基于超聲檢測的起重機(jī)T型焊縫缺陷檢測分析

0 引言

無損檢測是一種現(xiàn)代十分先進(jìn)的綜合應(yīng)用科學(xué)技術(shù)手段，在推動工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展上發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，許多國家將無損檢測技術(shù)視為工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。起重機(jī)屬于我國特種設(shè)備中的一種，在工作過程中需要起吊不同的重物，為此保證起重機(jī)結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性至關(guān)重要。T型焊縫是起重機(jī)結(jié)構(gòu)焊接中常見的焊縫形式，其存在的缺陷類型有裂紋、未焊透、未融合、夾渣以及氣孔等，對焊縫質(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響。當(dāng)下對起重機(jī)T型焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢測方法較多，主要有磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測以及超聲檢測等，不同檢測方法有著各自擅長的地方，均能夠?qū)崿F(xiàn)對T型焊縫質(zhì)量的檢測，然而不同檢測方法也存在不同的缺陷

。超聲檢測是當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的無損檢測方法，在檢驗(yàn)起重機(jī)T型焊縫質(zhì)量上發(fā)揮了重要作用，許多研究人員也十分重視超聲檢測技術(shù)的研究與優(yōu)化。按照檢測方式的不同，超聲檢測方式主要分為了三種類型，分別是投射法、共振法以及脈沖反射法，而脈沖反射法是三種方法中應(yīng)用范圍最廣、使用頻率最高的方法

。這種檢測手段是依托于壓電晶體逆壓電效應(yīng)與壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對T型焊縫的無損檢測。本文重點(diǎn)分析了超聲檢測類型與方法，提出了超聲檢測方法在起重機(jī)T型焊縫缺陷檢測中的應(yīng)用。

1 超聲檢測類型與特征分析

1.1 超聲檢測特征

超聲檢測通常是基于超聲波在工件上的傳播特性完成檢測工作的

。比如說，超聲波在穿透某個(gè)工件過程中消耗的能量，同時(shí)在傳播中當(dāng)遇見兩個(gè)不相等聲阻抗的介質(zhì)面時(shí)發(fā)生反射。

具體來說，超聲檢測的工作原理是：設(shè)備向待檢測點(diǎn)發(fā)出超聲波，同時(shí)使用相應(yīng)的手段獲取被檢零部件中的超聲波。超聲波傳播過程中會穿透待檢測零部件內(nèi)部，同時(shí)和零部件內(nèi)部材料與缺陷等產(chǎn)生相互作用，使得超聲波大小、方向等發(fā)生改變，之后采用特定的儀器設(shè)備接受變化后的超聲波，對其進(jìn)行分析與研究。依照超聲波中剩余能量大小與波形特征等，評估被檢測零部件中是否存在質(zhì)量缺陷，并預(yù)測出缺陷的位置與特征

。

電量風(fēng)險(xiǎn)主要是指電量工序平衡的風(fēng)險(xiǎn)，電能的供大于求和供不應(yīng)求、自發(fā)電、電力大客戶直接向發(fā)電集團(tuán)購電以及其它能源競爭等都是產(chǎn)生電量風(fēng)險(xiǎn)的因素，但這些因素或多或少都與政府的規(guī)劃建設(shè)導(dǎo)向性有所相關(guān)。因此電量風(fēng)險(xiǎn)雖然歸類在市場風(fēng)險(xiǎn)中，但仍然和政策風(fēng)險(xiǎn)脫不了聯(lián)系。

1.2 超聲檢測分類

事實(shí)上，超聲檢測的類型多種多樣，依照不同分類方法，可以將超聲檢測劃分為不同類型，具體如下。

2003年11月25日，在紀(jì)念毛澤東同志批示“楓橋經(jīng)驗(yàn)”40周年暨創(chuàng)新“楓橋經(jīng)驗(yàn)”大會上，時(shí)任中央綜治委主任羅干作了重要講話。中共浙江省委于2004年5月和2006年4月先后作出了建設(shè)“平安浙江”和“法治浙江”決定，強(qiáng)調(diào)要推廣和創(chuàng)新“楓橋經(jīng)驗(yàn)”。2008年11月24日，紀(jì)念“楓橋經(jīng)驗(yàn)”45周年大會召開，周永康、孟建柱等中央領(lǐng)導(dǎo)專程視察楓橋，給予新時(shí)期“楓橋經(jīng)驗(yàn)”高度評價(jià)。

其次使用斜探頭在腹板上依托于一次與二次波實(shí)施探測，具體探頭位置如圖2中所示的C、D位置。這種探測形式和平板對接焊縫缺陷檢測方法較為接近。

第二，依照波形進(jìn)行劃分，可以將超聲檢測分成縱波法、橫波法、表面波檢測、板波檢測以及爬坡法。具體來說，縱波法即縱波檢測方法，主要涵蓋了縱波直探頭以及傾斜探頭兩種；橫波法是指縱波觸碰到待檢測工件外表面之后，基于波形轉(zhuǎn)化得到橫波，并對該波形進(jìn)行檢測與分析；表面波檢測，在使用該方法進(jìn)行工件內(nèi)部缺陷檢測時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)要全面掌握表面波的特性，即表面波是如何出現(xiàn)的、待檢測工件發(fā)射特征以及什么因素會對表面波傳播產(chǎn)生影響；板波檢測，在使用該方法進(jìn)行工件內(nèi)部缺陷檢測時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)要全面掌握板波的不同種類，蘭姆波是怎樣出現(xiàn)的，蘭姆波具有什么樣的傳播特性及其相應(yīng)的檢測流程；爬坡法，一般來說將橫波在波前的那部分波稱之為頭波，將距離被檢測工件表面一段距離的橫波和表面縱波之間的波峰叫做爬坡。

第三，依照探頭數(shù)量進(jìn)行劃分，可以將超聲檢測分成單探頭法、雙探頭法以及多探頭法。其中單探頭法一般表示為將探針當(dāng)成是接收的發(fā)射與超聲檢測方法；雙探頭法表示為采用兩個(gè)探頭進(jìn)行質(zhì)量缺陷檢測的方法，根據(jù)兩個(gè)探頭連接方式的不同又可以分為V－串聯(lián)、并聯(lián)以及交叉聯(lián)等；多探頭法表示為使用三個(gè)及以上數(shù)量的探頭進(jìn)行缺陷檢測的方法。

在利用超聲檢測方法進(jìn)行焊縫缺陷檢測時(shí)，可以運(yùn)用的檢測方法多種多樣，比如說雙向檢測、單向檢測、線性檢測以及偏向檢測等。在實(shí)際開展T型焊縫檢測工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)要依照T型焊縫的長短、大小、結(jié)構(gòu)以及具體環(huán)境等，選取最佳的超聲檢測方法，從而得到精準(zhǔn)而又可靠的檢測結(jié)果，確保超聲檢測工作的正常有效進(jìn)行。當(dāng)超聲檢測探討位于T型焊縫的正上方位置時(shí)，如果T型焊縫的寬度未超過探頭孔直徑時(shí)，則要優(yōu)先使用線性檢測，相反當(dāng)T型焊縫的寬度大于探頭孔直徑時(shí)，則應(yīng)當(dāng)要使用單向檢測或者雙向檢測方法。

具體來說，人工檢測一般表示為由工作人員手持探頭開展脈沖反射超聲檢測工作，因?yàn)檫@樣的檢測方式較為單一且容易實(shí)現(xiàn)，在許多特種設(shè)備缺陷檢測中有著廣泛的應(yīng)用；自動檢測一般表示為基于特定自動化設(shè)備來取代傳統(tǒng)人工的檢測方法，在人工干預(yù)不多的基礎(chǔ)之上完成各部分檢測的一種超聲檢測方法。

2 T型焊縫檢測聲束的波形與檢測方式選擇

2.1 T型焊縫檢測聲束的波形選擇

做為一個(gè)在全球知名的專家和技術(shù)引領(lǐng)者，伊薩拜棱輝特霍伊斯勒有限公司的革新產(chǎn)品不斷重新定義著當(dāng)前的工藝水平，同時(shí)也展示了伊薩拜棱輝特的技術(shù)和創(chuàng)新能力。該公司的三個(gè)業(yè)務(wù)部門——測量、精密功率電阻和熱電合金，都已經(jīng)制定了有效的方案來應(yīng)對明日的技術(shù)挑戰(zhàn)。

2.2 檢測方式的選擇

第四，依照人工干預(yù)程度進(jìn)行劃分，可以將超聲檢測分成人工檢測與自動檢測兩種。

依照焊縫缺陷情況與位置，將檢測面設(shè)定在腹板側(cè)面。這種方式可以確保發(fā)射聲束垂直接觸到焊接缺陷外表，有助于得到較多能量的反射波，進(jìn)而得到更佳檢測效果。

3 起重機(jī)T型焊縫的特征

長江委2018年工作會議提出了“由開發(fā)中保護(hù)向保護(hù)中發(fā)展轉(zhuǎn)變、實(shí)現(xiàn)以保護(hù)為前提的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展”的治江新思路，確立了“四個(gè)長江”的治江目標(biāo)，擬通過補(bǔ)齊補(bǔ)強(qiáng)防洪抗旱減災(zāi)體系短板，著力構(gòu)建安瀾長江；強(qiáng)化優(yōu)化水資源配置和節(jié)約利用，著力構(gòu)建綠色長江；建立健全流域綜合管理體制機(jī)制，著力構(gòu)建和諧長江；加快推進(jìn)水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)，著力構(gòu)建美麗長江。

依照T型焊縫接頭所在位置的不同、承載能力大小以及作用的區(qū)別，所選用的T型接頭母材也是隨之發(fā)生變化的。在眾多應(yīng)用材料中，鋼比其它材料在使用范圍、使用頻率上都有著較大優(yōu)勢，比如說橋式門架起重機(jī)、汽車起重機(jī)等結(jié)構(gòu)上存在較多的T型接頭，這些接頭材質(zhì)均為鋼材。一般來說，常用的焊接方式主要有焊條電弧焊、CO

氣體保護(hù)焊以及埋弧焊等，需要依照焊接材料、工況以及功能等的不同選取相應(yīng)的焊接方式。

4 基于超聲檢測的起重機(jī)T型焊縫缺陷檢測

第一，在T型焊縫根部位置易出現(xiàn)未融合與未焊透等焊縫缺陷，該位置與翼板的上表面相垂直。

起重機(jī)翼板與腹板依托于焊接的方式形成了T型接頭，兩個(gè)板之間的焊縫就叫做T型焊縫，如圖1所示。

根據(jù)焊縫檢測位置，將檢測面確定為翼板外側(cè)面，這是由于翼板側(cè)面與焊縫位置距離較遠(yuǎn)，不存在較多的焊渣與飛濺物等，只需要進(jìn)行簡單的修整即可。此外，將探頭固定在翼板側(cè)面，能夠選用0°波開展檢測，波形更加簡單，便于判斷

。

第二，在T型焊縫坡口位置易產(chǎn)生焊趾裂紋以及坡口未融合等缺陷。

1.2 實(shí)驗(yàn)動物和分組 選取清潔級雄性BALB/C小鼠18只，12周齡，由上海杰思捷實(shí)驗(yàn)動物有限公司提供。將小鼠隨機(jī)分為3組，每組6只：對照組尾靜脈注射生理鹽水0.1 ml，脂多糖組尾靜脈注射脂多糖5.0 mg/kg，激素組在脂多糖組基礎(chǔ)上給予甲強(qiáng)龍4.8 mg/kg。

第三，在T型焊縫中間的位置易出現(xiàn)夾渣與氣孔等缺陷。

對該焊接缺陷的檢測最好將檢測面設(shè)定在翼板外側(cè)面，依托于偏轉(zhuǎn)角度為00聲束的電子進(jìn)行檢測，參數(shù)調(diào)整方式單一，獲得的圖像較為直觀，然而這種檢測方式也很容易造成根部焊縫缺陷漏檢，所以還應(yīng)當(dāng)要引入腹板側(cè)面檢測方式，避免造成焊縫缺陷遺漏

。

為了深入分析超聲檢測在起重機(jī)T型焊縫檢測中的應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)了相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，選用兩塊板厚為12mm的鋼板焊接成T型焊縫，并通過人工方式使其存在一些焊縫缺陷，如圖2所示為起重機(jī)T型焊縫超聲探傷示意圖。在T型焊縫的兩端位置分別加工了兩個(gè)直徑為2mm的人工缺陷孔。

首先使用直探頭對翼板表面進(jìn)行探測，如圖2中所示的超聲波探頭位置A與B，該探測方法主要是為了檢測出T型焊縫中腹板與翼板零件缺陷。

在實(shí)際開展T型焊縫內(nèi)部缺陷檢測工作時(shí)，通常情況下只需要兩種波形，分別是橫波與縱波。當(dāng)縱波以相應(yīng)的角度射向待檢測工件表面時(shí)，在從固體進(jìn)入到第二介質(zhì)中時(shí)，不僅僅會出現(xiàn)縱波的反射與折射，同時(shí)也會產(chǎn)生橫波的反射與折射

。此外在特定情況下，還可能會出現(xiàn)表面波。需要特別注意的是不同波形仍然滿足折射與反射定律，不同波形的波傳播速度和其傳播角度的正弦比值相同。

第一，依照工作原理進(jìn)行劃分，可以將超聲檢測分成脈沖反射法、衍射時(shí)差法、穿透法以及共振法

。其中脈沖反射法是利用超聲波探頭向待檢測工件發(fā)射脈搏波，之后仔細(xì)觀察與分析待檢測工件背部超聲波與內(nèi)部劃痕，以此來判定零部件有無質(zhì)量缺陷；衍射時(shí)差法是依托于待檢測工件缺陷地方的衍射波信號來查看質(zhì)量缺陷的大小。一般情況下是使用一對一的工作方式；穿透法是利用脈沖波與連續(xù)被在穿過工件時(shí)會產(chǎn)生能量衰減原理進(jìn)行工件質(zhì)量檢測的；共振法是依托于被檢測工件的共振特性來獲得工件內(nèi)部缺陷以及厚度變化的。

最后，采用斜探頭基于翼板外側(cè)或者內(nèi)側(cè)位置進(jìn)行焊縫缺陷探測，當(dāng)探頭位置翼板外側(cè)位置時(shí)完成一次波探測，當(dāng)探頭位置翼板內(nèi)側(cè)位置時(shí)完成二次波探測。相對來說，翼板外側(cè)一次波探測精準(zhǔn)性更好，然而識別不到焊縫。

試驗(yàn)選用的超聲波檢測儀設(shè)備型號為PXVT-31型數(shù)字探傷儀。需要準(zhǔn)備一個(gè)超聲直探頭一個(gè)以及若干個(gè)規(guī)格的斜探頭各一個(gè)，如表1所示為試驗(yàn)所使用的探討參數(shù)。

在試驗(yàn)中分別使用直探頭與斜探頭對焊縫中的兩處缺陷進(jìn)行檢測，人工缺陷具體位置與直探頭、斜探頭位置如圖2所示，詳細(xì)記錄試驗(yàn)過程及各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

盡管缺陷1與缺陷2孔直徑大小與長度均相同，然而因?yàn)樗幍奈恢貌煌?，最終探測出的兩組數(shù)據(jù)相差比較大。

這個(gè)定理指出，閉合電流回路周圍的磁場可以看成是由許多微小電流元(很短的直導(dǎo)線電流元)單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的磁場經(jīng)過矢量疊加產(chǎn)生的。式(1)中的μ0為真空磁導(dǎo)率，而I0dl表示的是為電流強(qiáng)度為I0dl、長度為dl的電流微元，其矢量的方向代表電流的流向，r為電流微元到空間某一個(gè)場點(diǎn)P的位置矢量。

首先在對缺陷1進(jìn)行探測時(shí)，當(dāng)使用不同K值的斜探頭進(jìn)行探測時(shí)，最終獲得的波形差別較大，并且K值為2.5時(shí)得到了波形圖波峰最為顯著，相比之下其它K值的斜探頭得到的波形圖波峰較小，由此可以得出，在利用超聲進(jìn)行焊縫缺陷檢測時(shí)，依照待檢測工件板厚選取適宜的K值十分重要。

超聲檢測在起重機(jī)T型焊縫檢測中具有非常廣泛的應(yīng)用，依托于直探頭與斜探頭的共同使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對T型焊縫各個(gè)位置的探測。當(dāng)翼板板厚偏小時(shí)，著重采用橫波探傷方法，同時(shí)將縱波探傷法作為輔助。當(dāng)翼板板厚較厚時(shí)，需要同時(shí)使用縱波探傷法與橫波探傷法。為了確保超聲波聲束和缺陷呈90°，當(dāng)板厚度較薄時(shí)要優(yōu)先使用較大K值的斜探頭，而當(dāng)探測板厚厚度較大時(shí)，則需要使用較小K值的斜探頭。

3/胡蘿卜素不僅能抗氧化，還可以免疫調(diào)節(jié)。人體衰老的進(jìn)程與抗氧化和免疫調(diào)節(jié)能力息息相關(guān)，而胡蘿卜素恰好這兩項(xiàng)都在行，所以在抗衰老這條路上，它是必不可少的。

5 結(jié)語

綜上所述，起重機(jī)在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，廣泛應(yīng)用于工廠、碼頭以及建筑等多個(gè)領(lǐng)域。

該算法的思路是從第一個(gè)數(shù)據(jù)開始進(jìn)容器,然后每個(gè)數(shù)據(jù)都把所有容器里面的數(shù)遍歷一遍，把數(shù)據(jù)加到滿足題目這個(gè)公式的加到容器的那個(gè)數(shù)據(jù)里面，如果容器中有裝滿的，就把它彈出容器,以免浪費(fèi)空間。BF算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，空間復(fù)雜度為O(n)。

起重機(jī)作為特種設(shè)備中的一種，其安全性與穩(wěn)定性十分重要，利用超聲檢測技術(shù)對T型焊縫進(jìn)行探測，及時(shí)查找出焊縫缺陷，確保焊接位置牢固，提高起重機(jī)工作的穩(wěn)定性。

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