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超声波探头性能检测多功能试块的设计与应用

发布时间:2014-08-23 20:02:46 作者: 信息来源:

    超声波探伤仪、超声波探伤试块及超声波探头是超声波检测过程所必需的器材‘¨。其中,超声波探伤试块是指按一定用途设计制作的具有简单形状人工反射体的试件。试块具有确定检测灵敏度、测试仪器和探头性能、调整扫描速度及评判缺陷大小等作用。超声波探头用于激发和接收超声波,通常将其分为纵波直探头、横波斜探头、纵波小角度探头、双晶探头等。而在桥梁焊缝、机车焊接构架焊缝、管道焊缝等超声波检测过程中,都需要使用性能满足要求的超声波探头,其性能指标主要有灵敏度余量、空载始波占宽、折射角、回波频率、脉冲宽度、沿长度等,对这些性能的测试都需要使用超声波对比试块。
1  问题的提出
    目前,超声波检测用探头进行性能测试时,通常采用CSK -IA或TB - Wl、DB - Hl、DB - H2、RB -1等标准试块进行探头入射点、前沿距离、探头折射角的测定及DAC曲线的制作。超声波实际探伤时,也需要同时使用上述试块,这些试块不仅笨重,而且携带极不方便。特别是在野外作业,如桥梁、石油管道等进行超声波探伤作业时,设计一种具有上述试块功能且便于携带的多功能试块显得尤为重要。
2  解决方案
    试块在功能上必须满足超声波探伤用横波斜探头灵敏度余量、折肘角和前沿长度等性能指标的测试要求,且能绘制超声波探伤距离一波幅曲线,即DAC曲线。试块上有阶梯圆弧反射面、横通孔、直角等特征。试块结构在满足所需功能的情况下应尽量简洁,试块尺寸(见图1)能满足常规产品探伤要求纠。
3  试块的应用
3.1  灵敏度余量检测
    将超声波横波斜探头置于试块D处,使来自R50 mm曲面和Rl00 mm曲面的回波前沿分别对准探伤仪示波屏水平第5大格和第10大格,调节仪器衰减器使Rl00mm曲面反射回波最高,且使之为示波屏满幅度高度的50 010,记下此时衰减的读数S2,则灵敏度余量为:S=S:-S。,So为仪器总衰减量。3.2  空载始波宽度检测    完成灵敏度余量检测后,探伤仪再增益40 dB,然后从试块上取下探头并擦去接触面耦合剂,读取从零点到始波后沿与屏幕垂直刻度20 010相交点的水平距离眠,砜即为空载始波宽度,以钢中横波传播距离表示.
3.3  入射点及前沿长度检测
    将探头置于试块0处(见图2),前后移动探头,使来自Rl00 mm曲面的回波最高,试块上零点刻线所对应的探头上的点为探头入射点,中心刻线在探头纵向投影位置即为探头入射点。用刻度尺量取探头入射点与探头前沿的距离o,即为探头前沿长度。
3.4回波频率检测
    将探头置于试块上,使Rl00 mm弧面的反射波最高,用频谱分析仪(或示波器)观察底波的扩展波形
3.5  折射角(K值)检测
    将探头置于图4中所示的位置,移动探头,观察对应横通孔最高反射回波,根据下面公式计算探头 横波斜探头折射角和探头入射点与试块端面间距离关系见表。
3.6  绘制DAC曲线(距离一波幅曲线)
    采用距表面不同深度的横通孔进行DAC曲线绘制,绘制DAC曲线时,将横波探头置于图5所示位置,分别使12个横通孑L(也可根据待检工件厚度选择其中几个孔,一般至少为3个)的最高反射回波调为示波屏某一参考高度,一般为满屏刻度高度的80%~90%.同时记录不同孔的dB值和深度值,以dB值为纵坐标,深度值为横坐标,将记录的各点连成平滑曲线,并延伸至整个探测范围,即可得所测探头的DAC曲线。
    也可采用另外一种方法绘制横波斜探头DAC曲线,先将最浅横通孔最高反射波调至示波屏某一参考高度,一般为满屏刻度高度的80%—90%,在示波屏上将最高点做好标记。保持仪器衰减器等旋钮固定
不动,然后采用相同的方法按深度的依次增加逐个检测试块上其他横通7L,将所有横通孔反射波最高点连成一条光滑曲线,即为该探头的DAC曲线。采用该方法需要注意的是,横通孑L最高反射波低于示波屏高
度的20%时,需要分段绘制DAC曲线。
4  结束语
    超声波探伤多功能试块基本上实现了CSK -IA、TB - Wl、DB - Hl、DB - H2、RB -1及RB -2等试块的功能,外形简洁,功能实用,且便于携带。该试块除了进行常规探头性能检测之外,也可以进行探伤灵敏度、水平线性、材料声速及衰减性能的测定。其他超声波探伤常用探头,如纵波小角度探头、双晶斜探头的探头性能测试也可以采用类似结构。可以将与被检零件相同或相近的材料制作成上述结构的多功能试块,即可完成不同材料零件的探伤,防止因试块与工件材料不同而导致检测结果的误差当然,目前该多功能试块也存在不足之处,如对于带有圆弧面的探头性能测试及探头盲区、分辨力及垂直线性等性能的测试还需作进一步的研究和改进。(http://www.biaozhunkuai.com)