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工程中存在大量带余高对接焊缝,采用射线检测时易造成面积型缺陷漏检、检出缺陷无法准确定位;采用传统超声检测存在耦合困难、信号识别困难和检出率低的问题。为解决上述问题,本文基于相控阵超声检测(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技术开展带余高对接焊缝检测研究,通过仿真模拟和实验结合方式给出较优检测参数。考虑带余高焊缝检测空间受限和避免检测区域漏检,基于直入射检测采集信号开展全聚焦方法(Total Focusing Method,TFM)成像检测研究。具体研究内容如下:(1)针对加工的长宽高260 mm×30 mm×40 mm、余高曲率半径6 mm、余高高度2.4 mm的30#钢试块进行声速和衰减系数测量,建立仿真模型开展PAUT研究。结果显示:采用在基体上声波斜入射检测Φ2 mm横通孔信噪比(49.1 dB)远远高于探头在焊缝上方声波直入射检测(3.1 dB)。在此基础上研究斜入射检测声场仿真规律:随着偏转角度增加,检测范围增大、检测分辨力先升高后降低、检测灵敏度降低;随着聚焦深度增加,检测范围增大、检测分辨力和检测灵敏度均降低。针对深度20 mm横通孔实验和仿真获得较优检测参数为:40°~60°偏转角度和20 mm聚焦深度。(2)考虑探头斜入射检测空间受限、直入射检测信噪比低问题,基于直入射方式采集A扫信号,对比分析B扫描(B-scan)、合成孔径聚焦技术(Synthetic Aperture Focusing Technique,SAFT)、表面契合超声(Surface Adaptive Ultrasound,SAUL)法和TFM在轮廓提取方面差异。结果显示:SAFT轮廓提取最大误差和平均误差最小,分别为0.31 mm和0.04 mm;TFM轮廓提取归一化标准差最接近1 mm,为0.98 mm。基于利用这些方法提取轮廓进行焊缝内部Φ2 mm横通孔成像结果发现:TFM效果最好、B-scan和SAFT次之、SAUL最差。利用TFM的横通孔幅值和信噪比分别达到-14.22 dB和17.56 dB。(3)为提高带余高对接焊缝TFM成像效率,以每个发射信号对应所有接收信号中最大幅度1/4作为阈值筛选形成动态有效孔径(Dynamic Effective Aperture,DEA)参与轮廓成像,结果显示该轮廓和全孔径(Full Aperture,FA)提取轮廓完全一致。基于该方法提取轮廓实验获得Φ2 mm横通孔信噪比和幅值分别为-21.39 dB和7.51 dB,低于仿真结果的-14.22 dB和17.56 dB,这是由于试块表面存在刀痕,影响声能入射和声束叠加。在此基础上深入研究带余高对接焊缝余高尺寸对检测结果影响,结果显示:当焊缝余高高度为2.4 mm时,随着余高曲率半径增加,Φ2 mm横通孔幅值和信噪比均呈现升高趋势;当焊缝余高曲率半径为18 mm时,随着余高高度度加,Φ2 mm横通孔幅值和信噪比均呈现降低趋势。分析该现象是由结构和轮廓提取误差两方面引起。