小口径薄壁管超声探伤信号采集与处理系统的研制

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1、查!!垄兰堡主兰堡垒查墨二主—!!兰正如前面所提到的，在航天航空、核工业、舰船及其他一些重要军用I和民用领域，对管材的检测要求特别高，标准伤特别小，通常的无损检测方法和手段无法满足检测的目的和要求。一方面从精密管材的运行安全性方面要求标准伤大小当量的自然缺陷绝对不能允许其服役，另一方面误检的经济等方面的代价也太高。这些都对检测设备提出了特殊的要求，因而需要研制高水平的精密管材无损检测设备。我国虽然曾在70年代组织力量解决了探伤的部分主要技术难题，但在精密管材的高可靠性自动检测和客观记录等方面未能取得突破。国外在80年代，采用模拟数字混合技术

2、开发了精密管材超声无损检测设备。我国某单位也于1998年进13了一套世界先进的精密管材超声探伤和测壁厚系统，可惜的是该系统虽然在数字、电子技术等方面很先进，但没有与精密管材的探伤技术完美结合，在系统设计上存在严重不足，以致于至今未能通过验收和投入正常使用。据调研，在我国象这样花巨资引进的无损检测设备而不能正常发挥作用的情况还很多。究其原因，主要是因为精密管材的无损检测是涉及机械、电子、自动控制、计算机、无损检测等多学科的综合技术，探伤工艺技术比较复杂，在某一方面的设计不足都可能带来系统功能的失效。国内各钢管厂使用无缝钢管超声波探伤设备大都是

3、国外进口设备，不仅投资巨大，而且设备的后期维护和维修也很不方便．研究开发国产新型无缝钢管超声波自动探伤系统已成为当务之急。1．3．2对超声波探伤法新要求的出现随着超声波探伤法应用范围的扩大，提出了旨在提高其功能的各种新的要求。这些要求大致有：提高缺陷检测的分辨能力、提高自动化水平和尽可能做成非接触探伤”⋯。提高分辨能力的目的是实现对微小缺陷、材料内部特定位置的缺陷以及缺陷形状的检测，它在技术上是利用超声波的窄波束或者聚焦的方法来实现的。自动化方面的要求有：将以前的手动垂直探伤及斜角探伤实现自动化，以及生产线上材料特定部位的自动连续探伤。前者

4、的目的是扫描静止材料，由数据处理或画面自动显示探伤结果。后者的目的是为了对运动中材料特定部位进行探伤。查些苎兰竺圭兰竺丝圭—————————兰二兰—!!—竺1．3．3多功能探伤的必要性超声波在线自动检测设备和技术，通常用于检测在高温、高压环境下使用的管材的质量。随着世界工业经济的迅速发展，用户对产品使用的可靠性、安全性的要求越来越高，促使我国产品标准有关无损检测的规定相应地也发生了趋于更加严格的变化。从而使对材料内部存在的危害性缺陷具有高检测灵敏度，且便于进行尺寸检测的超声波在线自动检测设备和技术的应用越来越广泛。过去用于油田的油井管产品，

5、根据API标准中的有关无损检测规定，既可以选用超声波方法，也可以选用电磁方法检测钢管表面的纵向缺陷““。1995年4月1日正式生效的API标准和1997年版本ISO／CDll960都明确规定，对某些高钢级的油管、套管必须使用超声波方法检测其内、外表面的纵、横向缺陷(保证达到探测L2等级内外表面纵、横向缺陷的要求)。特别是有的高钢级产品(例如C90)，必须采用超声波方法和一种电磁方法(磁粉、漏磁或涡流)组合进行检测；而且还明确规定所有要求经过无损探伤的钢管，必须利用在线自动测厚技术进行管体的全长测厚o”。由此可见，由在线自动超声波检测设备与涡

6、流或漏磁探伤设备组合而成的多功能联合机组的应用和发展也是势在必行的。考虑到有些精密管材不但要求进行超声探伤，还要求进行涡流探伤，因此本课题组研发的精密管材探伤系统具有超声和涡流综合探伤功能。采用水浸聚焦的超声探伤方法，探测管材的内壁和外壁的纵向缺陷和探测管材的内壁和外壁的横向缺陷。由于超声波束对缺陷的方向性敏感，为防止管材上任何方向性的自然缺陷不漏检，对上述的两种探测方式还设置了正反向双向检测。采用常规的穿过式线圈的涡流探伤方法，探测管材的一般性缺陷，采用点式探头的涡流探伤方法，探测更为微小的缺陷”“。1．3．4信号处理航天航空、核电、舰艇

7、上所用的精密管材对探伤的要求特别严，很多又是小口径薄壁管。对超声检测来说，管材直径越小，对探测设备的定位要求就越高；壁厚越小，对检测仪器的分辨率要求就越高，因而检测难度就越大““。这些管材对探伤的灵敏度和可靠性要求很高，在很高的灵敏度东北大学硕士学位论文第一章绪论下，只要有一个缺陷，整根管材就要报废，由于精密管材价格相当高，误检的代价也就相当高。必须采取特殊措施保证精密管材检测的可靠性。由于超声信号变化较快，在计算机信号处理上也有一定的难度。我们根据实际情况，编写的处理软件，实现了信号的采集、显示、保存、打印等功能，基本上满足了实际需要。1

8、．3．5点聚焦小口径薄壁精密管材超声探伤目前几乎百分之百是采用水浸聚焦方法““。水浸聚焦法分为点聚焦和线聚焦两种探伤方式。中国科学院金属所董瑞琪研究员与美国Dale．Fittin