[发明专利]双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块及其设计方法

权利要求书

1.双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：包括圆弧形试块本体(21)、设置在试块本体(21)上的环焊缝(20)以及开设在试块本体(21)和环焊缝(20)上的多个人工缺陷，所述试块本体(21)包括基层(1)和衬层(2)；

所述试块本体(21)所对应的外径、基层(1)壁厚、衬层(2)壁厚均与被检双金属复合管规定直径和壁厚相同，试块本体(21)的材质与被检双金属复合管相同或具有相类似的声学特性；

所述人工缺陷包括：

第一类、设置在基层(1)外表面焊趾部位的8#人工缺陷(8)、设置在基层(1)外表面且位于环焊缝(20)中间部位的9#人工缺陷(9)、设置在衬层(2)内表面焊趾部位的10#人工缺陷(10)，以及设置在衬层(2)内表面且位于环焊缝(20)中间部位的11#人工缺陷(11)；

第二类、设置在环焊缝(20)内异金属界面处的12#人工缺陷(12)和设置在环焊缝(20)内且位于基层(1)壁厚1/2位置处的17#人工缺陷(17)；

第三类、设置在基层(1)内用于模拟基层(1)分层的13#人工缺陷(13)、设置在试块本体(21)上用于模拟基层(1)与衬层(2)间结合不良的14#人工缺陷(14)；

所述8#人工缺陷(8)、9#人工缺陷(9)、10#人工缺陷(10)、11#人工缺陷(11)、12#人工缺陷(12)、17#人工缺陷(17)、13#人工缺陷(13)、14#人工缺陷(14)中，任意两个人工缺陷之间沿环焊缝(20)方向均具有间距；

所述8#人工缺陷(8)、9#人工缺陷(9)、10#人工缺陷(10)、11#人工缺陷(11)均为平行于环焊缝(20)方向的刻槽；

所述12#人工缺陷(12)、17#人工缺陷(17)均为中心轴线平行于环焊缝(20)方向的短横孔；

所述13#人工缺陷(13)和14#人工缺陷(14)均为平底孔，13#人工缺陷(13)的埋深为基层(1)厚度的0.5～0.75倍，14#人工缺陷(14)的埋深为基层(1)厚度的1倍；

所述试块本体(21)上的环焊缝(20)两端位置处分别开设有半圆形凹槽(15、16)，半圆形凹槽(15、16)的圆心位于环焊缝(20)中心线上，所述12#人工缺陷(12)和17#人工缺陷(17)设置在半圆形凹槽(15、16)的圆弧顶部位置；

定义垂直于环焊缝(20)的方向为试块本体(21)宽度方向，所述试块本体(21)宽度方向的边缘距基层(1)外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头(18)的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T＝基层(1)壁厚+衬层(2)壁厚；对于管端封焊的复合管，T＝基层(1)壁厚。

2.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述8#人工缺陷(8)有两个，分别位于基层(1)外表面环焊缝(20)两侧的焊趾部位。

3.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述10#人工缺陷(10)有两个，分别位于衬层(2)内表面环焊缝(20)两侧的焊趾部位。

4.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述刻槽为矩形刻槽或V形刻槽。

5.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测的对比试块，其特征在于：所述8#人工缺陷(8)、9#人工缺陷(9)、10#人工缺陷(10)、11#人工缺陷(11)均为矩形刻槽或V形刻槽。

6.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述刻槽与所述短横孔所产生的超声波回波信号应不互相干扰，二者沿环焊缝(20)方向的间距至少为20mm。

7.根据权利要求1所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述13#人工缺陷(13)和14#人工缺陷(14)均与环焊缝(20)之间具有间距，且在检测时与环焊缝(20)及焊趾处人工缺陷不互相影响。

8.权利要求1‐7任一所述的双金属复合管环焊缝超声波检测用对比试块的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制作试块本体(21)：

选择与被检复合管规定直径、基层(1)壁厚、衬层(2)壁厚相同，材质声学特性相同或类似的复合管管段，按照被检环焊缝的焊接工艺焊接后，从环焊缝处截取部分圆弧形试件，作为试块本体(21)；或者，从被检复合管环焊缝(20)处截取部分圆弧形试件，作为试块本体(21)；

定义垂直于环焊缝(20)的方向为试块本体(21)宽度方向，所述试块本体(21)宽度方向的边缘距基层(1)外表面焊趾部位的距离L不小于2.5KT，其中K为超声波检测用斜探头(18)的K值；对于冶金复合管和管端堆焊的机械复合管，T＝基层(1)壁厚+衬层(2)壁厚；对于管端封焊的复合管，T＝基层(1)壁厚；

2)在所述试块本体(21)上的环焊缝(20)两端位置处分别开设半圆形凹槽(15、16)，所述半圆形凹槽(15、16)的圆心位于环焊缝(20)中心线上；

3)人工缺陷设计：

在试块本体(21)上设计多个人工缺陷，要求任意两个人工缺陷之间沿环焊缝(20)方向均具有间距；

所述人工缺陷包括：

第一类、设置在基层(1)外表面焊趾部位的8#人工缺陷(8)、设置在基层(1)外表面且位于环焊缝(20)中间部位的9#人工缺陷(9)、设置在衬层(2)内表面焊趾部位的10#人工缺陷(10)，以及设置在衬层(2)内表面且位于环焊缝(20)中间部位的11#人工缺陷(11)，所述8#人工缺陷(8)、9#人工缺陷(9)、10#人工缺陷(10)、11#人工缺陷(11)均为平行于环焊缝(20)方向的刻槽；

第二类、设置在环焊缝(20)内异金属界面处的12#人工缺陷(12)和设置在环焊缝(20)内且位于基层(1)壁厚1/2位置处的17#人工缺陷(17)，所述12#人工缺陷(12)、17#人工缺陷(17)均为中心轴线平行于环焊缝(20)方向的短横孔，且位于所述半圆形凹槽(15、16)的圆弧顶部位置；

第三类、设置在基层(1)内用于模拟基层(1)分层的13#人工缺陷(13)、设置在试块本体(21)上用于模拟基层(1)与衬层(2)间结合不良的14#人工缺陷(14)，所述13#人工缺陷(13)和14#人工缺陷(14)均为平底孔，13#人工缺陷(13)的埋深为基层(1)厚度的0.5～0.75倍，14#人工缺陷(14)的埋深为基层(1)厚度的1倍。