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原文传递基于超声波检测技术的钢焊缝内部缺陷检测方法研究

论文题名：	基于超声波检测技术的钢焊缝内部缺陷检测方法研究
关键词：	钢桥焊缝;焊接缺陷;超声波检测;组合探头定位法;线性修正法;振幅-深度定量法
摘要：	目前，随着超声波检测技术的广泛应用，超声波的缺陷检出率和定位、定量精度越来越受到研究工作者的关注。常规超声波检测方法在工程实践中，常会受到检测环境、检查面情况、检测设备的精度等因素的影响，出现漏检、误判、定位或定量精度不高等问题。本文提出了解决这些问题的有效方法，并通过试验验证这些方法的可行性。　　本文设计了五个试验，包括环境影响、探头组合、线性修正定位、声强定量、工程应用。通过试验研究超声波检测的影响因素、组合探头定位法、线性修正法、振幅-深度定量法以及定位定量方法的工程应用。取得的主要研究成果如下：　　1.钢桥焊缝超声波检测时，桥梁的振动对缺陷的定位影响小，但是对缺陷的定量影响较大，且容易导致缺陷的漏检。通过对比钢焊接试件在室内检测和固定在车流量处于高峰期的室外桥梁护栏上的检测结果，研究行车振动作为环境影响因素对钢焊缝内部超声波检测结果的影响。用室内和室外检测深度的差值与平均值的百分比作为评定参数，当评定参数小于10%，表示环境因素对检测结果影响是可接受的。结果显示检测深度值的评定参数α＜8%，最大振幅强度的评定参数α＞28%，说明桥梁的振动对缺陷的定位影响小，对缺陷的定量影响较大，且容易导致缺陷的漏检。　　2.利用不同探头的检测优点，组合探头进行检测，提高检测精度。超声波直探头的优点是有较好的定位效果，缺点是对检测面平整度要求较高。斜探头的优点是扫查范围大，缺点是定位精度低。本文利用超声波直探头和斜探头分别对钢焊接试件的同一位置缺陷进行检测，并将结果作在实际深度-检测深度坐标系上。试验发现直探头比斜探头的检测曲线更靠近缺陷深度曲线，这说明直探头比斜探头有更好的定位效果。当检测面较光滑时，利用斜探头确定缺陷的水平位置，直探头确定缺陷深度，可以提高定位精度。　　3.利用线性修正法对检测深度进行修正，可以提高检测精度。由于折射率及探头的磨损对超声波缺陷定位的影响近似呈线性，在与母材相同材料的对比试块上找到检测深度和实际深度的线性关系，即可利用线性公式修正检测值，提高检测精度。本文通过一次波和二次波分别检测5mm、10mm、14mm、18mm、20mm、23mm、28mm七种深度的缺陷，得到的两组数据分别作在实际深度-检测深度坐标系中，两组有序数对都近似在一条直线上，表明了检测深度和实际深度近似满足一次线性关系。　　通过试验研究了线性修正法在工程运用中的可行性。本文用ω表示线性修正前后检测值偏离实际值的差值率，当ω≤0，表示线性修正法没有提高检测的精度；当ω＞0，表示线性修正法提高了检测精度。在T型试件上试验，可以得到5mm、11mm、13mm、14mm、15mm、16mm、21mm七种深度的缺陷。使用二次波对这七组缺陷进行检测，并将检测结果作在实际深度-检测深度坐标系中，可以拟合出线性修正公式。将检测结果代入修正公式中进行修正，并用精度提高率?来表征修正的效果。结果为?=1.95%＞0，表明线性修正法能够提高工程实际检测的精度。　　4.本文提出了使用振幅-深度曲线对钢焊缝内部缺陷定量的方法。已知缺陷沿深度方向两个端点的深度差值是缺陷的竖直尺寸，检测到两个端点的深度值就可以确定缺陷的尺寸。振幅-深度曲线法反映了仪器发现缺陷后，缺陷回波与判定深度的动态关系图。利用端点缺陷回波的幅值，可在振幅-深度曲线上找到缺陷两个端点的深度值。闸门线是与深度轴线平行的直线，当闸门线的高度设置为端点回波强度时，与振幅-深度曲线的交点即是两个端点的坐标。本文通过实验得到了1000个位置的人造缺陷端点缺陷回波强度，用MATLAB对1000个回波强度组成的样本进行正态性检验，结果显示样本满足 X~N（24.2854，6.0871），说明了钢焊缝内部缺陷端点的缺陷回波幅值主要分布在21dB~26dB。振幅-深度曲线法在工程实际中应用时，闸门线高度设置在21dB~26dB，定量精度较高。
作者：	谢钰
专业：	建筑与土木工程
导师：	吴瑾;王喆;赵林研
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京航空航天大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文