专利名称：一种超声波探伤曲率补偿方法
技术领域：
本发明涉及超声波探伤方法，具体涉及一种超声波探伤曲率补偿方法，用于单、双晶直探头及斜探头测定不同直经的凸圆弧面工件的表面曲率损失补偿，应用本方法及成套试块，可测定、补偿曲率耦合造成的声能损失，实现准确精细的测定缺陷当量大小。
背景技术：
在应用单、双晶平直探头及斜探头对不同直径的轴、辊、杆形工件的近表面范围进行超声波探伤时，由于该类型工件的直径范围较大(几十~几百毫米)，探头对于不同直径工件径向、斜向检测时的接触面积、耦合程度各不相同，实际工作中，很难预先制作出所有尺寸的凸弧面平底孔、横孔灵敏度试块，这对于探伤灵敏度的调整，及发现缺陷后的当量确认，都是一个不确定因素。因此，对于进一步扩大检测能力，提高检测精度都带来了局限性。
在国内JB4730-1994[压力容器无损检测]的6.2.2.3中规定了检测曲面时应用曲面对比试块，应用该试块可解决单直及部分双直探头的凸形圆柱面工件的曲率补偿，但不能同时满足斜探头的应用要求。原因在于该试块厚度太大，平行于轴线向的横截面长度又太短，斜探头发射声束轴线射不到试块底部的瑞角。所以不能利用横波瑞角反射的原理来确定曲率补偿量值。
在1993年第四期[无损检测]期刊中，第二重型机器厂的王义提出了“被检件外曲率修正因子”，应用了计算法求作外曲率修正因子图，其中的耦合油层厚度试验参数不够，最小曲率半径只有100mm，应用范围受到限制。而且该法只考虑了硬膜直探头，未考虑软膜及斜探头，应用单一。
中国专利93214882.4公开了“一种小径管超声波探伤专用试块”，该专利技术是一种专门针对小直径钢管超声波探伤的试块其曲率名义值只与被测钢管外圆相同，一种试块只能满足一种钢管的要求。以此两点就限定了该试块的专门、单一性。而且以钢管做试块，除了钢管的外表面具备凸圆弧面外，其内表面为凹圆弧面，超声波在凹圆弧面上的反射呈发散状，它的回波并不能为探头合理接收。说明它不能用来确定因凸圆弧表面耦合损失的补偿量。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波探伤曲率补偿方法，主要解决凸形圆柱体径向、斜向检测时的表面曲率耦合损失问题，本发明的技术方案为一种超声波探伤曲率补偿方法，首先制作一套曲率直径为25～600mm的探伤试块以及一块平面灵敏度试块，试块厚度≤20mm，然后采用不同直径探头测试上述不同曲率直径的试块得到曲率补偿量图，再用不同直径探头测试上述平面灵敏度试块得到距离—波幅曲线图，不同曲率直径的曲率补偿量图的反射波幅值与平面灵敏度试块的距离—波幅曲线图的反射波幅的差值即为曲率补偿值，由于曲率越大，曲率补偿越多，因此补偿试块直径间隔越小，据此绘出的补偿曲线的精度越高，在实际进行25～600mm凸形圆柱体超声波探伤时，获得的反射波幅值加上相应的曲率补偿值即为最终测试值。
本发明的有益效果是本发明不同曲率直径的试块是建立在一种适应于对直径在25～600mm范围的凸圆柱面工件近表面范围超声波探伤，并且实现了用一套试块测试得到多种规格、种类探头在上述工件上的表面曲率耦合损失量。通过建立各规格、种类探头的曲率补偿图，来修正用平面灵敏度试块制作的距离—波幅(DAC曲线)图。
本发明很好地解决了凸形圆柱体径向、斜向检测时的表面曲率耦合损失问题，并不涉及材质损耗(材质衰减可用测量衰减系数确定)。基于上述事实可用优质碳素钢板制作本发明的试块。考虑到在合格仪器、合格探头、性能相同不变情况下，该探头的距离——波幅曲线是稳定的，所以并不需要制作不同声程的试块。只要在相同声程的不同曲率表面的试块上比较反射波幅值，即可找出各自曲率试块与平面试块的差值。实际应用中，利用本套曲率试块，事先制作不同曲率直径、不同探头直径的曲率补偿量图，再利用平面灵敏度试块制作的距离——波幅曲线，加上应用本曲率补偿量图确定的曲率补偿值，即可实际投入应用。消除了由于工件表面曲率所引起的测量误差，提高精度。如此，在现场检测中就可轻装上阵，减轻工作负担。
本发明根据实际声场与理想声场的比较，在近场区内实际声场轴线上的波动幅度比理想声场小的多，波动曲线趋于平坦，极值点数量及幅度也明显减少。基于上述的分析，从实际出发，本发明通过减少试块的厚度，克服了上述方法的不足，扩大了应用范围。由于大多数合格的双晶探头焦点距离及单晶探头的盲区范围都不是很长，所以本套试块的厚度确定为20mm范围，这样既满足了一定的单、双晶直探头及斜探头的要求，又尽量使试块轻便化，利于节约和方便加工、使用。
另外、本发明并不局限于直探头的使用，它还可扩大应用于斜探头的曲率补偿量的测定。既利用本套试块的一个垂直截面的底棱边，根据横波瑞角反射的原理，测出曲率试块的瑞角反射回波与平面试块的瑞角反射回波之间的差值，既可确定斜探头的曲率补偿值。
应用实验的方法迅速得到各类常用探头(单、双晶直探头及斜探头)的实际曲率补偿值，并且通过制作实际曲率补偿图的方法，一次作图，多次使用，直至该探头不符合实际曲率补偿图为止。
综上所述，本发明仅用一套试块得到多种规格、种类探头的实际曲率补偿图，这样可大大减少灵敏度试块数，降低成本，提高检测精度。更经济有效、更方便实际地解决了上述问题。而且应用、加工试块的方法也十分简单，所以在本行业推广与应用的可行性及前景是十分光明的。
图1为本发明曲率试块结构示意主视2为单、双晶直探头实施例的示意图。
图3为斜探头实施例的示意图。
图4为部分探头、部分试块不同曲率的补偿图。
图中1-探头，2-试块。
具体实施例方式参照图1，首先用优质碳素钢板制作标号为1-12不同曲率直径的试块和平面灵敏度试块2，标号1-11的试块曲率直径依次为25mm、35mm、50mm、70mm、100mm、150mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm，标号12为平面灵敏度试块。
实施例1，单、双晶直探头实施例，参照图2，首先将日常使用的合格的各种单、双晶直探头1的时基线及探测范围调整好，制作完成各自的距离—波幅曲线，然后将上述探头1用适中的均恒压力(注意所谓适中的均恒压力应与实际扫查时压力保持一致)平稳地耦合在涂有机油的本套试块2的圆弧面中心上，通过小幅的移动探头，找出一次回波波幅的最高点，调整仪器的衰减器，使回波幅度在80％f.s，并记录此时衰减器的分贝值a1；再用同样的方法测试出本套试块的平面试块分贝值a2；(a2-a1)＝实际曲率补偿值(dB)。以上述的方法测试出各曲率试块与平面试块的回波幅度差值(以分贝dB值记录——可通过探伤仪的分贝衰减器测得)，试块半径越大，曲率越小，越接近平面，所需补偿就越小，本发明实施例试块直径取25-70mm，其结果见表1。
表1超声波探伤曲率补偿方法及试块实物试验结果仪器USK8A，基准波高100％满屏(B)，直径Φ单位为mm。
以曲率直径为纵坐标，以回波幅度分贝差值为横坐标，将各探头在本套试块上所测得的各个曲率回波幅度差值标记在记录纸上，再将各探头在记录纸上的标记点相连。如此，得到了各单、双晶直探头的曲率补偿图4。
实施例2，斜探头实施例，参照图3，首先将日常使用的合格的各斜探头1的探头前沿、时基线及探测范围调整好，制作完各自的距离—波幅曲线，然后将上述探头1用适中的均恒压力(注意所谓适中的均恒压力应与实际扫查时压力保持一致)平稳地耦合在涂有机油的本套试块2的圆弧面中心上，将斜探头1的水平纵轴线垂直指向试块2的一个端面，通过前后移动探头1，找出一次瑞角回波波幅的最高点，调整仪器的衰减器，使回波幅度在80％f.s，并记录此时衰减器的分贝值a1；再用同样的方法测试出本套试块的平面试块分贝值a2；(a2-a1)＝实际曲率补偿值(dB)。以上述的方法测试出各曲率试块与平面试块的回波幅度差值(以分贝dB值记录——可通过探伤仪的分贝衰减器测得)，其结果见表1。以曲率直径为纵坐标，以回波幅度分贝差值为横坐标，将各探头在本套试块上所测得的各个曲率回波幅度差值标记在记录纸上，再将各探头在记录纸上的标记点相连。如此，得到了各斜探头的曲率补偿图4。
有了补偿图，日后工作中，只要知道了被检工件的直径、探头种类及规格，即可确定各自探头的曲率补偿量值。避免了用平面灵敏度试块制作工作曲线(DAC曲线)的曲率表面耦合损失的误差，大大方便与提高了检测精度。
权利要求
1.一种超声波探伤曲率补偿方法，其特征是，首先制作一套曲率直径为25～600mm的探伤试块以及一块平面灵敏度试块，试块厚度≤20mm，然后采用不同直径探头测试上述不同曲率直径的试块得到曲率补偿量图，再用不同直径探头测试上述平面灵敏度试块得到距离-波幅曲线图，不同曲率直径的曲率补偿量图的反射波幅值与平面灵敏度试块的距离-波幅曲线图的反射波幅的差值即为曲率补偿值，在实际进行25～600mm凸形圆柱体超声波探伤时，获得的反射波幅值加上相应的曲率补偿值即为最终测试值。
2.根据权利要求1所述的一种超声波探伤曲率补偿方法，其特征是，当所述的探头为斜探头时，测出曲率试块垂直截面的底棱边的瑞角反射回波与平面试块的瑞角反射回波之间的差值，既为斜探头的曲率补偿值。
全文摘要
本发明涉及超声波探伤方法，具体涉及一种超声波探伤曲率补偿方法，主要解决凸形圆柱体径向、斜向检测时的表面曲率耦合损失问题，一种超声波探伤曲率补偿方法，首先制作一套曲率直径为60～600mm的探伤试块以及一块平面灵敏度试块，试块厚度≤20mm，然后采用不同直径探头测试上述不同曲率直径的试块得到曲率补偿量图，再不同直径探头测试上述平面灵敏度试块得到距离－波幅曲线图，不同曲率直径的曲率补偿量图的反射波幅值与平面灵敏度试块的距离－波幅曲线图的反射波幅的差值即为曲率补偿值，在实际进行60～600mm凸形圆柱体超声波探伤时，获得的反射波幅值加上相应的曲率补偿值即为最终测试值。本发明用于单、双晶直探头及斜探头测定不同直经的凸圆弧面工件的表面曲率损失补偿，可测定、补偿曲率耦合造成的声能损失，实现准确精细的测定缺陷当量大小。
文档编号G01N29/04GK101078710SQ200610040548
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月24日 优先权日2006年5月24日
发明者朱建国, 王孝建, 裴新华 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司