給螺旋管焊縫做B超？

文章來源：http://www.bjlyyfhb.com 發(fā)布時(shí)間：2022-02-28 10:03:01 瀏覽次數(shù)：180

超聲波太學(xué)術(shù)？B超各位都知道吧，其實(shí)B超就是超聲波檢測的一種運(yùn)用！

螺旋管圈水冷壁是國產(chǎn)1000MW超超臨界鍋爐的最主要承壓部件之一。螺旋管圈水冷壁鰭片焊縫上一旦有裂紋就會(huì)造成頻繁的停爐事故。所以必須有效地揪出這些危害性的裂紋，這篇文章就給大家講講如何給這種螺旋管焊縫進(jìn)行B超！

1為什么選取超聲波檢測？

螺旋管圈水冷壁使用在管子之間電焊焊接扁鋼連接而成，在工程上，把用來連接水冷壁管子的扁鋼稱為鰭片，鰭片和水冷壁管子的電焊焊接角焊縫稱為鰭片焊縫。

電焊焊接角焊縫

這種鰭片焊縫頻繁產(chǎn)生裂紋造成停爐事故。但受到結(jié)構(gòu)限制使用表面的檢測和射線檢測均存在較大問題，但使用超聲波檢測可以解決這一問題。不過常規(guī)的超聲波檢測，由于鰭片之間的間隙窄，無法進(jìn)行的檢測，怎么辦呢？

2那就特別設(shè)計(jì)一下唄！

超聲檢測系統(tǒng)主要包括探頭和檢測儀器兩部分。

2.1探頭設(shè)計(jì)

螺旋管圈水冷壁鰭片焊縫檢測分探頭對側(cè)焊縫檢測和探頭側(cè)焊縫檢測兩種情況，超聲在介質(zhì)中的傳播途徑分別如圖2和圖3所示。H為焊縫下端與鰭片上端面垂直距離，α為楔塊與金屬界面超聲波入射角，β為折射角。近探頭側(cè)鰭片焊縫裂紋的檢測可使用鰭片底邊二次反射橫波的檢測。

探頭側(cè)焊縫檢測兩種情況

根據(jù)實(shí)際的檢測要求，探頭尺寸不能太大，水冷管雙邊四條鰭片焊縫從扁鋼單面完成的檢測最佳，此外需要選用波長較短的橫波進(jìn)行探傷。通過對多種材料加以比對后，選取聚砜制作楔塊較為合適。

專用超聲探頭設(shè)計(jì)主要包括晶片設(shè)計(jì)、探頭楔塊設(shè)計(jì)、探頭背襯設(shè)計(jì)和探頭電匹配四部分。

為得到較高的檢測精確度，選取矩形復(fù)合材質(zhì)壓電式晶片。為能保證缺陷檢測精確度和缺陷定量分析，探頭聲場距離以三倍近場長度為佳。根據(jù)鋼中橫波波長及橫波近場長度，可以計(jì)算出壓電式晶片面積。根據(jù)計(jì)算的壓電式晶片長度，可以近似求得探頭前沿長度，按照實(shí)際生產(chǎn)需要，鰭片與水冷管電焊焊接融合深度約為鰭片厚度的60%，計(jì)算得到的探頭前沿，確保在的檢測過程中，有效避免鰭片與水冷管壁接觸區(qū)中間未熔合區(qū)域產(chǎn)生的超聲波反射信號進(jìn)入超聲波探頭。然后根據(jù)計(jì)算得到的晶片長度和壓電式晶片面積，進(jìn)而計(jì)算得到晶片寬度。

探頭楔塊形狀設(shè)計(jì)既要能保證探頭前沿值盡量短又要雜波少，為減少楔塊側(cè)面造成的反射雜波，在楔塊四周側(cè)面開深度約為0.5～1毫米寬度0.2毫米左右的豎槽，楔塊外形設(shè)計(jì)如圖4所示，其中α為入射角，γ為楔塊前端傾斜角。

完成楔塊設(shè)計(jì)后，要得到理想的窄脈沖波以提高探頭的檢測分辨精確度，需要對超聲探頭背襯吸聲層和電匹配精確設(shè)計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)與壓電式晶片聲阻抗的匹配，本設(shè)計(jì)對背襯復(fù)合材質(zhì)的聲阻抗作了理論上的計(jì)算分析，尋找其聲阻抗與鎢粉體積濃度之間的關(guān)系。

為增加超聲換能器的帶寬，還有一個(gè)重要的手段就是電匹配問題。

2.2超聲檢測儀器設(shè)計(jì)

鰭片焊縫專用超聲檢測儀器設(shè)計(jì)包括超聲發(fā)射電路、超聲增益放大電路、濾波電路和數(shù)據(jù)采集電路等。

為了能方便系統(tǒng)靈巧調(diào)校，本設(shè)計(jì)使用非調(diào)諧式發(fā)射電路，其脈沖性能指標(biāo)可以通過關(guān)鍵控制器FPGA方便地進(jìn)行調(diào)整設(shè)定。

超聲檢測信號接收/數(shù)據(jù)采集模塊中的程控放大電路放大后，再經(jīng)過超聲濾波電路。在本設(shè)計(jì)中，選用帶通濾波電路，使有用信號正好在它的通頻帶上，有效濾除噪聲。為兼顧不同的運(yùn)用和頻段選取，本設(shè)計(jì)中利用FPGA控制繼電器選通五組帶通濾波電路。

數(shù)據(jù)采集電路使用常規(guī)設(shè)計(jì)。

3是騾子是馬拉出來溜溜唄！

3.1缺陷加工