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钢管焊缝超声波探头晶片尺寸和角度的选择

作者:人气:发表时间:2020-6-23 13:41:08

钢管焊缝超声波探头的选择

众所周知,对焊缝的超声波探伤大多采用斜角横渡探伤法。这是为了克服探伤中的外在自然障碍(如埋弧焊的焊缝加强高度及高额焊的焊缝毛刺高度)和更好地发现焊缝中的缺陷而采取的探伤方法。因此,该探伤方法探头角度的选择(即倾斜角度的大小)对焊缝中缺陷的发现以及对缺陷的定位定量都十分重要而探头角度的大小在平板焊缝探伤中主要取决于被探测工件厚度的变化,在钢管焊缝探伤中,除了与工件厚度有关外,还与钢管的曲率有直接关系。


探头角度及晶片尺寸选择原则

(1)折射声束基本上能扫查焊缝横断面:

(2)以一、二次波探伤为好,以便减少转换声能损失;

(3)尽量避开在近场区内探伤。因为在近场区内,声束轴线上声压变化起伏较大,这对缺陷的定位及定量极为不利,但声程也不能太远,以避免由于材质衰减引起的灵敏度降低。一般情况下,探伤声程选择在1N~5N 之间;

(4)探头晶片尺寸的选择同样要考虑近场区、指向性及钢管焊缝探伤接触面是曲面,体积不能太大的原则,根据近场区计算公式和半扩散角(指向性)计算公式,一般情况下,晶片尺寸D选用14mm 或 12×12mm;

(5)钢管焊缝探伤,折射声柬不能从管壁上表面直接射向上表面,以避免漏检和不必要的干扰。而且以探测焊缝中缺陷为主要目的,折射声柬尽量与焊缝中的主要缺陷走向—即与焊缝上下表面近于成垂直分布走向的缺陷成垂直状态,以便获得较大的回波反射,这就给探头角度的选择带来了严格的要求 。


影响探头角度选择的因素

根据上面选择原则所涉及到的诸多影响因素,如探伤波次及声程范围对探伤灵敏度和探伤准确性的影响都与工件厚度和钢管的曲率有关,也就是说,工件厚度与钢管曲率是影响探伤波次和声程太小的主要参量,这从下面的探头角度的选择计算中髓显可以看出。


钢管焊缝超声波探头选择总结

(1)焊缝超声波探伤大多采用斜角横波探伤法。斜角横波探伤选择探头值尤为重要。因为探头角度的大小关系着对焊缝中的缺陷是否能检出,以及对缺陷的定位、定量、定性是否准确等问题;

(2)探头角度的大小主要取决于被检测工件的厚度。钢管焊缝探伤还与钢管的管径以及管壁厚与管径的比值t/D(即曲率)有关;

(3)选择探头角度时应该考虑探伤灵敏度、材质衰减、声柬指向性、缺陷在焊缝中的分布走向以及近场区干扰等因素的影响。这些因素在决定探头角度时其影响有时是矛盾的,但以探测缺陷为主要目的,尽量避开在近场区工作,又不致使探伤灵敏度太低,所以大多采用一、二次波探伤,其声程范围在1N~5N之间。故而探伤角度在条件许可情况下,尽可能选大些;

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