[发明专利]一种用于直缝焊管水耦合超声波探伤的设备调整方法

说明书

本发明涉及一种用于直缝焊管水耦合超声波探伤的设备调整方法，本发明选用了尺寸匹配的耐磨块，并通过选用合适的探头尺寸以及检测频率，使探头的声束扩散角降低，而且同组探头的声束水平中心被调整到一条直线上，同时探伤前钢管表面杂质被清洗干净，本发明能解决长期困扰直缝焊管自动超声波探伤耦合监控的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于直缝焊管水耦合超声波探伤的设备调整方法。

背景技术

在钢管生产过程中，由于各种偶然性，所以钢管壁上不可避免的会存在这样或那样的缺陷，例如：纵向裂纹、横向裂纹、折叠、分层等等缺陷。钢管使用过程中一般情况下条件都比较苛刻，如果钢管有缺陷，就会在使用中发生破裂，引起事故，甚至造成更严重的后果，例如高温高压水管爆炸，化工厂内输送有毒化工原料的管道泄漏，输送天然气的高压管道爆炸，这些都可能造成重大经济损失，甚至人员伤亡。所以，世界上所有的生产钢管的厂家，都有完善的无损检测设备，对钢管进行在线探伤。

超声波作为一种高频机械波，在空气中传播时能量损失较大，实际探伤时通常是借助水等耦合介质，实现超声波由发射探头到被检钢管表面的传递。

考虑到水耦合效果直接影响到探伤可靠性，部分高端焊管产品用户明确要求对水耦合情况进行监控，并将探伤系统耦合监控增益动态提高值作为合格供应商准入的技术条件。

国内外焊管制造企业配置的焊缝自动超声波探伤设备，采用的探伤方式基本为钢管固定、探头直线扫查焊缝内外表面。与无缝钢管全周向检测要求不同，由于只需对焊缝进行探伤，为避免超声波传播过程中能量损失，探头与钢管表面之间往采用水膜法、而不是局部水浸法进行耦合，耦合效果及稳定性较后者存在明显劣势。

现有直缝焊管自动超声波探伤设备在耦合监控方法存在以下几方面的不足：1)耐磨块结构设计不合理，规格跨度范围大，造成耐磨块与钢管表面贴合紧密度差，探伤时易引起失水致耦合不良。2)探头安装、声束中心确认方法不当，造成同组探头安装后声束中心不在同一水平线上，引起超声波不必要的扩散衰减。3)探头制作尺寸及检测频率不合适，造成声束扩散角过大，声能衰减严重。4)钢管表面质量不佳，设备原始设计未考虑钢管表面清洗功能。5)耦合监控回波形式选择不当，造成耦合监控增益动态提高值过度增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直缝焊管水耦合超声波探伤的设备调整方法，本发明选用了尺寸匹配的耐磨块，通过选用合适的探头尺寸以及检测频率，以使探头的声束扩散角降低，而且同组探头的声束水平中心被调整到一条直线上，同时探伤前钢管表面杂质被清洗干净，用以解决目前探伤设备在耦合监控方面存在的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种用于直缝焊管水耦合超声波探伤的设备调整方法，所述的设备调整方法包括：

(1)根据待探伤的钢管外径，选择与其匹配的耐磨块，将钢管安装在耐磨块的中心圆内；

(2)在探头直径以及检测频率符合探伤要求的情况下，选用声束扩散角小的探头，所述声束扩散角与探头的直径以及探头的检测频率成反比；

(3)调整同组探头的声束水平中心，使同组探头的声束水平中心处于同一直线上；

(4)针对不同探头的不同检测功能，选用合适的耦合监控方法，即：对直探头的分层探伤，选用底面波法；对单晶斜探头的纵向探伤，选用表面波法；对斜探头的串列式探伤，选用同组探头发射波法；

(5)设备调整完毕，对钢管进行水耦合超声波探伤。

进一步地，根据本发明所述的设备调整方法，步骤(1)中，所述耐磨块与钢管的匹配原则为：对于中心圆直径为R的耐磨块，与其匹配的钢管的外径为R～(R+50)。

进一步地，根据本发明所述的设备调整方法，步骤(2)中，所述探头的声束扩散角为：

θ＝70×v/Df