管道環(huán)焊縫焊接缺陷相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、全自動(dòng)相控陣超聲波檢測(cè)系統(tǒng)是超聲波檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的一種新型檢測(cè)方法,與其它超聲檢測(cè)方法相比,具有高效、準(zhǔn)確及相對(duì)直觀的顯著特點(diǎn)。本課題研制的管道環(huán)焊縫相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用于大口徑長(zhǎng)輸管道全自動(dòng)焊接設(shè)備完成的焊縫質(zhì)量檢測(cè),尤其對(duì)層間未熔合、坡口邊緣未熔合等缺陷具有很強(qiáng)的檢出能力,在對(duì)口間隙一定的情況下,也可用于半自動(dòng)焊焊縫檢測(cè)。
　　 本文根據(jù)超聲理論和管道環(huán)焊縫的焊接工藝,建立了相控陣超聲檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型；通過對(duì)

2、相控陣超聲的聚焦、偏轉(zhuǎn)和近場(chǎng)區(qū)特性的理論計(jì)算和試驗(yàn)研究,制定出了相控陣超聲檢測(cè)工藝方案；根據(jù)管道施工環(huán)焊縫焊接缺陷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)出具有較高開放性和適應(yīng)性的系統(tǒng)控制軟件,該軟件包括:上位機(jī)檢測(cè)顯示軟件、FPGA(Field—Programmable Gate Array)工藝控制程序、下位機(jī)的過程控制程序以及數(shù)據(jù)高速采集和傳輸軟件:開發(fā)出了滿足工程需求的硬件控制系統(tǒng),包括:相控陣超聲波發(fā)射／接收系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管道環(huán)焊縫爬行掃查系

3、統(tǒng)；研究了環(huán)焊縫焊接缺陷評(píng)價(jià)方法,并開發(fā)出相關(guān)軟件；經(jīng)多次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用測(cè)試,證明本課題研制的全自動(dòng)相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
　　 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)建立長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫不同壁厚、不同坡口形式相控陣超聲檢測(cè)數(shù)學(xué)模型,將相控陣掃查技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫檢測(cè)領(lǐng)域；(2)根據(jù)超聲理論,建立了相控陣超聲聚焦、晶振片數(shù)和晶片間的延時(shí)計(jì)算模型；設(shè)計(jì)系列試驗(yàn)試塊,模擬出覆蓋管道環(huán)焊縫相控陣超聲傳感器的聚焦、偏轉(zhuǎn)、近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度