[发明专利]双晶小K值超声波探伤探头及探伤方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及管道无损探伤技术领域，尤其是一种双晶小K值超声波探伤探头及探伤方法。

背景技术

在热力发电厂和石油化工系统设备上，大量采用了小管径管道，就一台锅炉而言大约有几千条管道，其焊口竟达上万只。这些管道一般处在极其恶劣的环境中服役很容易损坏，由于焊接质量或设备非正常运行，常出现焊缝处泄露和爆破，一旦损坏将造成设备损坏和人员伤亡，因而对这些管道和连接焊缝在安装和服役期间必须进行检验，以确保设备和人员的安全。

此类管焊缝现在常规的探伤方法多采用X射线和超声波探伤检测。采用X射线方法检验，劳动强度大、费时、费力、耗材，且对人有较大的损害；在用超声波方法检验时，目前多采用小管径大K值超声波探头，即5MHz、K3探头。众所周知，超声波波束有近场长度。

横波声场近场区长度按下式计算：

N=                                               

式N—近场长度

Nˊ—探头在钢中的近场长度

—波源面积

—介质Ⅱ中横波波长

—入射点至波源的距离

—入射点至假想波源的距离

已知：

压电晶片面积为5×5=25mm2

有机玻璃中纵波声速2710  

钢中横波声速3230

压电晶片频率5MHz

横波探头K值为1.5 （按新设计探头计算）

﹦

将数字代入（1）（2）式得出Nˊ=7.035mm

由计算得到探头的近场长度为7.035mm，而我们预检的管壁厚度大都在3-8mm左右，在探头的近场区内，近场区内波幅多有副瓣，易形成杂波且不成线性关系，因而缺陷不能按探头的线性进行显示。

经多年应用确实发现了大量缺陷，但应用中发现这种探头制作合格率较低，往往会产生表面波和伤波前的杂波，表面波和杂波影响对伤波的判断，其检测率较低。由于探头压电晶片尺寸小则相对发射能量低，当利用二次波检上部缺陷时声能损失大，也造成了检测灵敏度降低。目前推广应用的小管径超声波探头实际并没有得到广泛应用。根据以上情况我们经多年潜心研究摸索出一种较为理想的探伤方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种双晶小K值超声波探伤探头，结构巧妙，无杂波、波形单一、缺陷检出率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种双晶小K值超声波探头，包括壳体，该壳体内设有吸收胶、有机玻璃楔块、压电晶片和隔声层，该有机玻璃楔块和压电晶片均设有两个；该两个压电晶片的频率为2.5～5HMz，焦点为8～10mm，分别固定在两个有机玻璃楔块一端，两个有机玻璃楔块为交叉设置，隔声层设在两个有机玻璃楔块之间。

进一步地，两个有机玻璃楔块之间夹角为6～8o。

本发明还提供了一种双晶小K值超声波探伤方法，无表面波、无杂波出现，波幅单一、判伤准确、检测率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种双晶小K值超声波探伤方法，包括以下步骤：

⑴、建立探伤基准：将探头正对在试块上，该试块上设有已知孔径和深度尺寸的缺陷，移动探头进行探伤测试，得到探伤基准；或将探头正对与待检测管件相同尺寸的辅助管件，该辅助管件为无缺陷管件，其两端分别设有内壁槽和外壁槽，由内壁槽端开始移动探伤测试，内壁槽调出二次波，外壁槽调出三次波；

⑵、探伤：将探头对准待测管件焊缝，移动探头，获得缺陷的波形图；与步骤⑴探伤基准比对，确定缺陷的位置和尺寸。

进一步地，该试块上设有Φ1×6mm孔。

进一步地，探伤前还包括检测探头的灵敏度：将Φ1×6mm孔调整二次波、三次波的波幅80%高探测辅助管件得到的反射当量值。

进一步地，步骤⑵探伤中，判断缺陷方式为：二次底波和三次底波之间出现波可判定为缺陷；二次波后出现反射波，若波的最高点在三次波之前可判为缺陷波，若在三次波之后可判为焊瘤波。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用小K值双晶探头检测小管径缺陷无表面波、无杂波出现，具有波幅单一、判伤准确、检测率高等优点。

附图说明

图1为本发明探头的结构原理图；

图2为试块的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为辅助管件的示意图。

具体实施方式