一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112798687A(43)申请公布日2021.05.14(21)申请号202011106072.6(22)申请日2020.10.16(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号申请人中国特种设备检测研究院(72)发明人吕仲天吕炎何存富宋国荣曹逻炜韩志远(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.G01N29/07(2006.01)G01N29/265(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法(57)摘要本发明公开了一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，将两压电换能器按特定角度设置成一激一收方式构成一组，周向设置三组并固定于距制氢炉管外壁一定位置处，利用压电换能器扩散角内的声束及检测环的旋转实现制氢炉管检测区域内管道内壁全覆盖；采用电子扫查方式同时激励每组检测结构中发射压电换能器，使其向耦合剂中辐射超声波并以一定的角度进入管道内壁，在穿过检测区域后回波信号同样以一定角度辐射出管道，进入耦合剂被接收换能器接收，通过对回波信号特征的识别，从而定量管道蠕变裂纹。本发明通过三组一激一收检测环旋转方式对制氢炉管进行检测，实现了非人工扫查方式的风机主轴表面缺陷的原位检测。CN112798687ACN112798687A权利要求书1/2页1.一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，其特征在于：将两压电换能器按特定角度设置成一激一收方式构成一组，周向设置三组并固定于距制氢炉管外壁一定位置处，利用压电换能器扩散角内的声束及检测环的旋转实现制氢炉管检测区域内管道内壁全覆盖；采用电子扫查方式同时激励每组检测结构中发射压电换能器，使其向耦合剂中辐射超声波并以一定的角度进入管道内壁，在穿过检测区域后回波信号同样以一定角度辐射出管道，进入耦合剂被接收换能器接收，通过对回波信号特征的识别，从而定量管道蠕变裂纹。2.根据权利要求1所述的一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，其特征在于，该方法的实现过程如下，步骤一，确定待测炉管直径D、壁厚T，根据制氢炉管的材料和需要检测缺陷的大小Q确定管内声波路径距管内壁距离t，则管内折射角通过计算，根据snell定律声波入射角通过计算，其中：CL1为耦合剂波速，CL2为制氢炉管材料的纵波波速；步骤二、按照超声检测原则选择中心频率f、直径d、聚焦距离F适中的压电换能器，根据步骤一计算得到的声波入射角α，及声波在管内传播路径，调节传感环换能器夹持角度，使换能器满足步骤一计算得到的入射及接收条件并固定，其余两组检测结构设置同理；步骤三、根据步骤二中方法固定三组换能器，将检测环中每个压电换能器的引出线分别连接至超声激励接收设备对应的通道接口，完成压电换能器位置设定和电气交联；步骤四、打开水泵调节流量，判断达到耦合条件后打开超声激励接收设备，检测计算机与设备无线通信状态，通过计算机发送检测指令控制超声激励接收设备使三通道同时对压电换能器进行激励，并采集三组回波确认波形是否正常，若波形存在问题重复步骤一、二微调换能器位置；步骤五、传感环运转无误后再次发送指令测试爬管电机及旋转电机运转状态，系统各环节确认完毕后，将爬管机器调节至待测管道底端，计算机发送指令，开始整管自动检测；步骤六、由下至上扫查，通过无线模块不断将检测数据发至计算机进行成像及处理，行至管道顶端爬管电机停止运转，旋转电机驱动检测环旋转一定角度，爬管电机再次运转，检测系统自上至下运行；步骤七、待爬管机器运行至管道底端，超声激励接收设备完成对检测数据传输后，在计算机上通过对各编号检测组上行及下行回波信号进行数据排布，完成本次制氢炉管检测；数据排布方式按照系统由下至上扫查顺序将波形依次排列，故需将系统三通道下行数据在扫查结束后首尾交换，实现全管周向扫查数据统一排布与处理；步骤八、根据出现问题回波的压电换能器检测组编号及峰值降低值，确定缺陷位置既组编号对应位置和出现高度。3.根据权利要求2所述的一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，其特征在于：检测环及激励接收换能器，系统检测环共设置三组换能器，每组一个水浸线聚焦激励换能器、一个水浸平探头接收换能器，压电换能器数量6个；零点时刻位置为编号1的检测组并按顺时针编号2、3检测组。4.根据权利要求2所述的一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，其特征在于：制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测过程如下：爬管机器连接检测环在电机驱2CN112798687A权利要求书2/2页动下由下至上扫查，通过无线模块不断将检测数据发至计算机进行成像及处理，行至管道顶端爬管电机停止运转，旋转电机驱动检测环