小径薄壁管的超声相控阵检测-开题报告

XX大学毕业设计（论文）开题报告 题 目 小径薄壁管的超声相控阵检测专 业 名 称 测控技术与仪器班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 填 表 日 期 20xx 年 04 月 09 日一、选题的依据及意义：钛合金小径管检验参数有别于大口径管和平板，有以下特点：1）通常有很多被检焊缝；2）管子之间往往空间有限；3）通常不能移动管件；4）检测对象大多是管-管对接焊缝；5）有些管焊缝有有限接近空间；6）有时焊缝位于弯管部位；7）管径、壁厚、材质、规格多种多样；8）规范可能要求或不要求检测横向缺陷。实际检测操作中，对小径薄壁管作自动UT有以下几个问题：1）要求使用外形较小的阵列和扫查器；2）超声波束在管壁厚度内有明显散焦现象，最好能用曲面阵列或矩阵聚焦，但该技术尚未市售；3）需用抽真空耦合；4）要根据不同管径、壁厚分别配置；5）对缺陷在垂直面上定量测高不太准确；6）若按ASME规范，要求对每种管径、壁厚都制作校验试管。与此同时，常规超声检测也存在着主观性强（对操作者依赖性很大），扫查结果无记录，一般检测速度较慢等缺陷。对此，于2003年面世的便携式相控阵仪器经不断改正后特适用于焊缝检测，取代了射线照相。用相控阵进行在线检测，不会中断生产过程，而且缺陷检出率高，也不会像射线照相有环境保护问题，高效合算。 2、 国内外研究概况及发展趋势：国内超声检测技术的主要研究领域可以分为检测方法研究和设备研发。在设备研发方面主要为数字化超声波探伤仪、TOFD超声检测系统、超声成像系统和磁致伸缩超声导波检测系统；在检测方法和技术方面，主要为自动超声检测技术、超声成像检测技术、人工智能技术、TOFD超声检测技术和超声导波检测技术。2000年以来，国内研究机构和高校主要侧重于超声相控阵技术。例如清华大学的施克仁教授和鲍晓宇博士、电子测试技术国防科技重点实验室利用数字波形相位延时技术，设计实现了多通道相控阵超声检测实验系统，达到了很高的发射延时分辨率。中国石油天然气管道科学院联合上海电气自动化设计研究所等单位，通过对超声波相位控制和电子方法，实现了超声波声束聚焦、偏转。与国外同类产品相比，增加了横向裂纹的扫描检测、三维动态缺陷显示功能。近年来，国内科研机构开始侧重于研究数字化多通道超声检测技术，并结合自动化控制技术，用于中小型管道类、曲面类构件的无损检测。例如，南京航空航天大学的芮华、徐大专把传统的超声波无损检测技术和先进的虚拟仪器、数字信号处理、嵌入式操作系统等技术相结合，研制了一种新型满足了自动化探伤中高重复频率(1kbps)和实时报警等关键性能的要求的数字化超声波自动探伤系统。国内研究的总体现状是，大多局限于声场理论的探讨和国外已有产品的仿制，缺少新的检测技术、检测方法以及检测系统设计方面的研究。换能器的研制上没有创新，为了达到聚焦和偏转的目的通常只考虑数字延时，几乎都未考虑强度控制。国内外超声相控阵的检测仪器价格昂贵，无法实现可控强度聚焦和偏转。国外对超声检测技术的研究已经十分深入，特别是近年来国外对相控阵超声检测技术的研究日趋活跃，例如在造船工业、核工业、航空工业等质量要求高的行业，开始引入超声相控阵技术进行缺陷检测。五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。目前已经形成自己的研制和生产基地。许多厂家，如广东汕头超声仪器研究所、中科院武汉物理研究所、武汉科声、南通精密仪器、鞍山美斯等公司和研究机构都推出了自己的超声波探伤仪系列产品。其中一些单通道手持检测仪的技术水平也已相当接近国外同类产品的，但数字式多通道探伤仪（用于大型板材的自动化超声波探伤）的研制还基本处于起步阶段。直到1988年鞍山钢铁公司从日本购入了一套二手厚钢板自动探伤设备，在生产中取得了比较好的效果后，带动了国内钢板自动探伤设备的开发。目前国内在大型板材的探伤设备上，已经取得了一定的成绩。例如武汉的中国科学院物理研究所推出的KS-128和KS-64两种型号的探伤系统，以及鞍山美斯探伤设备公司研制的MS-8nB型多通道数字式超声波探伤仪。分别用于在线检测和离线检测。汕头超声电子研制的国产64路检测通道、实现动态聚焦功能的CTS-2108便携式超声相控阵探伤仪，采用开放式结构设计，可随时扩展更多检测通道。虽然也具有线扫和扇扫功能，但还不能达到一次同时多角度检测，与国外产品存在一定的差距。数字化超声波探伤仪配套机械传动装置构成自动超声检测装置，国内的一些公司已经有相关产品。例如，武汉中科创新技术公司等国内数10家公司生产的便携式和多通道数字化超声探伤仪，通道数多达128个，采样率最高可达100MHz，已经用于无缝钢管、焊接钢管、火车车轮、石油钻杆和汽车关键部件的自动化检测。国产超声探伤仪在自动化和智能化方面与国外仪器还有较大差距。国产超声波探伤仪扫描范围较小，测量还不是很精确。此外，对于大规格高性能铝合金厚板全面积探伤成套设备，目前国内尚没有成熟的产品可供选用，而英国UltrasonicSciences公司的厚板水浸探伤成套设备（如图1）技术成熟，已经成功应用于铝合金厚板缺陷检测。国外公司如GE检测科技、R/DTECH、西门子、IMASONIC等已推出商业化便携式超声相控阵检测设备和大型超声相控阵检测系统例如GEPhasorXS型相控阵超声探伤仪可以一次同时多角度检测，可随意切换常规超声和相控阵模式。使用相控阵模式时，PhasorXS的扇形扫描功能大大提高了缺陷检测能力，只需要进行一次扫查，就能覆盖大面积的检测区域，大大提高了检测工作的效率。操作人员无需更换探头或楔块，就能方便地利用一个探头达到多个角度和聚焦深度。数字式超声波检测仪器的发展速度极为迅速，其探伤效率和探伤速率都有质的飞跃。国际上处于领先地位的超声探伤仪器生产商有：美国Panametrics公司、美国PAC公司、美国GE公司、德国Krautkraemer公司、英国Sonatest公司、英国UltrasonicSciences公司、法国SOFRATEST公司等。美国Panametrics公司产的EPOCH4PLUS数字式超声探伤仪是手持便携式的，操作简便，扫描范围广，可达到1-10000mm，频率范围大，模拟带宽可达到25MHz，测量精度高。德国Krautkraemer公司超声波探伤仪USN60是自动扫查系统的便携式超探仪，它集模拟性能与数字优点于一身，在金属中的扫描范围可达到27940mm。德国KrautKraemer公司生产的USD10型智能超声探伤仪能实现自动探伤和显示缺陷的位置和数值。三、研究内容及实验方案： 1. 研究内容本课题研究的是小径薄壁管的超声相控阵检测。2. 试验方案2.1实验设备： 实验所用设备为Isonic 2009型，该设备具有AB型全部功能以及相控阵成像功能，扫查构件内部彩色二维剖面成像，可采用时基或步进记录扫查模式，缺陷定量分析并实时显示测量值。2.2实验制备：根据实验需求，采用编码器对小径管进行表面及内部缺陷快速检测。2.3实验方案:1、 通过查阅相关资料，掌握相控阵检测技术的基本原理。2、 通过实验不断的调整探头角度及记录偏移距离，使之达到符合实际需求的灵敏度。3、 分析整理数据，在满足检测条件情况下得出最好的扫查方式。4、 根据实验过程进行论文的编写。5、 进行总体检查完成课题。四、目标、主要特色及工作进度：1. 研究目标1、 掌握相控阵检测的相关知识。2、 利用相控阵技术灵活的声束偏转及高聚焦性对小径薄壁管缺陷进行准确定位。3、 完成课题。2. 主要特色主要研究了相控阵检测技术对小径薄壁管实际检测效果的影响，解决小径薄壁管声束散焦、杂波多、近场区影响严重等问题。3. 工作进度20xx.2.2420xx.3.20 前期资料收集、调研20xx.2.2120xx.4.05 撰写开题报告，开题 20xx.4.0620xx.5.01 制备试样、开展关于小径薄壁管相控阵检测的试验研究20xx.5.0620xx.6.01 分析、整理数据，补充试验20xx.6.0220xx.6.20 撰写毕业论文、准备毕业答辩5、 参考文献：参考文献1.鲍晓宇相控阵超声检测系统及其关键技术的研究D.清华大学材料加工工程,2003.2.MaHW,ZhangXH,WeiJ.ResearchonanultrasonicNDTsystemfor complexsurfacepartsJ.Journalofmaterialsprocessingtechnology,2002,129(1):667-670.3.MolesM;ZhangJCurvedarraysforImprovedHorizontalSizinginSmallPipeWelds 2008(05)4.JinchiZhang;SimonLabb;MichaelMoles ImprovedLateralFocusingforThin-wlledGasPipelines GirthWeldsusingPhasedArrays 20065.HB/Z75-83航空用小直径薄壁无缝钢管超声波检验说明书 19836.安徽津利能源科技发展有限责任公司企业标准 Q/JLKJ012013 7.ASMEBoiler&PressureVesselCode2011a,SectionV,Art.4.UltrasonnicExaminationMethodsforWelds8.ASMEB31.3.CodeCase181UseofAlternativeUltrasonicExaminationAcceptanceCriteriainASME B31.3 20079.ASMEB31.3.CodeCase179Useof