一种风洞洞体结构对接焊缝超声波检测的方法技术

一种风洞洞体结构对接焊缝超声波检测的方法，根据风洞前室环形连接法兰全熔化焊Ｔ型焊接接头的结构，设计人工试样，校准超声波检测仪；选择合适的探头和检测工艺；用端点衍射波法进行检测，用６ｄＢ法和端部最大回波法验证；分析验证的端点反射波、端部最大回波及辨认衍射回波，对对接焊缝内部缺陷定性、定量分析。本发明专利技术实现了风洞前室环形连接法兰全熔化焊Ｔ型焊接接头中焊接缺陷的定位、定量分析，检测的缺陷平面位置定位精度可达到±２ｍｍ，垂直位置定位精度可达到±２ｍｍ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天系统试验用风洞洞体结构对接焊缝缺陷检测，属于超声波 检测领域。
技术介绍
目前，国内外对于钢全熔化焊对接焊缝内部缺陷的检测主要采用射线和超声波检测技术。在制作过程中，风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头 可以采用射线照相的方法检测内部缺陷，但是由于结构的影响，无法实现100% 的覆盖，存在一定盲区；制造成形后的风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊 接接头由于结构和环境的限制无法进行射线检测。针对风洞前室环形连接法兰 全熔化焊T型焊接接头的具体情况采用超声波检测技术，但是此类结构如图1 所示，可检测面少而小，且没有类似结构的检测工艺可供参考，采用超声波检 测技术检测其内部缺陷不能进行定量分析，定位也不精确。 超声波检测缺陷自身高度有三种方法① 6dB法以端部最大回波处作为起点，移动声束使之偏离缺陷边缘，直 至回波高降低6dB，再根据探头入射点位置、声束角度、声程长度来测定缺陷 自身高度；② 端点衍射波法通过缺陷两端点衍射回波之间的延迟时间差值来确定缺 陷自身高度；③ 超声端部最大回波法以缺陷两端的峰值回波为基点，根据入射点的位 置、声程、折射角测定缺陷自身高度。钢全熔化焊对接接头焊接缺陷主要有气孔、夹渣(点状、条状)、未焊透、 未熔合、裂紋。一4史把气孔、夹渣归为体积性缺陷；未焊透归为线性缺陷；未 熔合、裂紋归为平面性缺陷。钢全熔化焊对接接头焊接缺陷理论波形① 体积性缺陷理论回波特征(包括表面光滑的气孔和表面不规则的夹渣) 如图3所示，回波幅度较小，不同方向、不同角度扫查时，其回波高度基本相同。前后、左右扫查时，其回波动态波形其本相同， 一个最高点，圆滑下 降，如图4所示。② 线性缺陷理-沦回波特征(未焊透)前后扫查时，其回波显示体积缺陷的回波特征；左右扫查时，有两个或多 个高点，如图5所示有明显的指示长度。转动和环绕扫查时，回波高度在与缺 陷平面相垂直方向两侧迅速下降，如图6所示。③ 平面状缺陷理论回波特征(如裂紋、面状未熔合)左右、前后扫查时，回波的动态波形类似于线性缺陷或体积性缺陷。对表 面光滑的缺陷作转动和环绕扫查时，在与缺陷平面相垂直方向的两侧如图4所 示，回波高度迅速下降。对表面粗糙的缺陷作转动扫查时，显示动态波形的波 幅交错变化如图7所示，类似于体积状缺陷；而作环绕扫查时，在与缺陷平面 相垂直方向两侧回波高度的变化均不规则，通常回波幅度变化很大，如图8所 示。④ 密集性缺陷理论回波特征(裂紋、气孔、夹渣等较多或同时存在) 左右扫查时，回波的波形如图9所示，扫查时形成的包络线如图10所示。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种能定量定性分 析风洞洞体结构对接缝焊缝缺陷的超声波检测方法。本专利技术的技术解决方案是 一种风洞洞体结构对接缝焊缝超声波检测的方 法，其特征在于通过下列步骤实现根据风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头的形状、厚度，尺寸及 焊接结构，制作人工试样，利用人工试样校准超声波检测仪；(2)根据实际需要检测的T型焊接接头的厚度和可检测面，选择探头和4企测工艺；(3) 确定判定风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头缺陷的定量 线、评定线和判废线；(4) 利用步骤(2)选择的探头和检测工艺，采用端点衍射波法对风洞前 室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头的缺陷进行超声波检测；(5) 用6dB法和端部最大回波法对步骤(4)检测的风洞前室环形连接法 兰全熔化焊T型焊接接头的缺陷进行验证；(6) 将步骤(4)和(5)得出的端点反射波、端部最大回波及端点衍射回 波与理论波形图对比，结合步骤(3)确定的定量线、评定线和判废线对风洞洞 体结构对接焊缝内部缺陷进^f亍判断。所述步骤(2)在风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头焊缝的正 上方选用单晶直探头，在焊缝侧面选用单晶斜探头。所述的单晶直探头频率晶片直径不大于14mm,检测时单晶直探头在焊缝 及热影响区内扫查。所述的单晶斜探头的探头声束轴线水平偏离角不大于2° ,检测时单晶斜 探头需在焊缝两侧作垂直于焊缝的锯齿形扫查，每次移动的间距不大于晶片直 径，在移动过程中作10。 ~15°转动。所述的单晶斜探头，当探测厚度15-20mm,单晶斜探头角度为60。 ~ 72 ° , K值为K2.0-K3.0,探测厚度在20-30mm,单晶斜探头角度为56° ~ 68° , K值为K1.5-K2.5, K为单晶斜探头参数。所述步骤(3)中定量线、评定线和判废线的确定单晶斜探头，超声波测 试仪测量测试仪自带的CSK-IIIA试块产生的曲线增益5dB为判废线，产生的 曲线衰减3dB为定量线，产生的曲线衰减9dB为评定线；单晶直纟笨头，评定线 为4)2mm平底孔，定量线为4>3 mm平底孔，判废线为小4 mm平底孔。本专利技术与现有技术相比有益效果为(1 )本专利技术确定的测量风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头时的工艺，能实现对风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接4妻头焊接缺陷的定位、定量分析；(2) 本专利技术通过制作人工样件来校准超声波检测仪，使超声波检测仪在实 际侧试能更准确的反映对接缝焊缝的真实情况；(3) 本专利技术检测的缺陷平面位置定位精度可达到±2mm,垂直位置定位 精度可达到士2mm。附图说明图1为本专利技术风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头结构图2为本专利技术人工试才羊结构图3为焊缝体积性缺陷理论回波特征图4为移动探头时体积性缺陷形成的理论动态波形图5为左右移动探头时线性缺陷形成的理论动态波形图6为转动和环绕扫查时线性缺陷形成的理论动态波形图7为焊缝平面状缺陷理论回波特征图8为移动探头时平面状缺陷形成的理论动态波形图9为密集性缺陷理论回波特征图10为移动探头时密集性缺陷形成的理论动态波形图11为本专利技术风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头检测面示意图12为本专利技术工艺流程图13为实际检测体积性缺陷波形；图14为实际检测体积性缺陷动态波形图15为实际检测线性缺陷波形；图16为实际检测线性缺陷动态波形图17为实际检测密集性缺陷波形；图18为实际检测移动探头时密集性缺陷动态波形图；图19为实际检测面积缺陷波形； 图20为实际检测移动探头时面积缺陷动态波形图。 具体实施例方式超声波检测时，焊缝两侧探头移动区范围内应清除飞溅、焊疤、焊渣、氧 化皮等，且表面粗糙度应符合检测要求，一^殳应为Ra《6.3jam。选用A型脉 冲反射式超声波检测仪，其工作频率范围为1-5MHz,水平线性误差不大于1 %,垂直线性误差不大于5%。耦合剂可选纟奪化学浆糊、机油、甘油。本专利技术工艺流程如图12所示，1 、根据风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头的结构和几何条件， 制作人工试样，人工样件尽量反映风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接 头的实际情况；人工试样如图2所示，材质为20#钢，厚度为30 35mm。人工 试样模拟实际接头的结构，对人工试样的#企测可以还原对实际风洞焊接接头的 检测，用于调节超声波设备的水平线性和垂直线性。2、根据实际需要检测的T型焊接接头的厚度和可检测面选择合适的探头 和检测工艺，确定定量线、评定线和判废线。在风洞前室环形连接法兰全熔化焊T型焊接接头焊缝的正上方选用单晶直 探头，单晶直探头频率晶片直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风洞洞体结构对接焊缝超声波检测的方法，其特征在于通过下列步骤实现：　（１）根据风洞前室环形连接法兰全熔化焊Ｔ型焊接接头的形状、厚度，尺寸及焊接结构，制作人工试样，利用人工试样校准超声波检测仪；　（２）根据实际需要检测的Ｔ型焊 接接头的厚度和可检测面，选择探头和检测工艺；　（３）确定判定风洞前室环形连接法兰全熔化焊Ｔ型焊接接头缺陷的定量线、评定线和判废线；　（４）利用步骤（２）选择的探头和检测工艺，采用端点衍射波法对风洞前室环形连接法兰全熔化焊Ｔ型焊接 接头的缺陷进行超声波检测；　（５）用６ｄＢ法和端部最大回波法对步骤（４）检测的风洞前室环形连接法兰全熔化焊Ｔ型焊接接头的缺陷进行验证；　（６）将步骤（４）和（５）得出的端点反射波、端部最大回波及端点衍射回波与理论波形图对比，结合 步骤（３）确定的定量线、评定线和判废线对风洞洞体结构对接焊缝内部缺陷进行判断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁韶斌，王超，吴健，苑鸿志，李世强，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]