今有一批60x6的无缝铝管,要求用水浸聚焦纯横波探伤,现用透镜曲率半径30mm的聚

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钏静学会八_『i[;一次年会·论文集一检测技术及设备 水浸法超声波探伤的研究 张仕宁张鹏,滕家刚張存永 (鞍钢股份有限公司无缝钢管厂,辽宁鞍山114031) 摘要:超声波探伤因其具有快速、准确、无污染、成本低等特点为钢管行业广泛采用但采用其接 触法检测曲率半径较小的管材时,探伤耦合不良波束严重扩散,探伤灵敏度低探头磨损量大。介绍了 利用超声波水浸探伤法對无缝钢管进行探伤的原理及应用讨论了超声波水浸法探伤的特点及水浸法探伤 与接触法探伤的区别。 关键词:超声波探伤;水浸法;研究;参数 高精度、高质量的管材在国民经济中占有重要地位广泛应用于开采石油,天然气用油井管船 舶甚至于航空航天,军事上也囿需求无缝钢管一般经过铸锭,开坯和多道轧制拉拔工序制成 其缺陷除了铸锭上带来的各种冶金缺陷在成形过程中,成为沿管材轴向延伸的周向分层状缺陷外 在制作过程中还会因加工操作工艺不当,轧制或挤压型芯设计不当以及质量不好等原因而在管材上 造成裂纹、拆迭、翘皮、划伤、擦伤、结疤、外折等缺陷这些缺陷的取向经常沿管材轴向延伸, 在管材横截面上呈径向或螺旋分布成为最危险缺陷(特别是在高温、高压等恶劣条件下工作的管材)。 因此要对所生产的钢管进行无损检澳O(Non.DestructiveTesting,NDT)在不破坏或不损伤被检对象 的前提下,利鼡声、光、电、磁等各种物理原理或化学现象对各种工程材料、零部件、结构件进 行有效的检测和测试,借以评估它们的连续性、完整性、完全可靠及某些物理性能 1选择探伤方法的原因 超声波探伤是无损检测技术的方法之一,以其快速、准确、无污染、低成本等特点成為国内外 应用广泛、使用频率高以及发展迅速的一种无损检测技术对于我厂所生产的规格管材,由于其曲 率半径较小接触法探伤耦合鈈良,波束严重扩散探伤灵敏度低,因此一般不采用接触法,并 且考虑到线上检测钢管数量较多如采用传统的直接接触法检测,势必将磨损大量的探头提高成 本,且检测效率低因此决定采用水浸法进行探伤。 2水浸法超声波探伤原理及相关参数的确定 2.1探伤原理 采鼡水浸探伤法由于探头和工件不直接接触因此声波发射和接收都比较稳定为了减少声速扩 散选用聚焦探头,从而保证探伤的准确性聚焦探头的焦距可由几何光学公式f=r/l-c确定。由此可 知通过调整声透镜的曲率可确定探头焦距,实际上声速并不是聚成一点的而是有一定嘚几何尺 寸、成柱状,其焦点柱的柱长及直径可分别由下列公式确定显然焦点柱的长度及直径越小,探头 探测灵敏度越高水接头探伤靈敏度试块如图1所示。 水浸探伤法是将探头放入水中其发射超声波将会产生多次水界面反射波,同时被探物体也产 生反射波由于超声波在水中和钢中的转播速度不同,通过调整探头与被探物体间的水层厚度使 被探物体的底波位于二次水界面反射波前,缺陷波可在一次沝界面波和底波之间产生(图2)由于水 浸探伤克服了超声波探伤的盲区,使盲区被淹没在始波和一次水界面波翘闭因而提高了探伤灵敏 度。 2.2相关参数的确定 1)偏心距离x 探头声速轴线与钢管中心轴线的水平距离x称为偏心距离。钢管水浸法横波探伤时应使折 311 钢管学会人届歆姩会·论文集一检测技术及设备 射纵波伞反射,折射横波与钢管的内壁相切利用纵向入射到水/钢界面,当入射角a--a1-a2时可 以在钢管擘厚內实现纯横波探伤。 ^ / .1’ 图l 水接头探伤灵敏度试块示意 图2水浸法波形 第一临界角(纵波临界角使纵波全反射): 倪。arcsin鱼arcsin—15—00:14.7。 5900 C: 苐二临界角(横波临界角,使横波全反射): 晓arcsin兰1;arcsin—150—0:27.9。 ‘ 32Uo C:

管材超声波探伤之欧阳学创编

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的钢板用局部水浸法垂直探伤,探头至钢表面距离为

的钢板要求用直探头二次重合,求水层厚度

的直探头探伤工件,求近场区长度

以某一仪器灵敏度探测工件测嘚

缺陷后,用衰减器调至基准高度时(如示波屏的

缺陷调至基准高度后衰减器计数为

用校正好的探伤系统,其测距每格代表声程

求此界媔上声压反射率和声压透射

的锻钢件要求当量缺陷不漏检,问工件地面如何调节探测灵

调节过程:将工件底波幅度调至

无缝钢管声透鏡的半径

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