[发明专利]一种管道补口热收缩带粘接质量超声无损检测方法

摘要

本发明是一种管道补口热收缩带粘接质量评价或其他与热收缩带‑钢管结构类似的粘接结构粘接质量评价的管道补口热收缩带粘接质量超声无损检测的评价方法。它是使用水浸式超声脉冲回波法对管道补口进行检测，管道补口热收缩带粘接质量评价流程为1）获得检测信号；2）选择时间窗口及频带范围；3）计算平均功率及低频能量；4）拟合评价曲线，确定评价阈值；5）对粘接质量进行定性及半定量评价。本发明提高了粘接质量的评价效率，促进了补口质量的提升。

主权项

一种管道补口热收缩带粘接质量的超声无损检测方法，其特征是使用水浸式超声脉冲回波法对管道补口进行检测，将检测探头(1)布设在热收缩带(2)外侧，检测探头(1)与热收缩带(2)之间通过水膜(4)耦合；检测时检测探头(1)发射超声波(6)，超声波(6)在热收缩带(2)表面形成透射波(7)和反射波(9)，接着透射波(7)在热收缩带(2)与管道钢材(3)的粘接面(5)形成透射(8)和反射波(10)，最后透射波(8)多次在钢材(3)中反射形成一次反射回波(11)和二次反射波(12)，检测探头(1)接收所述一次反射回波(11)和所述二次反射波(12)，并利用反射回波信号的强度、能量指标与热收缩带(2)剥离强度的关系进行粘接质量的检测；管道补口热收缩带粘接质量的检测流程为：1)获得检测信号采用超声脉冲回波法对管道补口热收缩带(2)上的某点进行检测，得到热收缩带(2)表面的反射波(9)、热收缩带(2)与钢材(3)的粘接面(5)的反射波(10)、钢材(3)中的一次反射回波(11)和二次反射波(12)；2)选择时间窗口及频带范围在选择时间窗口时，应完全包含粘接面(5)反射波(10)的相关信号，尽量排除热收缩带(2)表面反射波(9)的相关信号，并包含前几次信号稍强的一次反射回波(11)和二次反射波(12)；在回波信号进行傅立叶变换之后的频谱中，与粘接质量有关的信息主要包含在主峰左侧的低频带范围内；选择频带范围时，应排除主峰附近的频谱信号，同时排除零点附近可能出现的异常增大的频谱信号，在此基础上保证足够宽的频带范围，以尽量包含更多可以反映粘接质量的信息；3)计算平均功率及低频能量平均功率ET反映粘接质量，其值大小与剥离强度基本成反比；ET的计算公式为ET=∫t1t2[x(t)-Ex]2dtΔt2]]>其中，t1表示时间窗口的起始位置，t2表示时间窗口的结束位置，t2＝t1+Δt2，Δt2表示时间窗口的宽度；x(t)表示信号的时域波形信号；x(t)在时间窗口内的平均值Ex定义为：Ex=∫t1t2x(t)dtΔt2]]>低频能量EF也反映粘接质量，其值大小同样与剥离强度基本成反比；EF的计算公式为EF=∫f1f2|X(f)|2df]]>其中X(f)表示信号的频谱，f1和f2分别表示频带范围的下限频率和上限频率；4)拟合曲线为检测粘接质量，需要首先拟合曲线；方法如下：(1)制备粘接质量不同的三组管道补口试样，其中一组试样的剥离强度应小于合格标准，其余两组试样的剥离强度达标，且有一定差别；按其剥离强度由大到小依次标记为I号、II号和III号试样；(2)对三组试样分别进行超声脉冲回波法检测试验，对获得的超声回波信号进行计算分析，得到三个平均功率值ET以及低频能量值EF，依次记为ETI、ETII、ETIII及EFI、EFII、EFIII；(3)使用传统的剥离强度测量方法，测量得到三组试样的标准剥离强度F值，依次记为FI、FII、FIII；(4)根据三组试样的ET值和EF值，与对应的剥离强度值进行三点拟合，分别得到ET值和EF值对剥离强度F的拟合曲线，一般使用反比例函数y＝b+a/x进行拟合；(5)在ET‑F拟合曲线中，找到临界剥离强度F0对应的ET值，该值即为阈值ET0；使用同样的方法可以在EF‑F拟合曲线中得到阈值EF0；5)对粘接质量进行检测对管道补口热收缩带上实际检测点的回波信号按以上流程进行计算分析，得到ET值和EF值；将ET值和EF值与阈值进行比较，实现粘接质量的检测；若使用ET值和EF值得到的检测结果不同，则认为该点的检测结果有误，应在该点附近重新选点进行验证性检测；将实际检测点的ET值和EF值分别与ET‑F和EF‑F拟合曲线进行比较，得到该点剥离强度的估计值F1和F2；若F1和F2相近，取两者的平均值作为检测点的估计剥离强度，实现粘接质量的检测；否则，根据F1和F2与三组试样的标准剥离强度FI、FII、FIII的相对大小，估计出检测点剥离强度的大致区间范围，实现粘接质量的检测。