[发明专利]一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块及方法

说明书

本发明公开了一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块及方法，属于声学测量技术领域。对比试块包括试块本体，试块本体的材质与表面波探头曲面楔块的材质相同；试块本体依次由第一曲面、第一平面、第二曲面和第二平面连续包围组成；第一曲面和第二曲面的曲率半径与受检管件的曲率半径相等，第二曲面的轴心位于第一曲面上，且第一曲面轴心与第二曲面轴心的距离与受检管件的曲率半径相等。采用该对比试块进行入射点测定时，获得第二曲面的最大回波信号后，即可快速、精确地测定出超声表面波探头的入射点。

技术领域

本发明属于声学测量技术领域，具体涉及一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块及方法。

背景技术

超声表面波在介质表面传播遇到棱边，且当棱边曲率半径R大于5倍波长时，表面波可完全顺畅通过；当R逐渐变小时，部分表面波能量被棱边反射；当R小于等于波长时，棱边反射的能量更大。在超声检测中利用这种反射特性来检测工件表面和近表面的缺陷。基于此原理，超声表面波可用于检测金属工件表面缺陷。例如，平坦形工件、弹簧、圆筒形工件、汽轮机转子R圆弧、叶片的表面缺陷检测。

在金属表面缺陷检测中，超声表面波的产生多来自于纵波波型变换。倾斜入射至界面上的纵波，当楔块内入射角大于第二临界角α_Ⅱ时，在被检工件中既无纵波，也无横波，而是在楔块与工件的界面上出现超声表面波，产生的入射角α应满足以下公式：

其中，C_L1表示楔块的纵波声速，C_S2表示工件的横波声速。

在常规超声斜探头的管子周向缺陷检测中，为保证声耦合良好，常会选用平面探头修磨为与受检管子相同曲率后再进行检测。此时，弧面斜探头入射点和折射角也会发生变化。为了对管子周向缺陷精确定位，必须借助对比试块对斜探头的入射点、K值、前沿进行精确测定。

然而，用于管子周向缺陷检测的超声表面波探头属于特殊类型的斜探头，其特点是：(1)探头楔块为曲面，(2)K值为∞。与常规斜探头不同，常规超声斜探头激发的声波在工件内部传播，其入射点可通过金属试块测定出来；但是用于管子周向缺陷检测的超声表面波探头激发的表面波在金属工件表面传播，目前无法通过金属试块测定出来。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块及方法，能够快速、精确地测定出超声表面波探头入射点。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块，包括试块本体，试块本体的材质与表面波探头曲面楔块的材质相同；试块本体依次由第一曲面、第一平面、第二曲面和第二平面连续包围组成；第一曲面和第二曲面的曲率半径与受检管件的曲率半径相等，第二曲面的轴心位于第一曲面上，且第一曲面轴心与第二曲面轴心的距离与受检管件的曲率半径相等。

优选地，第一平面与第二平面垂直，第一曲面的轴心和第二曲面的轴心所在的直线与第二平面平行。

优选地，第一曲面的弧长为表面波探头弧长的1～1.5倍。

优选地，试块本体的宽度为表面波探头的1.5～2倍。

优选地，第一曲面上设有第二曲面轴心的标识。

优选地，第二曲面的轴心位于第一曲面的中心处。

本发明公开了采用上述用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块进行入射点测定的方法，包括以下步骤：

S1：在试块本体的第一曲面上涂覆耦合剂，将表面波探头紧贴第一曲面；

S2：在第一曲面上移动表面波探头，当表面波探头收到第二曲面的最大回波信号时，在第二曲面的轴心对应的表面波探头外壳上进行标记，该标记点为表面波探头的入射点。