[发明专利]基于CIVA仿真及分析接管角焊缝缺陷的方法

说明书

本发明公开了一种基于CIVA仿真及分析接管角焊缝缺陷的方法，包括1)、根据接管角实际结构及材料属性，建立接管角焊缝的CIVA仿真三维模型，包含接管角焊缝典型缺陷的分布；2)、优化探头参数获得优良的检测声场，获得典型缺陷在两种检测激发模式下的声场响应结果图。3)、基于机械扫查得到的缺陷特征图谱，对角焊缝缺陷的进行定量，并比较两种方法下的定量误差。本发明提出的全聚焦定量方法能够直观显示裂纹等缺陷长度和取向特征，定量误差较小。且仿真中的被检试件、典型缺陷以及超声探头参数均按实际工业检测标准设置，基于专业仿真平台得到用于缺陷定量的全聚焦缺陷特征图像，相比于常规方法提高了缺陷定量精度，具有很好的建模指导意义。

技术领域

本发明涉及一种基于CIVA仿真及分析接管角焊缝缺陷的方法，属于无损检测技术领域。

背景技术

角焊缝结构多存在于锅炉压力容器等承压类特种设备的接管与接管、筒体之间的连接处，此类特种设备在生产和生活占有很重要的地位。出于设计制造和安全考虑，压力容器受压元件之间主要采用焊接形式连接，角焊缝结构也存在着各种几何尺寸、形状。目前，角焊缝的检测主要使用射线或常规超声的检测方法，近年来，随着计算机技术的发展，相控阵超声检测技术在管道焊接接头检测中的应用也越来越多。特种设备安全技术规范中明确规定对于规定厚度的接管角焊缝应按要求进行无损检测，而由于不同接管的结构、几何尺寸的差异，角焊缝圆周的曲率及焊缝尺寸变化较大，为无损检测带来诸多不便，特别是超声检测使用何种形式探头、标准试块以及缺陷判定等。为保证压力容器的安全运行，如何有效地检测此类角焊缝至关重要。

接管角焊缝易产生裂纹、气孔、夹渣、未熔合等典型缺陷，裂纹和未熔合是材料与结构中最常见、危害性最大的缺陷类型之一。正确判断裂纹的长度、取向和位置等缺陷特征,对工件的安全性评价具有十分重要的意义。作为一种超声无损检测方法，常用于裂纹定量检测的方法有时间衍射法(TOFD)、半波高度法(-6dB)等，一般这些方法是基于常规聚焦模式进行定量。由于接管角焊缝结构复杂，使得声场路径相对复杂，增加了超声检测的难度以及试验参数、检测位置等难以确定，因此基于常规聚焦模式进行定量，检测精度以及图像分辨率低，不能很好的反映缺陷形貌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CIVA仿真及分析接管角焊缝缺陷的方法，解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，发明采用如下方案实现：

一种基于CIVA仿真及分析接管角焊缝缺陷的方法，包括如下步骤：

S0：设计接管角连接件试件，该试件包括支管和主管，所述支管和主管之间的接管角焊缝包含典型缺陷，对每个缺陷进行标号，并测量每个缺陷的参数；

S1：根据步骤S0中试件的尺寸、参数和材质，在CIVA仿真软件中试件的仿真三维模型；

S2：分析超声波换能器参数对角焊缝声场聚焦性能的影响，获得优质的角焊缝无损检测声场，确定检测探头最优参数；

S3：根据步骤S2确定的探头参数，确定检测探头固定位置，设置闸门宽度和步进角度，在常规扇扫以及全聚焦两种模式下，得到典型缺陷的B扫描检测结果，分别分析两种模式下的结果图像中缺陷位置及缺陷特征；

S4：依据探头固定位置的缺陷成像坐标，重新设置常规扇扫以及全聚焦两种模式下闸门宽度和步进角度，使得检测探头环绕接管角一周进行扫查，获得两种检测模式下的缺陷C扫描检测结果，获取两种模式下的缺陷响应图像；

S5：基于步骤S4中C扫描检测结果获得的缺陷分布特征及能量变化，开展缺陷定量检测工作，获得两种模式下的缺陷定量结果，并与试件的实际测量值进行比较评析。