[实用新型]一种奥氏体薄壁管焊缝小盲区高信噪比的瓦状复合晶片纵波斜探头

说明书

本实用新型公开了一种奥氏体薄壁管焊缝小盲区高信噪比的瓦状复合晶片纵波斜探头，瓦状压电晶片的上表面镀有上电极层，瓦状压电晶片的下表面镀有下电极层，所述的瓦状压电晶片和匹配层材料粘接在一起，带有匹配层材料的瓦状压电晶片放入模具中在烘箱温度加热使其弯曲成和楔块一样的弧度，并固化成型，带有匹配层材料的瓦状压电晶片粘接到楔块的弧面上，瓦状压电晶片的上电极表面焊接上电极引线，瓦状压电晶片的下电极表面焊接下电极引线，上电极引线和下电极引线与电学模块连接，本实用新型通过压电复合材料晶片瓦状，实现超声会聚作用，从而减少在奥氏体薄壁管检测过程中的盲区，提高检测信噪比。

技术领域：

本实用新型涉及一种奥氏体薄壁管焊缝小盲区高信噪比的瓦状复合晶片纵波斜探头，属于超声无损检测技术领域。

背景技术：

奥氏体钢管由于很好的机械和服役性能，在工业石油化工、火力发电、核电等行业有重要的应用价值，但是由于奥氏体内部晶粒粗大，焊接后更容易形成树状晶粒，导致奥氏体焊缝检测比较困难。奥氏体焊缝形成的树状晶粒会使得超声横波衰减和声束弯折，使得超声横波检测灵敏度和信噪比不足，定位也会大大偏差。横波已经被证实无法检测奥氏体焊缝，所以市场上，检测奥氏体焊缝选择纵波斜探头，利用了纵波的穿透力。

斜探头是超声斜入射的一种探头，可以从焊缝两侧斜入射到焊缝中检测焊缝中的缺陷。这种斜入射是来源于楔块产生，由于楔块和奥氏体钢声阻抗不同，声波穿过楔块时会产生折射，并形成折射横波和折射纵波。纵波斜探头，相对于横波斜探头的设计来讲，更加困难，主要是始波和前沿的设计。探头发射的声波在楔块和检测工件的界面(声学界面) 会发生反射和折射，其折射角大小和入射角以及界面两侧的声速有关，规律遵从著名的Snell定律：

其中，下标i代表入射媒质，下标t代表折射媒质，c代表媒质中的声速。

由于折射纵波声速比折射横波要大，根据菲涅尔定律，产生相同角度的折射纵波，需要的入射波角度就更小。这就导致了纵波斜探头始波增大，盲区增加。当入射波角度更小的情况下，晶片和楔块的角度也变的更小，这时候晶片发射的超声波被楔块反射回来，更容易进入到晶片中，被仪器接收，使初始波增加，无法分辨近表面缺陷，增加了探头检测的盲区。如果晶片是瓦状的，声束有会聚作用，楔块反射回来进入晶片的波就会减少，这样就减少了盲区，另一方面，晶片的聚焦也使得超声波能量的会聚，在检测奥氏体焊缝的时候会增加信噪比，提高检测质量。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种奥氏体薄壁管焊缝小盲区高信噪比的瓦状复合晶片纵波斜探头，通过压电复合材料晶片瓦状，实现超声会聚作用，从而减少在奥氏体薄壁管检测过程中的盲区，提高检测信噪比。

本实用新型的一种奥氏体薄壁管焊缝小盲区高信噪比的瓦状复合晶片纵波斜探头，所述的瓦状复合晶片纵波斜探头的结构从上至下包含电学模块、引线、背衬材料、瓦状压电晶片、匹配层材料、楔块六个部分，所述的瓦状压电晶片的上表面镀有上电极层，瓦状压电晶片的下表面镀有下电极层，所述的瓦状压电晶片和匹配层材料粘接在一起，所述的带有匹配层材料的瓦状压电晶片放入模具中在烘箱温度加热使其弯曲成和楔块一样的弧度，并固化成型，所述的带有匹配层材料的瓦状压电晶片粘接到楔块的弧面上，排除瓦状压电晶片和楔块之间的空气，所述的瓦状压电晶片的上电极表面焊接上电极引线，瓦状压电晶片的下电极表面焊接下电极引线，所述的上电极引线和下电极引线与电学模块连接。

进一步，所述的瓦状压电晶片和匹配层材料通过胶水固定粘结成一体，瓦状压电晶片和匹配层材料在烘箱中通过模具压铸成带匹配层材料某个弧度的瓦状压电晶片，所述的从瓦状压电晶片的正负极引出信号线，信号线接入电学模块，所述的瓦状压电晶片背面导入已经配好的背衬材料，瓦状压电晶片背面导入背衬材料后在烘箱中固化成型，然后准备好相应带凸弧度的楔块，并通过环氧将探头固化在楔块上，最后用灌封胶水封装在不锈钢外壳中。

进一步，所述的匹配层材料可采用聚合物和填料按照不同填充比来调配。