实施超声探伤时 . 应如何选择超声探头

vetjinxin 2018-02-28 03:53:12 1090 浏览

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万茜5 2018-03-01 00:00:00

超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头。探头的选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值的选择等。 1.探头型式的选择常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头表面波探头、双晶探头、聚焦探头等。一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。纵波直探头只能发射和接收纵波，束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。横波斜探头是通过波形转换来实现横波探伤的。主要用于探测与深测面垂直或成一定角的缺陷。如焊缝生中的未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷。聚焦探头用于水浸探测管材或板材。 2.探头频率的选择超声波探伤频率在O.5～10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因索。 (1)由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。 (2)频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。 (3) 可知，频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。 (4) 可知，频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利。 (5) 可知，频率增加，衰减急剧增加。由以上分析可知，频率的离低对探伤有较大的影响。频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利。但频率高，近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因索，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，长用2.5～5.0MHz。对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率，常用O.5～2.5MHz。如果频率过高，就会引起严重衰减，示波屏上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法探伤。 3.探头晶片尺寸的选择中科朴道超声波探伤仪探头圆晶片尺寸一般为φ10～φ30mm，晶片大小对探伤也有一定的影响，选择晶片尺寸时要考虑以下因素。 (l) 可知，晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利。 (2)由N=等可知，晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。 (3)晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。以上分析说明晶片大小对声柬指向性，近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺陷检出能力有较大的影响。实际探伤中，探伤面积范围大的工件时，为了提高探伤效率宜选用大晶片探头。探伤厚度大的工件时，为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头。探伤小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头。探伤表面不太平整，曲率较大的工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。 4.横渡斜探头K值的选择在横波探伤中，探头的K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程(入射点至底面反射点的距离)有较大的影响。由图l.39可知，对于用有机玻璃斜探头探伤钢制工传，βs=40°(K=O.84)左右时，声压往复透射率Z高，即探伤灵敏度Z高。由K=tgβs可知，K值大，βs大，一次波的声程大。因此在实际探伤中，当工件厚度较小时，应选用较大的K值，以便增加一次波的声程，避免近场区探伤。当工件厚度较大时，应选用较小的K值。下面给出Z常用的超声波斜探头的选择方案参考： 1.斜探头K值与角度的对应关系 NO. K值对应角度 1 K1 对应45度 2 K1.5 对应56.3度 3 K2 对应63.4度 4 K2.5 对应68.2度 5 K3 对应71.6度 2.焊缝探伤超声波探头的选择方案参考编号被测工件厚度选择探头和斜率选择探头和斜率 1 4—5mm 6×6 K3 不锈钢：1.25MHz （下同） 2 6—8mm 8×8 K3 铸铁：0.5—2.5 MHz（下同） 3 9—10mm 9×9 K3 普通钢：5MHz （下同） 4 11—12mm 9×9 K2.5 5 13—16 mm 9×9 K2 6 17—25 mm 13×13 K2 7 26—30 mm 13×13 K2.5 8 31—46 mm 13×13 K1.5 9 47—120 mm 13×13( K2—K1) 10 121—400 mm 18×18 ( K2—K1) 20×20 ( K2—K1)

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