一种用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于无损检测领域，涉及一种用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头。
【背景技术】
[0002]电站锅炉用受热面管子等小径管常采用冷拔(乳)工艺制造，若质量控制不好，会在钢管表面出现纵向缺陷，受热面管子在服役过程中也会在管子表面出现纵向缺陷，纵向缺陷的存在将会给锅炉的运行带来安全隐患。为了确保小径管的安全运行，加强对小径管的有效检验甚为重要。
[0003]电站锅炉用的受热面小径管的形状为U型管或蛇形管分布，两管的间距甚小，检测空间受限。若使用涡流、磁粉、渗透检测技术，现场检测不便实施，并且均存在检测盲区。
[0004]当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，表面波是瑞利1887年首先提出来的，因此又称瑞利波。表面波在介质表面传播时，介质表面质点做椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向。椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成。因此表面波同横波一样只能在固体介质中传播，不能在液体或气体介质中传播。质点振幅的大小与材料的弹性及表面波的传播深度有关，其振动能量随深度增加而迅速减弱。当表面波传播的深度超过2倍波长时，质点的振幅已经很小了。当表面波在传播途中碰到棱边时，若棱边曲率半径R大于5倍波长，表面波可不受阻拦的完全通过。当R逐渐变小时，部分表面波能量被棱边反射；当1?小于等于波长时，反射能量很大。例如弹簧、圆筒形工件的表面探伤，都可采用表面波。表面波检测技术原理简单，但要设计一种适合于被检工件表面缺陷检测的超声探头，则是表面波检测技术的关键。目前工业上常用两种超声探头在被检测工件上激发表面波，一种是压电式晶片探头，另一种是电磁超声探头。
[0005]压电式晶片受到电脉冲激励后在楔块中产生纵波，纵波在楔块与工件界面上的入射角度大于第二临界角时，纵波在界面上发生波型变换成表面波沿工件表面上传播。压电式晶片探头主要用于表面质量较高的工件上。
[0006]电磁超声探头由尚频线圈和磁铁构成，当通上尚频电流的尚频线圈置于工件表面时，工件表层产生涡流，此涡流在磁铁形成的磁场作用下，涡流会产生高频振动，形成超声波，电磁超声探头在满足一定的激发条件时，则在工件表面会产生表面波。电磁超声探头主要用于工件表面质量要求不高的工件和尺寸微小的工件上。
[0007]桥梁行业使用的钢丝直径较小，无法采用耦合剂方式的超声检测，必须使用无需声耦合剂的检测方式。为了解决该问题，检测人员使用电磁超声探头放在钢丝一侧，使激励出的表面波沿着钢丝表面螺旋式传播，可检测出表面0.05mm划伤，由于小径管在检测过程中，超声波能够进入到管内的较少，因此现有检测能力较差，测量的精度较低，并且测量过程较为复杂。【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，该超声探头能够实现对小径管纵向缺陷的检测，并且检测能力强，操作简单。
[0009]为达到上述目的，本实用新型所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头包括壳体、晶片及透声楔，壳体侧面的底部开口，晶片位于所述壳体内，透声楔的上部内嵌于壳体侧面的底部开口中将壳体1侧面的底部开口封闭，晶片固定透声楔的上部，透声楔的底面为与待检测小径管表面相配合的凹面，晶片与外接电源相连接。
[0010]壳体的端部设有Q6接口，晶片通过Q6接口与外接电源相连接。
[0011]所述晶片的长度及宽度均为6mm，晶片产生的超声波的频率为2.5MHz?5MHz。
[0012]所述透声楔上部的横截面为梯形结构，晶片固定于所述梯形结构的斜边上。
[0013]所述壳体内填充有用于降低外界噪声的阻尼材料。
[0014]透声楔的底面为圆柱形的凹面，透声楔的底面的曲率半径为16mm-79.5mm。
[0015]透声楔的底面为对称结构，晶片发出的超声波的主声束在透声楔底面的入射点位于透声楔底面的中心位置处。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017]本实用新型所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头在检测过程中，只需将透声楔的底面紧贴待测小径管表面，然后通过晶片发出超声波来实现对小径管表面纵向缺陷的检测，同时晶片发出的超声波能够有效的进入到待测小径管中，检测能力较强，并且操作简单，适用于小径管。
[0018]进一步，壳体内填充有用于降低外界噪声的阻尼材料，避免外界噪声对超声波的影响，从而有效的提尚检测的精度。
[0019]进一步，透声楔的底面为对称结构，晶片发出的超声波的主声束在透声楔底面的入射点位于透声楔底面的中心位置处，晶片发出的超声波能够最大程度的进入到待测小径管中，检测的能力较强。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图。
[0021]其中，1为壳体、2为透声楔、3为晶片、4为Q6接口。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0023]参考图1，本实用新型所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头包括壳体1、晶片3及透声楔2，壳体1的底部开口，晶片3位于所述壳体1内，透声楔2的上部内嵌于壳体1的底部开口中将壳体1的底部开口封闭，晶片3固定透声楔2的上部，透声楔2的底面为与待检测小径管表面相配合的凹面，晶片3与外接电源相连接。
[0024]需要说明的是，壳体1的端部设有Q6接口 4，晶片3通过Q6接口 4与外接电源相连接；晶片3的长度及宽度均为6mm，晶片3发出的超声波的频率为2.5MHz?5MHz ;透声楔2上部的横截面为梯形结构，晶片3固定于所述梯形结构的斜边上；透声楔2的底面为圆柱形的凹面，透声楔2的底面的曲率半径为16mm-79.5mm。透声楔2的底面为对称结构，晶片3发出的超声波的主声束在透声楔2底面的入射点位于透声楔2底面的中心位置。
[0025]另外，壳体1内填充有用于降低外界噪声的阻尼材料，能够有效地吸收噪声能量，使干扰声能迅速耗散，降低探头本身的杂乱信号，阻尼材料配方是以钨粉、环氧树脂、二乙烯三胺、邻苯二甲酸二丁脂按一定比例配置。
[0026]透声楔2为固体，且超声波在固体中传播速度快，由于透声楔2贴合在待检小径管的表面上，因此绝大数由晶片3产生的超声波都能通过透声楔2传递至待检小径管表面，从而使本实用新型所述的超声探头具有较高的发现待检小径管表面纵向缺陷的能力。
[0027]透声楔2可以由2720±20m/s的有机玻璃制成，晶片3可以由锆钛酸铅(PbZrTi03)制成，壳体1由铝合金制成。
[0028]本实用新型的具体操作为:
[0029]将透声楔2的底部紧贴待测小径管的表面上，外接电源作用在晶片3上，使晶片3产生超声波，超声波穿过透声楔2传递到待测小径管中，同时移动本实用新型所述的超声探头，实现对待测小径管表面纵向缺陷的检测。
【主权项】
1.一种用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，包括壳体(1)、晶片(3)及透声楔(2)，壳体⑴侧面的底部开口，晶片(3)位于所述壳体⑴内，透声楔⑵的上部内嵌于壳体(1)侧面的底部开口中将壳体(1)侧面的底部开口封闭，晶片(3)固定透声楔(2)的上部，透声楔(2)的底面为与待检测小径管表面相配合的凹面，晶片(3)与外接电源相连接。2.根据权利要求1所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，壳体⑴的端部设有Q6接口(4)，晶片(3)通过Q6接口(4)与外接电源相连接。3.根据权利要求1所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，所述晶片(3)的长度及宽度均为6mm，晶片(3)产生的超声波的频率为2.5MHz?5MHz。4.根据权利要求1所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，所述透声楔(2)上部的横截面为梯形结构，晶片(3)固定于所述梯形结构的斜边上。5.根据权利要求1所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，所述壳体(1)内填充有用于降低外界噪声的阻尼材料。6.根据权利要求1所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，透声楔⑵的底面为圆柱形的凹面，透声楔⑵的底面的曲率半径为16mm-79.5mm。7.根据权利要求1所述的用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，其特征在于，透声楔(2)的底面为对称结构，晶片(3)发出的超声波的主声束在透声楔(2)底面的入射点位于透声楔(2)底面的中心位置处。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于小径管表面纵向缺陷检测的超声探头，包括壳体、晶片及透声楔，壳体侧面的底部开口，晶片位于所述壳体内，透声楔的上部内嵌于壳体侧面的底部开口中将壳体侧面的底部开口封闭，晶片固定透声楔的上部，透声楔的底面为与待检测小径管表面相配合的凹面，晶片与外接电源相连接。本实用新型能够实现对小径管纵向缺陷的检测，并且检测能力强，操作简单。
【IPC分类】G01N29/24, G01N29/04
【公开号】CN205049526
【申请号】CN201520849576
【发明人】张红军, 孟永乐, 吕一楠, 高磊, 殷尊, 侯召堂
【申请人】西安热工研究院有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月29日