Page 93 - 无损检测 2021年第六期
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刘礼良, 等:
电站锅炉蛇形管高压加热器小径管对接焊缝的相控阵超声检测
化后的工艺进行检测试验, 以验证其对蛇形管高加 行缺陷响应仿真分析。
小径管对接焊缝检测的可行性。 1.2 PAUT 缺陷响应仿真
1.2.1 ϕ 2mm 长横孔缺陷响应仿真分析
1 小径管相控阵超声检测工艺分析
在建立好的工件模型中, 预制一个长为 10mm ,
1.1 声场仿真 孔径为2mm 的长横孔, 其模型如图6 所示。用 1.1
小径管对接焊缝坡口的结构如图 2 所示( T 为 节中的检测工艺参数在该模型上进行缺陷响应仿真
壁厚), 根据焊缝坡口等工艺参数建立的小径管仿真 分析, 分析结果如图 7 所示。
模型如图 3 所示 [ 4 ] 。
图 2 小径管对接焊缝坡口结构示意
图 6 ϕ 2mm 长横孔缺陷模型
图 3 工件仿真模型
对工件进行分析, 设置探头频率为 7.5MHz ;
楔块角度为60° ; 晶片数量为16 ; 激发孔径为7.9mm ;
起始激发1 个晶片; 声束角度为 45°~75° ; 探头前端
距焊缝中心距离为7.5mm ; 声波反射4次。
将上述工艺参数加载至被检工件模型上, 经仿
图 7 ϕ 2mm 长横孔缺陷响应仿真分析结果
真软件计算分析, 该聚焦法则下的声束覆盖如图 4
所示, 声场在工件中的分布如图 5 所示。 由仿真分析结果可知, 采用三次波能有效检出
ϕ 2mm 的长横孔, 在折射角为 53° 时, 缺陷反射波
幅最大, 最大波幅绝对值为 0.103 。
1.2.2 仿真噪声信号水平
采用该聚焦法则, 在对比试块上对 ϕ 2 mm 长
横孔进行检测, 测试该检测工艺参数下的检测信噪
。
比n 11
图 4 声束覆盖示意 / ( 1 )
n 11 =A 01 A 11
为缺陷反射波
式中: A 11 为仿真噪声信号水平; A 01
最大波幅。
小径管实际测试结果如图 8 所示, 当一次波高
调至 80% 时, 噪声信号波幅为 5.8% ; 当三次波高调
[ 5 ]
至 80% 时, 噪声信号波幅为 11.4% , n 11=7 。
将仿真得到的 ϕ 2 mm 长横孔的波幅绝对值,
图 5 声场在工件中的分布示意 实测的 ( 实际缺陷最大反射波幅)
ϕ 2mm 孔的 A ϕ 2
由仿真可知, 采用设定的相控阵超声检测工艺 代入到式
与 A 噪声 ( 实际噪声信号水平) 所得的 n 11
参数, 使用 3 次波及 4 次波, 探头中心能量的 -6dB ( 1 ) 中, 可得到该检测工艺参数下的仿真噪声信号水
范围内声场能完全覆盖焊缝检测区域, 能更有效地 平 A 11=0.015 。若缺陷信号幅值大于 A 11 , 表明该
利用声场能量。使用该检测工艺参数, 对小径管进 缺陷可检出。
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2021 年 第 43 卷 第 6 期
无损检测
