[發明專利]利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510084222.0
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104634866B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 林俊明
• 申請（專利權）人: 愛德森（廈門）電子有限公司
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種無損檢測方法，特別是涉及利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的裝置及方法。

背景技術

檢測評估金屬材料工件裂紋的深度及走向，是確保金屬材料工件在役安全運行、避免事故的首要方法，例如，鐵路鋼軌在使用過程中，會產生表面細小裂紋，細小裂紋在受到行駛列車擠壓的情況下會向鋼軌內部發展擴大，當裂紋發展的一定程度時，就會影響到鋼軌的安全，極易發生鋼軌斷裂事故，其中傾斜裂紋尤為危險，不同的裂紋走向和深度，對鋼軌安全的影響程度不同。通常采用超聲或渦流等無損檢測方法檢測金屬材料工件裂紋，其中，渦流檢測方法適用于金屬材料表面及近表面裂紋缺陷的快速檢測，但其無法評估裂紋的走向；超聲檢測方法大多適用于金屬材料內部缺陷的檢測。至今，沒有一種有效的金屬材料裂紋的走向及深度的快速檢測評估方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的裝置及方法，采用超聲與渦流組合檢測方法，設計超聲渦流組合探頭掃查機構，實現快速評估金屬材料裂紋走向及裂紋深度當量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的裝置，采用一個渦流檢測點探頭和兩個超聲檢測斜探頭制作組合探頭掃查機構，所述兩個超聲檢測斜探頭的入射角、頻率、材料、形狀相同，入射角為固定值，兩個超聲檢測斜探頭鏡像對稱固定，以使兩個超聲檢測斜探頭發射的超聲波鏡像對稱、相交；所述渦流檢測點探頭，置于兩個超聲檢測斜探頭的正中間。

利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的方法，采用超聲與渦流組合檢測方法，先用渦流方法定位金屬材料表面裂紋開口位置及評估裂紋深度當量，而后用超聲方法評估裂紋深度方向走向，所述方法包括如下步驟，

a. 采用加工有不同深度和不同傾斜角度的標準人工裂紋的對比試塊對組合探頭掃查機構中的渦流檢測點探頭和超聲檢測斜探頭進行裂紋深度方向走向和裂紋深度當量標定，得到渦流檢測點探頭的裂紋渦流感應信號幅度相位與裂紋深度標定關系函數，得到兩個超聲檢測斜探頭發射的超聲波遇到裂紋的回波信號時間值與裂紋傾斜角度標定關系函數；所述對比試塊的材質、結構與被檢金屬材料相同；

b. 將組合探頭掃查機構置于被檢金屬材料檢測面；兩個超聲檢測斜探頭連接超聲檢測儀，渦流檢測點探頭連接渦流檢測儀；

c. 以恒定速度移動組合探頭掃查機構，當渦流檢測點探頭探測范圍內的金屬材料表面有裂紋時，渦流檢測點探頭產生裂紋渦流感應信號，裂紋渦流感應信號發送至渦流檢測儀；當渦流檢測點探頭剛好到達裂紋開口正上方時，裂紋渦流感應信號幅度達到最大值，根據步驟a中得到的渦流檢測點探頭的裂紋渦流感應信號幅度、相位與裂紋深度標定關系函數計算得出相對于標準人工裂紋的裂紋深度當量；

d. 當裂紋渦流感應信號幅度達到最大值時，渦流檢測儀同時發送觸發信號至超聲檢測儀及組合探頭掃查機構，組合探頭掃查機構接收到觸發信號的同時停止移動，超聲檢測儀接收到觸發信號的同時激勵兩個超聲檢測斜探頭發射超聲波；當兩個超聲檢測斜探頭發射的超聲波時間軸波形對稱時，即兩個超聲波遇到裂紋的回波信號時間值相同時，則說明該裂紋垂直向下；當兩個超聲檢測斜探頭發射的超聲波時間軸波形不對稱時，即兩個超聲波遇到裂紋的回波信號時間值不相同時，則說明該裂紋為傾斜裂紋，根據步驟a中得到的兩個超聲檢測斜探頭發射的超聲波遇到裂紋的回波信號時間值與裂紋傾斜角度標定關系函數即可計算得出傾斜裂紋的傾斜角度，評估傾斜裂紋深度方向走向。

利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的裝置，進一步的，采用陣列渦流檢測探頭替代所述組合探頭掃查機構中的渦流檢測點探頭。利用超聲電磁原理評估金屬裂紋走向與深度的方法，進一步的，在執行步驟a、步驟b后，在步驟c中，當陣列渦流檢測探頭剛好到達裂紋開口正上方時，裂紋渦流感應信號幅度達到最大值，根據步驟a中得到的裂紋渦流感應信號幅度、相位與裂紋深度標定關系函數計算得出相對于標準人工裂紋的裂紋深度當量；在步驟d中，進一步的，采用陣列渦流檢測探頭判定被檢金屬材料裂紋的表面走向，當被檢金屬材料裂紋的表面走向與組合探頭掃查機構的掃查方向不垂直時，以陣列渦流檢測探頭中裂紋渦流感應信號最大的陣元為圓心，旋轉組合探頭掃查機構，使組合探頭掃查機構掃查方向與被檢金屬材料裂紋的表面走向垂直，以獲得兩個超聲檢測斜探頭的最大超聲波裂紋回波信號。