[发明专利]一种螺栓横波声速测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺栓横波声速测量方法

背景技术

螺栓在进行超声波检验时，需要测量声速以对发现的缺陷回波进行定位。在横波检验时，通常测量某一个丝扣反射回波的传播时间t，以及该丝扣到声束的水平距离a、螺栓直径b，通过勾股定理计算声波速度v(为简化，时间仅按单程计算):

这样计算简便，但不精确，主要是a不易测量准确；且有时候螺帽未拆，无法测得a，这种计算方法就不可行。

因此迫切需要一种操作方便，测量准确的螺栓横波声速测量方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作方便、精确的测螺栓横波声速测量方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种螺栓横波声速测量方法，该方法步骤如下：

1)根据图纸查螺栓螺纹螺距m及直径参数或现场实测，确定等效直径b；

等效直径的确定方法分为三种情况：

对于带中心孔螺栓，其等效直径b＝2b1，

对于柔性细腰螺栓，其等效直径b＝(b2+b3)/2，

对于带中心孔的柔性细腰螺栓，其等效直径b＝b4+b5；

其中，b1为螺栓边缘距中心孔边缘的距离，b2为螺栓小头端直径，b3为螺栓大头端直径，b4为螺栓小头端边缘与中心孔边缘的距离，b5为螺栓大头端边缘与中心孔边缘的距离；

2)将横波探头与超声波探伤仪正确连接，在CSK-Ⅰ A试块上测横波探头延时；

3)将横波探头放在螺栓杆部，横波探头声束指向螺纹方向，调整仪器的扫描范围，要能清晰看到至少三个螺纹反射波；

4)选定连续的三个螺纹反射波；移动闸门，分别套住第一、第三个螺纹反射波，读取声波传输时间，分别记为TT1、TT3；然后将该时间转换为单程时间，分别为t1＝TT1/2、t3＝TT3/2；如果该超声波探伤仪内部已将声程计算为单程时间，则t1＝TT1、t3＝TT3；

5)根据下式计算横波声速

将上述b、m、t1、t3代入式(6)，得到使f(v)＝0的v值，该值即为所测声速。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法测量声速时仅需考虑螺栓尺寸，无需考虑螺纹回波的具体位置，因此操作起来更加方便，可以提高测量精度。

说明书附图

图1为声速计算示意图；

图2为带中心孔螺栓的等效直径示意图；

图3为柔性细腰螺栓等效直径示意图；

图4为柔性带中心孔细腰螺栓等效直径示意图。

1、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

本发明的原理如下：

参见附图1，在螺栓1上沿轴向前后移动探头，使仪器屏幕上至少连续显示3个螺丝扣回波。随意选定3个连续的丝扣回波，调整仪器闸门，分别框住第一个、第三个回波，读取回波传播时间，分别记为t1、t3。则l1＝v t1、l3＝v t3。

其中a:探头声束出射点到选定的第一个回波的水平距离；

b:螺栓直径；

m:螺距；

l1:选定的第一个回波声程；

l3:选定的第三个回波声程；

根据勾股定理：

式(1)

式(2)

式(3)

由式式(4)

由式(3)、式(4)可推出

式(5)

对于一根给定的螺栓，螺距m、无中心孔螺栓直径b是确定的，将l1＝v t1、l3＝v t3代入式(5)无法求出声速的解析解，但式(5)确定了l3与l1的关系。但可以求出声速和m、b的数值解。

构造关于v的函数f(v):

式(6)

求该函数为0时的v，即为所测的声速。

由于双根号输入容易出错，为简化输入，可将式(6)等价成

式(7)

对于图2所示带有中心孔螺栓:

b＝2b1。

实际中有些柔性细腰螺栓形式如图3所示：

b＝b2+(b3-b2)/2＝(b2+b3)/2。

对于带中心孔的柔性细腰螺栓螺栓，如图4：

b＝b4+b5。

该种方法测量声速时仅需考虑螺栓尺寸，无需考虑螺纹回波的具体位置，因此可以大幅度的提高测量精度。

具体测量步骤：

1)根据图纸查螺栓螺纹螺距m及直径参数，确定等效直径b；