[实用新型]一种用于厚壁筒形件周向超声检测的曲面线聚焦探头装置

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种超声检测的聚焦探头装置，具体是针对超高压容器和管道等厚壁筒形件周向超声检测的圆柱曲面线聚焦探头装置。

背景技术

超高压容器和管道一般为厚壁筒体结构。在超高压容器和管道的各种无损检测方法中，超声检测方法既能检测内部缺陷又能检测内外表面缺陷，是超高压容器和管道主要的无损检测方法。用直探头可检测出与釜体外圆表面平行的缺陷，用不同角度的斜探头从外圆面探测，可检测出筒形件内部径向和轴向缺陷。但对径向缺陷进行检测，必须进行一系列工艺试验，取得成熟的检测工艺。目前国内在内外径之比小于0.8的厚壁筒形件的超声检测方法、检测工艺、超声检测试块和检测标准方面开展的工作尚不成熟，标准的编制仅停留在企业标准层次上。最大的难点在于超声横波检测时其探头选择、试块标定、扫查方式和缺陷评定等如何规范化。

目前国内对于单层厚壁筒形件的周向超声检测，一般采用纯横波检测技术。按耦合方式不同，检测方法分为接触法和水浸法。对于内外径之比大于等于0.8的筒体，可采用常规的横波检测技术，检测方法可按照JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测第三部分超声检测》的规定进行。对于内外径之比小于0.8的筒形锻件，目前国内还没有通用的国家标准和行业标准。

国内一些企业和科研机构曾采用纯横波法、双重波型检测法(用小角度折射横波检测内壁缺陷，用大角度折射纵波检测内壁缺陷)等方法对超高压人造水晶釜进行试验和检测。但目前国内在超高压水晶釜的检测方法、超声检测试块和检测标准方面开展的工作尚不成熟，对不同规格的釜体的超声检测以及厚壁筒体检测的声场结构、径向缺陷的回波特征、表面缺陷的灵敏度、缺陷定位、曲界面导致灵敏度变化和干扰杂波等多个方面缺少系统的研究，检测标准的编制仅停留在“企业标准”层次上，在检测工艺的选择和优化、试块标定、扫查方式和缺陷评定等方面缺少系统性的研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种用于厚壁筒形件周向超声检测的曲面线聚焦探头装置，该曲面线聚焦探头装置应具有检测结果准确、结构简单、使用方便的特点。

为实现以上目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种用于厚壁筒形件周向超声检测的曲面线聚焦探头装置，其特征在于：它包括制有腔体的外壳，安装在腔体内并且传播声音的速度与工件横波声速相等或接近的斜楔；该斜楔的底面是与工件外圆柱面相适应的圆柱面，斜楔的较厚端制有向上凸起的凸块，该斜楔的上表面与圆柱曲面状晶片的下表面完全贴合，所述晶片的圆心位于工件内壁，晶片发射声束的轴线与工件界面的法线的夹角α_L为33.2-45度之间。该晶片背面的粘有高阻抗背衬块，所述晶片与电缆连接；所述腔体的其余部位填充有吸音材料。

所述斜楔采用锡铅合金材料制作。

本实用新型的工作原理是：

使用时，斜楔的圆柱面与工件的圆柱面贴合，晶片通电后产生超声纵波，该超声纵波经过斜楔后射入工件中，入射角处于工件的第I临界角与第II临界角之间。超声波在斜楔与工件的接触面同时产生反射和折射，反射回的声波进入斜楔左部的声陷阱中(凸块的不规则形状，会使声波进行杂乱无章的反射，最后被吸音材料吸收)；折射后的声波转变成横波，由于斜楔的声音传播速度与工件接近或相等，因此声波不会产生折射或折射角相差很小，使声束能够聚焦到原焦点位置(即圆柱曲面状晶片的原点)或其附近。如果工件没有缺陷，声波会在工件内表面全部反射，如果工件有缺陷，则会有部分声波沿原路径反射回圆柱曲面状晶片，根据反射回的结果即可得知工件的缺陷位置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用与工件声速相等或相近的斜楔，使得声束在射入工件时不会产生折射或折射角相差很小，提高了检测灵敏度，并且本实用新型结构简单，使用时只需将斜楔的弧面与工件贴合之后即可检测，使用非常方便。而且，斜楔材料的声阻抗与钢工件横波声阻抗相差较小，使超声波在斜楔与工件界面产生的反射声能损失较少，大部分声能透射至被检工件中，提高了检测灵敏度；另外，本实用新型制造成本相对较低，因此具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构剖视示意图。

图2是本实用新型的聚焦原理示意图。

图3是图2中C部的放大示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。