[發明專利]雙晶小K值超聲波探傷探頭及探傷方法

在審

• 申請號: 201410721528.8
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104458919A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張嘯;宋紹河
• 申請（專利權）人: 北京中電龍源環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

?

技術領域

本發明涉及管道無損探傷技術領域，尤其是一種雙晶小K值超聲波探傷探頭及探傷方法。

背景技術

在熱力發電廠和石油化工系統設備上，大量采用了小管徑管道，就一臺鍋爐而言大約有幾千條管道，其焊口竟達上萬只。這些管道一般處在極其惡劣的環境中服役很容易損壞，由于焊接質量或設備非正常運行，常出現焊縫處泄露和爆破，一旦損壞將造成設備損壞和人員傷亡，因而對這些管道和連接焊縫在安裝和服役期間必須進行檢驗，以確保設備和人員的安全。

此類管焊縫現在常規的探傷方法多采用X射線和超聲波探傷檢測。采用X射線方法檢驗，勞動強度大、費時、費力、耗材，且對人有較大的損害；在用超聲波方法檢驗時，目前多采用小管徑大K值超聲波探頭，即5MHz、K3探頭。眾所周知，超聲波波束有近場長度。

橫波聲場近場區長度按下式計算：

N=???????????????????????????????????????????????

式N—近場長度

Nˊ—探頭在鋼中的近場長度

—波源面積

—介質Ⅱ中橫波波長

—入射點至波源的距離

—入射點至假想波源的距離

已知：

壓電晶片面積為5×5=25mm2

有機玻璃中縱波聲速2710??

鋼中橫波聲速3230

壓電晶片頻率5MHz

橫波探頭K值為1.5?（按新設計探頭計算）

﹦

將數字代入（1）（2）式得出Nˊ=7.035mm

由計算得到探頭的近場長度為7.035mm，而我們預檢的管壁厚度大都在3-8mm左右，在探頭的近場區內，近場區內波幅多有副瓣，易形成雜波且不成線性關系，因而缺陷不能按探頭的線性進行顯示。

經多年應用確實發現了大量缺陷，但應用中發現這種探頭制作合格率較低，往往會產生表面波和傷波前的雜波，表面波和雜波影響對傷波的判斷，其檢測率較低。由于探頭壓電晶片尺寸小則相對發射能量低，當利用二次波檢上部缺陷時聲能損失大，也造成了檢測靈敏度降低。目前推廣應用的小管徑超聲波探頭實際并沒有得到廣泛應用。根據以上情況我們經多年潛心研究摸索出一種較為理想的探傷方法。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種雙晶小K值超聲波探傷探頭，結構巧妙，無雜波、波形單一、缺陷檢出率高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：一種雙晶小K值超聲波探頭，包括殼體，該殼體內設有吸收膠、有機玻璃楔塊、壓電晶片和隔聲層，該有機玻璃楔塊和壓電晶片均設有兩個；該兩個壓電晶片的頻率為2.5～5HMz，焦點為8～10mm，分別固定在兩個有機玻璃楔塊一端，兩個有機玻璃楔塊為交叉設置，隔聲層設在兩個有機玻璃楔塊之間。

進一步地，兩個有機玻璃楔塊之間夾角為6～8o。

本發明還提供了一種雙晶小K值超聲波探傷方法，無表面波、無雜波出現，波幅單一、判傷準確、檢測率高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：一種雙晶小K值超聲波探傷方法，包括以下步驟：

⑴、建立探傷基準：將探頭正對在試塊上，該試塊上設有已知孔徑和深度尺寸的缺陷，移動探頭進行探傷測試，得到探傷基準；或將探頭正對與待檢測管件相同尺寸的輔助管件，該輔助管件為無缺陷管件，其兩端分別設有內壁槽和外壁槽，由內壁槽端開始移動探傷測試，內壁槽調出二次波，外壁槽調出三次波；

⑵、探傷：將探頭對準待測管件焊縫，移動探頭，獲得缺陷的波形圖；與步驟⑴探傷基準比對，確定缺陷的位置和尺寸。

進一步地，該試塊上設有Φ1×6mm孔。

進一步地，探傷前還包括檢測探頭的靈敏度：將Φ1×6mm孔調整二次波、三次波的波幅80%高探測輔助管件得到的反射當量值。

進一步地，步驟⑵探傷中，判斷缺陷方式為：二次底波和三次底波之間出現波可判定為缺陷；二次波后出現反射波，若波的最高點在三次波之前可判為缺陷波，若在三次波之后可判為焊瘤波。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：采用小K值雙晶探頭檢測小管徑缺陷無表面波、無雜波出現，具有波幅單一、判傷準確、檢測率高等優點。

附圖說明

圖1為本發明探頭的結構原理圖；

圖2為試塊的主視圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為輔助管件的示意圖。

具體實施方式