[发明专利]一种轧制钢材缺陷的水浸超声波探伤方法

说明书

本发明提供一种轧制钢材缺陷的水浸超声波探伤方法，属于水浸超声无损检测技术领域。本发明中每个聚焦探头的水层厚度都不相同，通过夹具将聚焦探头固定在水浸超声波探伤仪上，通过软件控制多个聚焦探头一起移动，保证每个聚焦探头都能够将待测轧制钢材的扫查区域扫查一遍，并将每个聚焦探头的扫查结果分别在电脑上显示出来，然后综合各聚焦探头的扫查结果，可更准确分析出待测轧制钢材中是否存在缺陷，由于每个聚焦探头的聚焦点分布在待测轧制钢材的厚度方向上，聚焦点附近信号远强于声束的其他位置，因此通过本发明方法能够有效增强聚焦探头的扫查信号，使得检测结果更准确。

技术领域：

本发明属于水浸超声无损检测技术领域，具体涉及一种轧制钢材缺陷的水浸超声波探伤方法。

背景技术：

超声无损检测技术始于20世纪30年代，自开发以来已经取得了飞速的发展，几乎应用到所有工业领域，在国内经济发展和建设中起着重大的作用。目前，超声无损检测技术是国内外无损检测技术中应用最广泛、使用频率最高且发展最快的一种。

钢材超声波探伤是一种较常用的检测钢材质量的方法，相比于其他检测手段，超声波探伤有着很多优势，如：能够在不破坏工件的前提下进行检测、无污染、对人体无害、检测结果较准确、使用方便、速度快及便于现场检测等。水浸超声检测是超声波检测中的一种重要方法，利用水浸探伤可以避免工件检测过程中的盲区问题，而且通常情况下，表面比较粗糙的工件利用常规水磨法探伤时，检测效果往往很差，而水浸探伤却能够很好的适应此类工件的探伤。水浸超声检测方法还有着信号稳定、信噪比高、容易实现自动化等特点。但是，水浸超声检测的信号强度很弱，往往需要将衰减器增益调到很高才能发现工件中的缺陷回波，根据实验研究，当使用同种探头时，水浸超声检测的信号强度与水磨法信号强度相差20dB左右。所以水浸探伤中一般使用聚焦探头来增加信号强度，虽然此方法能够一定程度增加信号强度，但是由于聚焦探头的声束分布不均匀，导致实际检测效果并不是非常理想。

为了提高水浸超声检测中的信号强度，合理的利用水浸聚焦探头的聚焦特性，在此发明了一种轧制钢材水浸探伤装置。此装置通过改变聚焦探头的聚焦点位置来增加水浸探伤的信号强度。利用此装置对轧制钢板进行水浸超声检测时，检测结果更加准确，同时也能够避免由于水浸探伤信号弱造成的漏检问题。此发明在钢材水浸超声检测中有着很好的效果。

发明内容：

本发明的目的是提供一种轧制钢材缺陷的水浸超声波探伤方法，该方法利用聚焦探头在聚焦点附近超声信号较强的原理，通过多个聚焦探头组合探伤来完成对待检测钢板的检测，从而使得水浸聚焦探头的检测信号强度得到一定程度的改善。

当利用聚焦探头对一块待检测钢板进行水浸超声检测时，通常通过调节聚焦探头与钢板之间的水层厚度，使得聚焦探头在待检测钢板的聚焦点落在钢板厚度方向的正中心，这样得到的检测回波信号比较强。水浸探伤时，当聚焦探头发出的超声波垂直入射到待检测钢板的表面时，其声场如图1所示，其中P为待检测钢板中的焦点，F为水中的焦点，∑为聚焦探头晶片波面，S为声轴线与待检测钢板上表面的焦点，π为待检测钢板表面。根据水浸聚焦探头的聚焦原理，当聚焦点在待检测钢板厚度方向中点时，可得到如下公式：

式中：为最外层声束与钢板表面交点到声轴线的距离；为待检测钢板中的焦点距上表面的距离；为聚焦探头在水中的焦距；θ₁为入射角度；θ₂为折射角度；δ为待检测钢板厚度，单位毫米(mm)；d为晶片直径，单位毫米(mm)；H为水层厚度，单位毫米(mm)。

所以水层厚度H为：

聚焦探头发射的声束通过水钢界面射入钢中时会产生折射，利用声学原理可知：

式中：c₁与c₂分别为水中声速与钢中声速，单位为米/秒(m/s)。