[發明專利]一種超聲波探傷方法、超聲波探傷裝置及縱波橫波爬波一體化超聲波斜探頭

有效

• 申請號: 201410148594.0
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103954687A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 曲世發
• 申請（專利權）人: 大連天億軟件有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 范爍;李洪福

技術領域

本發明涉及超聲波探傷領域，具體為一種超聲波探傷方法、超聲波探傷裝置及縱波橫波爬波一體化超聲波斜探頭。

背景技術

超聲波斜探頭是實現電能和聲能相互轉換的一種器件，也是實現超聲波探傷的關鍵部件，其主要由壓電晶片組成，可發射和接收超聲波，現有技術中的超聲波斜探頭通常包括橫波斜探頭、縱波斜探頭和爬波斜探頭，橫波的傳播方向和振動方向是互相垂直的，縱波的傳播方向和振動方向是一致的。

現有技術中的A型脈沖超聲波探傷方式，通常是運用超聲波探頭和A型脈沖超聲波探傷儀組合對焊縫進行探傷，一般選用折射角度分別為45°、60°、70°的橫波斜探頭，根據超聲波在不同聲阻抗界面的折射定律，圖1示出了超聲波在不同聲阻抗界面的折射定律的示意圖，參考圖1所示，其中折射定律如公式sinα/сL1=sinβL/сL2=sinβT/сT2，式中α為入射角、αT為橫波反射角、αL為縱波反射角、βT為橫波折射角、βL為縱波折射角、сL1為入射縱波在第一介質（即有機玻璃）中的聲速（2700m/s）、сL2為折射縱波在第二介質（鋼）中的聲速（5900m/s）、сT2為折射橫波在第二介質（鋼）中的聲速（3230m/s），第一介質為超聲波探頭的材料，第二介質為待檢工件的材料，從圖1中可以看出，縱波斜探頭在折射和反射出一個角度的縱波的同時，同時也產生了另一個不同角度的橫波，由于探傷時儀器只能按照一種角度調節，故同時存在的另一角度的橫波會對探傷帶來影響。

參考圖2-a、圖2-b，其示出了采用橫波斜探頭對鋼焊縫進行探傷的實施例的示意圖，通過該實施例能夠說明實際應用中鋼焊縫超聲波探傷選用橫波斜探頭的原因，如圖2-a所示，當縱波折射角βL為90°時，第一臨界角αⅠ＝arcsin（сL₁/сL₂）=arcsin(2700/5900)=27.2°,如圖2-b所示，當橫波折射角βT為90°時，第二臨界角αⅡ＝arcsin（сL₁/сL₂）=arcsin（2700/3230）=56.7°，故當橫波斜探頭的入射角α在27.2°到56.7°之間選取時，則第二介質鋼中只有折射橫波產生，如45°橫波斜探頭的入射角α為36.2°，60°橫波斜探頭的入射角α為46.4°，70°橫波斜探頭的入射角α為51.8°，且選用橫波斜探頭進行探傷，對于反射回波的判斷非常方便，圖3為橫波斜探頭進行鋼焊縫探傷時缺陷各參數的示意圖，如圖3所示，其中X為缺陷距入射點水平距離、D為缺陷深度、S為聲程、T為板厚、β為探頭角度；根據前述的折射定律，若選用45°、60°、70°的縱波斜探頭，則對應的探頭入射角分別為18.9°、23.3°、25.5°，這些角度均小于第一臨界角即27.2°，所以在折射縱波產生的同時將分別產生22.8°、28.3°、31°的折射橫波。