研制电站角接接头相控阵超声检测系统

PAGEPAGE27研制电站角接接接头相控阵超超声检测系统统单位名称：中国国能源建设集集团安徽电力力建设第一工工程有限公司司小组名称：中国国能建安徽电电建一公司皖皖能铜陵项目目津利科技QC小组2017年6月月目录录HYPERLINK\l"_Toc448840000"一、小组概况22HYPERLINK\l"_Toc448840001"二、选择课题33HYPERLINK\l"_Toc448840003"三、设定目标33HYPERLINK\l"_Toc448840004"四、提出各种方方案并确定最最佳方案4HYPERLINK\l"_Toc448840005"五、制定对策110HYPERLINK\l"_Toc448840006"六、按对策实施施11HYPERLINK\l"_Toc448840007"七、确认效果115HYPERLINK\l"_Toc448840008"八、标准化199HYPERLINK\l"_Toc448840010"九、总结与打算算17名词解释：相控阵技术（源源于相控阵雷雷达）简介：：相控阵超声检测测（PhaseedArrrayUlltrasoonicTTestinngPA--UT）技术是利利用电子方式式控制相控阵阵探头合成的的声束来实现现超声波发射射、接收的一一种检测技术术。本技术能能精确地以电电子方式控制制声束的角度度和焦斑尺寸寸，对金属材材料内部的缺缺陷进行精确确扫查与定位位并形成三维维图像，实施施比较精确的的检测。（a）时间延延迟形成偏转转或聚焦声束束（b）相控阵超声声探头各晶片片辐射声波形形成偏转声束束示意图一、小组概况小组情况小组名称安徽电建一公司司皖能铜陵项项目“津利科技”QC小组组建时间2015年100月注册日期2016年1月月1日课题类型创新型注册编号AEPC1-22016-338活动时间2016年1月月-2016年12月活动次数26次出勤率100%小组成员7人组长孙磊成员情况姓名性别学历职务、职称组内分工孙磊男本科高级工程师组织策划（组长长）余新海男本科高级工程师资源协调、技术术指导樊传琦男本科高级工程师协调管理朱琪男本科助理工程师分析实施方超男本科助理工程师试验管理任余豪男本科助理工程师试验管理郝冬生男本科助理工程师资料收集陈强男本科助理工程师方案实施制表人：朱琪制表时间：2016年1月3日小组活动计划表表二、选题理由（1）皖能铜陵陵电厂1*10000MW工程扩建中中，业主要求求对锅炉部分分角接接头焊焊口进行抽检检。图一（2）：采用传传统磁粉检测测技术仅能检检测焊缝表面面和近表面的的缺陷，对焊焊缝内部质量量是否存在危危害性缺陷无无法判定，近近年锅炉机组组运行中因角角接接头焊缝缝质量不合格格发生的泄露露事故时有发发生。（3）：采用相相控阵超声检检测技术可以以对角接接头头实施有效的的检测，但目目前还没有能能直接应用在在角接接头上上的相控阵超超声检测系统统。如采用常常规适用于对对接接头的相相控阵超声检检测系统，对对角接接头的的根部缺陷检检出率仅达到到61.822%，同时对检检测人员的技技术要求较高高，难以满足足工程检测要要求。常规相控阵超声声检测技术试试验试验序号试验对象试验数量预埋缺陷位置预埋危害性缺陷陷个数缺陷检出个数危害性缺陷检出出率1安放式角接接头头30近表面2020100%内部242291.67%根部302066.67%2插入式角接接头头30近表面201995%内部242395.83%根部301860%3其他型式的角接接接头20近表面1515100%内部181688.89%根部221359.1%%近表面缺陷的平平均检出率98.33%内部缺陷的平均均检出率92.13%根部缺陷的平均均检出率61.82%制表人：樊传琦琦制表时间：2016年1月30日为保证角接接接头相控阵阵超声检测质质量，需要研研制新型的相相控阵超声检检测系统，提提高角接接头头根部缺陷的的检出率。根据铜陵项目部部及已存问题题分析，确定定本次活动课课题：研制电电站角接接头头相控阵超声声检测系统。三、设定目标QC小组的预期期目标为：研制的角接接接头相控阵阵超声检测系系统，其角接接接头根部缺缺陷检出率达达95%。目标柱状图制表人：孙磊制表时间：2016年2月15日1、经验丰富：：小组成员成成功研制“电力小径管管相控阵超声声检测系统”,并荣获全国QC成果一等奖奖具有丰富的的QC活动经验。经经华电六安项项目、神皖安安庆电厂等10几个项目的的应用，小径径管的缺陷检检出率达98%。2、公司支持：：本课题得到到公司的全力力支持，给予予了充足的试试验经费、并并提供了专用用的研发试验验室。3、人员配置充充分：本次活活动聚集了公公司一批优秀秀人才，小组组成员中有无无损检测高级级工程师、国国际焊接工程程师，具有丰丰富的无损检检测、焊接现现场经验和软软、硬件开发发能力。四、提出各种方方案并确定最最佳方案（1）方案亲和和图如下：制图人：朱琪制图时间：2016年3月25日根据亲和图所示示，小组准备备将整理出来来的研制方案案进行逐一的的分析和评价价：制图人：朱琪制图时间：2016年4月8日1）主机选择制图人：：任余豪制图时间：2016年4月26日2）探头选择制图人：朱琪制图时间：2016年5月3日3）工艺调试的的选择制图人：郝冬生生制图时间：2016年4月4日4）灵敏度选择择a)常规方式式设置:电力行业相相关标准规定定了超声检测测灵敏度设置置的大小，但但现场焊件母母材等级不同同，如T91等新型材料料，易出现裂裂纹缺陷，若若根据标准直直接设置灵敏敏度，缺陷检检出率较低。b)模拟试验验设置:小组收集不不同规格的火火电厂角接接接头，1：1制作模拟试试管，并设置置如裂纹、未未焊透、未熔熔合、气孔等等108根缺陷，进进行模拟试验验，将试验检检测出缺陷的的位置、大小小与实际值相相比较，得出出灵敏度最佳佳标准，各类类缺陷的检出出率高。试验验数据见下表表。模拟试管灵敏度度调节试验数数据表模拟试管编号模拟试管规格灵敏度Z57-T133-1Φ57*13mmm11dBZ38-T7Φ38*7mmm8dBZ60-T155-2Φ60*15mmm13dBZ48-T9--1Φ48*9mmm15dB制表人：孙磊制图时间：：2016年5月1日综上所述，模模拟实验调试试更加合理。（2）方案进一一步细化制图人：朱琪制图时间：2016年4月8日1）线阵探头选选择根据探头晶片的的不同，探头头可分为常规规线阵探头和和自聚焦线阵阵探头，两种种探头的聚焦焦性能也不相相同，小组人人员通过实验验，对两种探探头的聚焦性性能进行对比比分析，见下下图。制图人：陈强制图时间：2016年5月3日制图人：朱琪制图时间：2016年5月3日2）模拟试管的的材质选择模拟试管的材质质不同，影响响声束在工件件中的传播速速度，从而影影响检测结果果，小组成员员选择部分碳碳钢模拟试管管和与被检工工件相同材质质的模拟试管管调试声束，进进行检测实验验结果如下：：制图人：方超制图时间：2016年6月3日实验数据如下：：序号被检工件材质模拟试管材质检测结果1T91C误差大T91准确212Cr1MooVC误差大12Cr1MooV准确315CrMoC误差大T91准确4T92C误差大T92准确…………C误差大……准确制图人：任余豪豪制图时间：2016年6月23日制图人：郝冬生生制图时间：2016年6月30日（3）确定最佳佳方案制图人：朱琪制图时间：2016年7月12日五、制定对策表表小组人员根据选选定的最佳方方案、制定了了对策表，如如下所示：项目对策目标措施地点负责人时间主机的选择选择可编程软件件的主机编程角接接头相相控阵超声检检测软件，检检测图谱显示示齐全、方便便1、编制软件可可现实不同的的结构、规格格的角接接头头图像；2、接头模拟图图像可现实聚聚焦法则。3、检测图谱可可显示检测结结果的详细数数据。研发室孙磊朱琪樊传琦2015年122月-2016年1月探头的选择采用自聚焦线阵阵探头探头大小适合各各种管径的角角接接头检测测1、制作探头的的晶片间距控控制在0.55mm左右；；2、尽量采用116晶片的探探头；3、采用加装楔楔块增加探头头的寿命。减减少外形尺寸寸研发室余新海陈强郝冬生2016年2月月-2016年4月工艺调试的选择择采用CIVA仿仿真调试工艺艺形成可靠地检测测工艺参数1、CIVA仿仿真模拟各种种类型角接接接头的聚焦法法则参数；2、对不同规规格的材料的的角接接头都都进行仿真试试验、调试检检测工艺。研发室樊传琦任余豪方超2016年5月月-2016年8月模拟试管的选择择与工件相同的材材料和结构的模拟试试管制作各种材料、结构型式和规规格梯度的角角接接头模拟拟试管1、前往锅炉厂厂、电厂收集集不同材料和和结构型式的的角接接头资资料；2、采用人工方方法在模拟试试管中设计不不同的焊接缺缺陷研发室朱琪任余豪陈强2016年8月月-2016年10月检测系统整体组组装、测试试验验证仿真和，模拟试试验结果的准准确率100%选择角接接头模模拟试管进行行仿真和试验验检测研发室全体小组人员2016年111月-2016年12月制图人：陈强制图时间：2016年7月30日六、按对策实施施实施一：选择自自主编程软件件的主机。软件显示和图形形调节（1）上图中，采采用进口相控控阵超声主机机可支持不同同结构的角接接接头检测软软件；（2）角接接头头检测图谱中中，可实施显显示焊缝的结结构类型、缺缺陷的位置参参数和检测结结果，显示功功能齐全。实施二：制作自自聚焦线阵探探头探头的外观和晶晶片的切割尺尺寸、排列方方式见下图。制图人：陈强制图时间：2016年8月5日（1）利用仿真真调试工艺确确定的晶片间间距、角度、晶晶片个数等参参数制作探头头；（2）探头的外外观规格小巧巧，适合各种种角接接头的的相控阵超声声检测；（3）探头外壳壳和晶片采用用性能材料制制作，提高使使用寿命和实实用性。小组人员通过多多次试验对制制作的探头进进行性能对比比试验，结果果如下：制图人：郝冬生生制图时间：2016年8月10日实施三：CIVVA仿真调试试检测工艺CIVAA仿真示意图图如下，制图人：郝冬生生制图时间：2016年8月23日实施四：制作与与工件相同的的材料和结构构的模拟试管管调试灵敏度度制图人：郝冬生生制图时间：2016年8月30日小组人员多次前前往锅炉厂进进行角接接头头焊接形式和和结构类型的的调研，收集集相关资料，制制作角接接头头相控阵超声声模拟试管。小小组人员选取取安放式、插插入式角接接接头模拟试管管，进行多次次相控阵超声声检测试验，实实验完成，解解剖模拟试管管，验证检测测结果和模拟拟试管研制的的准确度。检测照片和图谱谱解剖图片试验种类人工缺陷预埋种种类试验结果模拟试管试验选取安放式、插插入式、马鞍鞍式等不同结结构和规格的的角接接头作作为试验对象象包括气孔、未焊焊透、未融合合、裂纹和烧烧穿等多种缺缺陷类型相控阵超声检测测结果与解剖剖试验结果相相同目标实现制图人：郝冬生生制图时间：2016年9月8日实施五：检测系系统整体组装装、测试。系统组装完成，小小组人员选择择模拟试管，进进行仿真试验验和检测试验验结果的比对对，进行整体体测试，试验验结果、仿真真结果和实验验结果如下：：制表人：陈强制表时间：2016年9月13日制表人：郝冬生生制表时间：2016年9月15日制图人：郝冬生生制图时间：2016年9月24日小组成员选选择了30与根试管。进进行仿真和模模拟试验，进进行对比对所有模拟试管管都进行检测测制表人：陈强制表时间：2016年9月29日制表人：陈强制表时间：2016年9月29日Z57-T100-1Φ57*10mmm气孔3mm、未未焊透14mm、裂纹12mm气孔3mm、未未焊透14mm、裂纹12mm相同Z42-T7..5Φ42*7.55mm气孔2mm、未未焊透10mm、裂纹12mm气孔2mm、未未焊透10mm、裂纹12mm相同Z63-T9..5-2Φ63*9.55mm气孔3mm、未未焊透8mm、裂纹12mm气孔3mm、未未焊透8mm、裂纹12mm相同Z48-T122-1Φ48*12mmm气孔3mm、未未焊透13mm、裂纹12mm气孔3mm、未未焊透13mm、裂纹12mm相同Z38-T7--HΦ38*7mmm气孔2mm、未未焊透7mm、裂纹12mm气孔2mm、未未焊透7mm、裂纹12mm相同Z48-T100.5-2Φ48*10..5mm气孔3mm、未未焊透16mm、裂纹12mm气孔3mm、未未焊透16mm、裂纹12mm相同七、确认效果小组人员选择一一定数量和各各种结构形式式角接接头模模拟试管，进进行检测试验验。试验序号试验对象试验数量预埋缺陷位置预埋危害性缺陷陷个数缺陷检出个数危害性缺陷检出出率1安放式角接接头头30近表面2020100%内部242395.83%根部302996.67%2插入式角接接头头30近表面201995%内部2424100%根部3030100%3其他型式的角接接接头20近表面1515100%内部181794.44%根部222159.45%近表面缺陷的平平均检出率98.33%内部缺陷的平均均检出率96.76%根部缺陷的平均均检出率97.37%制表、制图人：：余新海制表时间：2016年10月3日制表人：陈强制表时间：2016年10月19日序号工件名称规

格材

质检测总数不合格数一次合格率1省煤器集箱管座座角焊缝Φ57×8.55T9112Crr1MoV875199.89%2包墙角焊缝42×1212Cr1MooV438199.77%3过热器集箱管座座角焊缝Φ48×7T9112Crr1MoV1589398.87%皖能铜陵电厂11*10000MW工程，小组组人员研制角角接接头相控控阵超声检测测系统，应用用于皖能铜陵陵电厂百万机组扩建建工程,检测焊口2902道，水压试试验无一泄漏漏，保障了角角接接头的检检测质量。制图人：陈强制图时间：2016年10月23日经济效益经济效益QC小组成员员研制的角接接接头相控阵阵超声检测系系统，研发经经费共计35万元，同时时该成果为公公司拓展了大大连船舶重工工集团海上石石油项目和上上海外高桥造造船厂夹板检检测项目等市市场，共计效效益200余万元。长长远经济效益益显著。八、标准化（1）QC小组组人员将成果果总结，并形形成公司企业业标准（2）小组人员员将成果归纳纳总结，申报报发明专利一一项，使用新新型专利3项。九、总结与今后后打算本次QC小组活活动严格按照照创新型课题题的活动程序序开展，实现现了我们所制制定的目标，小小组成员发挥挥个人所长、分分工合作、团团结一致的顺顺利完成任务务，达到预期期目标。成员员的质量意识识、个人能力力、QC知识和团团队能力都有有了大幅度的的提高。在今后的工作中中，我们将一一如既往，积积极探索新技技术，跟踪超超前技术知识识、提高自我我专业技术水水平，为电力力建设事业的的安全运行做做出更大的贡