浙江至德鋼業有限公司分析了不銹鋼焊接管超聲波自動探傷中的閘門設置方法，該方法使自動化探傷檢測具有動態智能設置功能，可對復雜缺陷回波進行準確評價和嚴格篩選，可滿足連續自動化探傷檢測要求，誤報率小于2％，漏報率為0。在超聲波探傷時，探傷儀屏幕上出現很多波形，要讀哪個圖形的數據呢？這時就要用到探傷閘門。將探傷閘門放在要探測的波形上，屏幕上出現的檢測數據就是該波形的數據，探傷閘門的作用是讀取當前閘門下的數據。在螺旋埋弧焊接鋼管超聲波自動探傷檢測時，探傷閘門的時間位置和時間寬度是由探傷程序軟件事先自動設定好的，在探傷動態過程中在極短時間內用軟件方法實時跟蹤底波自動設置所有通道的探傷閘門。本文介紹超聲波自動探傷中的閘門設置方法。

一、檢測對象及方法和檢測原理

 1. 檢測對象及方法

  不銹鋼焊接管產品規格：螺旋埋弧焊管直徑219ｍｍ～1899ｍｍ、壁厚6ｍｍ～25.4ｍｍ，長度6ｍ～12ｍ。超聲頻率范圍2.5ＭＨｚ～20ＭＨｚ、儀器重復頻率500Ｈｚ～4ｋＨｚ、管材探傷速度（連續可調）3m／min≤Ｖ≤12m／min、衰減量≥120dB、衰減器精度每12dB≤±0.5dB、每個橫波探頭遠場（150ｍｍ）有效聲速（-3dB）寬度≥4ｍｍ，靈敏度余量2.5ＭHz 20直探頭時200ｍｍ平底孔的余量≥50dB。

  檢測方法為水膜耦合式超聲波連續探傷，可對鋼管進行水壓前管端焊縫及焊縫全長100％連續探傷和水壓后管端焊縫、焊縫全長及焊縫母材100％連續探傷。通道數32個，每一個通道可帶2個探頭，采用雙晶探頭一發射、一接收方式。32個通道中管端母材探傷為兩個8通道，焊縫探傷為兩個8通道。32通道探傷工作方式為兩個探架在鋼管兩端同時探傷，先進行管端母材檢測，再進行管體焊縫全長檢測；兩探架各檢測鋼管的一半，為防止漏檢有一部分需重復檢測。

 熱影響區分層檢測探頭采用5MHz16雙晶水膜耦合式探頭，可檢測焊縫兩側5ｍｍ范圍內分層缺陷，采用2.5ＭHz 8×10橫波探頭及4×6耦合狀態監視縱波探頭組成的復合探頭檢測焊縫內部缺陷，采用5ＭＨz 6×25雙晶縱波探頭檢測管體母材分層缺陷。

 2. 檢測原理

 a. 通道工作時序和傷波數據

  不銹鋼焊接管超聲波自動探傷系統在計算機給定的時鐘下同步工作，每ｎ個周期為一個循環（ｎ為探頭設置個數）。計算機時鐘信號即為系統的同步基準脈沖，它的一個周期就是一個通道的工作周期。如圖所示，當各通道開始產生發射脈沖時，觸發器經計算機時鐘信號的上升沿觸發置1，持續高電平，當有缺陷傷波、底波時，被觸發置0，高電平終止，這樣就形成一段時間的高電平，系統通過讀高電平時間即可得到缺陷傷波、底波時間并轉換成數字量Bt、Ft。如果此通道周期沒有缺陷傷波、底波返回，這樣高電平持續到計算機時鐘信號下降沿時被觸發變成低電平，從而形成T/2寬度的高電平，現場檢測的超聲反射回波一般都在T/4以內，因此大于、等于T/2的高電平被系統確認為無效的Bt、Ft信號，不作處理。

 Bv、Fv信號在缺陷傷波、底波出現之前，保持為0 V電壓，在缺陷傷波、底波產生瞬間1μs之內，經峰值采樣保持電路快速充電形成對應高度的直流電壓信號。如100％波高量對應2V電壓，50％波高量即對應1V電壓，其直流電壓信號一直保持到計算機時鐘信號的下一個上升沿到來時止，被觸發后迅速放電到0V電壓。然后到下一個通道周期再被缺陷傷波、底波觸發充電形成一定幅值的電壓。供計算機做A/Ｄ處理。Bt、Ft、Bv、Fv信號是探傷系統實現探傷靈敏度自動設定、報警閘門自動設置、靈敏度閉環控制、閘門實時跟蹤以及缺陷智能化識別的判斷、處理依據。是計算機執行智能判傷軟件模塊的缺陷相關評判重要數據。檢測系統某一通道的信號工作時序圖如圖所示。

 b. 探頭排布和探傷閘門設置

  兩個探頭對同一段焊接鋼管焊縫的掃查如圖所示。圖中為焊縫寬度，一般約16ｍｍ左右。一個探頭掃查，焊縫另一側探頭也掃查，兩探頭主聲束覆蓋整個焊縫，防止漏檢。程序設計中，保證缺陷傷波出現在始波到之間有效。實際探傷時，可根據現場生產情況設置探傷閘門寬度。

二、實施方案

 1. 系統程序流程

  系統通電運行探傷操作程序：IPC機送下位機初始數據→中斷響應進入單通道判傷報警程序→IPC機讀取底波峰值電壓Ｂv、缺陷傷波峰值電壓Ｆv、底波距發射的時間Ｂt、缺陷傷波距發射的時間Ｆt信號及一組高速采樣數據→分析計算處理數據→符合缺陷相關評判方法條件報警→顯示器上畫出高速采樣波形→調整后的閘門、衰減量等參數存儲、待下一循環送出→送出下一通道的閘門、衰減量等參數→返回探傷操作程序、并等待響應下一次中斷。

 2. 閘門設置方法

  現場超聲波自動化探傷檢測是單向、單程的，一般不允許往復檢測，因此需要有一次通過的檢測準確率。但動態生產條件下，在線傷檢一過即逝，一旦漏檢誤報無法追回和驗證，檢測系統的功能主要由軟件程序實現，本文以焊接鋼管焊縫探傷為例介紹閘門設置方法。

  采用兩個相互獨立的探傷閘門和底波閘門，閘門位置及寬度有人工設置和自動設置兩種設置方式，精度≤0.05μs，分別實時采集傷波時間Ｆt和底波時間Ｂt，探傷閘門用于采集傷波時間和傷波幅度，底波閘門用于采集底波時間，并根據底波時間自動設置每個通道探傷閘門的位置和寬度，而且探傷閘門實時跟蹤實時底波。

  考慮被檢不銹鋼焊接管不同壁厚底波閘門的位置和寬度設置成有足夠余量范圍，以保證探頭一旦落到被檢焊管上，底波即能夠進入底波閘門范圍內，計算機或工控機即能立即捕捉到底波時間，在極短的時間內自動實時設置探傷閘門。