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《钢管接触法超声波探伤双向斜探头的改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第3期无损探伤Vol.30No.32006年6月NDTJune.2006钢管接触法超声波探伤双向斜探头的改进赵仁顺(天津钢管集团有限公司,天津300000)摘要:阐述了探头入射角是影响探伤灵敏度的主要因素之一,分析了有机玻璃楔块角度的变化对探头入射角的影响。在实际工作中发现,入射角基本固定的双向斜探头不适应生产实际的需要,因此,对部分规格探头结构进行改进,提出采用双向可变角探头,避免了楔块角度对探头入射角的影响,入射角可以在整个允许范围内调节,从而提高探伤灵敏度,减小漏、误检率,保证探伤结果的准确性。关键词:钢管;超声波;入射角;楔块角度;
2、双向可变角探头中图分类号:TG115.28文献标识码:B文章编号:1671-4423(2006)03-46-031前言在钢管横波接触法探伤中,为实现纯横波探伤及内外表面同时探测,入射角的允许范围为:接触法超声波探伤一般指单斜探头法,这种方-1CL1-1CL1r法探伤时只显示始波及伤波(有缺陷时),没有其它sin≤≤sin(1)CL2CS2R可供参考的回波信号,所以探伤过程中不易判断探式中—入射角头和仪器的工作状况。在探伤钢管时,由于超声波的CL1—有机玻璃纵波声速衰减,其能量传播不到一周,所以探伤时需要转动钢CL2—钢中纵波声速管大于2/3圆
3、周,才能保证不漏检,探伤速度慢。为CS2—钢中横波声速了避免这些问题,我们采用双发双收式组合探头(双r/R—钢管内外半径之比向斜探头),即把两个带有和钢管圆弧相吻合的有机由(1)式可以看出,入射角的选择有一个范围,玻璃楔块的晶片组合在一起,两个晶片均兼做发射-1当min=sin(CL1/CL2)时,保证了钢管内是纯横和接收,声波沿钢管锯齿形传播,两个探头均可接收波,对于有机玻璃/钢界面而言,min=27.6°;当max到对面探头的发射波,从而得到回波信号,此信号称-1=sin(CL1/CS2r/R)时,横波与管内壁相切,保证为“通波”,根据
4、通波的变化情况就可以判断探头和了内外壁的同时探测,max随着钢管的内外径之比仪器的工作状况。这种方式实现了钢管的双向探测,的变化而变化,内外径之比越大,入射角的允许范围提高了检测效率。此探头有机玻璃楔块角度约为就越大。所以实际探伤时,所选取的入射角必须在51°,晶片固定在有机玻璃楔块上,入射角可以在小(1)式范围内。范围内调节,但没有一个精确的角度值。采用这种探2.2入射角在允许范围变化时声压的分布情况头对大部分规格的钢管都很适用,但在使用过程中,如前所述,钢管探伤入射角应在允许范围内选我们发现这种入射角基本固定的双向斜探头对某些取,但并不是在此
5、范围内任意选取一个角度,就能获规格(如大外径厚壁管)不适用,不但探伤灵敏度低得满意的效果,现以纵波倾斜入射至有机玻璃/钢而且内外壁灵敏度差较大,很难将探伤灵敏度调整界面为例,简单介绍声压的分布情况,以此来分析入到最佳状态,极易造成漏、误检。为此我们对某些规射角的最佳范围。格的探头结构进行改进,以提高探伤灵敏度,减少当纵波倾斜入射至有机玻璃/钢界面,并且通漏、误检率。过液体薄层(机油)耦合时,所产生的折射横波声压2理论依据透射率的变化如图1所示,折射横波声压往复透射率的变化如图2所示。2.1入射角的范围第3期赵仁顺:钢管接触法超声波探伤双向斜探头的改
6、进47中的纯横波是靠纵波倾斜入射至有机玻璃和钢管界面发生波型转换而获得的。因此,有机玻璃楔块的角度合适与否对入射角起着至关重要的作用。图3说明了楔块角度对入射角的影响。图1纵波倾斜入射至有机玻璃/钢界面的横波声压透射率图3楔块角度对入射角的影响由图3可知,在楔块角度一定的前提下,晶片向上移,入射角增大,晶片向下移,入射角减小。这样,双向斜探头就可以通过改变晶片的位置使入射角得到微量变化,目的是使缺陷的反射信号最强,但入射角的变化范围是很小的。如果楔块角度不合适(比如过大或过小),那么,无论如何调整晶片的位置,也无济于事,甚至没有缺陷反射信号,更无从
7、谈起最佳入图2纵波倾斜入射至有机玻璃/钢界面的横波声压往复透射率射角。图3(a)中楔块高度很大,导致探头中心声线图1中DLS表示横波声压透射率,由图1可以入射角1也很大,甚至超出了入射角允许范围的上看出:当横波折射角S在73°～83°之间变化时(图限值,钢管中无折射横波,不能实现探伤;图3(b)中中第四象限),DLS最大,其值约为2.2～2.8,此时与楔块角度很小,导致探头中心声线入射角2也很之对应的入射角L在54°～57°之间变化(图中第二小,甚至超出了入射角允许范围的下限值,钢管中不象限)。能形成纯横波,无法实现横波探伤。可见,楔块角度
8、我们主要关心的是进入钢管中的能量的多少,的大小对探头入射角的影响之大。就目前我们采用声压往复透射率在数值上就等于声能。图2
