研制电站角接接头相控阵超声检测系统

PAGEPAGE27研制电站角接接接接头相控控阵超超声检测测系统统单位名称：中国国国能源建建设集集团安徽徽电力力建设第第一工工程有限限公司司小组名称：中国国国能建安安徽电电建一公公司皖皖能铜陵陵项目目津利科科技QC小组2017年6月月月目录录录HYPERLINK\l"_Toc448840000"一、小组概况222HYPERLINK\l"_Toc448840001"二、选择课题333HYPERLINK\l"_Toc448840003"三、设定目标333HYPERLINK\l"_Toc448840004"四、提出各种方方方案并确定定最最佳方案案4HYPERLINK\l"_Toc448840005"五、制定对策1110HYPERLINK\l"_Toc448840006"六、按对策实施施施11HYPERLINK\l"_Toc448840007"七、确认效果1115HYPERLINK\l"_Toc448840008"八、标准化1999HYPERLINK\l"_Toc448840010"九、总结与打算算算17名词解释：相控阵技术（源源源于相控控阵雷雷达）简简介：：相控阵超声检测测测（PhasseedAArrrayUlltraasooniccTTesttinngPPA--UT）技术是是利利用电子子方式式控制相相控阵阵探头合合成的的声束来来实现现超声波波发射射、接收收的一一种检测测技术术。本技技术能能精确地地以电电子方式式控制制声束的的角度度和焦斑斑尺寸寸，对金金属材材料内部部的缺缺陷进行行精确确扫查与与定位位并形成成三维维图像，实实施施比较精精确的的检测。（a）时间延延迟形成成偏转转或聚焦焦声束束（b）相控阵超超声声探头各各晶片片辐射声声波形形成偏转转声束束示意图图一、小组概况小组情况小组名称安徽电建一公司司司皖能铜铜陵项项目“津利科技”QC小组组建时间2015年1000月注册日期2016年1月月月1日课题类型创新型注册编号AEPC1-2220166-338活动时间2016年1月月月-20116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（组长长长）余新海男本科高级工程师资源协调、技术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：朱琪制表时间间：2016年1月3日小组活动计划表表表二、选题理由（1）皖能铜陵陵电电厂1*100000MW工程扩建建中中，业主主要求求对锅炉炉部分分角接接接头焊焊口进行行抽检检。图一（2）：采用传传统统磁粉检测测测技术仅仅能检检测焊缝缝表面面和近表表面的的缺陷，对对焊焊缝内部部质量量是否存存在危危害性缺缺陷无无法判定定，近近年锅炉炉机组组运行中中因角角接接头头焊缝缝质量不不合格格发生的的泄露露事故时时有发发生。（3）：采用相相控控阵超声检检检测技术术可以以对角接接接头头实施有有效的的检测，但但目目前还没没有能能直接应应用在在角接接接头上上的相控控阵超超声检测测系统统。如采采用常常规适用用于对对接接头头的相相控阵超超声检检测系统统，对对角接接接头的的根部缺缺陷检检出率仅仅达到到61.8822%，同时对对检检测人员员的技技术要求求较高高，难以以满足足工程检检测要要求。常规相控阵超声声声检测技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陷个数缺陷检出个数危害性缺陷检出出出率1安放式角接接头头头30近表面2020100%内部242291.67%根部302066.67%2插入式角接接头头头30近表面201995%内部242395.83%根部301860%3其他型式的角接接接接头20近表面1515100%内部181688.89%根部221359.1%%近表面缺陷的平平平均检出出率98.33%内部缺陷的平均均均检出率率92.13%根部缺陷的平均均均检出率率61.82%制表人：樊传琦琦琦制表时间间：2016年1月30日为保证角接接接接头相控阵阵阵超声检检测质质量，需需要研研制新型型的相相控阵超超声检检测系统统，提提高角接接接头头根部缺缺陷的的检出率率。根据铜陵项目部部部及已存存问题题分析，确确定定本次活活动课课题：研制制电电站角接接接头头相控阵阵超声声检测系系统。三、设定目标QC小组的预期期目目标为：研制的角角接接接头相相控阵阵超声检检测系系统，其其角接接接头根根部缺缺陷检出出率达达95%。目标柱状图制表人：孙磊制表时间间：2016年2月15日1、经验丰富：：：小组成员员成成功研制“电力小径径管管相控阵阵超声声检测系系统”,并荣获全全国QC成果一等等奖奖具有丰丰富的的QC活动经验验。经经华电六六安项项目、神神皖安安庆电厂厂等10几个项目目的的应用，小小径径管的缺缺陷检检出率达98%。2、公司支持：：：本课题得得到到公司的的全力力支持，给给予予了充足足的试试验经费费、并并提供了了专用用的研发发试验验室。3、人员配置充充充分：本次次活活动聚集集了公公司一批批优秀秀人才，小小组组成员中中有无无损检测测高级级工程师师、国国际焊接接工程程师，具具有丰丰富的无无损检检测、焊焊接现现场经验验和软软、硬件件开发发能力。四、提出各种方方方案并确确定最最佳方案案（1）方案亲和和图图如下：制图人：朱琪制图时间间：2016年3月25日根据亲和图所示示示，小组组准备备将整理理出来来的研制制方案案进行逐逐一的的分析和和评价价：制图人：朱琪制图时间间：2016年4月8日1）主机选择制图人：：：任余豪制图时间间：20166年4月26日2）探头选择制图人：朱琪制图时间间：20166年5月3日3）工艺调试的的的选择制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年4月4日4）灵敏度选择择择a)常规方式式式设置:电力行业业相相关标准准规定定了超声声检测测灵敏度度设置置的大小小，但但现场焊焊件母母材等级级不同同，如T91等新型材材料料，易出出现裂裂纹缺陷陷，若若根据标标准直直接设置置灵敏敏度，缺缺陷检检出率较较低。b)模拟试验验验设置:小组收集集不不同规格格的火火电厂角角接接接头，1：1制作模拟拟试试管，并并设置置如裂纹纹、未未焊透、未未熔熔合、气气孔等等108根缺陷，进进进行模拟拟试验验，将试试验检检测出缺缺陷的的位置、大大小小与实际际值相相比较，得得出出灵敏度度最佳佳标准，各各类类缺陷的的检出出率高。试试验验数据见见下表表。模拟试管灵敏度度度调节试试验数数据表模拟试管编号模拟试管规格灵敏度Z57-T1333-1Φ57*13mmmm11dBZ38-T7Φ38*7mmmm8dBZ60-T1555-2Φ60*15mmmm13dBZ48-T91Φ48*9mmmm15dB制表人：孙磊制图时间间：：20166年5月1日综上所述，模模模拟实验调调试试更加合合理。（2）方案进一一步步细化制图人：朱琪制图时间间：20166年4月8日1）线阵探头选选选择根据探头晶片的的的不同，探探头头可分为为常规规线阵探探头和和自聚焦焦线阵阵探头，两两种种探头的的聚焦焦性能也也不相相同，小小组人人员通过过实验验，对两两种探探头的聚聚焦性性能进行行对比比分析，见见下下图。制图人：陈强制图时间间：20166年5月3日制图人：朱琪制图时间间：20166年5月3日2）模拟试管的的的材质选择择模拟试管的材质质质不同，影影响响声束在在工件件中的传传播速速度，从从而影影响检测测结果果，小组组成员员选择部部分碳碳钢模拟拟试管管和与被被检工工件相同同材质质的模拟拟试管管调试声声束，进进行检测测实验验结果如如下：：制图人：方超制图时间间：20166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212Cr1MoooVC误差大12Cr1MoooV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：任余豪豪豪制图时间间：20166年6月23日制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年6月30日（3）确定最佳佳方方案制图人：朱琪制图时间间：20166年7月12日五、制定对策表表表小组人员根据选选选定的最最佳方方案、制制定了了对策表表，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选择可编程软件件件的主机机编程角接接头相相相控阵超超声检检测软件件，检检测图谱谱显示示齐全、方方便便1、编制软件可可可现实不同同的的结构、规规格格的角接接接头头图像；；2、接头模拟图图图像可现实实聚聚焦法则。3、检测图谱可可可显示检测测结结果的详详细数数据。研发室孙磊朱琪樊传琦2015年1222月-20116年1月探头的选择采用自聚焦线阵阵阵探头探头大小适合各各各种管径径的角角接接头头检测测1、制作探头的的的晶片间距距控控制在0..55mm左右右；；2、尽量采用1116晶片的的探探头；3、采用加装楔楔楔块增加探探头头的寿命命。减减少外形形尺寸寸研发室余新海陈强郝冬生2016年2月月月-20116年4月工艺调试的选择择择采用CIVA仿仿真真调试工艺艺艺形成可靠地检测测测工艺参参数1、CIVA仿仿真真模拟各种种种类型角角接接接头的聚聚焦法法则参数数；2、对不同同规规格的材材料的的角接接接头都都进行仿仿真试试验、调调试检检测工艺艺。研发室樊传琦任余豪方超2016年5月月月-20116年8月模拟试管的选择择择与工件相同的材材材料和结构的模拟试试试管制作各种材料、结构型式和规规规格梯度度的角角接接头头模拟拟试管1、前往锅炉厂厂厂、电厂收收集集不同材材料和和结构型型式的的角接接接头资资料；2、采用人工方方方法在模拟拟试试管中设设计不不同的焊焊接缺缺陷研发室朱琪任余豪陈强2016年8月月月-20116年10月检测系统整体组组组装、测测试试验验证仿真和，模拟试试试验结果果的准准确率100%%选择角接接头模模模拟试管管进行行仿真和和试验验检测研发室全体小组人员2016年1111月-20116年12月制图人：陈强制图时间间：20166年7月30日六、按对策实施施施实施一：选择自自自主编程程软件件的主机机。软件显示和图形形形调节（1）上图中，采采采用进口相相控控阵超声声主机机可支持持不同同结构的的角接接接头检检测软软件；（2）角接接头头检检测图谱中中中，可实实施显显示焊缝缝的结结构类型型、缺缺陷的位位置参参数和检检测结结果，显显示功功能齐全全。实施二：制作自自自聚焦线线阵探探头探头的外观和晶晶晶片的切切割尺尺寸、排排列方方式见下下图。制图人：陈强制图时间间：20166年8月5日（1）利用仿真真调调试工艺确确确定的晶晶片间间距、角角度、晶晶片个数数等参参数制作作探头头；（2）探头的外外观观规格小巧巧巧，适合合各种种角接接接头的的相控阵阵超声声检测；；（3）探头外壳壳和和晶片采用用用性能材材料制制作，提提高使使用寿命命和实实用性。小组人员通过多多多次试验验对制制作的探探头进进行性能能对比比试验，结结果果如下：：制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年8月10日实施三：CIVVVA仿真调调试试检测工工艺CIIVAA仿真示意意图图如下，制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年8月23日实施四：制作与与与工件相相同的的材料和和结构构的模拟拟试管管调试灵灵敏度度制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年8月30日小组人员多次前前前往锅炉炉厂进进行角接接接头头焊接形形式和和结构类类型的的调研，收收集集相关资资料，制制作角接接接头头相控阵阵超声声模拟试试管。小小组人员员选取取安放式式、插插入式角角接接接头模拟拟试管管，进行行多次次相控阵阵超声声检测试试验，实实验完成成，解解剖模拟拟试管管，验证证检测测结果和和模拟拟试管研研制的的准确度度。检测照片和图谱谱谱解剖图片试验种类人工缺陷预埋种种种类试验结果模拟试管试验选取安放式、插插插入式、马马鞍鞍式等不不同结结构和规规格的的角接接接头作作为试验验对象象包括气孔、未焊焊焊透、未未融合合、裂纹纹和烧烧穿等多多种缺缺陷类型型相控阵超声检测测测结果与与解剖剖试验结结果相相同目标实现制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年9月8日实施五：检测系系系统整体体组装装、测试试。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：陈强制表时间间：2016年9月13日制表人：郝冬生生生制表时间间：2016年9月15日制图人：郝冬生生生制图时间间：20166年9月24日小组成员选选择择了30与根试管管。进进行仿真真和模模拟试验验，进进行对比比对所有模拟试管管管都进行行检测测制表人：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-T1000-1Φ57*10mmmm气孔3mm、未未焊焊透14mm、裂纹12mmm气孔3mm、未未焊焊透14mm、裂纹12mmm相同Z42-T7...5Φ42*7.555mm气孔2mm、未未焊焊透10mm、裂纹12mmm气孔2mm、未未焊焊透10mm、裂纹12mmm相同Z63-T9...5-22Φ63*9.555mm气孔3mm、未未焊焊透8mm、裂纹12mmm气孔3mm、未未焊焊透8mm、裂纹12mmm相同Z48-T1222-1Φ48*12mmmm气孔3mm、未未焊焊透13mm、裂纹12mmm气孔3mm、未未焊焊透13mm、裂纹12mmm相同Z38-T7HΦ38*7mmmm气孔2mm、未未焊焊透7mm、裂纹12mmm气孔2mm、未未焊焊透7mm、裂纹12mmm相同Z48-T1000.5--2Φ48*10...5mm气孔3mm、未未焊焊透16mm、裂纹12mmm气孔3mm、未未焊焊透16mm、裂纹12mmm相同七、确认效果小组人员选择一一一定数量量和各各种结构构形式式角接接接头模模拟试管管，进进行检测测试验验。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陷个数缺陷检出个数危害性缺陷检出出出率1安放式角接接头头头30近表面2020100%内部242395.83%根部302996.67%2插入式角接接头头头30近表面201995%内部2424100%根部3030100%3其他型式的角接接接接头20近表面1515100%内部181794.44%根部222159.45%近表面缺陷的平平平均检出出率98.33%内部缺陷的平均均均检出率率96.76%根部缺陷的平均均均检出率率97.37%制表、制图人：：：余新海制表时间间：2016年10月3日制表人：陈强制表时间间：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省煤器集箱管座座座角焊缝缝Φ57×8.555T9112Crrr1MooV875199.89%2包墙角焊缝42×1212Cr1MoooV438199.77%3过热器集箱管座座座角焊缝缝Φ48×7T9112Crrr1MooV1589398.87%皖能铜陵电厂111*100000MW工程，小小组组人员研研制角角接接头头相控控阵超声声检测测系统，应应用用于皖能能铜陵陵电厂百万机组扩建建建工程,检测焊口2902道，水压压试试验无一一泄漏漏，保障障了角角接接头头的检检测质量量。制图人：陈强制图时间间：20166年10月23日经济效益经济效益QC小组成员员员研制的的角接接接头相相控阵阵超声检检测系系统，研研发经经费共计35万元，同同时时该成果果为公公司拓展展了大大连船舶舶重工工集团海海上石石油项目目和上上海外高高桥造造船厂夹夹板检检测项目目等市市场，共共计效效益200余万元。长长长远经济济效益益显著。八、标准化（1）QC小组组人员将成果果果总结，并并形形成公司司企业业标准（2）小组人员员将将成果归纳纳纳总结，申申报报发明专专利一一项，使使用新新型专利3项。九、总结与今后后后打算本次QC小组活活活动严格格按照照创新型型课题题的活动动程序序开展，实实现现了我们们所制制定的目目标，小小组成员员发挥挥个人所所长、分分工合作作、团团结一致致的顺顺利完成成任务务，达到到预期期目标。成成员员的质量量意识识、个人人能力力、QC知识和和团团队能力力都有有了大幅幅度的的提高。在今后的工作中中中，我们们将一一如既往往，积积极探索索新技技术，跟跟踪超超前技术术知识识、提高高自我我专业技技术水水平，为为电力力建设事事业的的安全运运行做做出更大大的贡贡献，小小组计计划下一一个课课题为“研制大口口径径管相控控阵超超声自动动化检检测装置置”。工程建设优秀质质质量管理理小组组申报表表申报卡号QCXZ20111701