一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块的制作方法

本技术涉及石化装备检测，具体涉及一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块。

背景技术：

1、换热器的换热管与管板之间采用焊接或胀接加焊接的形式，焊接接头的质量直接影响换热器的产品质量，尤其是大型石化设备所用的高温、高压式换热器中的角焊缝的质量。由于这种换热器具有上千根换热管，换热管的直径往往较小且排列紧凑，因此对于角焊接的焊接要求很高，这些角焊缝的质量决定了整台换热器的安全性能。但是，目前国内对于换热器角焊缝的检测主要是利用水、气体等进行泄露检测，无法对焊缝内部的夹渣、气孔等缺陷进行检测，而角焊缝的内部缺陷会在高温、高压、强腐蚀等情况下易造成装置泄露，发生事故。所以，在换热器的制造过程中以及运行时需要对角焊缝进行检验，对角焊缝的无损检测就是最重要的检验步骤之一。

2、换热器管角焊缝的无损检测主要有射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测。但磁粉检测和渗透检测无法探测出焊缝内部缺陷，常规射线检测灵敏度较低。超声探伤具有操作方便、分辨率高、成本低、适应面广等优点，特别是对角焊缝此类的特殊结构适用性强，具有其它无损检测仪器不能替代的特点。目前国内的部分研究机构采用双晶聚焦探头(内部由两个单探头组成，一个用于发射信号，一个用于接收信号)对换热器管板角焊缝进行超声检测，结合超声检测技术、计算机技术、机械传动技术，使检测自动化、图象化，明显提高了检测速度和精度。其原理是相控阵探头由多个晶片按一定的规律进行分布排列，通过软件单独控制每个晶片的激发时间，进而控制发射超声波束(波阵面)的形状和方向，实现超声波波束扫描、偏转和聚焦，从而检出不同方位及取向的缺陷。

3、而后又出现了如公开号为cn105911145a的中国专利文献所公开的一种换热器管板角焊缝超声相控阵检测方法和装置，技术方案是：换热器管板角焊缝超声波自动检测方法；按如下步骤进行：1)将超声相控阵面阵列探头伸入对应于角焊缝的换热管内并衬垫柔性可压缩楔块；2)对被检部位及柔性可压缩楔块施加水；3)轴向采用扇形扫描。换热器管板角焊缝超声波自动检测装置；包括超声相控阵面阵列探头、包覆在面阵列探头外圆周面的柔性可压缩楔块、用于将面阵列探头固定在探测位置的探头固定装置以及对面阵列探头传递的信号进行处理并形成图像的超声波检测仪。

4、申请人在实施的局部水浸法管板管子角焊缝相控阵检测是利用探头嵌入被测换热管中，探头前方以及探头后方的堵头进行密封，使得腔内充满水质，水充当传声介质，相控阵探头晶片发生超声波，直接通过水进行声耦合，对管板管子角焊缝进行相控阵检测。

5、目前对于管板与换热管之间的角焊缝超声检测系统灵敏度的校准，一般采用等效反射体的概念，如以标准试块中的孔作为标准反射体，通过等效声压方式换算为一定长度、深度的裂纹缺陷。上述方法在耦合面状况、缺陷形式等方面均与实际叶根槽检测存在差异，检测灵敏度的校准在理论和实际上也存在较大的偏差。

6、现阶段的嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块一般采用平底孔作为等效反射体，利用平底孔所产生的超声信号来调节设备的相关参数以及进行工艺验证。换热器在使用的过程中，如果嵌入式管头缝的根部存在未焊透，将会引起间隙腐蚀，将严重影响到换热器的使用寿命，同样，裂纹的存在也是影响换热器使用寿命的一大因素。仅使用平底孔作为嵌入式管头缝相控阵超声检测对比试块的等效反射体，等效反射体的类型欠缺，不能有效验证缺陷的检出率。

技术实现思路

1、针对现有技术存在上述技术问题，本实用新型提供一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块。

2、为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

3、提供一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，包括均为金属材质的模拟管板和模拟管子，模拟管板设置有管孔，模拟管子的端部焊接于管孔中，且模拟管子的端口与管孔之间形成环形的模拟角焊缝，其特征是：模拟角焊缝处设置有沿不同方向延伸的两个以上的条形槽；模拟角焊缝处还设有深度不同的两个以上的平底孔；模拟角焊缝处还设有不同方向布置的两个以上的未熔合缝隙缺陷。

4、作为进一步可选方案，所述条形槽、所述平底孔和所述未熔合缝隙缺陷在模拟角焊缝的周向分隔分布。

5、作为进一步可选方案，所述条形槽的截面呈矩形。

6、作为进一步可选方案，部分所述条形槽的长度沿模拟管子的轴向布置，另一部分所述条形槽的长度沿模拟管子的径向布置。

7、作为进一步可选方案，两个以上的平底孔沿模拟管子的轴向分隔分布。

8、作为进一步可选方案，所述平底孔为圆柱形孔。

9、本实用新型的有益效果：

10、本实用新型的一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，该对比试块结合在嵌入式管头缝焊接过程中比较容易产生的缺陷类型，设置不同方向延伸的条形槽，来模拟焊缝裂纹以及两个方向的未焊透；设置不同深度不同的平底孔，来模拟焊缝不同深度的气孔、夹渣等缺陷；设置不同方向的未熔合缝隙缺陷，来模拟管板管子端未熔合或者焊缝层间未熔合缺陷。使用时，先采用现有的检测探头对这个对比试块进行模拟检测，得到缺陷的模拟检测显示结果；然后再对实际被测管板管子测试，测得的结果与模拟结果进行对比。

11、与现有技术相比，补充了等效反射体的类型，使得该对比试块更加具有代表性，能够有效地验证嵌入式管头缝相控阵超声检测在嵌入式管头缝检测中的缺陷检出率。

技术特征：

1.一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，包括均为金属材质的模拟管板和模拟管子，模拟管板设置有管孔，模拟管子的端部焊接于管孔中，且模拟管子的端口与管孔之间形成环形的模拟角焊缝，其特征是：模拟角焊缝处设置有沿不同方向延伸的两个以上的条形槽；模拟角焊缝处还设有深度不同的两个以上的平底孔；模拟角焊缝处还设有不同方向布置的两个以上的未熔合缝隙缺陷。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，其特征是：所述条形槽、所述平底孔和所述未熔合缝隙缺陷在模拟角焊缝的周向分隔分布。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，其特征是：所述条形槽的截面呈矩形。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，其特征是：部分所述条形槽的长度沿模拟管子的轴向布置，另一部分所述条形槽的长度沿模拟管子的径向布置。

5.根据权利要求1所述的一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，其特征是：两个以上的平底孔沿模拟管子的轴向分隔分布。

6.根据权利要求1所述的一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，其特征是：所述平底孔为圆柱形孔。

技术总结本技术涉及石化装备检测技术领域，具体涉及一种嵌入式管头缝相控阵超声检测的对比试块，包括均为金属材质的模拟管板和模拟管子，模拟管板设置有管孔，模拟管子的端部焊接于管孔中，且模拟管子的端口与管孔之间形成环形的模拟角焊缝，其特征是：模拟角焊缝处设置有沿不同方向延伸的两个以上的条形槽；模拟角焊缝处还设有深度不同的两个以上的平底孔；模拟角焊缝处还设有不同方向布置的两个以上的未熔合缝隙缺陷。与现有技术相比，补充了等效反射体的类型，使得该对比试块更加具有代表性，能够有效地验证嵌入式管头缝相控阵超声检测在嵌入式管头缝检测中的缺陷检出率。技术研发人员：吴喜基,赵久圆,邹文杰,黄嗣罗,刘恒受保护的技术使用者：茂名重力石化装备股份公司技术研发日：20231117技术公布日：2024/7/23