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超声波衍射时差法在现场组焊压力容器无损检测中的应用_朱速起

超声波衍射时差法在现场组焊压力容器无损检测中的应用_朱速起
超声波衍射时差法在现场组焊压力容器无损检测中的应用_朱速起

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技术应用

文章编号:1000-7466(2012)06-0074-05

超声波衍射时差法在现场组焊压力

容器无损检测中的应用

朱速起,卢 夺,胡立岩,吴成华,邵 娟

(中国石油工程建设公司,北京 100120

)摘要:在石油化工设备现场组焊过程中,如果采用传统的射线检测方法对压力容器进行检测,不仅周期长、费用高,而且与其它工序相互影响。超声波衍射时差法(TOFD)具有缺陷识别率高、不受时间限制等优点,

近年来在现场组焊压力容器的无损检测中已得到推广应用,检测结果准确且经济效益好。介绍了TOFD技术的原理、工艺流程、优缺点及其在现场组焊压力容器无损检测中的工程应用,并简述了TOFD相关标准规范的发展。关键词:压力容器;超声波衍射时差法;原理;工艺;应用

中图分类号:TQ 051.3;TH 49 文献标志码:B doi:10.3969/j

.issn.1000-7466.2012.06.018Application of Time of Flight Diffraction Technique on theSite Welding 

Pressure VesselsZHU Su-qi,LU Duo,HU Li-yan,WU Cheng

-hua,SHAO Juan(China Petroleum Engineering &Construction Corporation,Beijing 

100120,China)Abstract:In petroleum chemical industry construction process,if using the traditional radio-graphic testing for pressure equipments,it takes not only the long cycle and uses high cost,butalso other processes influence happen against each other severely.Ultrasonic time-of-flig

ht dif-fraction technique(TOFD)has the advantages of high recognition rate,no time limit etc.In re-cent years it is used widely in the field assembly welding 

of pressure vessel NDT,and has accu-rate detection result and good economic benefit.The TOFD principle,process,advantages anddefects are introduced,and in site welding nondestructive testing 

of pressure equipments in theengineering application is presented as well,and the TOFD related standards development are putforward.

Key words:pressure vessel;time of flight diffraction;principle;process;application 超声波衍射时差法(Time of Flig

ht DiffractionTechnique,TOFD)是一种近年来发展成熟的基于衍射信号的新型无损检测技术,该技术依据从被检试件内部缺陷的端角和端点处得到的衍射能量来检

测缺陷,用于缺陷的检测、定量和定位[1]

。进入21

世纪后,TOFD技术的使用逐步规范化、体系化,世界主要国家、组织分别制定了该技术的检测和评价标准,为TOFD技术的广泛使用奠定了规范基础。

 第41卷 第6期 石 油 化 工 设 备 Vol.41 No.6 2012年11月 PETRO-CHEMICAL 

EQUIPMENT Nov.2012 * 收稿日期:2012-05-

31 作者简介:朱速起(1982-)

,男,河南洛阳人,工程师,学士,现从事石油化工建设工作。

文中对TOFD技术的原理、工艺流程、优缺点及其在现场组焊压力容器无损检测中的工程应用进行简要介绍。

1 TOFD技术介绍1.1 TOFD检测原理

TOFD技术是利用在固体中声速最快的纵波在

缺陷端部产生的衍射来进行检测。在焊缝两侧,将一对频率相同的纵波斜探头相向对称放置(入射角范围通常是45°~70°),一个作为发射探头,另一个作为接收探头。发射探头发射的纵波从侧面入射到被检焊缝端面,

在无缺陷部位,接收探头会接收到沿工件表面传播的直通波和底面的反射波,而有缺陷存在时,

在上述两波之间,接收探头会接收到缺陷上端部和下端部的衍射波,见图1

图1 TOFD检测原理图

1.2 缺陷深度计算

当超声波束由一个高阻抗介质传播到一个低阻抗介质中时,在界面经过反射后波束相位发生改变,如果波束在遇到界面前是负向周期,则在界面反射后转变为正向周期。根据理论和实验证明,如果2个衍射信号的相位相反,则在2个信号间一定存在一个连续不间断的缺陷。因此识别相位变化对于评定缺陷尺寸非常重要。TOFD技术就是利用上、下端点的时间差来计算缺陷深度和自身高度。

如图2所示,假如焊缝某点为缺陷的端点,且两探头的信号是对称的,则在两探头之间的信号时间t为:

t=2(S2+h2

槡)c

(1)式中,S为两探头中心距的一半,h为反射信号的深

度,mm;c为声速,km/s

。时间t可以由仪器测出,因此由式(1

)可得:h=

ct()2

2-S槡

(2

)由式(

2)计算出缺陷的上端点深度h1和下端点深度h2,

两者之差即为缺陷自身高度。图2 TOFD检测缺陷深度计算图

1.3 TOFD扫描成像

TOFD的成像并非是缺陷的实际图像显示,而是通过扫查时探头所接收到的A扫

图形转换为黑

白两色的灰度图(图3

)。图3 TOFD成像A扫D扫示意图

在数字化技术的帮助下,可以实现对焊缝检测信号的快速计算、评估,将检测结果以D扫图像的形式显示、

记录和储存。有线性缺陷时理论扫描图像见图4。

图4 数字化条件下TOFD扫描成像示意图

2 TOFD检测工艺

2.1 TOFD检测工艺流程及设备

TOFD检测工艺流程见图5。

目前TOFD检测进口设备主要有以色列

SONOTRONNDT公司生产的ISONIC系列、

加拿大奥林巴斯公司生产的OMniScan MX系列,国内则有武汉中科公司生产的汉威HTS800系列、南通友联公司生产的PXUT900系列以及汕头超声公司生产的CTS-1008p

lus。·

57· 第6期 朱速起,等:超声波衍射时差法在现场组焊压力容器无损检测中的应用

图5 TOFD检测工艺流程

2.2 检测前准备

2.2.1 确定检测区域

如果焊缝实际热影响区经过测量并记录,且超声探头的位置可以按照预先标记得到控制时,检测区域宽度为包括实际热影响区加上两侧各6mm的范围。

如果未知焊缝热影响区,若工件厚度δ≤200mm,检测区域宽度应是焊缝本身再加上焊缝熔合线两侧各25mm的范围或者母材厚度较小值的范围。

若工件厚度δ>200mm,检测区域宽度应是焊缝本身再加上焊缝熔合线两侧各50mm的范围。

2.2.2 检测设置和校准

检测前应测定探头前沿和超声波在探头楔块中传播的时间。参照NB/T 

47013.10—2010《承压设备无损检测第10部分:衍射时差法超声检测》[2]

设置A扫描时间窗口、

灵敏度和扫查增量,进行深度校准、

位置传感器校准及检测系统复核。2.2.3 检测区域表面处理

为了确保TOFD探头表面与工件耦合良好并采集到准确有效的数据,必须对焊缝表面进行打磨处理。

一般情况下焊缝余高不需磨平,但在T字口焊缝,应将T字口焊缝3个方向各200mm长范围内磨平。对设计要求去除余高的焊缝,

应将余高打磨到与邻近母材平齐。对设计要求保留余高的焊缝,如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨,并作圆滑过渡。焊缝熔合线两侧表面应进行处理,无飞溅、凹坑等,表面应平整,一般粗糙度Ra≤6.3μm。每侧打磨宽度不小于230mm。检测表面应去除浮锈、油漆、涂层、氧化皮、污垢以及

油脂,先使用砂轮片打磨,再使用钢丝刷进行去毛刺处理。

2.2.4 其它要求

在探头移动区周围空间应没有阻挡探头移动的障碍物,离扫查面应有300mm的空间以便实施检测操作。检测现场需要一定量的自来水,检测时附近不应有电、磁、声等强干扰信号源。

2.3 检测

一般采用非平行扫查进行初始扫查,探头对称布置于焊缝中心线两侧,沿焊缝长度方向运动。对于非平行扫查发现的接近最大允许尺寸的缺陷或需要了解缺陷更多信息时,

建议改变缺陷部位探头设置进行非平行扫查、偏置非平行扫查、平行扫查或脉冲反射法超声检测。

如果焊缝比较宽,建议在焊缝两侧各增加一次偏置非平行扫查。对于纵向焊缝,

建议在焊缝中心线两侧各增加一次偏置非平行扫查,偏心距离一般为RW/(2r)(R为外径,r为内径,W为底面焊缝的

宽度)

。若焊缝中可能存在横向缺陷时,应使超声波声束与焊缝横截面形成一定的倾角,

或在手工超声检测中增加平行或斜平行扫查方式。探头的扫查速度不得超过最大扫查速度vmax=Δx(fRF/N)(Δx为扫查的设置增量值,mm;N为设置的信号平均次数;fRF为激发探头的脉冲重复频率,Hz)。扫查时应确保探头的运动轨迹与拟扫查路径间的误差不超过探头中心间距的10%。

若需对焊缝在长度方向进行分段扫查,则各段扫查区的重叠范围至少为20mm。对于环焊缝,扫查停止位置应越过起始位置至少20mm。

扫查过程中应密切注意波幅状况。若发现直通波、底面反射波、材料晶粒噪声或波型转换波的波幅降低至少12dB或怀疑耦合不好时,应重新扫查该段区域。若发现直通波满屏或晶粒噪声波幅比满屏高20%时,

则应降低增益并重新扫查。对于底面发现的表面可疑部位以及扫查面,应按照JB/T 

4730.4—2005《承压设备无损检测第4部分:磁粉检测》、JB/T 4730.5—2005《承压设备无损检测第5部分:渗透检测》进行磁粉检测和渗透

检测[

3,4]

。若焊缝底面形状不规则或成型不好,建议对底面按文献[3,4

]进行磁粉检测和渗透检测。2.4 检测结果分析

依据文献[2

]对检测结果进行综合分析和缺陷·67· 石 油 化 工 设 备 2

012年 第41卷 

评定,对可疑部位采用JB/T 4730.3—2005《承压设备无损检测第3部分:超声检测》[5]辅助判断其形态、位置和尺寸或采用射线检测进行再次检测。对超标缺陷进行缺陷处理(返修)后,应采用与初检一致的检测方法进行复检。

2.5 检测记录及签发报告

检验人员应按照文献[2]要求在现场填写检验记录。

TOFD检测结束,发放正式检测报告前,检测人员应将所有TOFD检测图像数据及缺陷状况以电子文档形式交上级检测单位及顾客统一存档,该存档手续纳入TOFD检测报告签发流程。检测报告应符合国家有关检验法规要求,采用中英文对照格式出具报告。

3 TOFD技术与传统检测技术的比较

(1)TOFD检测结果与射线检测结果都是以二维图像显示的,但是TOFD检测能对缺陷的深度和高度进行精确测量,而射线检测只能得到缺陷的俯视图信息,对于缺陷在焊缝厚度方向的长度却是很难判断。

(2)TOFD技术可探测的厚度大,对厚板探伤的效果比较明显。而射线对厚壁的压力容器、压力管道穿透能力有限。

(3)TOFD技术检测缺陷的能力非常强,具有相当高的检出率。欧洲和荷兰的焊接协会等机构进行了专项的研究对比,得出X射线检测、γ射线检测、TOFD检测及PE脉冲回波检测的检测率分别为70%、60%、大于80%及50%~60%。缺陷大小与各种检测方法检出率的关系见图6

图6 缺陷大小与各种检测方法检出率关系曲线

(4)TOFD技术所采集的是数据信息,能够进行多方位分析,甚至可以对缺陷进行立体复原。这是因为TOFD技术将扫查中所有的原始信号都进行了保存,在脱机分析中可以利用计算机对这些原始信号进行各种分析,以得出更加精确的缺陷判断结

果。而射线检测只能将射线底片置于观片灯前进行分析,不可以再进一步利用软件对缺陷进行更加全面的分析。

(5)TOFD检测操作简单、扫查速度快、线性扫查平均1m/min、检测成本低且检测效率高。而射线检测过程繁琐、耗时长、效率低下,暗室建造投入较高,耗材成本重复发生,综合成本相对较高。

(6)TOFD技术是利用超声波进行探伤,对检测时的工作环境没有特殊要求,是一种环保的检测方式,对使用人员没有任何伤害,无需特殊的安全保护措施。而射线检测具有放射性危害,现场只能单工种工作,与其它工序相互影响严重。

TOFD技术虽然具有诸多优势,但是仍然存在以下不足:①近表面存在盲区,对该区域检测可靠性不够。②缺陷定性比较困难,复杂几何形状的工件测量也较为困难。③横向缺陷和粗晶材料检出比较困难。

4 TOFD技术相关标准规范发展

1993年,英国制定了BS 7706—1993《裂纹的探伤、定位及尺寸用超声时间损耗衍射技术的校正及确定指南》[6],该标准首次规定了用TOFD检测法进行缺陷定量评价的具体程序和要求,是最早的一部TOFD检测专用标准。1996年,美国ASMECode Case.2235-9《以超声波检测代替射线检测》[7]中对采用TOFD技术检测压力容器和动力锅炉焊缝的方法和验收条件做出了详细规定。1999年,在ASME规范修订版中,明确提出允许用TOFD法取代射线检测。2000年,欧洲标准化委员会在BS7706的基础上,制定了ENV583-6:2000《无损检测超声波检验第6部分:作为间隔性波分级和探测方法的飞行时间衍射技术》[8]。2001年,日本制定了NDIS2423:2001《超声衍射时差(TOFD)法.TOFD法缺陷测高方法》[9]。2004年,英国发布了BS DDCEN/TS 14751:2004《焊接检验用飞行时间衍射技术(TOFD)》的使用标准[10],美国发布了ASMEE2373:2004《超声时差衍射技术(TOFD)》标准[11]。

2006年,我国无损检测标准委员会下达了《无损检测超声检测超声衍射声时技术检测和评价方法》标准制定的通知(SAC/TC56[2006]15号文),决定制定采用TOFD方法部分替代射线检测的标准。2007-06,国家质量监督检验检疫总局发布的质检特函(2007)402号通知中规定了可以采用TOFD检测替代射线检测进行无损检测,并提出了从事

·

·

 第6期 朱速起,等:超声波衍射时差法在现场组焊压力容器无损检测中的应用

TOFD检测的机构和人员的资格审核要求。2010-08-27,我国发布了NB/T 47013.10—2010《承压设备无损检测第10部分:衍射时差法超声检测》[2],于2010-12-15正式实施。

5 TOFD检测技术在工程中的应用

2000年,在西气东输建设项目中,国内首次大量使用了TOFD检测技术。2001年,中国第一重型机械集团公司采用TOFD方法代替射线检测对14台压力容器70余条焊缝进行了检验。2004年,中国第一重型机械集团公司与中国特种设备检测研究院合作编订了国内第一个TOFD企业标准,并对神华煤液化工程中世界上最大的加氢反应器(壁厚340mm)进行了TOFD检测。2005年,中海壳牌LOP罐区南海石化14台球罐以及蒸汽管道焊缝检测中使用了TOFD方法。2008年,广西钦州1 000万t/a炼油厂23台球罐焊缝检测项目中,使用TOFD技术代替射线检测对总长超过10 000m焊缝进行了检验。2010年,大庆石化公司25万t/a全密度聚乙烯装置现场组焊的反应器检测中采用TOFD检测代替了射线检测,银川500万t/a炼油厂项目中反应沉降器、再生器、分馏塔等现场厚壁组焊设备检测时采用了TOFD和手动UT相结合的方式。

2010年,在乍得恩贾梅纳炼油厂项目中,我国采用TOFD和手动超声检测相结合的方式,对6台2 000m3、3台1 000m3球罐、反应沉降器、再生器及一些壁厚较大的现场制作安装的设备进行了检测。经实际检验,该检测方法缺陷检出率高,定位准确,取得了良好的社会效益和经济效益。

6 结语

TOFD检测技术具有操作简单、扫查速度快、定量精度高、无污染及成本低等优点,虽然还存在一定的局限性,但随着该技术的不断完善、成熟,以及标准化的推广和应用,将会对我国石油化工建设行业产生重要影响。除国家重点工程外,TOFD检测技术在我国多个行业得到了广泛应用,积累了丰富的使用经验,为今后该技术在国内及国际工程的应用奠定了良好的基础。

参考文献:

[1] 李剑锋.应用超声衍射时差法TOFD成像技术对焊缝检测[J].金属加工(热加工),2008,(16):36-40.

(LI Jian-feng.Apply TOFD Technique for Shipyard

Weld Inspection[J].Machinist Metal Forming,2008,(16):36-40.)

[2] NB/T 47013.10—2010,承压设备无损检测第10部分:衍射时差法超声检测[S].

(NB/T 47013.10—2010,Nondestructive Testing of

Pressure Equipments-part 10:Ultrasonic Time of Flight

Diffraction Technique[S].)

[3] JB/T 4730.4—2005,承压设备无损检测第4部分:磁粉检测[S].

(JB/T 4730.4—2005,Nondestructive Testing of Pres-

sure Equipments-part 4:Particle Testing[S].)[4] JB/T 4730.5—2005,承压设备无损检测第5部分:渗透检测[S].

(JB/T 4730.5—2005,Nondestructive Testing of Pres-

sure Equipments-part 5:Penetrant Testing[S].)[5] JB/T 4730.3—2005,承压设备无损检测第3部分:超声检测[S].

(JB/T 4730.3—2005,Nondestructive Testing of Pres-

sure Equipments-part 3:Ultrasonic Testing[S].)[6] BS 7706—1993,裂纹的探伤、定位及尺寸用超声时间损耗衍射技术的校正及确定指南[S].

(BS 7706—1993,Guide to Calibration and Setting-up

of the Ultrasonic Time of Flight Diffraction(TOFD)Technique for Defect Detection,Location and Sizing ofFlaws[S].)

[7] ASME Code Case.2235-9,以超声波检测代替射线检测[S].

(ASME Code Case.2235-9,Use of Ultrasonic Exami-

nation in Lieu of Radiography[S].)

[8] ENV583-6:2000,无损检测超声波检验第6部分:作为间隔性波分级和探测方法的飞行时间衍射技术[S].(ENV583-6:2000,Non-destructive Testing-UltrasonicExamination-Part 6:Time-of-flight Diffraction Tech-

nique as a Method for Detection and Sizing of Disconti-

nuities[S].)

[9] NDIS2423:2001,超声衍射时差(TOFD)法.TOFD法缺陷测高方法[S].

(NDIS2423:2001,Method of Measuring Defect Heightby Using TOFD Technique[S].)

[10]BS DD CEN/TS 14751:2004,焊接检验用飞行时间衍射技术(TOFD)[S].

(BS DD CEN/TS 14751:2004,Welding-Use of Time-

of-flight Diffraction Technique(TOFD)for Examina-

tion of Welds[S].)

[11]ASME E2373:2004,超声时差衍射技术(TOFD)[S].(ASME E2373:2004,Standard Practive for Use of the

Ultrasonic Time of Flight Diffraction(TOFD)Tech-

nique[S].)

(张编)

·

· 石 油 化 工 设 备 2012年 第41卷 

《电渣压力焊不合格处理措施》

《电渣压力焊不合格处理措施》17#楼地下二层35-68轴柱,钢筋级别hrb400/规格为20的焊接接头经双倍取样复试不合格、我项目部决定采取绑扎加固处理:具体处理措施见附图 监理单位验收意见专业监理工程师: 施工单位验收意见:项目技术负责人: 建设单位项目工程师: xx年5月11日 第二篇:电渣压力焊不合格处理方案电渣压力焊不合格处理方案南通京扬广场工程1号楼a区柱、板墙暗柱钢筋连接均采用电渣压力焊接头,hrb400直径16的试件经复试不合格,该批试件代表板墙暗柱hrb400直径16的钢筋电渣压力焊共46根接头。根据现场实际情况在电渣压力焊处采用另加绑扎hrb400直径16的钢筋搭接绑扎加固,长度1.5米。 通州建总京扬广场工程项目部 xx年9月7日 第三篇:电渣压力焊抽检不合格的处理方案会议纪要 时间:xx年10月20日 会议地点:工地会议室 参加单位:鹤山市人民武装部、鹤山市工程建设监理有限公司、中国建筑技术集 团有限公司、广东华坤建设工程有限公司、鹤山市建设工程质量

检测中心。 事因: 国防大厦首层柱电渣压力焊抽检不合格,施工单位已对首层柱砼进行了浇筑。现召集四个责任主体对此质量问题进行论证,讨论处理意见。 1、鹤山市建设工程检测中心冯建林:按照试验结果,抗拉强度基本能达到标准值540mpa,按照电渣压力焊验收规范:至少有2个试件断于焊缝之外,并应是延性断裂,才能判定为合格;当接头试件虽断于焊缝或热影响区,呈脆性断裂,但其抗拉强度大于或等于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时(即594mpa),可按断于焊缝或热影响区之外,呈延性断裂同等对待。 2、与会单位建议。考虑到设计单位设计时钢筋有一定的富余,首先由设计单位根据电渣压力焊检验报告的有关数据对首层柱钢筋进行复算,看是否可满足安全使用功能要求,复算结果不能满足安全使用功能要求的,我们几个责任主体再讨论补强加固等其它处理方案。 3、经过与会人员讨论,结论如下: 一致认为先由设计单位根据电渣压力焊检验报告的有关数据对首层柱钢筋进行复算: 1)复算结果可满足安全使用功能要求的,不作处理。 2)复算结果不能满足安全使用功能要求的,作加固处理。 3)加固不能满足安全使用功能要求的打掉重做。

超声波时差法测量

题目:超声波传输时差法的测量 姓名: . 学号: . 班级: . 同组成员: . 指导教师: . 日期: .

关键词:超声波流量计,时差法,换能器,脉冲 第一部分:摘要 1.中文摘要: 超声波用于气体和流体的流速有许多优点。和传统的机械式流量仪表,电磁式流量仪表相比它的计量精度高,对管径的适应性强,非接触流体,使用方便,易于数字化管理等。 近年来,由于电子计术的发展,电子元器件的成本大幅度下降,思潮申博流量仪表的制造成本大大降低,超声波流量计也开始普及起来。 根据其原理,研究了几种超声波流量计特别是时差法超声波流量计的测量原理,对超声波在流体中的传播特性及超声波换能器进行了一定的探讨和研究:根据流体力学及物理学的有关知识,对超声波流量计进行了相关了解。针对传统时差法超声波流量计测量精度易受温度影响的问题,采用了改进型算法,在很大程度上避免了温度变化对测量精度的影响。在多种测量原理及方法下,这里我们则采用的是多脉冲测量法的原理和应用。 当然,我们还要结合课题的实际情况,对时差法超声波流量计的硬件电路进行详细的分析和设计,讨论器件的选择、参数计算等技术问题,设计出了换能器发射和接收超声波的等效电路,当其换能器发射超声波时,相当于换能器给相应的计数环节给以上升沿脉冲使其开始计数,同理,当换能器接收超声波时也产生一个上升沿脉冲,来作用于相对应的计数器使其停止计数。 针对超声波流量计的工作环境,由于条件的限制,我们只能在普通环境下进行我们的课题设计。对造成超声波流量测量误差的各种因素我们也只能进行常规

的分析以及改进。 2.英文摘要: The FV ultrasonic flowmeter is designed to measure the fluid velocity of liquid within a closed conduit. The transducers are a non-contacting, clamp-on type, which will provide benefits of non-foulingoperation and easy installation. The FV transit-time flowmeter utilizes two transducers that function as both ultrasonic transmitters and receivers. The transducers are clamped on the outside of a closed pipe at a specific distance fromeach other. The transducers can be mounted in V-method where the sound transverses the pipe twice,or W-method where the sound transverses the pipe four times, or in Z-method where the transducersare mounted on opposite sides of the pipe and the sound crosses the pipe once. This selection of themounting method depends on pipe and liquid characteristics. The flow meter operates by

电渣压力焊补强措施123

在多层和高层建筑中,框架柱或剪力墙的竖向钢筋连接多采用电渣压力焊连接,施工简单,操作方便,造价低。但是,施工中受操作方法,电压、电流等诸多因素的影响,往往会造成焊接接头质量缺陷,例如轴线偏移,接头变折,焊包薄而大,接头结合不良,焊包有不匀,气孔夹碴,不淌等现象。而钢筋焊接规范规定,焊包应均匀,突出部分至少高出钢筋表面4mm,电极与钢筋接触处,无明显的烧伤缺陷,接头处的诬陷弯折角度不大于40;接头处的轴线偏移不超过0.d(d为钢筋直径),同时大于2mm。为了避免上述缺陷,我们采取了相应的预防措施,效果较好。具体做法如下。 上下轴线偏移 产生原因;焊接钢筋端部有扭曲变形现象或夹具安装不正确,没有夹好钢筋;夹具挤压力过大,造成钢筋错位。焊前晃动已夹好的钢筋,使上下钢筋错位,夹具本身已变形或扭曲。 预防措施;焊前应先检查钢筋端头,不顺直的部分应切除或矫正,安装夹具要正确,持上下钢筋同心后,上下夹钳才能同时均匀夹紧钢筋;夹紧钢筋后严禁晃动钢筋,以免上下钢筋错位或夹具变形,扭曲,操作前先检查夹具是否变形及夹钳是否紧固,不能用的夹具,夹钳应及时更换或修理。 接头处弯折 产生原因;焊接后夹具折卸过早,接头处溶融金属没有完全固化,接头的强度和刚度都还很小,不能支撑上部的钢筋。焊接时未注意扶持上部的钢筋,在焊接或卸夹具时,上部钢筋晃动而造成接头处弯折。 预防措施;一套电渣压力焊机应配置5~6套夹具,目的是保证接头焊接完毕后停歇30S以上再拆卸接头夹具,这不仅便于焊接工具周转,接头降温缓慢,

同时也可使接头在拆卸夹具时增加一定强度和刚度,避免上部钢筋向下歪斜,另外,焊接时工卸夹具时应用手扶持好上部钢筋,以免上部钢筋晃动,造成接头弯折。 焊包薄而大 产生原因;挤压过程中,挤压速度过快且压力过大,把熔融的金属液体过快的挤向四周。焊接电流过大或挤压过程的时间过长,使钢筋熔融的金属液体过多,从而造成挤压后焊包薄而大。 预防措施;挤压时应逐渐下送钢筋,使上部钢筋把熔融的金属液均匀的挤压到钢筋周围,形成薄厚均匀,大小适中的焊包。因电渣压力焊的热效率较高,其焊接电流比闪光对焊的电流小一半,宜按钢筋端头的的截面面积确定焊接电流(一般取0.8~0.9A/mm2)。如果电流过大,会造成钢筋熔化过快金属熔液过多,所经以要选好焊接电流,另外,焊接过程中要控制好时间参数,一般焊接16mm的钢筋,焊接时间为18S;钢筋直径每增加2mm,焊接时间相应延长2S。如果焊接时间过长,也会导至钢筋熔化过量,造成焊包过大。 接头结合不良,焊包过小或无包 产生原因:焊接前没有调整好夹头的起始点,使上部钢筋不能完全下送到位,与接头处不能完全结合,下部钢筋伸出钳口的长度过短,使熔融金属液体不能受到焊剂的正常依托,焊剂盒下部堵塞不严,使焊剂部分泄漏,金属液体流失,焊接时间短,焊接电流过小,顶压前过早断电,都会造成钢筋熔融量过小,使钢筋不能完全结合,有效排渣,从而不能形成正常的焊包。 预防措施;焊接前调整好夹头的起始点,保证上部钢筋能完全下送到位,安装夹具时,下部钢筋出钳口的长度不不于70mm,保证伸出焊剂盒不小于60mm,

超声衍射时差(TOFD)技术原理简介(含图表)

超声衍射时差(TOFD)技术原理简介(含图表) 1.超声衍射时差(TOFD)技术介绍 “TOFD”即Timeofflightdiffraction,译成中文是“超声波衍射时差法检测”,TOFD检测技术原理是利用超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时,将在缺陷尖端发生迭加到正常反射波上的衍射波,探头探测到衍射波,从而判定缺陷的大小和深度。极大地提高了缺陷检出率。TOFD检验技术具有缺陷检出能力强、缺陷定位精度高、节省设备的制造时间等特点,在检测资料上保证安全,并且可以用数字型式永久保存,恰好弥补了常规超声波检测技术的不足。 此技术首先是应用于核工业设备检验,如今在电力、石化、管道、压力容器、钢结构等方面多有应用。 上个世纪七十年代早期,英国原子能管理局(UnitedKingdomAtomicEnergyAuthority,即UKAEA)的国家无损检测研究中心的Harwell实验室提出了了超声波衍射在UT中应用的原理。UKAEA为了开发比常规超声波检测更精确的缺陷定量技术,最早由史可·毛瑞斯(SILKMG)博士开发出了超声衍射时差技术 - 1 -

(TimeofFlightDiffraction,简称TOFD)。后来欧美国家的有关机构进行了大量的试验,到80年代早期证实,对于核反应堆的压力容器和主要部件,TOFD技术作为超声检测是可行的,其可靠性和精度要高于常规超声检测(即脉冲回波)技术;相比常规的脉冲回波技术,当时的TOFD 技术有几个最明显的不同,一是很高的定量精度,绝对误差<±1mm,而裂纹监测的误差<±0.3mm;二是对缺陷的方向和角度不敏感,不向脉冲回波技术那样对某些方向的缺陷有“盲区”;三是对缺陷的定量不是基于信号的波幅,而是基于缺陷尖端衍射信号的声程和时间。 后来开发了便携的设备系统(即国际无损检测中心的ZIPSCAN),TOFD技术被国际工业界广泛公认。90年代,该项技术开始应用与石油化工管线的检测。此后,BSI、ASTM、ASME以及EN等相继承认了TOFD检测技术,颁布并不断修订了有关标准。而发展到今天,世界上有很多无损检测设备制造商开发了很多数字化的无损检测系统可以满足上述标准进行TOFD检测。当然,顶尖的制造商的设备系统可能还具备或者同时兼容常规超声、超声相控阵(PA)、常规涡流(ECT)和涡流阵列(ECTARRY)检 - 2 -

钢筋电渣压力焊与直螺纹套筒连接质量控制

钢筋电渣压力焊与直螺纹套筒连接质量控制 工程施工中往往存在以下钢筋连接质量缺陷:⑴电渣压力焊主要有接头轴线偏移和焊接接头夹渣等问题;⑵直螺纹套筒连接主要有螺纹不完整和外露牙过多等问题。 第一章 1.1 钢筋连接技术简介 钢筋连接技术在钢筋混凝土工程中得到了广泛的应用,其操作质量的好坏,直接关系到整个工程的质量是否合格,因此对钢筋连接的质量进行控制,能够有效地提高工程质量、加快施工进度以及降低工程费用。 钢筋连接技术可分为钢筋焊接和钢筋机械连接两大类。钢筋焊接有6种焊接方法,分别为:电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、埋弧压力焊,其中,闪光对焊和埋弧压力焊适用于加工区,电阻点焊和电渣压力焊适用于现场施工,电弧焊和气压焊两者都适用。钢筋机械连接常用有4种方法,分别为:径向挤压连接、轴向挤压连接、锥螺纹套筒连接、直螺纹套筒连接,主要适用于现场施工。各种方法有其自身特点和不同的适用范围,并在不断发展和改进。在实际生产中,应根据具体的工作条件、工作环境和技术要求,选用合适的方法以期达到最佳的综合效益。 1.1.1 钢筋焊接连接

1.1.1.1 电阻点焊 ① 原理:根钢筋安放成交叉叠接形式,压紧于两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,加压形成焊点的一种压焊方法。 ② 特点:钢筋混凝土结构中的钢筋焊接骨架和焊接网,宜采用电阻点焊制作。以电阻点焊代替绑扎,可以提高劳动生产率、骨架和网的刚度以及钢筋(钢丝)的设计计算强度。 ③ 适用范围:适用于Ф6~16mm的热轧Ⅰ、Ⅱ级钢筋,Фb3~5mm的冷拔低碳钢丝和Ф4~12mm冷轧带肋钢筋。 1.1.1.2 闪光对焊 ① 原理:将两根钢筋安放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生塑性区及均匀的液体金属层,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。 ② 特点:具有生产效益高、操作方便、节约能源、节约钢材、接头受力性能好、焊接质量高等很多优点,故钢筋的对接连接宜优先采用闪光对焊。 ③ 适用范围:适用于Ф10~40mm的热轧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋,Ф10~25mm的Ⅳ级钢筋。 1.1.1.3 电弧焊 ① 原理:以焊条作为一极,钢筋为另一极,利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。 ② 特点:轻便、灵活,可用于平、立、横、仰全位置焊接,适应性强、应用范围广。

[超声波衍射时差法(TOFD)检测中参数设定的研究]超声波衍射时差法

[超声波衍射时差法(TOFD)检测中参数设定的研究]超声波 衍射时差法 摘?要在TOFD检测过程中,相关参数的设置非常为重要,关系到采集图谱质量的好坏。下面,就结合现场情况,把TOFD检测实践中的一些见解归纳分析一下,主要以ISONIC系列仪器进行研究。 关键词 TOFD检测;ISONIC;参数设定;研究 TN914 A 1673-9671-(xx)071-0198-01 1 TOFD检测中的参数设置的重要性 TOFD检测扫描前主要注意的参数有:探头真实频率,脉冲宽度,重复频率,阻抗,感抗,滤波频率,信号平均值,时间窗口,增益等参数。 脉冲宽度是非常重要的,它有助于优化接受信号的形状。改变脉冲宽度可以导致不同周期部分减弱或加强。如果想使两个超声脉冲组成单一频率的信号,则应将脉冲宽度设置为所用探头频率周期的一半(例:5 MHz时使用100 ns);为了使信号持续最低周期数,应将脉冲宽度设置为所用探头频率的一个周期(例:5 MHz时使用200 ns)。

其中探头频率必须是探头实际频率,而不是探头的标称频率。在实际工作中必须通过试验来获得最优脉冲宽度。 如果使用手动采集数据,则需要注意脉冲重复频率PRF与探头移动速度必须相匹配,由于手动扫查时计算机不能判断和控制探头移动,只能由操作者正确选择PRF来保证能正常采集A扫数据。若采用编码器或者电机驱动,则PRF相对不重要,因计算机可以计算出探头位置,在规定的A扫采样率间隔采集数据。若PRF设置不当时将采集到空白A扫。 阻抗Tuning项匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。 感抗damping项的单位是欧。知道了交流电的频率f(Hz)和线圈的电感L(H),就可以把感抗计算出来。在实际调节射频波波幅时,需要不断地改变感抗值来选择最优波幅,使图谱效果达到最佳。 在选择高低通滤波器频率时,推荐滤波器带通宽度的最小范围是0.5到2倍的探头中心频率。选择信号平均值至最低要求,以获得一个合理的信噪比,设置时间窗口覆盖A扫的有用部分,以便数字化。

时差法超声波流量计

时差法超声波流量计

1 引言 超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的计量仪表。凭借其非接触测流、仪表造价基本上与被测管道口径大小无关、精度高、测量范围大、安装方便、测试操作简单等自身的优势被认为是较好的大管径流量测量仪表,在电力、石油、化工特别是供水系统中被广泛应用。随着超声波流量计的技术的不断成熟和用户对它的逐渐认可,超声波流量计市场正以前所未有的发展速度向前发展。 2 超声波流量计分类 根据对信号检测的原理,超声波流量计可分为多普勒法、波束偏移法、噪声发、相关法等。 2.1 多普勒法 多普勒法是应用声学中多普勒原理,检测反射声波与发射声波之间的频率偏移量即可以测定流体的流动速度,进而测出流体流量。其工作原理如图1所示。 图1 多普勒法工作原理图 Fig.1 Theory of Doppler approach 管壁两侧分别装有发射和接收两个超声波换能器,发射器向含有固体颗粒的流体中发射频率为0f 的连续超声波。根据多普勒效应,在中间相交区的频率为1f ,接收器收到的经固体颗粒反射后的超声波频率为 2f ,当粒子流速均为u 时,其关系为: )sin 21()sin 1()sin 1(02012C u f C u f C u f f β ββ-≈-=- = (1) β sin 2)(020f C f f u -= (2) 多普勒法只能用来测量含有固体颗粒的流体,比如血液、污水、蒸汽等。 2.2 波束偏移法 波束偏移法是根据测量由于流体流动而引起的超声波束偏移角来确定流体流速的。其测量原理如图2所示。

图2 波束偏移法原理图 Fig.2 Theory of beam-excursion approach 流速越大,偏移角越大,而两接收器收到的信号强度差值也越大,因此测出两接收器的信号强度差值可确定流体的流速。波束偏移法用于测量准确度要求不高的高速流体流量测量。 3 时差法原理 3.1 时差法 时差法超声波流量计就是利用声波在流体中顺流、逆流传播相同距离时存在时间差,而传播时间的差异与被测流体的流动速度有关系,因此测出时间的差异就可以得出流体的流速。基本原理如图3所示。 图3 时差法工作原理图 Fig.3 Theory of transit-time method 超声波换能器A 、B 是一对可轮流发射或接收超声波脉冲的换能器。设超声波信号在被测流体中的速度为C ,顺流从A 到B 时间为1t ,逆流从B 到A 时间为2t ,外界传输延迟总时间为0t 。则由几何关系可知 01sin cos /t v C d t ++= θ θ (3) 02sin cos /t v C d t +-= θ θ (4) 由于2 C >> θ2 2 sin v ,则

用时差法测量超声声速

用超声波流量计测量超声声速 姓名:田田班级:网络(2)班学号:090602231 摘要:在大学物理实验里,我们学习了用共振干涉法和相位比较法测量超声声速,但在工程中运用的是更为精确的时差法测量超声声速。在此,我们可以使用超声波流量计进行测量。超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 关键字:时差法,超声声速,超声波流量计 Use ultrasound flowmeter measurement ultrasonic velocity Name:TianTian class: network (2) class student id: 090602231 Abstract:in university physics experiment, we studied the use is also called the resonant interfering method and phase comparison ultrasonic velocity measurement, but in engineering is the use of more precise time difference method for measuring the ultrasonic velocity. Here, we can use the ultrasonic flowmeter measurements. Ultrasonic flowmeter is through testing the fluid flow of ultrasonic beam (or ultrasonic pulse) role to measure flow meter. According to the principle of signal detection ultrasound flowmeter can be divided into velocity differential method (direct time difference method, the method of time difference, the method of phase difference and frequency offset method), beam migration method, doppler method, cross-correlation method, space filter method and noise method, etc. Ultrasonic flowmeter and electromagnetic flowmeter is same, because instrument circulation channel not set any block up pieces, belong to the unimpeded flowmeter is suitable for solving the flow measurement

时差法超声波流量计_2006_硕士论文-

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 超声波流量计由于具有非接触式测量、测量范围宽、安装简便、以及特别适合大管径及危险性流体流量测量等优点,被供水、石油、化工、电力等部门广泛应用。然而,由于超声波流量计只是在近几十年才出现的一种新型仪表,还有很多不完善的地方,比如成本较高、精度不够等,有必要对其加以改进和提高。 本论文通过充分调研及查阅大量的文献资料,选择时差法超声波流量计为研究对象,对如何提高系统的精度及系统稳定性和可靠性问题进行了深入的理论研究,并设计了具体的硬件电路,主要工作及创新有: 1.研究了几种超声波流量计特别是时差法超声波流量计的测量原理,对超声波在流体中的传播特性及超声波换能器进行了较深入的研究;根据流体力学及物理学的有关知识,对超声波流量计进行了修正,并给出了不同情况下流量修正系数的计算公式; 2.针对传统时差法超声波流量计测量精度易受温度影响的问题,采用了改进型算法,在很大程度上避免了温度变化对测量精度的影响;介绍了几种常用提高超声波测时精度方法的同时,讨论并采用了超声波时差测量的新方法——多脉冲测量法的原理和应用; 3.结合课题的实际情况,对时差法超声波流量计的硬件电路进行了详细的分析和设计,讨论了器件的选择、参数计算等技术问题,设计出了匹配性能良好的发射、接收电路;在信号调理上,除了常规的滤波电路外,还采用了自动增益放大电路来提高信号的可靠性;而且,采用主从单片机协同工作的方式,提高了系统的稳定性;在软件方面,给出了系统的软件流程图并较详细地叙述了算法的实现; 4.针对流量计的工作环境,对流量计系统的抗干扰性进行了研究,并采取了相应的软、硬件措施; 5.对造成超声波流量测量误差的各种因素进行了详细的分析、研究,并应用误差理论,对时差法超声波流量计的各种可能的误差进行了误差分配和合成;对硬件电路和软件进行了试验性的验证,给出了实验结果。 关键词:超声波流量计,时差法,传播时间

钢筋电弧焊、电渣压力焊、闪光对焊、气压焊和机械连接取样计划表填写说明

钢筋电弧焊、电渣压力焊、闪光对焊、气压焊和机械连接取样计划表填写说明 1、工程检验批划分 ⑴、地基基础分部工程中的分项工程一般划分为一个检验批,有地下层的基础工程可按不同地下层划分检验批。基础、基础短柱、 基础连系梁可划分为不同的检验批。 ⑵、砼结构按工作班、楼层结构、施工缝或施工段划分为若干检验批。 ⑶、砌体工程检验批的确定可根据楼层、施工段、变形缝等进行划分(构造柱、栏杆立柱压顶、过梁、栏板等钢筋)。 2、施工取样数量 在工程开工正式焊接之前,参与该项施焊的焊工应进行现场条件下的焊接工艺试验,并经试验合格后,方可正式生产;在焊接前,按同一焊工,同钢筋级别、规格,同焊接型式取模拟试件1组。 不同的钢筋接头其力学性能检验应从外观检查合格的成品接头或制品中按批随机抽取试件分别作拉伸、弯曲或抗剪等检验,其批量应符合下列要求: 1) 凡钢筋牌号、直径及尺寸相同的焊接网和焊接骨架为同一验收批,且每300件为一批,一周内不足300件亦按一批。 2) 闪光对焊以同一台班,同一焊工完成的300个同牌号、同直径的钢筋焊接接头作为一批,当同一台班内焊接的接头数量较少 时,可在一周内累计,若累计仍不足300个接头,则亦按一批。 3) 钢筋电弧焊在现浇混凝土结构中,以同牌号钢筋、同接头类型不大于300个接头为一批。在房屋结构中,按楼层中300个同 牌号钢筋、同型式接头为一批,不足300个仍按一批。 4) 钢筋电渣压力焊和钢筋气压焊在现浇混凝土结构中,以同牌号钢筋不大于300个接头为一批;在房屋结构中,按楼层中300 个同牌号钢筋接头为一批,不足300个仍按一批。 5) 预埋件钢筋埋弧压力焊T型接头以300件同类型预埋件为一批。一周内连续焊接时,可以累计,不足300件时亦按一批。 6) 钢筋机械连接以同一施工条件下采取同一批材料的同等级、同型式、同规格不超过500个接头一批,当现场检验连续10个 验收批抽样合格率为100%,验收批的数量可为1000个接头(现场安装同一楼层不足500个或1000个接头时仍按一批)。

超声波时差法原理介绍

时差法超声波流量计的原理和设计 王润田 1 引言 超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。近年来,由于电子技术的发展,电子元气件的成本大幅度下降,使得超声波流量仪表的制造成本大大降低,超声波流量计也开始普及起来。经常有读者回询问有关超声波流量测量方面的问题。作为普及,我们将陆续撰写一些专题文章,来介绍一些相关知识,以便推广和普及超声波流量技术的普及和提高。本文主要介绍目前最为常用的测量方法:时差法超声波流量计的原理和设计。 2 时差法超声波流量计的原理 时差法超声波流量计(Transit Time Ultrasonic Flowmeter)其工作原理如图1所示。他是利用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波,通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来间接测量流体的流速,在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。 图1 时差法超声波流量测量原理示意图 图1中有两个超声波换能器:顺流换能器和逆流换能器,两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离,管线的内直径为D,超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因,是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短,其时间差可用下式表示:

式中X是两个换能器在管线方向上的间距。 为了简化,我们假设,流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。即:

图2 超声波流量计的电原理框图 4 结语 时差法超声波流量计的换能器安装方式可以有多种。常见的有外加式和管段式,也有介入式,比如家用煤气表一般可采用介入式。无论何种安装方式其原理大同小异。比如介入式就是取上面公式中的θ=0。 超声波波用于流体的测量还有其他几种基于不同原理的测量方法:多卜勒频移法、相位差法和相关法等等,各有优缺点,可根据不同的使用条件和计量精度等因素加以选取。 随着电子技术的迅速发展、超声波技术的普及以及产品成本的降低和可靠性的提高,我们相信,超声波流量仪表将成为流体计量中最为普遍采用的手段。 参考文献:

超声波流量计的测量原理

超声波流量计的测量原理 超声波流量计 超声波流量计是一种非接触式流量测量仪表,近20多年发展迅速,已成为流量测量仪表中一种不可缺少的仪表。尤其在大管径管道流量测量,含有固体颗粒的两相流的流量测量,对腐蚀性介质和易燃易爆介质的流量侧量,河流和水渠等敞开渠道的流量及非充满水管的流量测量等方面,与其他测量方法相比,具有明显的优点。 超声波流量计的测量原理 超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性实现流量测量的。电磁流量计超声波在流体中传播时,将载上流体流速的信息。因此,通过接收到的超声波,就可以检测出被测流体的流速,再换算成流量,从而实现测量流量的目的。 利用超声波测量流且的方法很多。根据对信号检测的方式,大致可分为传播速度法、多普勒法、相关法、波束偏移法等。在工业生产测量中应用传播速度法最为普遍。 1.传播速度法 根据在流动流体中超声波顺流与逆流传播速度的视差与被测流体流速有关的原理,检测出流体流速的方法,称为传播速度法。很据具体测最参数的不同,又可分为时差法、相差法和频差法。 传播速度法的基本原理如图2.59所示。远传式水表从两个作为发射器的超声换能器T, , T,发出两束超声波脉冲。各自达到下、上游两个作为接收器的超声换能器R,和RZ。设流体静止时超声波声速为C,发射器与接收器的间距为L。则当流体速度为时,顺流的传播时间为式中,L, C均为常量,所以只要能测得时差At,就可得到流体流速。,进而求得流最p。这就是时差法。 时差法存在两方面间题:一是计算公式中包括有声速C,可拆卸螺翼式水表它受流体成分、沮度影响较大,从而给测量带来误差;另一是顺、逆传播时差At的数量级很小(约为10-’一10"9s),测量Lt,过去需用复杂的电子线路才能实现。 相差法是通过测量上述两超声波信号的相位差△lp来代替测量时间差6r的方法。如图2.61,设顺流方向声波信号的相位为9).二“:;逆流方向声波信号的相位为T2 =则结合式(2.56)可得逆、顺流信号的相位差为式中。—声波信号的角频率。 此方法可通过提高。来取得较大的相位差乙甲,滴水计数水表从而可提高测量精度。但此方法仍然没有解决计算公式中包含声速C的影响。 频差法是通过测量顺流和逆流时超声波脉冲的重复频率差来测量流量的方法。该方法是将发射器发射的超声波脉冲信号,经接受器接受并放大后,再次切换到发射器重新发射,形成“回鸣”,并如此重复进行。由于超声波脉冲信号是在发射器一流体一接收器一放大电路一发射器系统内循环的,故此法又称为声还法。脉冲在生还系统中一个来回所需时间的倒数称为声还频率(即重复频率),它的周

钢筋闪光对焊与电渣压力焊的区别

钢筋闪光对焊与电渣压力焊的区别 钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热,使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等,根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。 1.连续闪光焊 连续闪光焊的工艺过程包括:连续闪光和顶锻过程(图9-79a)。施焊时,先闭合一次电路,使两根钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒——闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触,形成连续闪光。当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻,再无电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。 2.预热闪光焊 预热闪光焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。其工艺过程包括:预热、闪光和顶锻过程(图9-79b)。施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中即发出断续的闪光,而形成预热过程。当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段,随后顶锻而成。 3.闪光-预热闪光焊 闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程,目的是使不平整的钢筋端面烧化平整,使预热均匀。其工艺过程包括:一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程(图9-79c)。施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。 图9-79 钢筋闪光对焊工艺过程图解 (a)连续闪光焊;(b)预热闪光焊;(c)闪光-预热-闪光焊 t1-闪光时间;t1.1-一次闪光时间;t1.2-二次闪光时间;t2-预热时间;t3-顶锻时间 9-5-2-3 对焊参数 对焊参数包括:调伸长度、闪光留量、闪光速度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻压力及变压器级次。采用预热闪光焊时,还要有预热留量与预热频率等参数。 连续闪光焊和闪光-预热-闪光焊的各项留量图解见图9-80。 图9-80 闪光对焊各项留量图解 (a)连续闪光焊;(b)闪光-预热-闪光焊 L1、L2-调伸长度;a1+a2-闪光留量;a1.1+a2.1-一次闪光留量;a1.2+a2.2-二次闪光留量; b1+b2-预热留量;c1+c2-顶锻留量;c'1+c'2-有电顶锻留量;c"1+c"2-无电顶锻留量1.调伸长度 调伸长度是指焊接前,两钢筋端部从电极钳口伸出的长度。调伸长度的选择与钢筋品种和直径有关,应使接头能均匀加热,并使钢筋顶锻时不致发生旁弯。调伸长度取值:HPB235级钢筋为0.75~1.25d,HRB335与HRB400级钢筋为1.0~1.5d(d——钢筋直径);直径小的钢筋取大值。 2.闪光留量与闪光速度 闪光(烧化)留量是指在闪光过程中,闪出金属所消耗的钢筋长度。闪光留量的选择,应使闪光过程结束时钢筋端部的热量均匀,并达到足够的温度。闪光留量取值:连续闪光焊为两钢筋切断时严重压伤部分之和,另加8mm;预热闪光焊为8~10mm;闪光-预热-闪光焊

无损检测技术,衍射时差法超声TOFD检测基本原理

目录 1.TOFD检测技术定义及原理 2.TOFD检测技术基本知识 3.TOFD检测技术的盲区 4.TOFD检测技术的特点 5.几种典型缺陷TOFD图谱 1TOFD检测定义及基本原理 1.1TOFD检测的定义 衍射时差法超声检测(Time of Flight Diffraction ,英文缩写 TOFD)是依靠超声波与被检对象中的缺陷尖端或端部相互作用后发出的衍射信号来检测缺陷并对缺陷进行定位、定量的一种无损检测技术。 概况起来说 TOFD技术就是一种基于衍射信号实施检测的技术。 1.2 TOFD检测原理 1.2.1 衍射现象 衍射现象:是指波在传播过程中,遇到障碍物,能够绕过障碍物,产生偏离直线传播的现象。 缺陷端点衍射现象可以用惠更斯-菲涅尔原理解释: 惠更斯提出,介质上波阵面上的各点,都可以看成是发射子波的波源,其后任意时刻这些子波的包迹,就是该时刻新的波阵面。 菲涅尔充实了惠更斯原理,他提出波前上每个面元都可视为子波的波源,在空间某点的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加。

图1.1缺陷端部衍射信号的解释 由图示可见:当一束超声波入射到裂纹缺陷时: (1)在裂纹中部会形成有一定方向的反射波,其方向满足反射定律。反射波接近平面波,其波阵面是由众多子波源反射波叠加构成; (2)在裂纹尖端则没有叠加现象发生。这种裂纹尖端以独立的子波源发射的超声波即为衍射波。 衍射波的重要特点: 1.没有明显的方向性; 2.衍射波强度很弱。 衍射波的这两个特点都是由于裂纹尖端独立发射超声波没有波的叠加所造成的 图1.2裂纹端点衍射波特点 裂纹的上下端点都可以产生衍射波。 衍射波信号比反射波信号弱得多,且向空间的各个方向传播,即没有明显的指向性。

电渣压力焊质量缺陷及处理措施

11、12#楼电渣压力焊质量缺陷及处理措施 11、12#楼电渣压力焊经自检和接头抽样送检结果分析,质量缺陷主要表现在以下几个方面: 自检:上下轴线偏移、接头处弯折、焊包薄而大、焊包有气孔,夹渣、焊包下淌、 接头结合不良:焊包不匀,偏包或无包。此类现象较少,一般现场直接割除后重新焊接。 接头抽样送检:部分楼层检验批试验拉伸强度达到450~580MPa区间在接头焊缝处断裂,非母材断裂,经复检或楼层缺陷接头割除再抽样送检合格。 针对上述缺陷,我们认真分析并采取了相应的预防措施,具体做法如下。 上下轴线偏移 产生原因;焊接钢筋端部有扭曲变形现象或夹具安装不正确,没有夹好钢筋;夹具挤压力过大,造成钢筋错位。焊前晃动已夹好的钢筋,使上下钢筋错位,夹具本身已变形或扭曲。 预防措施;焊前应先检查钢筋端头,不顺直的部分应切除或矫正,安装夹具要正确,持上下钢筋同心后,上下夹钳才能同时均匀夹紧钢

筋;夹紧钢筋后严禁晃动钢筋,以免上下钢筋错位或夹具变形,扭曲,操作前先检查夹具是否变形及夹钳是否紧固,不能用的夹具,夹钳应及时更换或修理。 接头处弯折 产生原因;焊接后夹具折卸过早,接头处溶融金属没有完全固化,接头的强度和刚度都还很小,不能支撑上部的钢筋。焊接时未注意扶持上部的钢筋,在焊接或卸夹具时,上部钢筋晃动而造成接头处弯折。 预防措施;一套电渣压力焊机应配置5~6套夹具,目的是保证接头焊接完毕后停歇30S以上再拆卸接头夹具,这不仅便于焊接工具周转,接头降温缓慢,同时也可使接头在拆卸夹具时增加一定强度和刚度,避免上部钢筋向下歪斜,另外,焊接时工卸夹具时应用手扶持好上部钢筋,以免上部钢筋晃动,造成接头弯折。 焊包薄而大 产生原因;挤压过程中,挤压速度过快且压力过大,把熔融的金属液体过快的挤向四周。焊接电流过大或挤压过程的时间过长,使钢筋熔融的金属液体过多,从而造成挤压后焊包薄而大。 预防措施;挤压时应逐渐下送钢筋,使上部钢筋把熔融的金属液均匀的挤压到钢筋周围,形成薄厚均匀,大小适中的焊包。因电渣压力焊的热效率较高,其焊接电流比闪光对焊的电流小一半,宜按钢筋

超声波衍射时差法(TOFD)技术分析

超声波衍射时差法(TOFD)技术分析 发表时间:2018-12-05T16:15:38.130Z 来源:《科技新时代》2018年10期作者:陈拥军 [导读] 针对超声波衍射时差法,在介绍其原理、优缺点的基础上,对其与A型脉冲检测和射线探测两种方法进行了对比,明确其优势和特点所在,为其推广应用提供参考依据。 (中国能建葛洲坝集团机电建设有限公司,湖北宜昌 443000) 摘要:针对超声波衍射时差法,在介绍其原理、优缺点的基础上,对其与A型脉冲检测和射线探测两种方法进行了对比,明确其优势和特点所在,为其推广应用提供参考依据。 关键词:超声波衍射时差法;A型脉冲检测;射线探测 超声波衍射时差法(Time of Flight Diffraction,TOFD)最初主要用于缺陷测高,经过多年的完善和发展,正不断取代传统检测技术,在缩短检测周期的同时保证检测结果准确性。 1超声波衍射时差法基本原理 在不具连续性缺陷尖端进行波形转换,如果完成转换后有衍射波,则该衍射波将覆盖很大范围,继而对缺陷进行检测。通过对飞越时间的准确记录,就能对缺陷高度进行测量,进而实现缺陷的准确定量,对于缺陷的尺寸,一般被定义成信号对应的飞越时间差,但要注意的是信号波幅和缺陷的定量之间没有关系。 该技术由两部分组成,分别为超声波发射(存在一定间隔距离)和超声波接收探头,因缺陷尖端所在方向波往往较弱,所以常用角度相对较大的探头在一定长度范围内进行一次扫查,这一过程中应做到精确,声波脉冲被探头接收以后,将得到侧向波,该侧向波于工件表面以下进行传播。若未检出缺陷,则底面回波将被探头接收[1]。 以上信号均可作为参考,若未考虑变形波,则缺陷信号处在这两个信号之间。当两个信号均已到达以后,发射与接收探头之间的路径会有明显的长短,一般是指缺陷下尖端对应的信号。对缺陷而言,其高度是指尖端之间的飞越时间,需要注意的是,侧向波和底面回波,两者相位完全相反,同时上、下尖端相位同样完全相反。 2超声波衍射时差法优缺点 2.1优点 (1)在一次扫查中可覆盖所有区域,但不包括处在上、下表面的盲区,能有效提高检测作业速度。 (2)具有良好的可靠性,对中部缺陷有着极高的检出率。 (3)可发现多种不同的缺陷,而且对其走向往往不敏感。 (4)能识别出不断向表面方向延伸的各类缺陷。 (5)通过对D-扫描成像的合理应用,能使对缺陷作出的判断更为直观。 (6)能对缺陷在垂直方向上进行准确定位与定量,最大精度误差在1mm以内。 (7)若与脉冲反射法等充分结合,能进一步保证检测效果,具有100%的覆盖率。 2.2缺点 (1)在近表面等位置有盲区,对这一区域进行检测时,可靠性相对较低。 (2)缺陷的定性难度相对较大。 (3)当对图像进行判断时,要具备丰富的相关经验。 (4)对于横向缺陷,有很大的检出难度。 (5)当对粗晶材料进行检测时,会有很大的检出难度。 (6)当工件有很复杂的形状时,测量难度相对较大。 (7)对噪声比较敏感,夸大了一些等良性缺陷,如 气孔,冷夹层,内部未熔合。 3超声波衍射时差法和其它方法的对比 3.1和A型脉冲检测之间的对比 (1)可靠性 因超声波衍射时差法借助衍射波完成检测,衍射信号不会收到声束这一因素的影响,所有方向上的缺陷均可被检出,进而有着良好的检出率。国外作出的相关试验可得:当采用手工UT时,检出率为50%-70%;当采用TOFD时,检出率为70%-90%;当采用机械扫查和TOFD相结合的方法时,检出率为80%-95%。从中可以看出,这种方法与传统方法相比,具有更高的可靠性[2]。 (2)定量精度 借助TOFD法对缺陷进行定量,其精度远比传统手工方法高。通常情况下,对于面积型与线性缺陷,该方法的定量误差不会超过 1mm。而对于裂纹缺陷及未熔合缺陷,该方法的测量误差仅仅为零点几毫米。 (3)检测操作 目前应用频率最高的非平行扫查,通常仅需一人就能完成,检测探头仅需在焊缝的两侧进行移动,无需进行锯齿扫查,具有很高的检测效率,而且操作成本还很低。 (4)信息处理 在整套检测系统中,装有自动扫查单元,可准确定位探头和缺陷之间的相对位置,经处理的信号能得到图像,而且其信息量直接显示远大于传统A扫描。对于A型显示,屏幕上中可以显示出一条信号,但采用TOFD得出的图像,是多个信号的整合结果。相较于A型信号及其波形显示,信息量更大的TOFD图象对缺陷准确识别与分析更有利。 (5)检测系统 目前常用的以TOFD为核心的检测系统,均为性能强劲的数字化仪器,能克服传统探伤仪器在信号记录方面的劣势,除了能对信号进行全过程记录,还能长时间的保存数据,并且还能以较高的速度处理大量信号。

闪光对焊的要求

5.1.7钢筋闪光对焊接头、电弧焊接头、电渣压力焊接头、气压焊接头拉伸试验结果均应符合下列要求: 1 3 个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该牌号钢筋规定的抗拉强度;RRB400 钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于570N/mm2; 2 至少应有2 个试件断于焊缝之外,并应呈延性断裂。当达到上述2 顶要求时,应评定该批接头为抗拉强度合格。 当试验结果有2 个试件抗拉强度小于钢筋规定的抗拉强度;或 3 个试件均在焊缝或热影响区发生脆性断裂时,则一次判定该批接头为不合格品。 当试验结果有1 个试件的抗拉强度小于规定值,或 2 个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂,其抗拉强度均小于钢筋规定抗拉强度的 1.10 倍时,应进行复验。 复验时,应再切取 6 个试作。复验结果,当仍有 1 个试件的抗拉强度小于规定值,或有 3 个试件断于焊缝或热影响区呈脆性断裂,其抗拉强度小于钢筋规定抗拉强度的1.10 倍时,应判定该批接头为不合格品。 注:当接头试件虽断于焊缝或热影响区,呈脆性断裂,但其抗拉强度大于或等于钢筋规定抗拉强度的 1.10 倍时,可按断于焊缝或热影响区之外,称延性断裂同等对待。 5.3 钢筋闪光对焊接头 5.3.1闪光对焊接头的质量检验,应分批进行外观检查和力学性能检验,并应按下列规定作为一个检验批; 1 在同一台班内,由同一焊工完成的300个同牌号、同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少,可在一周之内累计计算;累计仍不足300个接头时,应按一批计算; 2 力学性能检验时,应从每批接头中随机切取 6 个接头,其中 3 个做拉伸试验,3 个做弯曲试验; 3 焊接等长的预应力钢筋(包括螺丝端杆与钢筋)时,可按生产时同等条件制作模拟试件; 4 螺丝端杆接头可只做拉伸试验; 5 封闭环式箍筋闪光对焊接头,以 600 个同牌号。同规格的接头作为一批,只做拉伸试验。 5.3.2闪光对焊接头外观检查结果,应符合下列要求: 1 接头处不得有横向裂纹; 2 与电极接触处的钢筋表面不得有明显烧伤; 3 接头处的弯折角不得大于3°; 4 接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的 0.1 倍,且不得大于 2mm 。

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