超声手动纵-纵-纵波检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超声手动纵-纵-纵（L-L-L）波检测装置，属于常规A超检测领域。它是使用一种双晶片合成探头，该探头消除了由声束扩散引起的底表面回波，利用纵波小角度在工件中传播，遇异质界面直接反射和反射波到底面，又由底面反射回探头的原理，检出厚焊缝中体积缺陷和垂直检测表面的面积型缺陷的装置。此装置为常规A超检测领域提供了全新的检测形式。在超厚焊缝大量增多的今天和脉冲反射法仍占主导地位的现在，此装置对更加准确的评价焊缝的真实质量有着非常实用的使用价值。
【专利说明】超声手动纵-纵-纵波检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及超声手动纵-纵-纵(L-L-L)波检测装置，尤其是涉及一种双晶片合成探头，检验工件厚度大于120mm以及焊缝两边检测区域不足的焊缝中的与检测表面垂直的面积型缺陷装置。
【背景技术】
[0002]目前国内外在焊接领域里使用窄间隙坡口焊接的产品越来越多，工件厚度也是越来越大，厚度大于120mm的焊缝已是常见,厚度大于200mm的甚至厚度大于300mm的也经常出现。而相应的无损内部检验工作却带来许多困扰，原因也是明显的，两大类检测射线和超声波的设备所具有能量，已是无法满足超厚焊缝的检验。而焊缝中最危险的缺陷，即垂直检测面的面积型缺陷，又是射线和超声波检验的弱项。对此A超脉冲反射法中的串列式检验也没有了优势，时差衍射法也有着定性困难的缺点。此外，某些产品的特殊结构，焊缝两边直段宽度过窄，正常的超声波检测已无法进行，使得焊缝内部真实情况无法掌握。
实用新型内容
[0003]鉴于此，本发明人对较厚或超厚(厚度大于120mm)焊缝和检查区域不够的焊缝进行了研究。结果发现了超声手动纵-纵-纵波检测装置，即L-L-L波检测装置。本实用新型使用的是由双晶片构成的小角度、纵波斜的探头(探头结构见图la)，该探头成功的消除了因声束扩散引起的底表面回波，利用声波的直接反射和经缺陷反射到底面，又由底面反射回探头，从而检出焊缝中的体积型和垂直面积型缺陷。该装置的另一优点是利用小角度纵波的能量大、探头移动距离短的特点，使得超厚焊缝和焊缝两边距离小的检测得以实现。本实用新型提供一种超声手动纵-纵-纵波检测装置，该装置中使用一种双晶片合成探头，对超厚焊缝和检验区域不足的焊缝进行检测，确保与检测表面垂直的面积型缺陷和体积型的检出率，为评价工件内部真实质量提供更有力度的检测结果。从而完成本实用新型。
[0004]本实用新型的目的在于提供以下方面:
[0005]( 1)超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，该装置包括通过电缆线8相连的超声波探伤仪5和双晶片合成探头9，
[0006]其中，双晶片合成探头9包括:
[0007]发射晶片1，其通过电缆线与超声波探伤仪的发射插座6连接，和
[0008]接收晶片2，其通过电缆线与超声波探伤仪的接收插座7连接。
[0009](2)根据上述(1)所述的超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，
[0010]双晶片合成探头9还包括:
[0011]外壳24，其内部底面设置横截面为L型有机玻璃支架21，所述有机玻璃支架21由水平支架和与水平支架前部相连的立式支架组成，其中，在立式支架的顶端设置发射晶片1，在发射晶片1顶端设置阻尼材料23，在水平支架的顶端设置接收晶片2，在接收晶片2顶端设置阻尼材料23，和[0012]吸声材料22，其设置于立式支架的前、后两侧的表面上。
[0013](3)根据上述(1)所述的超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，
[0014]所述双晶片合成探头的纵波折射角范围是6° -13° ；
[0015]所述发射晶片尺寸为8_X 9mm至18mmX 18mm ;
[0016]所述接收晶片尺寸为8mmX 9mm至18mmX 18mm。
[0017](4)根据上述(1)所述的超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，
[0018]所述双晶片合成探头中发射晶片和接收晶片都是曲率晶片，两晶片的摆放角度基本一致，发射晶片位置的高度距离大于声场0.5倍的近场区距离。
[0019]根据本实用新型提供的超声手动纵-纵-纵波检测装置，不但能对与检测表面垂直的面积型缺陷有着良好的检出，同时也可检出大部分体积型缺陷。另外，本发明人研制的双晶片合成探头成功的消除了由探头扩散引起的底表面回波。在底表面位置上只有缺陷回波而无底面回波，开创了 L-L-L波检测内部垂直缺陷的先河，填补了国内外此种装置的空白。此装置特别适用厚度大于120_的焊缝和焊缝两边检测区域不足焊缝的检测。在超厚焊缝大量增多的现在，为准确的评价焊缝的真实质量，此装置有着非常实用的使用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图la是根据本实用新型一种优选实施方式的双晶片合成探头的结构示意图；
[0021]图lb是根据本实用新型一种优选实施方式的双晶片合成探头的剖面示意图
[0022]图2是常规的超声波检测装置及检测示意图；
[0023]图3是根据本实用新型一种优选实施方式的超声手动纵-纵-纵波检测装置示意图
[0024]图4a是根据本实用新型一种优选实施方式检测原理的示意图；
[0025]图4b是根据本实用新型一种优选实施方式显示回波的示意图；
[0026]图4c是根据本实用新型一种优选实施方式显示回波的示意图；
[0027]图4d是根据本实用新型一种优选实施方式显示回波的示意图；
[0028]图4e是根据本实用新型一种优选实施方式显示回波的示意图；
[0029]图5是根据本实用新型一种优选实施方式的实例检测示意图；
[0030]图6是根据本实用新型一种优选实施方式的另一实例检测示意图；
[0031]图7是DAC曲线示意图。
[0032]附图标号说明:
[0033]1-发射晶片
[0034]2-接收晶片
[0035]5-超声波探伤仪
[0036]6-发射插座
[0037]7-接收插座
[0038]9-双晶片合成探头
[0039]21-有机玻璃支架
[0040]22-吸声材料
[0041]23-阻尼材料【具体实施方式】
[0042]下面结合附图通过【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。本实用新型的特点将随着这些描述变得更为清楚、明确。
[0043]图la是本实用新型的双晶片合成探头，其特征在于:两个晶片都是曲率晶片；摆放角度是一致的而非屋顶角形式；发射晶片1位置较高，高度距离大于声场0.5倍的近场区距离；发射晶片1有自身的消声槽和吸声材料；纵波的折射角度很小(6° -13° )并且单个晶片尺寸一般在8mmX9mm至18mmX 18mm之间，因为采取了以上的特征，使声束扩散得到抑制，底表面散乱回波得到消除，所以保证了该检测装置的实现。
[0044]图lb中所不为双晶片合成探头的首I]面图，其中，如图lb中所不，所述双晶片合成探头包括:
[0045]外壳24，其内部底面设置横截面为L型有机玻璃支架21 (材质为有机玻璃)，所述有机玻璃支架21由水平支架和与水平支架相连的立式支架组成，
[0046]发射晶片1，其设置于立式支架的顶端，发射晶片1顶部设置阻尼材料23
[0047]接收晶片2，其设置于水平支架的顶端，接收晶片2顶部设置阻尼材料23
[0048]吸声材料22,其设置于立式支架的前、后两侧的表面上。
[0049]图2为常规的A超反射法检测装置和检测示意图，该装置包括超声波探伤仪5、电缆线8、常规探头10。其检测装置按照通常的来进行。
[0050]图3为本实用新型的超声手动纵-纵-纵波检测装置示意图，该装置包括超声波探伤仪5、两根电缆线8、双晶片合成探头9。本实用新型的装置与常规检测装置不同的是:一是本实用新型双晶片合成探头，两根连接超声波探伤仪5与双晶片合成探头9的电缆8，该探伤仪的发射插座6与双晶片合成探头的发射晶片1连接；该探伤仪的接收插座7与双晶片合成探头的接收晶片2连接；二是由于折射角小，双晶片合成探头的前后移动距离要比常规检测时小得多。
[0051]图4a_4e是在本实用新型的检测原理和显示回波示意图。双晶片合成探头9的发射晶片发射的纵波从双晶片合成探头9的有机玻璃中以很小的角度入射进入钢(是指进入焊缝金属中，或者进入母材金属中)中，在钢中产生折射纵波和横波，因入射角度小，所以转换的横波能量很低，可不作考虑，大部分能量以折射纵波型式在钢中传播，遇到异质界面(缺陷)时，声波依然会发生反射和波型转换，如果缺陷的方向与入射声波方向垂直或近于垂直，反射回波被探头接收晶片接收，超声波探伤仪显示屏显示缺陷；如果缺陷的方向与入射声波方向不垂直(与检测表面垂直或近于垂直)的缺陷，还会发生反射和波型转换，相对于缺陷界面，此时的入射角度很大，约80°左右，发生转换的横波能量依然很低，可不作考虑，大部分能量都以反射角等于入射角的角度反射到底面，又以相同的角度返回双晶片合成探头的接收晶片，显示缺陷，显示深度位置是底波的位置或略大一点。再依据回波情况分析判断，从而检出垂直检测面的危险性缺陷。
[0052]超声波探伤仪显示屏上的回波情况基本就四种:①如果没有缺陷，荧光显示屏上只有始脉冲波和底表面噪声，如图4b所示；②如果显示屏上有始脉冲波+F1 (始脉冲波后，工件厚度T前的所有显示回波)波+底表面噪声，是焊缝中有体积型或与入射波垂直的面积型缺陷，图4c所示显示屏上有始脉冲波+F1+F2 (工件厚度T上或略后T的波)，此情况下有两种形式:一是F1幅度小于F2幅度，一般是焊缝中有垂直检测表面的面积型缺陷，如图4d所示；二是F1幅度大于F2幅度，一般是焊缝中有体积型缺陷，如图4e所示。
[0053]图5本实用新型的一个优选实施方式的实例检测示意图，模拟焊缝的材料508 III钢，规格400 X 40 X 120( 120为厚度，单位是毫米。模拟缺陷使用线径0.18mm的线切割，切割后在沿切割线进行机械加工坡口，氩弧焊焊接封口，机械加工，最终形成一个深度20mm (另一面95mm)，面积5X 18的缺陷，缺陷与上下表面有2.5度的倾斜(模仿窄间隙焊的焊接坡口)。标准 JB/T4730.3-2005。试块 CSK-1IIA。探伤仪 CTS-22 (模拟机)。探头 2.5MHz、晶片18X(6+16)、折射角90。检验灵敏度是深度120mm的Φ 1X6短横孔-6dB。检测分别在模拟焊件上的①、②、③、④四个缺陷部位进行。检验结果见下表1:
[0054]表1
[0055]
【权利要求】
1.超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，该装置包括通过电缆线(8)相连的超声波探伤仪(5)和双晶片合成探头(9)，其中，双晶片合成探头(9)包括:发射晶片(1 )，其通过电缆线与超声波探伤仪的发射插座(6)连接，和接收晶片(2)，其通过电缆线与超声波探伤仪的接收插座(7)连接。
2.根据权利要求1所述的超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，双晶片合成探头(9)还包括:外壳(24)，其内部底面设置横截面为L型有机玻璃支架(21)，所述有机玻璃支架(21)由水平支架和与水平支架前部相连的立式支架组成，其中，在立式支架的顶端设置发射晶片(1)，在发射晶片1顶端设置阻尼材料(23)，在水平支架的顶端设置接收晶片(2)，在接收晶片(2 )顶端设置阻尼材料(23 )，和吸声材料(22 )，其设置于立式支架的前、后两侧的表面上。
3.根据权利要求1所述的超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，所述双晶片合成探头的纵波折射角范围是6° -13° ；所述发射晶片尺寸为8mmX9mm至18mmX 18mm ；所述接收晶片尺寸为8mmX9mm至18mmX 18mm。
4.根据权利要求1所述的超声手动纵-纵-纵波检测装置，其特征在于，所述双晶片合成探头中发射晶片和接收晶片都是曲率晶片，两晶片的摆放角度基本一致，发射晶片位置的高度距离大于声场0.5倍的近场区距离。
【文档编号】G01N29/04GK203490198SQ201320604802
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】邓显余, 赛鹏, 王佐森, 周海波, 邓屾, 李港, 罗辉 申请人:哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司