一种U肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法与流程

一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法
技术领域
1.本发明涉及一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，属于桥梁钢结构无损检测技术领域。


背景技术：

2.正交异性钢箱梁由于质量轻、承载力强、建设周期短等优点，广泛应用于大跨径公路或公铁两用桥梁。但由于各种因素的影响，正交异性钢箱梁在服役一段时间后会出现不同程度的疲劳裂纹问题，其中u肋角焊缝的制造质量是正交异性钢箱梁及桥梁运行安全性和可靠性的关键因素之一。随着对正交异性钢箱梁研究的深入和焊接技术的发展，u肋角焊缝的设计要求由无熔深检测要求到非熔透角焊缝熔深不低于肋板厚度75％/80％的要求，随着智能机器人及内焊技术的发展，提出了u肋双面全熔透角焊缝的要求。设计要求和制造技术的进步对检测方法也提出了更高的要求，需要发展或提出能确保u肋双面全熔透角焊缝的无损检测方法。
3.超声相控阵技术由程序控制多个阵元形成形状可控的超声场，可实现复杂形状的无损检测，a扫描、e扫描和s扫描等多种形式可有效提高缺陷检出率和检测效率。超声相控阵检测技术在正交异性钢箱梁u肋双面全熔透角焊缝的应用，需要进行u肋双面全熔透角焊缝典型缺陷的特征分析和检测研究。因此，有必要提出一种正交异性钢箱梁u肋双面全熔透角焊缝未熔透位置及大小的超声相控阵测量方法。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其可用于正交异性钢箱梁双面全熔透u肋角焊缝的检测，也适用于u肋全熔透角焊缝服役后的维护检测。
5.本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，所述方法包括以下步骤：
6.步骤一、超声相控阵检测设备的校准；
7.步骤二、缺陷位置的几何参数测量，即肋板厚度和肋板倾角的测量；
8.步骤三、未熔透位置的测量及大小测量。
9.优选的，步骤一校准采用csk
‑ⅰ
a标准试块，按照astm e2491《相控阵超声检测仪器和系统特性的评定方法导则》进行超声相控检测设备的时基准线和精准度的校准。
10.优选的，校准过程具体为：取一u肋双面全熔透角焊缝对比试块，其包括面板，所述面板上设置有肋板，所述肋板向右侧倾斜布置，所述肋板与面板之间形成左熔合区和右熔合区，所述面板上左右间隔设置有三个横通孔，三个横通孔均位于左熔合区3内；采用扇形扫查方式，应能同时检测到三个横通孔，且横通孔圆心位置与理论距离偏离不超过
±
0.05mm；若圆心位置偏差超过
±
0.05mm，需重新进行时基准线和精准度调整。
11.优选的，横通孔圆心位置与理论距离偏离不超过
±
0.02mm，若圆心位置偏差超过
±
0.02mm，需重新进行时基准线和精准度调整。
12.优选的，三个横通孔位于肋板底面下方。
13.优选的，三个横通孔的圆心至肋板左侧面的距离依次为2.0mm、4.0mm和6.0mm。
14.优选的，步骤二测量肋板厚度不少于3次并取平均值，测量肋板与面板的夹角不少于3次并取平均值。
15.优选的，测量肋板厚度采用数字测厚仪；测量肋板与面板的夹角采用角度测量仪或取形规。
16.优选的，步骤三采用a扫描和e扫描两种方式。
17.优选的，未熔透的a扫描方式：
18.在缺陷位置a扫描图像上可以看到两个波，一个是u肋板根部的反射波，一个是未熔透的反射波；将根部反射波调整为显示屏满度的90％，并显示u肋板的实测厚度，在根部反射波的左侧有一个未熔透的反射波，再以根部反射波为参照物，将相控阵探头向u肋焊趾处推进，当未焊透反射波推到最高波时，可测量未焊透的位置，根据未焊透反射波持续的范围测量未焊透大小；
19.未焊透的s扫描方式：
20.根据肋板厚度、肋板倾角及声束对角焊缝区域的覆盖性确定探头在肋板的位置，即可在扇形扫描图形中发现未焊透的图形，首先找到缺陷图像最中心的位置，再分别测量缺陷图像的前端和后端，从而确定未焊透的位置和大小。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.本发明一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其可用于正交异性钢箱梁双面全熔透u肋角焊缝的检测，也适用于u肋全熔透角焊缝服役后的维护检测。
附图说明
23.图1为u肋双面全熔透角焊缝标准对比试块的结构示意图。
24.图2为超声相控阵探头声束覆盖的示意图。
25.图3为未焊透的a扫描图像的示意图。
26.图4为未焊透的s扫描图像的示意图。
27.其中：
28.面板1
29.肋板2
30.左熔合区3
31.右熔合区4
32.横通孔5
33.超声相控阵探头6
34.超声相控阵声束7。
具体实施方式
35.本实施例中的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其包括以下步骤：
36.步骤一、超声相控阵检测设备的校准
37.采用csk
‑ⅰ
a标准试块，按照astm e2491《相控阵超声检测仪器和系统特性的评定方法导则》进行超声相控检测设备的时基准线和精准度的校准；
38.具体为：取一u肋双面全熔透角焊缝对比试块，如图1所示，其包括面板1，所述面板1上设置有肋板2，所述肋板2向右侧倾斜布置，所述肋板2与面板1之间形成左熔合区3和右熔合区4，所述面板1上左右间隔设置有三个横通孔5，三个横通孔5均位于左熔合区3内；采用扇形扫查方式，应能同时检测到三个横通孔，且横通孔圆心位置与理论距离偏离不超过
±
0.05mm；若圆心位置偏差超过
±
0.05mm，需重新进行时基准线和精准度调整；
39.优选的，横通孔圆心位置与理论距离偏离不超过
±
0.02mm，若圆心位置偏差超过
±
0.02mm，需重新进行时基准线和精准度调整；
40.三个横通孔5位于肋板2底面下方；
41.三个横通孔5的圆心至肋板2左侧面的距离依次为2.0mm、4.0mm和6.0mm；
42.步骤二、缺陷位置的几何参数测量，即肋板厚度和肋板倾角的测量
43.测量肋板厚度不少于3次并取平均值，推荐采用数字测厚仪；测量肋板与面板的夹角不少于3次并取平均值，推荐采用角度测量仪或取形规；
44.步骤三、未熔透位置的测量及大小测量
45.参见图2，采用a扫描和e扫描两种方式；
46.未熔透的a扫描方式：
47.参见图3，在缺陷位置a扫描图像上可以看到两个波，一个是u肋板根部的反射波，一个是未熔透的反射波；将根部反射波调整为显示屏满度的90％，并显示u肋板的实测厚度，在根部反射波的左侧有一个未熔透的反射波，再以根部反射波为参照物，将相控阵探头向u肋焊趾处推进，当未焊透反射波推到最高波时，可测量未焊透的位置，根据未焊透反射波持续的范围测量未焊透大小。
48.未焊透的s扫描方式：
49.参见图4，根据肋板厚度、肋板倾角及声束对角焊缝区域的覆盖性确定探头在肋板的位置，即可在扇形扫描图形中发现未焊透的图形，首先找到缺陷图像最中心的位置，再分别测量缺陷图像的前端和后端，从而确定未焊透的位置和大小。
50.除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、超声相控阵检测设备的校准；步骤二、缺陷位置的几何参数测量，即肋板厚度和肋板倾角的测量；步骤三、未熔透位置的测量及大小测量。2.根据权利要求1所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：步骤一校准采用csk
‑ⅰ
a标准试块，按照astm e2491《相控阵超声检测仪器和系统特性的评定方法导则》进行超声相控检测设备的时基准线和精准度的校准。3.根据权利要求2所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：校准过程具体为：取一u肋双面全熔透角焊缝对比试块，其包括面板，所述面板上设置有肋板，所述肋板向右侧倾斜布置，所述肋板与面板之间形成左熔合区和右熔合区，所述面板上左右间隔设置有三个横通孔，三个横通孔均位于左熔合区内；采用扇形扫查方式，应能同时检测到三个横通孔，且横通孔圆心位置与理论距离偏离不超过
±
0.05mm；若圆心位置偏差超过
±
0.05mm，需重新进行时基准线和精准度调整。4.根据权利要求3所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：横通孔圆心位置与理论距离偏离不超过
±
0.02mm，若圆心位置偏差超过
±
0.02mm，需重新进行时基准线和精准度调整。5.根据权利要求3所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：三个横通孔位于肋板底面下方。6.根据权利要求3所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：三个横通孔的圆心至肋板左侧面的距离依次为2.0mm、4.0mm和6.0mm。7.根据权利要求1所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：步骤二测量肋板厚度不少于3次并取平均值，测量肋板与面板的夹角不少于3次并取平均值。8.根据权利要求7所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：测量肋板厚度采用数字测厚仪；测量肋板与面板的夹角采用角度测量仪或取形规。9.根据权利要求1所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：步骤三采用a扫描和e扫描两种方式。10.根据权利要求9所述的一种u肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其特征在于：未熔透的a扫描方式：在缺陷位置a扫描图像上可以看到两个波，一个是u肋板根部的反射波，一个是未熔透的反射波；将根部反射波调整为显示屏满度的90％，并显示u肋板的实测厚度，在根部反射波的左侧有一个未熔透的反射波，再以根部反射波为参照物，将相控阵探头向u肋焊趾处推进，当未焊透反射波推到最高波时，可测量未焊透的位置，根据未焊透反射波持续的范围测量未焊透大小；未焊透的s扫描方式：根据肋板厚度、肋板倾角及声束对角焊缝区域的覆盖性确定探头在肋板的位置，即可在扇形扫描图形中发现未焊透的图形，首先找到缺陷图像最中心的位置，再分别测量缺陷
图像的前端和后端，从而确定未焊透的位置和大小。

技术总结
本发明涉及一种U肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、超声相控阵检测设备的校准；步骤二、缺陷位置的几何参数测量，即肋板厚度和肋板倾角的测量；步骤三、未熔透位置的测量及大小测量。本发明一种U肋双面全熔透角焊缝的超声相控阵测量方法，其可用于正交异性钢箱梁双面全熔透U肋角焊缝的检测，也适用于U肋全熔透角焊缝服役后的维护检测。役后的维护检测。役后的维护检测。


技术研发人员：裴炳志 汪西华 赵敏 黄运林 余斌 陈华青 蔡河 李修坤 陈亮 洪林 王双喜 薛磊 梁云家 朱鸿元 郁振炜
受保护的技术使用者：湖北棋盘洲长江公路大桥有限公司 中南勘察设计院集团有限公司 无锡金诚工程技术服务有限公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/3/8