在生产车间实施，还能在现场、野外、高空、水下等环境条件下实施，能够满足桥梁、场馆等复杂空间结构造型的需要。焊缝是焊接结构质量和可靠性的关键，在焊接过程中容易形成焊接缺陷，包括焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等，这些缺陷直接影响了焊接结构的质量和可靠性。为保障焊接结构的质量和可靠性，焊缝必须进行检测。超声波检测是检查焊缝中缺陷和损伤主要方法之一。

随着焊接结构的发展，焊缝的复杂程度越来越高，焊缝检测的难度和要求都越来越高。桥梁、场馆等复杂空间结构大量采用了钢管连接，其焊缝是空间曲线，形状复杂，变化较多，多采用手工焊接。焊缝在实施超声波检测时，探头(声束)的方向一般采用目测法或手工测量方法，定位精度不高。对于空间曲线形状的焊缝，定位更为困难，定位的精度也更低。焊缝中可能出现的缺陷的种类很多，如气孔、夹渣、夹杂、焊接裂纹、咬边、未熔合等，这些缺陷对机构强度和可靠性的影响相差很远，可能引起的后果和能够接受的程度、处理的方法也完全不同。在检测时对缺陷的种类做出判断是非常重要但极其困难的工作。缺陷对不同方向超声波声束所产生的反射信号的差异性是对其定性的重要依据。采用目测法对探头(声束)的方向进行定位，定向精度不高，缺陷反射信号的空间差异性得不到精确的描述和记录，定性分析的可靠性也受到影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种焊缝缺陷种类分析用超声波角度谱数据库建立方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：焊缝缺陷种类分析用超声波角度谱数据库建立方法，包括以下步骤：

步骤一、将超声波测量仪的超声波探头通过转轴与测量座转动连接，转轴中心线与超声波探头测量接触面相垂直，测量座上设置测量超声波探头转动角度的角度传感器，角度传感器与超声波测量仪都通过信号线与显示器和/或数据处理器相连接；

步骤二，使用与测量座相连接的超声波测量仪的超声波探头对含已知缺陷种类的焊缝进行常规检测以找到缺陷区域；

步骤三，将超声波探头置于发现缺陷区域产生最强回波时所在的位置和方向；通过角度传感器测量此时超声波探头方向的中位角度α₀；并将角度α₀信号通过信号线传送至数据处理器；

步骤四，绕转轴转动超声波探头开始绕缺陷周圈的扫查，同时角度传感器测出超声波探头的实时角度α₁，并将实时角度α₁信号通过信号线传送至数据处理器；

步骤五，数据处理器根据角度传感器的角度信号和超声波测量仪的测量信息生成回波信号角度谱曲线，其中角度信号为由中位角度α₀与实时角度α₁计算得出的角度参数θ：θ＝α₀-α₁；

步骤六、执行步骤一至五，采集气孔、夹渣、未焊透、裂纹缺陷角度谱各一百份以上以制成对照缺陷样本；

步骤七、分析对照缺陷样本，得出气孔、夹渣、未焊透、裂纹缺陷角度谱判断信息。

作为一种优选的方案，所述生成回波信号角度谱的测量信息为声压信息或声强信息。