[发明专利]一种厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置和检测方法

权利要求书

1.一种厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：包括发射相控阵阵列探头(6)、接收相控阵阵列探头(8)、楔块组(7)、超声检测仪(11)和用于定位的手动扫查架；所述发射相控阵阵列探头(6)和所述接收相控阵阵列探头(8)具有相同规格，对称安装在所述楔块组(7)上方；所述手动扫查架吸附于接管(1)内壁，包括主体架(10)、探头安装架(3)、磁性滚轮(2)和编码器(9)。

2.如权利要求1所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：能够用于检测厚壁承压设备的筒体(5)和接管(1)形成的插入式角焊缝(4)。

3.如权利要求1所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：所述楔块组(7)由两个对称安装在所述探头安装架(3)的楔块组成。

4.如权利要求3所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：所述楔块的底面是与所述接管(1)的内壁相吻合的外凸圆弧面。

5.如权利要求1所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：所述探头安装架(3)安装在所述主体架(10)的前端，所述探头安装架(3)关于所述主体架(10)的对称轴对称分布。

6.如权利要求5所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：所述磁性滚轮(2)均布在所述主体架(10)两侧。

7.如权利要求1所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，其特征在于：所述超声检测仪(11)集成了TOFD和相控阵功能，通过探头线与所述发射相控阵阵列探头(6)和所述接收相控阵阵列探头(8)相连。

8.一种厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测方法，其特征在于：使用了权利要求1-7任意一项所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测装置，包括以下步骤：

S1、去除接管(1)的内壁扫查区域的清除杂物，并放置耦合剂；

S2、将所述检测装置布置在接管(1)的内壁上，所述发射相控阵阵列探头(6)、接收相控阵阵列探头(8)置于所述插入式角焊缝(4)上方；

S3、开启所述超声检测仪器(11)，通过设计好晶片角度和位置的所述发射相控阵阵列探头(6)和所述接收相控阵阵列探头(8)，使得在所述接管(1)周向上所述接收相控阵阵列探头(8)接收到所述发射相控阵阵列探头(6)的声束，半扩散角覆盖插入式角焊缝(4)的宽度；

S4、任意扫查点的接管(1)轴向方向上，所述发射相控阵阵列探头(6)和所述接收相控阵阵列探头(8)按相同的聚焦法则，在接管轴向进行电子线扫描和等深度聚焦的电子扇扫描，在同一聚焦点上形成对应的发射和接收声束；

S5、通过手动转动所述手动扫查架，使所述发射相控阵阵列探头(6)和所述接收相控阵阵列探头(8)与所述楔块组(7)沿圆周顺、逆时针方向的扫查；通过电子扫描实现在接管(1)轴向方向的检测与缺陷定位，通过TOFD检测实现在接管(1)径向方向的检测与缺陷定位，通过编码器(9)实现在圆周方向的检测与缺陷定位，最终实现C扫描和3D实时成像。

9.如权利要求8所述的厚壁承压设备的插入式角焊缝的检测方法，其特征在于：晶片偏转角度δ通过声场内边界或者外边界计算公式为：

晶片半扩散角公式为：

探头宽度方向上晶片的中心位置的公式为：

式中，δ是晶片的偏转角，β是超声波的内或外扩散边界在被检工件上的折射角，β₁为内边界，β₂为外边界，r是接管内表面的半径，l是热影响区的范围,e-5≤l≤e+d+5，e是接管的壁厚，C_L1是楔块的纵波声速，C_L2是被检工件的纵波声速，θ是楔块中的半扩散角，d是焊缝的宽度，λ是超声波的波长，f是晶片发射声波的频率，b是晶片宽度的一半，(x_O1,y_O1)发射晶片中心位置O1。