[发明专利]一种用于超声无损检测的相贯线焊缝试件及其设计方法

说明书

本申请公开了一种用于超声无损检测的相贯线焊缝试件及其设计方法，涉及超声无损检测技术领域，该设计方法包括：基于相贯线焊缝的基础参数数据，计算相贯线焊缝上任一点处的主管与支管的二面角；基础参数数据包括主管外半径、支管外半径、以及主管轴线和支管轴线的夹角；基于相贯线焊缝上各点处的二面角，确定支管焊接端各点处的坡口角度以及缺陷预埋方案；缺陷预埋方案包括缺陷种类和预埋位置；基于坡口角度对支管的焊接端进行坡口加工，并基于缺陷预埋方案，将支管焊接至主管侧壁，得到试件。本申请设计得到的相贯线焊缝试件，可判断检测方案在各位置的检测效果和对不同类型缺陷的检出能力，进而判断检测方案的可行性和检测结果的精确程度。

技术领域

本申请涉及超声无损检测技术领域，具体涉及一种用于超声无损检测的相贯线焊缝试件及其设计方法。

背景技术

目前，相贯线焊缝(T、K、Y型焊接接头)在空间中呈马鞍形，并且接点形状较为不规则。在焊接过程中，由于坡口形状和焊接位置的变化幅度较大，加之受限于现场施工环境、焊接人员技能水平等，难以保证焊接接头的质量。此外，在服役过程中，钢管拱的受力情况也较为复杂，因此需要对相贯线焊缝进行质量控制，避免造成严重的后果。

受限于相贯线焊缝的特殊位置，采用射线检测的方法，底片布置较为困难，而磁粉检测只能对表面缺陷进行检测，无法对焊缝内部缺陷进行检测。当前主要采用超声无损检测技术来检测相贯线焊缝，但由于相贯线焊缝的特殊形状，其检测工作仍存在诸多难点。

相贯线焊缝的诸多参数，如坡口角度、焊缝宽度以及截面尺寸等，均随着相贯角的变化而发生变化，导致反射信号的声程不断改变，缺陷反射波与结构自身回波难以区分，给缺陷信号的识别工作带来困难，容易产生误判或者是漏检等情况，同时对缺陷进行定位的工作效率以及准确率均较低，在检测过程中存在检测盲区。此外，为了保证对焊缝区域的完全覆盖，在不同的检测位置，需要适当调整超声探头与焊缝的相对位置，根据情况选用不同的检测方案进行检测。

利用超声无损检测技术检测相贯线焊缝已获得实际应用，但在检测过程中，通常需要根据相贯线焊缝的实际情况确定检测方案，在检测过程中不断对检测方案进行优化，对于检测结果的判断也主要根据检测人员的经验。因此，通过超声无损检测技术检测相贯线焊缝时，缺少切实可行的参照，来验证检测方案的可行性和检测结果的准确性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种用于超声无损检测的相贯线焊缝试件及其设计方法，以解决相关技术中通过超声无损检测技术检测相贯线焊缝时，缺少切实可行的参照，来验证检测方案可行性和检测结果准确性的问题。

本申请第一方面提供一种用于超声无损检测的相贯线焊缝试件的设计方法，上述试件包括主管和支管，上述支管一端焊接于主管侧壁以形成相贯线焊缝；上述设计方法包括步骤：

基于相贯线焊缝的基础参数数据，计算上述相贯线焊缝上任一点处的主管与支管的二面角；上述基础参数数据包括主管外半径、支管外半径、以及主管轴线和支管轴线的夹角；

基于上述相贯线焊缝上各点处的二面角，确定支管焊接端各点处的坡口角度以及缺陷预埋方案；上述缺陷预埋方案包括缺陷种类和预埋位置；

基于上述坡口角度对上述支管的焊接端进行坡口加工，并基于上述缺陷预埋方案，将支管焊接至主管侧壁，得到上述试件。

一些实施例中，对于相贯线焊缝上任一点M，该点M处的主管与支管的二面角为：

其中，R₁为主管外半径，R₂为支管外半径，β为点M的支管相贯角，θ为主管轴线和支管轴线的夹角。

一些实施例中，基于上述相贯线焊缝上各点处的二面角，确定支管焊接端各点处的坡口角度，具体包括：