专利名称：筒形锻件斜入射超声波探伤方法
技术领域：
本发明涉及一种筒形锻件斜入射超声波探伤方法，应用于外径与内径之比大于等于2且小于等于4的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤，所述筒形锻件的轴向长度大于50mmo
背景技术：
外内径之比小于2比I的空心(或筒形)锻件，国际上采用的探伤方法主要是纯横波斜入射检测手段，但对于外内径之比大于等于2比I的锻件，便没有斜入射的检测方法，致使大量的径向缺陷漏检。众所周知，对筒形、环形及管材纯横波探伤的限制条件是必须保证折射横波的声轴线能够达到内壁面，故有壁厚t与外径D之比为t/D<0.5[l-(CS/ CL)]，式中CS和CL分别为被检工件中的横波速度与纵波速度，对于钢质工件近似有t/D ^ O. 3,也可以换成内径d与外径D之比的形式为d/D彡O. 6。按该规范的要求，显然大大限制了在环形和筒形锻件上应用超声波探伤的范围，没有充分发挥探伤检测的潜力与优势，我们采用小角度纵波探头周向检测探测曲面锻件，能更有效地发现径向方向的危害性缺陷。关于外内径之比的限制，在许多标准中也都是从保证折射纯横波声轴线到达内壁面的角度来考虑的，例如日本的JIS G0582《钢管的超声波检测方法》、JIS G0584《钢管电弧焊缝的超声波探伤检验方法》、JIS Z3081《铝管焊缝超声波斜角探伤方法及检验结果的等级分类方法》，美国的ASTM E164-81《焊缝超声接触法检测标准实施方法》、ASTM E213《金属管超声检测的标准实施方法》，我国的JB/T4730. 3-2005《承压设备无损检测超声检测》、GB/T 5777《无缝钢管超声波探伤检验方法》以及GB 4163《不锈钢管超声波探伤方法》等等，都有此要求，尽管它们都是管材类工件，但就周面弦向纯横波检测而言与筒形件都是属于同一类型的情况。常规超声波检测无法探测出外径与内径之比大于等于2 I的空心锻件内孔近表面缺陷，是因为A超技术的声场波无法达到内孔表面，也是全世界为何执行外径与内径之比小于2的空心锻件才可进行超声检测的理由。理论依据常规A超斜探头有机玻璃楔块的声速为2720m/s，第一临界角a = arcsin(2720/5900) = 27. 5度，对应的横波最小折射角β = arcsin (3230/5900) = 33. 2度；特殊A超斜探头有机玻璃楔块的声速可以为2350m/s，第一临界角a = sin(2350/5900) = 23. 5度，但对应的横波最小折射角还是β=arcsin (3230/5900) = 33. 2度。即横波最小折射角β = arcsin (钢横波声速/钢纵波声速)，因此有机玻璃楔块的声速改变无法减小横波最小折射角，也就是说接触法横波斜探头无法检测外径与内径之比大于等于2的空心锻件。同时现有的超声波探伤方法都会有一定程度的漏检存在。因此，需要一种新的超声波探测方法以解决上述问题
发明内容
发明目的本发明的目的针对现有技术无法探测出外径与内径之比大于等于2的筒形锻件内孔近表面缺陷的不足，提供一种超声波探测方法以探测出外径与内径之比大于等于2小于等于4的筒形锻件的内部缺陷，同时能更好的降低超声波探伤的漏检率。技术方案为实现上述发明目的，本发明可采用如下技术方案一种筒形锻件斜入射超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测，采用以下装置入射角6度小角度纵波斜探头、入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块均为圆筒形，所述入射角6度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 23±0.01，所述入射角10度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 38±0. 01，所述折射角34度横波对比试块的内径与外径之比为O. 56±0. 01，所述折射角45度横波对比试块的内径与外径之比为O. 71 ±0. 01，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的内壁表面上均具有至少一个人工伤，所述人工伤为矩形槽或V形槽，所述矩形槽或V形槽沿对比试块的周向设置并平行于对比试块的轴线， 包括以下步骤a、从所述入射角6度纵波对比试块中选择探伤灵敏度最高的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线的第一点，并进行探伤灵敏度标定；b、从所述入射角10度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二点；C、从所述折射角34度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二点;d、从所述折射角45度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第四点；e、穿过上述DAC振幅参考线的四点，建立DAC振幅参考线；f、在筒形锻件上，使用入射角6度小角度纵波探头对所述筒形锻件进行探伤扫查，提高探伤灵敏度作为探伤扫查灵敏度，使用所述DAC振幅参考线，记录单个缺陷回波超过DAC振幅参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示；g对缺陷回波达到步骤e记录的缺陷信号的工件判定为不合格。发明原理与现有技术相比，本发明的超声波探伤方法采用入射角6度小角度纵波斜探头、入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块以及折射角45度横波对比试块的组合，所述对比试块的组合科学合理，相互配合可以有效降低超声波探伤的漏检率，采用了小角度纵波探伤方法，拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围。有益效果本发明的筒形锻件斜入射超声波探伤方法显著降低了筒形锻件的探伤缺陷漏检率，有利于筒形锻件内表面质量的保证。拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围，尤其是在横波检测无法 达到内表面，横波的理论也不能满足内壁缺陷检测时，采用这种小角度纵波法有利于缺陷的检测。
图I是入射角6度纵波对比试块的主视图；图2是入射角6度纵波对比试块的A-A向剖面示意图；图3是入射角10度纵波对比试块的主视图；图4是入射角10度纵波对比试块的A-A向剖面示意图；图5是折射角34度横波对比试块的主视图；图6是折射角34度横波对比试块的A-A向剖面示意图；图7是折射角45度横波对比试块的主视图；图8是折射角45度横波对比试块的A-A向剖面示意图；图9是本发明具体实施例I的空心筒类锻件的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。请参阅图I、图2所示，本发明的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测，筒形锻件的外径与内径之比大于等于2且小于等于4的轴向长度大于50mm。采用以下装置入射角6度小角度纵波斜探头、入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块，上述对比试块均为圆筒形，入射角6度小角度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 23±0. 01 ；入射角10度小角度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 38±0. 01 ;折射角34度横波对比试块的内径与外径之比为O. 56±0. 01 ;折射角45度横波对比试块的内径与外径之比为O. 71 ±0. 01。对比试块内壁表面上具有人工伤，人工伤为矩形槽或V形槽，矩形槽和V形槽沿对比试块的周向设置并平行于对比试块的轴线。入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的外壁表面上具有与内壁表面的人工伤相对应的人工伤，其中外壁表面的人工伤与内壁表面的人工伤大小形状均相同。内外壁表面均具有人工伤，可以以外壁人工伤确定超声波探伤时探头的弧长位置，简单方便。矩形槽和V形槽的切割深度为对比试块壁厚的3%或者6. 4mm中的较小者，公差为±0. 03mm。矩形槽和V形槽的宽度为深度的两倍且最大宽度为3. 2mm。矩形槽和V形槽的槽长为25. 4mm±0. 38mm。上述对比试块的轴向长度均大于等于50mm,优选为50mm,其人工伤均位于对比试块的轴向中部。该超声波探伤方法包括以下步骤a、从入射角6度纵波对比试块中选择探伤灵敏度最高的对比试块，将入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线的第一点，并进行探伤灵敏度标定；探伤灵敏度是以选出的对比试块缺陷的第一次反射波的80%进行标定。b、从入射角10度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二点；DAC曲线是距离-波幅曲线的德文简称！是根据相同大小缺陷以不同声程，反映回波波幅大小的曲线。做DAC曲线是在测量探头前沿，K值、零点后做出的，起作用就是以一个基准来判定缺陷，缺陷分区及定量。实际上是有一组曲线即评定线、定量线、判废线。C、从折射角34度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第三点；d、从折射角45度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将入射角6度小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第四点；e、穿过上述DAC振幅参考线的四点，建立DAC振幅参考线； f、在筒形锻件上，使用入射角6度小角度纵波探头对所述筒形锻件进行探伤扫查，提高探伤灵敏度作为提高探伤扫查灵敏度，使用所述DAC振幅参考线，记录单个缺陷回波超过DAC振幅参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示；探伤扫查灵敏度优选在探伤灵敏度的基础上提高4dB ；g、对缺陷回波达到步骤f记录的缺陷信号的工件判定为不合格。本发明的筒形锻件斜入射超声波探伤方法采用入射角6度小角度纵波斜探头、入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的组合。采用上述角度探头及对比试块的组合可以使DAC振幅参考线的取点更加均匀合理。同时通过各个对比试块之间相互配合，显著降低超声波探伤的漏检率。如上所述，本发明的筒形锻件斜入射超声波探伤方法在不改变超声波探头声波入射变化规律的情况下，对筒形锻件进行斜入射检测优化设计。这种技术采用了小角度纵波探伤方法，拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围，尤其是在横波检测无法达到内表面，横波的理论也不能满足内壁缺陷检测时，采用这种小角度纵波法有利于缺陷的检测。同时各个对比试块直接相互配合，显著减少了筒形锻件的探伤缺陷漏检率，有利于筒形锻件内部质量的保证。对比试块制作具体实施例请参阅图1、2、3、4、5、6、7、8所示，试块划分为入射角6度纵波对比试块，入射角10
度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块，折射角45度横波对比试块四套，形状均为圆筒形，每种类型缺口为V形及矩形槽。从内径上的矩形或60度“V”形缺口可获得约80%全屏高的指示振幅。缺口应在轴向方向上并平行于锻件的轴线。内径缺口的切割深度应为标称厚度的3%或6. 4mm，取其中较小者，且其长度约为25.4mm。缺口最大宽度应为深度的两倍且最大宽度为3. 2mm。入射角6度纵波对比试块制作参数表1(R1为外半径，R2为内半径，槽长Iin(25. 4mm))表I入射角6度纵波对比试块制作参数
序号试块型号 Rl半径mm R2半径mm 槽长in (mm)---------
I4130-VR-020004__50__Π__1(25.4)
权利要求
1.一种筒形锻件斜入射超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测，其特征在于，采用以下装置入射角6度小角度纵波斜探头、入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块均为圆筒形，所述入射角6度纵波对比试块的内径与外径之比为0. 23±0. 01，所述入射角10度纵波对比试块的内径与外径之比为0. 38±0. 01，所述折射角34度横波对比试块的内径与外径之比为0. 56±0. 01，所述折射角45度横波对比试块的内径与外径之比为0. 71±0. 01，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的内壁表面上均具有至少一个人工伤，所述人工伤为矩形槽或V形槽，所述矩形槽或V形槽沿对比试块的周向设置并平行于对比试块的轴线， 包括以下步骤 a、从所述入射角6度纵波对比试块中选择探伤灵敏度最高的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线的第一点，并进行探伤灵敏度标定； b、从所述入射角10度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二占. C、从所述折射角34度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波斜探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第三占. d、从所述折射角45度横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述入射角6度小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第四点； e、穿过上述DAC振幅参考线的四点，建立DAC振幅参考线； f、在筒形锻件上，使用所述入射角6度小角度纵波探头对所述筒形锻件进行探伤扫查，提高所述探伤灵敏度作为探伤扫查灵敏度，使用所述DAC振幅参考线，记录单个缺陷回波超过DAC振幅参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示； g、对缺陷回波达到步骤e记录的缺陷信号的工件判定为不合格。
2.如权利要求I所述的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，其特征在于步骤a中所述的探伤灵敏度标定是以选出的对比试块缺陷的第一次反射波的80%进行标定。
3.如权利要求I所述的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，其特征在于，所述矩形槽和V形槽的切割深度为对比试块壁厚的3%或者6. 4mm中的较小者，所述切割深度的公差为±0. 03mm,所述矩形槽和V形槽的槽长为25. 4mm±0. 38mm。
4.如权利要求I所述的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，其特征在于，所述矩形槽和V形槽的宽度为深度的两倍且最大宽度为3. 2mm。
5.如权利要求I所述的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，其特征在于，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的轴向长度大于等于50mm，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的人工伤均位于对比试块的轴向中部。
6.如权利要求I所述的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，其特征在于，所述入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块和折射角45度横波对比试块的外壁表面上具有与内壁表面的人工伤相对应的人工伤，其中外壁表面的人工伤与内壁表面的人工伤大小形状均相同。
7.如权利要求I所述的筒形锻件斜入射超声波探伤方法，其特征在于步骤f中所述的探伤扫查灵敏度是在所述探伤灵敏度的基础上提高4dB。
全文摘要
本发明公开了一种筒形锻件斜入射超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件的内部不同方向缺陷进行探测。本发明的超声波探伤方法采用入射角6度小角度纵波斜探头、入射角6度纵波对比试块、入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块、折射角45度横波对比试块的组合，采用了小角度纵波探伤方法，拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围，可以探测外径与内径之比大于等于2且小于等于4的筒形锻件，同时由于对比试块的内径与外径比例科学合理，使筒形锻件的探伤缺陷漏检率降到最低，更有利于筒形锻件内部质量的保证。
文档编号G01N29/04GK102636567SQ20121012543
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月1日
发明者张利, 陈昌华 申请人:南京迪威尔高端制造股份有限公司