一种探头夹紧装置及其应用的制作方法

本发明涉及金属材料检测技术领域，具体涉及一种探头夹紧装置及其应用。

背景技术：

9％cr热强钢是一类广泛使用于我国超(超)临界火电机组锅炉的新型铁素体耐热钢，主要包括t/p91钢、t/p92钢以及e911钢等，它们具有良好的热物理性能、抗热疲劳性能以及非常优异的高温蠕变性能，因此被广泛的应用在我国超超临界机组中的主蒸汽管道、集箱、厚壁管道等构件。在火电机组服役运行条件下，9％cr耐热钢焊接接头的组织性能是决定构件安全运行的关键，这类钢的焊接接头在高温长时间蠕变过程中，其热影响区的细晶区(fghaz)容易出现蠕变孔洞。到了构件蠕变寿命的末期，蠕变孔洞连接成ⅳ型裂纹，使得蠕变断裂经常发生在这个区域内，成为了一种恶性的蠕变破坏。

非线性超声技术是一种有望评估上述问题的无损检测方法，利用非线性超声系统激发高能射频(rf)脉冲到被检工件上时，超声波在传播过程中会与材料内部微缺陷相互作用，使得频域内的基波发生扭曲并引起二次谐波产生。在非线性超声测量中，a1与a2分别代表了初始波的幅度和二次谐波的幅度。然而，国内外学者在研究时发现，在非线性超声检测过程中，超声探头与被测工件的固定与耦合是影响非线性测量准确性和稳定性的难点所在。对被检工件的同一位置进行几次非线性超声评估，不同耦合预紧力下对应测得的非线性参数波动很大，这不仅导致了测量结果的重复性很差，也使得非线性超声的评估失去了标准，这一问题在国际上也成为了限制非线性超声技术向前发展的难题。基于此，本发明设计了一种探头夹紧装置及其应用，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种探头夹紧装置及其应用，以解决上述背景技术中提出的现有装置测量结果的重复性很差，且非线性超声的评估不够标准的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种探头夹紧装置及其应用，包括重型平口钳、平面压力传感器和压力数显仪，所述重型平口钳的底部设有平面压力传感器，所述平面压力传感器上设有压力数显仪，所述平面压力传感器的底部设有发射探头，所述发射探头的底部通过被检工件设有接收探头。

优选的，所述重型平口钳分别与发射探头、接收探头和被测工件连接。

优选的，所述平面压力传感器的输出端通过传感器导线与压力数显仪的输入端电性连接。

优选的，所述发射探头的频率为5mhz。

优选的，所述接收探头的频率为10mhz。

优选的，所述重型平口钳与被测工件接触的两个平面上和所述平面压力传感器与发射探头、接收探头之间的接触面上均粘贴有软橡胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过重型平口钳和平面压力传感器连接件组成固定装置，且用了可拆卸的结构形式。通过旋转重型平口钳的扳手即可实现超声探头与被测工件之间预紧力大小的调节，调节简单方便，且能应用于不同尺寸试样的非线性超声检测。将重型平口钳夹具与被测工件接触的两个平面粘贴上软橡胶，同时在平面压力传感器与两个超声探头之间的接触面也粘贴上软橡胶，从而避免了金属之间的硬接触；通过采用平面压力传感器以及压力数显仪对超声探头与工件之间的接触压力进行数显，可以使得工程人员在实际超声评估过程中有了统一的检测标准，提高了非线性声学检测的准确性和稳定性，解决非线性检测过程中超声探头工件之间如何耦合的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明探头夹紧装置结构示意图。

图2为本发明采用的p92耐热钢焊接接头蠕变持久试样的示意图。

图3为本发明采用的p92耐热钢焊接接头蠕变持久试样的具体尺寸图及评估位置示意图。

图4为本发明采用的非线性超声检测装置snap-5000示意图。

图5为本发明固定装置示意图。

图6为本发明测得的非线性超声数据表。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、重型平口钳；2、软橡胶；3、平面压力传感器；4、压力数显仪；5、发射探头；6、接收探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种探头夹紧装置及其应用，包括重型平口钳1、平面压力传感器3、压力数显仪4和被检工件，重型平口钳1的底部设有平面压力传感器3，平面压力传感器3上设有压力数显仪4，平面压力传感器3的底部设有发射探头5，发射探头5的底部通过被检工件设有接收探头6。

其中，重型平口钳1分别与发射探头5、接收探头6和被检工件连接。

平面压力传感器3的输出端通过传感器导线与压力数显仪4的输入端电性连接，达到数字发射探头5和接收探头6与被测工件之间接触压力的目的。

发射探头5的频率为5mhz。

接收探头6的频率为10mhz。

重型平口钳1与被测工件接触的两个平面上和平面压力传感器3与发射探头5、接收探头6之间的接触面上均粘贴有软橡胶2，以避免了金属之间的硬接触。

本实施例的一个具体应用为：

预制8.5mm厚度的p92钢焊接接头蠕变持久试样，焊缝在试样的中部。在rcl–3型高温蠕变持久试验机上按照gb6395–97进行持久试验，蠕变温度设定为650℃，蠕变载荷设定为90mpa。负荷精度优于±1％，控温精度优于±3％，沿试样长度方向温差小于3℃。得到p92钢焊接接头的蠕变断裂寿命为1560h，断裂的位置发生在焊接接头的热影响区。为了使用非线性超声技术评估p92钢焊接接头在不同蠕变损伤程度下的反应，建立非线性参数与蠕变孔洞之间的定量关系。本实施例模拟了p92钢焊接接头不同的蠕变损伤程度，即分别在断裂寿命的20％(312h)，40％(624h)，60％(936h)，80％(1248h)中止试验，得到上述几种不同蠕变时间后的损伤试样。

使用美国ritec公司生产的非线性超声设备snap-5000对不同蠕变时间后的试样进行非线性超声评估。由于热影响区细晶区(fghaz)是p92钢的焊接接头最容易出现蠕变孔洞的薄弱位置。考虑到接头左右热影响区的对称性，为了简化测量，本实施例评估的测量点位置统一设定为接头试样右侧的热影响区。超声的发射模式设定为纵波穿透法(一发一收)，发射探头5和接收探头6分别采用超声波直探头siui-5z6n和siui-10z6n。

使用重型平口钳1固定两个超声探头发射探头5和接收探头6与被测量试样，其中重型平口钳1与部件接触的两个平面粘贴上软橡胶2，以避免了金属之间的硬接触。将平面压力传感器3放置在重型平口钳1以及发射探头5和接收探头6之间，其中在平面压力传感器3与发射探头5和接收探头6的接触面也粘贴上软橡胶2。测量时，给平面压力传感器3连接上配套的压力数显仪4，即可将重型平口钳1施加在被测量工件上的压力显示出来。通过旋转重型平口钳1的扳手，即可调节发射探头5和接收探头6与被测工件的接触压力。将发射探头5和接收探头6与被测量工件的耦合力设为3kg(29.4n)。

分别对原始试样、蠕变312h、蠕变624h、蠕变936h、蠕变1248h以及断裂试样进行非线性超声评估，每个位置测量3次，得到试样的初始波幅度a1与二次谐波的幅度a2，并根据公式β＝a2/a1²计算出试样非线性参数，记录。p92钢的焊接接头热影响区的非线性参数随着蠕变时间的增加而上升，这反应了非线性超声技术评估焊接接头蠕变损伤的有效性。同时，从β值的误差范围可以看出，每个测量点3次非线性超声参数的波动幅度很小，均控制在10％以内，这表明本发明设计的探头夹紧装置有效提升了非线性测量的稳定性，解决了非线性检测过程中超声探头与耐热钢焊接接头之间如何耦合的难题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。