小径薄壁管环缝用超声波探头和试块的研制

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3.0 李琳琳 2024-09-30 6 4 414.69KB 29 页 12积分

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小径薄壁管环缝用超声波探头和试块的研制（开题报告）

小径薄壁管环缝用超声波探头和试块的研制

1 研究背景

1.1 压力管道检评的发展趋势

压力管道事故频发，由此造成国家财产及人生安全重大损失已引起各部门广泛关注

与重视。近年来再役压力管道由不检测到检测，由不定期检测到定期检测，由定性检测

到定量检测，由不考虑应力到定量计算各类应力，由随意的质量控制到定量计算“合乎

使用”评定，这是国内外压力管道检评的发展趋势。

1.2 小径薄壁管道射线检测的局限性

小径薄壁管道对接环焊缝的检测长期以来均采用射线方法检测，该方法除存在劳动

强度大、效率低、周期长、成本高、射线对人体有害、只能夜间作用外，特别是射线照

相时必须排空管内介质，不能实现在用检测，对影响安全最重要的缺陷自身高度不能提

供精确的定量数据。

1.3 标准依据及现有普通探头的局限性

为此《承压设备无损检测》JB/T4730-2005版标准中，把小径薄壁管道对接环缝

32≤DO≤159、T＝4～8mm超声波检测列入标准内容中，但是要做到再役压力管道定量、

定自身高度检测，目前市场上普通探头无法适应检测要求，所以必须研制一种探头，突

破超声波检测不能对小径薄管壁管道对接环缝进行检测的限制—超声波盲区往往大于壁

厚；大曲率管道引起超声的散射，灵敏度大为降低；管道焊口根部未焊透等危险性缺陷

的自身高度测量不够准确等。研制一定的试块对探头的性能指标进行测试。实现再役管

道快速、可靠的超声波定量检测，为压力管道的安全评价提供可靠的数据。

2 问题研究的现状

2.1 研究现状

国内对小径薄壁管环缝超声波检测开展较早是电力部，其在DL820标准中就有体现

但是此标准只适用于制造、安装时检测，没有定量（自身高度）要求，对探头没有提出

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特别的要求。而自JB/T4730-2005《承压设备无损检测》标准版公布以来，由于大家的

传统习惯，对小径薄壁管对接焊缝超声波检测未得到充分开展，所以对检测对象用的探

头没有充分研究。

2.2 探头现状

由于探头专用性很强，国内外无相关技术数据参照，所以本次课题根据对象的直径

薄壁及检测时精确定量（自身高度）的要求，应完成探头的重要指标达到如表2.1所示

表2.1 探头的重要指标

灵敏度较普通探头提高20dB

始波宽度在探伤灵敏度下不得大于2.5mm（普通探头4~8mm）

测高误差误差±0.5mm（端点法）（普通探头无法实现）

3 研究路径

3.1 探头的研制（设计）

为了克服小径薄壁焊缝超声波检测的技术难题，实现对缺陷的定量检测，需要具体

分析限制条件，例如普通超声波盲区为4～8mm，已大于多数工艺管道的壁厚，需使被

检缺陷处于近场干扰区之外；小径管道内外壁的几何散射引起超声波多次反射而衰减，

应采取有效的聚焦方法，克服声散射以提高检测灵敏度；采用小前沿使一次波能扫查到

缺陷的端点，为了提高分辨要求具有窄的回波脉冲，必须尽量减少表面波分量，避免其

干扰缺陷回波造成误判，改进探头锲块设计及选择良好材料以减少杂波，并保证探头移

定性，采用适当的晶片材料以提高灵敏度；加大晶片背衬阻尼等以增加聚焦效果，提高

分辨力。

3.2 研制系列探头

针对常用的小径薄壁管道规格及JB/T4730-94标准中的要求，分别试制出适合于

32、57、89、108、114、133、159管道检测的探头。

3.3 研制系列试块

针对通常七种管径管道对接焊缝根部未焊透、裂纹等缺陷高度测定的特殊要求，研

制相应曲率的系列特殊标准试块，从而解决聚焦探头性能标定。

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3.4 对比试验

选取五种规格以上的具有典型自然缺陷的焊缝分别进行超声波及RT检出，对结果进

行比较分析。

3.5 解剖试验

对以上管子进行解剖，实测自然缺陷的自身高度，分别计算两种方法的误差。

3.6 工程应用

如果试验结果良好，则在上海石化停车检修的工艺管道上进行检测。

需要说明的是探头制作需要常州超声波探头仪器厂制作，其余工作均在我上海石化

压力容器检验检测中心站完成。

4 进度安排（表4.1）

表4.1 试验课题的进度安排时间表

环节时间

探头设计 2008-2-18 ~ 2008-3-1

试块设计 2008-2-18 ~ 2008-3-1

探头制作 2008-3-2 ~ 2008-3-10

试块制作 2008-3-2 ~ 2008-3-10

对比试验制作 2008-2-18 ~ 2008-3-8

对比试验2008-3-11 ~ 2008-3-15

解剖试验2008-3-15 ~ 2008-3-20

工程应用 2008-4初~ 2008-4底

注：4月初～4月底为上海石化炼化部大修期间。

4 参考文献

[1] 中华人民共和国行业标准：JB/T4730-2005《承压设备无损检测》；

[2] 《美国无损检测手册》（超声卷）.北京：世界图书出版公司，1996；

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小径薄壁管环缝用超声波探头和试块的研制（开题报告）小径薄壁管环缝用超声波探头和试块的研制1研究背景1.1压力管道检评的发展趋势压力管道事故频发，由此造成国家财产及人生安全重大损失已引起各部门广泛关注与重视。近年来再役压力管道由不检测到检测，由不定期检测到定期检测，由定性检测到定量检测，由不考虑应力到定量计算各类应力，由随意的质量控制到定量计算“合乎使用”评定，这是国内外压力管道检评的发展趋势。1.2小径薄壁管道射线检测的局限性小径薄壁管道对接环焊缝的检测长期以来均采用射线方法检测，该方法除存在劳动强度大、效率低、周期长、成本高、射线对人体有害、只能夜间作用外，特别是射线照相时必须排空管内介质，...

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