研制电站角接接头相控阵超声检测系统

1、PAGE PAGE 28研制电站角角接接头头相控阵阵超声检检测系统统单位名称：中国能能源建设设集团安安徽电力力建设第第一工程程有限公公司小组名称：中国能能建安徽徽电建一一公司皖皖能铜陵陵项目津津利科技技QC小组2017年年6月目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc448840000一、小组概概况 PAGEREF _Toc448840000 h 2 HYPERLINK l _Toc448840001二、选择课课题3 HYPERLINK l _Toc448840003三、设定目目标3 HYPERLINK l _Toc448840004四、提出各各种方案案并确定定最佳

2、方方案4 HYPERLINK l _Toc448840005五、制定对对策10 HYPERLINK l _Toc448840006六、按对策策实施111 HYPERLINK l _Toc448840007七、确认效效果155 HYPERLINK l _Toc448840008八、标准化化19 HYPERLINK l _Toc448840010九、总结与与打算 PAGEREF _Toc448840010 h 117名词解释： 相控阵技技术（源源于相控控阵雷达达）简介介：相控阵超声声检测（Phaasedd Arrrayy Ulltraasonnic Tesstinng PPA-UUT）技术术是利用

3、用电子方方式控制制相控阵阵探头合合成的声声束来实实现超声声波发射射、接收收的一种种检测技技术。本本技术能能精确地地以电子子方式控控制声束束的角度度和焦斑斑尺寸，对对金属材材料内部部的缺陷陷进行精精确扫查查与定位位并形成成三维图图像，实实施比较较精确的的检测。（a） 时时间延迟迟形成偏偏转或聚聚焦声束束 （b） 相控阵阵超声探探头各晶晶片辐射射声波形形成偏转转声束示示意图一、小组概概况小组情况小组名称安徽电建一一公司皖皖能铜陵陵项目“津利科科技”QC小组组建时间2015年年10月注册日期2016年年1月1日课题类型创新型注册编号AEPC11-20016-38活动时间2016年年1月-20016年

4、12月活动次数26次出勤率100%小组成员7人组 长长孙 磊磊成员情况姓 名性 别学 历职务、职称称组内分工孙 磊男本科高级工程师师组织策划（组组长）余新海男本科高级工程师师资源协调、技技术指导导樊传琦男本科高级工程师师协调管理朱 琪男本科助理工程师师分析实施方 超男本科助理工程师师试验管理任余豪男本科助理工程师师试验管理郝冬生男本科助理工程师师资料收集陈强男本科助理工程师师方案实施制表人：朱朱琪 制表时时间：20116年1月3日小组活动计计划表二、选题理理由（1）皖能能铜陵电电厂1*10000MW工程扩扩建中，业业主要求求对锅炉炉部分角角接接头头焊口进进行抽检检。图一（2）：采采用传统统磁粉

5、检检测技术术仅能检检测焊缝缝表面和和近表面面的缺陷陷，对焊焊缝内部部质量是是否存在在危害性性缺陷无无法判定定，近年年锅炉机机组运行行中因角角接接头头焊缝质质量不合合格发生生的泄露露事故时时有发生生。（3）：采采用相控控阵超声声检测技技术可以以对角接接接头实实施有效效的检测测，但目目前还没没有能直直接应用用在角接接接头上上的相控控阵超声声检测系系统。如如采用常常规适用用于对接接接头的的相控阵阵超声检检测系统统，对角角接接头头的根部部缺陷检检出率仅仅达到61.82%，同时时对检测测人员的的技术要要求较高高，难以以满足工工程检测测要求。常规相控阵阵超声检检测技术术试验试验序号试验对象试验数量预埋缺陷

6、位位置预埋危害性性缺陷个个数缺陷检出个个数危害性缺陷陷检出率率1安放式角接接接头30近表面2020100%内部242291.677%根部302066.677%2插入式角接接接头30近表面201995%内部242395.833%根部301860%3其他型式的的角接接接头20近表面1515100%内部181688.899%根部221359.1%近表面缺陷陷的平均均检出率率98.333%内部缺陷的的平均检检出率92.133%根部缺陷的的平均检检出率61.822%制表人：樊樊传琦 制表时时间：20116年1月30日 为保证证角接接接头相控控阵超声声检测质质量，需需要研制制新型的的相控阵阵超声检检测系统

7、统，提高高角接接接头根部部缺陷的的检出率率。根据铜陵项项目部及及已存问问题分析析，确定定本次活活动课题题：研制制电站角角接接头头相控阵阵超声检检测系统统。三、设定目目标QC小组的的预期目目标为： 研制的的角接接接头相控控阵超声声检测系系统，其其角接接接头根部部缺陷检检出率达达95%。目标柱状图图制表人：孙孙磊 制表时时间：20116年2月15日1、经验丰丰富：小小组成员员成功研研制“电力小小径管相相控阵超超声检测测系统”,并荣获获全国QC成果一一等奖具具有丰富富的QC活动经经验。经经华电六六安项目目、神皖皖安庆电电厂等10几个项项目的应应用，小小径管的的缺陷检检出率达达98%。2、公司支支持：

8、本本课题得得到公司司的全力力支持，给给予了充充足的试试验经费费、并提提供了专专用的研研发试验验室。3、人员配配置充分分：本次次活动聚聚集了公公司一批批优秀人人才，小小组成员员中有无无损检测测高级工工程师、国国际焊接接工程师师，具有有丰富的的无损检检测、焊焊接现场场经验和和软、硬硬件开发发能力。四、提出各各种方案案并确定定最佳方方案（1）方案案亲和图图如下：制图人：朱朱琪 制图时时间：20116年3月25日根据亲和图图所示，小小组准备备将整理理出来的的研制方方案进行行逐一的的分析和和评价：制图人：朱朱琪 制图时时间：20116年4月8日1）主机选选择 制图图人：任任余豪 制图时时间：20116年

9、4月26日2）探头选选择制图人：朱朱琪 制图时时间：20116年5月3日3）工艺调调试的选选择制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年4月4日4）灵敏度度选择a) 常规规方式设设置:电力行行业相关关标准规规定了超超声检测测灵敏度度设置的的大小，但但现场焊焊件母材材等级不不同，如如T91等新型型材料，易易出现裂裂纹缺陷陷，若根根据标准准直接设设置灵敏敏度，缺缺陷检出出率较低低。b) 模拟拟试验设设置:小组收收集不同同规格的的火电厂厂角接接接头，1：1制作模模拟试管管，并设设置如裂裂纹、未未焊透、未未熔合、气气孔等108根缺陷陷，进行行模拟试试验，将将试验检检测出缺缺陷的位位置、大大小与实实际值

10、相相比较，得得出灵敏敏度最佳佳标准，各各类缺陷陷的检出出率高。试试验数据据见下表表。模拟试管灵灵敏度调调节试验验数据表表模拟试管编编号模拟试管规规格灵敏度Z57-TT13-157*113mmm11dBZ38-TT738*77mm8dBZ60-TT15-260*115mmm13dBZ48-TT9-1148*99mm15dB制表人：孙孙磊 制图时时间：220166年5月1日 综上所述述，模拟拟实验调调试更加加合理。（2）方案案进一步步细化制图人：朱朱琪 制图时时间：20116年4月8日1）线阵探探头选择择根据探头晶晶片的不不同，探探头可分分为常规规线阵探探头和自自聚焦线线阵探头头，两种种探头的的聚

11、焦性性能也不不相同，小小组人员员通过实实验，对对两种探探头的聚聚焦性能能进行对对比分析析，见下下图。制图人：陈陈强 制图时时间：20116年5月3日制图人：朱朱琪 制图时时间：20116年5月3日2）模拟试试管的材材质选择择模拟试管的的材质不不同，影影响声束束在工件件中的传传播速度度，从而而影响检检测结果果，小组组成员选选择部分分碳钢模模拟试管管和与被被检工件件相同材材质的模模拟试管管调试声声束，进进行检测测实验结结果如下下：制图人：方方超 制图时时间：20116年6月3日实验数据如如下：序号被检工件材材质模拟试管材材质检测结果1T91C误差大T91准确212Cr11MoVVC误差大12Cr1

12、1MoVV准确315CrMMoC误差大T91准确4T92C误差大T92准确C误差大准确制图人：任任余豪 制图时时间：20116年6月23日制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年6月30日（3）确定定最佳方方案制图人：朱朱琪 制图时时间：20116年7月12日五、制定对对策表小组人员根根据选定定的最佳佳方案、制制定了对对策表，如如下所示示：项目对策目标措施地点负责人时间主机的选择择选择可编程程软件的的主机编程角接接接头相控控阵超声声检测软软件，检检测图谱谱显示齐齐全、方方便1、编制软软件可现现实不同同的结构构、规格格的角接接接头图图像；2、接头模模拟图像像可现实实聚焦法法则 。3、检测图图谱

13、可显显示检测测结果的的详细数数据。研发室孙磊朱琪樊传琦2015年年12月-20016年1月探头的选择择采用自聚焦焦线阵探探头探头大小适适合各种种管径的的角接接接头检测测1、制作探探头的晶晶片间距距控制在在0.55mm左左右；2、尽量采采用166晶片的的探头；3、采用加加装楔块块增加探探头的寿寿命。减减少外形形尺寸研发室余新海陈强郝冬生2016年年2月-20016年4月工艺调试的的选择采用CIVVA仿真调调试工艺艺形成可靠地地检测工工艺参数数1、CIVVA仿真模模拟各种种类型角角接接头头的聚焦焦法则参参数；2、对不不同规格格的材料料的角接接接头都都进行仿仿真试验验、调试试检测工工艺。研发室樊传琦

14、任余豪方超2016年年5月-20016年8月模拟试管的的选择与工件相同同的材料料和结构的模模拟试管管 制作各种材材料、结构型式式和规格格梯度的的角接接接头模拟拟试管1、前往锅锅炉厂、电电厂收集集不同材材料和结结构型式式的角接接接头资资料；2、采用人人工方法法在模拟拟试管中中设计不不同的焊焊接缺陷陷研发室朱琪任余豪陈强2016年年8月-20016年10月检测系统整整体组装装、测试试试验验证仿真和，模模拟试验验结果的的准确率率1000%选择角接接接头模拟拟试管进进行仿真真和试验验检测研发室全体小组人人员2016年年11月-20016年12月制图人：陈陈强 制图时时间：20116年7月30日六、按对

15、策策实施实施一：选选择自主主编程软软件的主主机。软件显示和和图形调调节（1）上图图中，采采用进口口相控阵阵超声主主机可支支持不同同结构的的角接接接头检测测软件；（2）角接接接头检检测图谱谱中，可可实施显显示焊缝缝的结构构类型、缺缺陷的位位置参数数和检测测结果，显显示功能能齐全。实施二：制制作自聚聚焦线阵阵探头探头的外观观和晶片片的切割割尺寸、排排列方式式见下图图。制图人：陈陈强 制图时时间：20116年8月5日（1）利用用仿真调调试工艺艺确定的的晶片间间距、角角度、晶晶片个数数等参数数制作探探头；（2）探头头的外观观规格小小巧，适适合各种种角接接接头的相相控阵超超声检测测；（3）探头头外壳和和

16、晶片采采用性能能材料制制作，提提高使用用寿命和和实用性性。小组人员通通过多次次试验对对制作的的探头进进行性能能对比试试验，结结果如下下：制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年8月10日实施三：CCIVAA仿真调调试检测测工艺 CIVVA仿真真示意图图如下，制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年8月23日实施四：制制作与工工件相同同的材料料和结构构的模拟拟试管调调试灵敏敏度制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年8月30日小组人员多多次前往往锅炉厂厂进行角角接接头头焊接形形式和结结构类型型的调研研，收集集相关资资料，制制作角接接接头相相控阵超超声模拟拟试管。小小组人员员选取安安放式、插

17、插入式角角接接头头模拟试试管，进进行多次次相控阵阵超声检检测试验验，实验验完成，解解剖模拟拟试管，验验证检测测结果和和模拟试试管研制制的准确确度。检测照片和和图谱解剖图片试验种类人工缺陷预预埋种类类试验结果模拟试管试试验选取安放式式、插入入式、马马鞍式等等不同结结构和规规格的角角接接头头作为试试验对象象包括气孔、未未焊透、未未融合、裂裂纹和烧烧穿等多多种缺陷陷类型相控阵超声声检测结结果与解解剖试验验结果相相同目标实现制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年9月8日实施五：检检测系统统整体组组装、测测试。系统组装完完成，小小组人员员选择模模拟试管管，进行行仿真试试验和检检测试验验结果的的比对，

18、进进行整体体测试，试试验结果果、仿真真结果和和实验结结果如下下：制表人：陈陈强 制表时时间：20116年9月13日制表人：郝郝冬生 制表时时间：20116年9月15日制图人：郝郝冬生 制图时时间：20116年9月24日 小组成成员选择择了30与根试管管。进行行仿真和和模拟试试验，进进行对比比对所有模拟拟试管都都进行检检测制表人：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-TT10-157*110mmm气孔3mmm、未焊焊透14mmm、裂纹12mmm气孔3mmm、未焊焊透14mmm、裂纹12mmm相同Z42-TT7.5542*77.5mmm气孔2mmm

19、、未焊焊透10mmm、裂纹12mmm气孔2mmm、未焊焊透10mmm、裂纹12mmm相同Z63-TT9.55-263*99.5mmm气孔3mmm、未焊焊透8mm、裂纹12mmm气孔3mmm、未焊焊透8mm、裂纹12mmm相同Z48-TT12-148*112mmm气孔3mmm、未焊焊透13mmm、裂纹12mmm气孔3mmm、未焊焊透13mmm、裂纹12mmm相同Z38-TT7-HH38*77mm气孔2mmm、未焊焊透7mm、裂纹12mmm气孔2mmm、未焊焊透7mm、裂纹12mmm相同Z48-TT10.5-2248*110.55mm气孔3mmm、未焊焊透16mmm、裂纹12mmm气孔3mmm、未

20、焊焊透16mmm、裂纹12mmm相同七、确认效效果小组人员选选择一定定数量和和各种结结构形式式角接接接头模拟拟试管，进进行检测测试验。试验序号试验对象试验数量预埋缺陷位位置预埋危害性性缺陷个个数缺陷检出个个数危害性缺陷陷检出率率1安放式角接接接头30近表面2020100%内部242395.833%根部302996.677%2插入式角接接接头30近表面201995%内部2424100%根部3030100%3其他型式的的角接接接头20近表面1515100%内部181794.444%根部222159.455%近表面缺陷陷的平均均检出率率98.333%内部缺陷的的平均检检出率96.766%根部缺陷的的

21、平均检检出率97.377%制表、制图图人：余余新海 制表时时间：20116年10月3日制表人：陈陈强 制表时时间：20116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率1省煤器集箱箱管座角角焊缝5788.5T91122Cr11MoVV875199.899%2包墙角焊缝缝4212212Cr11MoVV438199.777%3过热器集箱箱管座角角焊缝4877T91122Cr11MoVV1589398.877%皖能铜陵电电厂1*10000MW工程，小小组人员员研制角角接接头头相控阵阵超声检检测系统统，应用用于皖能能铜陵电电厂百万机组组扩建工工程,检测焊焊口29002道，水水压试验验

22、无一泄泄漏，保保障了角角接接头头的检测测质量。制图人：陈陈强 制图时时间：20116年10月23日经济效益经济效益 QC小组组成员研研制的角角接接头头相控阵阵超声检检测系统统，研发发经费共共计35万元，同同时该成成果为公公司拓展展了大连连船舶重重工集团团海上石石油项目目和上海海外高桥桥造船厂厂夹板检检测项目目等市场场，共计计效益200余万元元。长远远经济效效益显著著。八、标准化化（1）QCC小组人人员将成成果总结结，并形形成公司司企业标标准（2）小组组人员将将成果归归纳总结结，申报报发明专专利一项项，使用用新型专专利3项。九、总结与与今后打打算本次QC小小组活动动严格按按照创新新型课题题的活动动程序开开展，实实现了我我们所制制定的目目标，小小组成员员发挥个个人所长长、分工工合作、团团结一致致的顺利利完成任任务，达达到预期期目标。成成员的质质量意识识、个人人能力、QC知识和团队能力都有了大幅度的提高。在今后的工工作中，我我们将一一如既往往，积极极探索新新技术，跟跟踪超前前技术知知识、提提高自我我专业技技术水平平，为电电力建设设事业的的安全运运行做出出更大的的贡献，小小组计划划下一个个课题为为“研制大大口径管管相控阵阵超声自自动化检检测装置置”。工程建设优优秀质量量管理小小组申报报表申报卡号QCXZ220177013