螺旋焊缝超声波自动检测系统中喷水耦合检测方法研究及实现

发布时间：2017-10-15 00:18

  本文关键词：螺旋焊缝超声波自动检测系统中喷水耦合检测方法研究及实现

  更多相关文章： 超声波自动检测 水浸法 耦合方式 喷水耦合

【摘要】：焊缝的内在质量是影响螺旋缝埋弧焊管安全运行的关键因素,而超声波自动检测是检验焊缝质量的主要手段之一,超声波自动检测的可靠性尤其重要。本文对传统超声波自动检测中存在的问题进行了分析,探头耦合效果不良是影响检测效果的主要因素,针对这种情况本文提出了一种新的耦合方式,并设计、制造了喷水耦合装置。设计的喷水耦合装置改变了探头的耦合方式,改善了探头耦合效果,从根本上解决了传统超声波检测耦合方法带来的漏检风险。首先,本文从理论上论证了水浸法在钢管焊缝超声波检测中的可行性,对水浸法纵波检测和水浸法横波检测进行了比较,最终确定利用水浸法中的横波检测方法进行下一步离线测试。离线测试前,本论文对超声波检测系统包括检测仪器、探头和耦合剂进行了合理选择,测试对象选用了超声波检测中的所有类型的试块包括标准试块、对比试块和模拟试块,确定了每种离线测试的测试顺序和指标。通过对离线测试结果的分析,水浸法检测各项测试结果满足了标准和检测需求,能够替代目前采用的传统直接接触法。根据离线测试结果,本文利用超声波在不同界面产生折射的声学特性,设计了一套喷水耦合装置。装置加工完成后进行了功能验证,并针对水流的不稳定性进行了改进,设计的装置满足了检测要求。最后,设计的喷水耦合装置进行了上线测试。测试过程中,根据相关标准的要求制作了对比样管,对所有人工参考体进行了对比测试、动态验证和重复性验证。测试结果表明喷水耦合装置的耦合效果满足超声波自动检测的要求,特别是在竖通孔检测能力方面优于传统的直接接触法。设计的喷水耦合装置在解决了直接接触法耦合不稳定问题的同时还具有其他优点,例如：进行灵敏度调试时调整更方便,更容易获得较高的灵敏度,动态波形表现较好；对于不同管径、壁厚的钢管,喷水耦合法只需要调整探头的角度即可满足检测需要,而传统的直接接触法需要根据不同钢管规格采购探头；喷水耦合法探头与钢管表面无直接接触,检测中探头与焊缝的角度不会因为摩擦而发生变化,同时保护了探头,降低了使用成本。
【关键词】：超声波自动检测 水浸法 耦合方式 喷水耦合
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6
【目录】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第1章 绪论15-19
• 1.1 课题的来源和意义15-16
• 1.2 超声波检测简史及在焊缝检测中应用现状16-17
• 1.2.1 超声波检测发展简史16
• 1.2.2 超声波检测在焊缝检测中的应用现状16-17
• 1.3 国内外超声波自动检测耦合系统应用现状17-18
• 1.4 本文的研究目的及主要研究内容18-19
• 第2章 水浸法检测用于螺旋缝检测理论依据19-27
• 2.1 超声波检测设备和器材19-21
• 2.1.1 超声波检测仪工作原理和分类19-20
• 2.1.2 超声波探头工作原理和选择原则20-21
• 2.1.3 试块和耦合剂的作用21
• 2.2 超声波检测方法的分类21-23
• 2.2.1 直接接触法工作原理21-22
• 2.2.2 水浸法工作原理22-23
• 2.3 利用直探头水浸法检测的方法选择23-25
• 2.3.1 水浸法纵波检测实施方法23-24
• 2.3.2 水浸法横波检测实施方法24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 水浸法和直接接触法离线对比测试27-39
• 3.1 离线测试系统选择27-31
• 3.1.1 超声波检测仪的选择及主要性能27-28
• 3.1.2 超声波检测探头选择原则和技术参数28-29
• 3.1.3 耦合剂的选择原则29
• 3.1.4 离线测试测试对象的分类和选择29-31
• 3.1.5 确定离线对比测试的顺序、目的和指标31
• 3.2 离线对比测试过程及结果31-37
• 3.2.1 标准试块离线对比测试过程和结果31-33
• 3.2.2 对比试块离线对比测试过程和结果33-34
• 3.2.3 模拟试块离线对比测试过程和结果34-35
• 3.2.4 离线对比测试结果对比分析35-37
• 3.3 本章小结37-39
• 第4章 喷水耦合装置设计39-47
• 4.1 喷水耦合装置功能设计39
• 4.2 喷水耦合系统机械设计39-42
• 4.2.1 探头座设计和功能介绍40-41
• 4.2.2 骨架设计和功能介绍41-42
• 4.2.3 角度调节滑块设计42
• 4.3 喷水耦合装置加工、装配和功能测试42-45
• 4.4 对比试块灵敏度验证及探头高度确定45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 喷水耦合法和直接接触法在线对比测试47-63
• 5.1 超声波自动检测系统的选择47-51
• 5.1.1 超声波自动检测仪器性能介绍47-48
• 5.1.2 机械传动部分主要构成和功能介绍48-51
• 5.2 根据标准要求制作对比样管51-54
• 5.2.1 制作对比样管的技术要求51-52
• 5.2.2 对比样管的制作过程52-53
• 5.2.3 对比样管鉴定方法和结果53-54
• 5.3 对比样管测试工艺确定54-57
• 5.3.1 探头上线安装和布置54-56
• 5.3.2 重复性验证和门限设定56-57
• 5.4 在线对比测试过程及结果57-61
• 5.4.1 二次波1号位置静态调教过程及结果57-59
• 5.4.2 二次波1号位置动态测试过程及结果59-61
• 5.4.3 重复性验证61
• 5.4.4 三次波2号位置测试结果61
• 5.5 本章小结61-63
• 结论与展望63-65
• 一、结论63
• 二、展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文71-72
• 学位论文评阅及答辩情况72

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本文编号：1034001