管道環(huán)焊縫焊接缺陷相控陣超聲檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、全自動相控陣超聲波檢測系統(tǒng)是超聲波檢測技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的一種新型檢測方法,與其它超聲檢測方法相比,具有高效、準確及相對直觀的顯著特點。本課題研制的管道環(huán)焊縫相控陣超聲檢測系統(tǒng)主要應用于大口徑長輸管道全自動焊接設備完成的焊縫質(zhì)量檢測,尤其對層間未熔合、坡口邊緣未熔合等缺陷具有很強的檢出能力,在對口間隙一定的情況下,也可用于半自動焊焊縫檢測。
　　 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的數(shù)學模型；通過對

2、相控陣超聲的聚焦、偏轉(zhuǎn)和近場區(qū)特性的理論計算和試驗研究,制定出了相控陣超聲檢測工藝方案；根據(jù)管道施工環(huán)焊縫焊接缺陷檢測標準,開發(fā)出具有較高開放性和適應性的系統(tǒng)控制軟件,該軟件包括:上位機檢測顯示軟件、FPGA(Field—Programmable Gate Array)工藝控制程序、下位機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)焊縫焊接缺陷評價方法,并開發(fā)出相關(guān)軟件；經(jīng)多次進行現(xiàn)場實驗和工業(yè)應用測試,證明本課題研制的全自動相控陣超聲檢測系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
　　 本課題的創(chuàng)新點包括:(1)建立長輸管道環(huán)焊縫不同壁厚、不同坡口形式相控陣超聲檢測數(shù)學模型,將相控陣掃查技術(shù)應用于長輸管道環(huán)焊縫檢測領域；(2)根據(jù)超聲理論,建立了相控陣超聲聚焦、晶振片數(shù)和晶片間的延時計算模型；設計系列試驗試塊,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)、近場區(qū)長度