楔塊及反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法
【專利摘要】本發明提供了一種楔塊及反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法。其中，楔塊包括主體，主體上開設有超聲探頭安裝孔，主體的底部為內凹的球面形。反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法包括：將超聲探頭安裝在楔塊上，楔塊的主體的底部為內凹的球面形的，主體上開設有超聲探頭安裝孔；將主體的底部貼合在換熱管的管帽的弧形面上，并在管帽上沿預定軌跡對焊縫進行超聲檢測；所述楔塊的超聲入射方向與所述焊縫所在的平面呈角度地設置。采用該楔塊和檢測方法，可以將主體的底部貼合在例如一種反應器換熱管管帽的球面形待檢測件上，進而可以有效地對球面形的待檢測件進行超聲檢測。
【專利說明】
模塊及反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法
技術領域
[0001] 本發明設及超聲檢測技術領域，具體而言，設及一種模塊及反應器換熱管管帽焊 縫的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 反應器換熱管管帽在焊接過程中由于自身結構原因，在焊縫坡口面處易存在未烙 合類缺陷。
[0003] 具體的，檢測對象反應器換熱管管帽的外形及結構如圖1所示，該結構包括側壁坡 口 1和斜邊坡口 2，焊縫形成在側壁坡口 1和斜邊坡口 2之間。
[0004] 管帽焊縫為C類焊縫，根據標準要求，只需要采用磁粉或滲透檢測方法進行表面檢 測即可。為發現此類缺陷，曾采用X射線雙壁雙透垂直照射法對現場的換熱裝置端部管帽焊 縫進行射線檢測，因管帽局部壁厚較大且焊縫結構復雜，故檢測靈敏度較低且難W給出缺 陷的尺寸信息。同時因材質為奧氏體不誘鋼且結構復雜，采用常規超聲檢測方法也存在較 大困難。
【發明內容】
[0005] 本發明的主要目的在于提供一種模塊及反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，W解 決現有技術中反應器管管帽焊縫的質量檢測精度低的問題。
[0006] 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種模塊，包括主體，所述主 體上開設有超聲探頭安裝孔，所述主體的底部為內凹的球面形。
[0007] 進一步地，所述主體包括頂壁和底壁，W及連接所述頂壁和所述底壁之間的側壁， 所述頂壁和所述底壁之間形成夾角。
[000引進一步地，所述頂壁和所述底壁之間形成的夾角為10°~55°。
[0009] 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種反應器換熱管管帽焊縫 的檢測方法，包括:將超聲探頭安裝在模塊上，所述模塊的主體的底部為內凹的球面形的， 所述主體上開設有超聲探頭安裝孔;將所述主體的底部貼合在換熱管的管帽的弧形面上， 并在所述管帽上沿預定軌跡對焊縫進行超聲檢測;所述模塊的超聲入射方向與所述焊縫所 在的平面呈角度地設置。
[0010] 進一步地，所述預定軌跡為W所述管帽的頂部為圓屯、的圓形軌跡。
[0011] 進一步地，所述超聲入射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度隨所述圓形軌跡 的直徑變化而調整，W使所述模塊的超聲入射方向朝向所述焊縫。
[0012] 進一步地，所述主體包括頂壁和底壁，W及連接所述頂壁和所述底壁之間的側壁， 所述頂壁和所述底壁之間形成夾角，通過調節所述頂壁和所述底壁之間形成夾角的大小來 調整所述超聲入射方向。
[0013] 進一步地，所述超聲入射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度隨所述圓形軌跡 的直徑增大而增大。
[0014] 進一步地，所述超聲入射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度隨所述圓形軌跡 的直徑減小而減小。
[0015] 進一步地，所述超聲入射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度為10°~80°。
[0016] 進一步地，在所述管帽上至少對所述焊縫進行兩次超聲檢測，一次超聲檢測的圓 形軌跡的直徑大于二次超聲檢測的圓形軌跡的直徑。
[0017] 進一步地，所述一次超聲檢測的圓形軌跡處于所述管帽的邊沿處。
[0018] 進一步地，所述模塊上超聲探頭的晶片數為8~64個。
[0019] 進一步地，所述模塊上超聲探頭發出的超聲頻率為4MHz~IOMHz。
[0020] 應用本發明的技術方案，模塊的主體的底部為內凹的球面形的，主體上開設有超 聲探頭安裝孔，將超聲探頭安裝在模塊上。然后將主體的底部貼合在換熱管的管帽的弧形 面上，并在管帽上沿預定軌跡對焊縫進行超聲檢測，所述模塊的超聲入射方向與所述焊縫 所在的平面呈角度地設置，進而可W有效地對焊縫質量進行檢測。
[0021] 除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0022] 構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0023] 圖1示出了現有技術中一種反應器換熱管管帽焊縫的結構示意圖；
[0024] 圖2示出了本發明的安裝超聲探頭的模塊的立體結構示意圖；
[0025] 圖3示出了圖2的模塊的右視示意圖；
[0026] 圖4示出了在一種反應器換熱管的管帽上進行焊縫質量檢測的主視示意圖；
[0027] 圖5示出了圖4的進行焊縫質量檢測的俯視示意圖。
[0028] 其中，上述附圖包括W下附圖標記：
[00巧]10、模塊;11、超聲探頭安裝孔;20、管帽。
【具體實施方式】
[0030] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可W相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0031] 為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的 附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是 本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范 圍。
[0032] 需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語"第一"、"第 二"等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解運樣使用 的數據在適當情況下可W互換，W便運里描述的本發明的實施例。此外，術語"包括"和"具 有"W及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的 過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清 楚地列出的或對于運些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0033] 本發明提供了一種模塊，如圖2所示，模塊包括主體10,主體10上開設有超聲探頭 安裝孔11，主體10的底部為內凹的球面形。
[0034] 采用該模塊，可W將主體10的底部貼合在例如一種反應器換熱管管帽的球面形待 檢測件上，進而可W有效地對球面形的待檢測件進行超聲檢測。
[0035] 如圖2和圖3所示，可選的，主體10包括頂壁和底壁，W及連接頂壁和底壁之間的側 壁，頂壁和底壁之間形成夾角。頂壁和底壁之間形成夾角，決定了模塊的超聲入射方向，在 制造模塊時通過控制頂壁和底壁之間夾角的角度可W決定模塊的超聲入射方向。可選的， 在本發明中，頂壁和底壁之間形成的夾角為10°~55°。
[0036] 本發明的一種反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法包括：
[0037] 將超聲探頭安裝在模塊上，模塊的主體10的底部為內凹的球面形的，主體10上開 設有超聲探頭安裝孔11;
[0038] 將主體10的底部貼合在換熱管的管帽20的弧形面上，并在管帽20上沿預定軌跡對 焊縫進行超聲檢測；
[0039] 所述模塊的超聲入射方向與所述焊縫所在的平面呈角度地設置。
[0040] 通常情況下，對于管件的檢測都是將模塊貼合在管件的圓柱形側壁上。但是對于 一種反應器換熱管管帽20焊縫的檢測，如果將模塊貼合在了管件的圓柱形側壁上，則無法 準確的檢測出焊縫的質量，主要原因是在對如圖1所示一種反應器換熱管管帽20焊縫進行 檢測時，貼合在管件的圓柱形側壁上的模塊無法W垂直方向入射至坡口面，難W保證缺陷 有效檢出和定量，尤其是斜邊坡口上半部分區域無有效反射面，檢測效果更差。
[0041] 而在本發明中，將模塊貼合在換熱管的管帽20的弧形面上，則可W W垂直方向入 射至坡口面，隨著模塊在管帽20上沿預定軌跡對焊縫進行超聲檢測，可W有效地對焊縫質 量進行檢測。
[0042] 如圖4和圖5所示，在本發明中，預定軌跡為W管帽20的頂部為圓屯、的圓形軌跡，運 樣可W測得全部環形焊縫的質量。
[0043] 在本發明中，超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度隨圓形軌跡的直徑變化 而調整，W使模塊的超聲入射方向朝向焊縫。在本發明中，在管帽20上對焊縫進行兩次超聲 檢測，一次超聲檢測的圓形軌跡的直徑大于二次超聲檢測的圓形軌跡的直徑。通過模塊兩 次不同的超聲入射方向的檢測，可W定量地對焊縫質量進行檢出。當然，通過多于兩次的超 聲檢測對焊縫進行檢測，可W的得到檢測精度更高數據。可選的，一次超聲檢測的圓形軌跡 處于管帽20的邊沿處，運樣可W較為完整的探測出焊縫上的缺陷尺寸。
[0044] 可選的，超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度隨圓形軌跡的直徑增大而增 大。超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度隨圓形軌跡的直徑減小而減小。需要說明 的是，焊縫所在的平面指的是換熱管的管端所在的焊接面。
[0045] 在本發明中，通過調節所述頂壁和所述底壁之間形成夾角的大小來調整所述超聲 入射方向。在制造模塊時通過控制頂壁和所述底壁之間夾角的角度可W決定模塊的超聲入 射方向。
[0046] 當超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度為10°~80°時，可W有效地檢查出 焊縫的缺陷。可選的，一次超聲檢測的超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度為10°~ 35%二次超聲檢測的超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度為48°~80%可W有效地 覆蓋被檢區域。
[0047]在本發明中，所采用的超聲探頭上的晶片數為8~64個。
[004引可選的，超聲探頭發出的超聲頻率為4~IOMHz
[0049]如下表1所示，在本發明的實驗中，共設置了4個對比試塊，并對每個對比試塊進行 四個缺陷點的檢測。
[(K)加 ]
[0化1 ]
[0052]基于上述的4個對比試塊，選擇晶片數為16個的超聲探頭，選擇超聲頻率為 7.5M化，按照一次超聲檢測的超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度范圍為10°~ 35%二次超聲檢測的超聲入射方向與焊縫所在的平面之間的角度范圍為48°~80°的過程 對焊縫進行了檢測。經過上述檢測，得出結果如下表2:
[0化31
[(
[0055] 通過上述表2可W得知，通過本發明的檢測方法能夠檢出對比試塊中所有的反射 體，并且可W對對比試塊中的缺陷信號進行定量，缺陷當量與實際缺陷尺寸偏差可控制在 ±0.5mmW 內。
[0056] 針對3號對比試塊進行缺陷進行重復實驗測量，在實驗過程中，探頭位置不變，掃 查裝置不拆卸，總共進行了 8次實驗，后面屯次實驗結果分別與第一次實驗結果進行對比分 析，實驗分析結果下述表3所示。
[0化7]
[005引從上述表3可W得出，在進行重復測量時，其誤差在0.2mm范圍內，重復測量結果基 本一致。
[0059] 而后發明人又在不同時間段對同一位置缺陷進行定點監測實驗，每天每次針對3 號與4號對比試塊進行一次檢測，每天檢測均都重新安置掃查裝置，總共進行了 7天實驗，后 6天實驗結果與第1天結果進行對比。實驗分析結果如下表4所示。
[0060]
[0061] 從上述表4可W看出，本發明的檢測方法檢測結果可重復性好，定點監測時，當量 誤差在±0.4mmW內。
[0062] 本發明的檢測方法通過將模塊放置在端面不同位置，使用不同角度的入射角，可 使超聲聲束垂直入射于側壁坡口和斜邊坡口，若存在未烙合類面狀缺陷，將會有較好的檢 測效果。采用該種檢測方式，不僅聲束能完全覆蓋被檢區域，且可調整儀器和探頭參數使超 聲聲束聚焦于整個坡口面，可更有效的提高缺陷檢出率和缺陷定量精度。
[0063] 從另一方面來說，在一種反應器換熱管的管帽20上方有足夠的檢測空間，因此將 模塊貼合在管帽20端面上進行檢測也便于操作。
[0064] W上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可W有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種楔塊，其特征在于，包括： 主體（10)，所述主體（10)上開設有超聲探頭安裝孔（11)，所述主體（10)的底部為內凹 的球面形。2. 根據權利要求1所述的楔塊，其特征在于，所述主體（10)包括頂壁和底壁，以及連接 所述頂壁和所述底壁之間的側壁，所述頂壁和所述底壁之間形成夾角。3. 根據權利要求2所述的楔塊，其特征在于，所述頂壁和所述底壁之間形成的夾角為 10° ~55°。4. 一種反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，包括： 將超聲探頭安裝在楔塊上，所述楔塊的主體（10)的底部為內凹的球面形的，所述主體 (10)上開設有超聲探頭安裝孔(11); 將所述主體(10)的底部貼合在換熱管的管帽（20)的弧形面上，并在所述管帽（20)上沿 預定軌跡對焊縫進行超聲檢測； 所述楔塊的超聲入射方向與所述焊縫所在的平面呈角度地設置。5. 根據權利要求4所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述預定軌 跡為以所述管帽(20)的頂部為圓心的圓形軌跡。6. 根據權利要求5所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述超聲入 射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度隨所述圓形軌跡的直徑變化而調整，以使所述楔 塊的超聲入射方向朝向所述焊縫。7. 根據權利要求6所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述主體 (10)包括頂壁和底壁，以及連接所述頂壁和所述底壁之間的側壁，所述頂壁和所述底壁之 間形成夾角， 通過調節所述頂壁和所述底壁之間形成夾角的大小來調整所述超聲入射方向。8. 根據權利要求6所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述超聲入 射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度隨所述圓形軌跡的直徑增大而增大。9. 根據權利要求6所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述超聲入 射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度隨所述圓形軌跡的直徑減小而減小。10. 根據權利要求6所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述超聲 入射方向與所述焊縫所在的平面之間的角度為10°~80°。11. 根據權利要求6所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，在所述管 帽（20)上至少對所述焊縫進行兩次超聲檢測，一次超聲檢測的圓形軌跡的直徑大于二次超 聲檢測的圓形軌跡的直徑。12. 根據權利要求11所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述一次 超聲檢測的圓形軌跡處于所述管帽（20)的邊沿處。13. 根據權利要求4所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述楔塊 上超聲探頭的晶片數為8~64個。14. 根據權利要求4所述的反應器換熱管管帽焊縫的檢測方法，其特征在于，所述楔塊 上超聲探頭發出的超聲頻率為4MHz~10MHz。
【文檔編號】G01N29/04GK105987959SQ201610514238
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】鄭暉, 楊齊, 侯金剛, 趙泓, 劉禮良
【申請人】中國特種設備檢測研究院