超聲探傷儀時基線調(diào)整的實驗研究

超聲探傷儀時基線調(diào)整的實驗研究

時間基準(zhǔn)是指根據(jù)時間和噪音距離校正顯示的軌跡（通常是水平）。與一些教材上稱為掃描速度或時基掃描線比例不同,其是熒光屏上時基掃描線的水平刻度值與實際聲程的比例關(guān)系(如1∶2或1∶n等)。時基線調(diào)整是A型顯示超聲波探傷儀最基本的操作技能。其直接關(guān)系到缺陷定位、定量、定性的準(zhǔn)確性和檢測結(jié)果的可靠性。在實際工作中,發(fā)現(xiàn)有些檢測人員在數(shù)字式超聲波探傷儀時基線調(diào)節(jié)時,時基線調(diào)整誤差較大,影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文采用模擬超聲波探傷儀和數(shù)字式超聲波探傷儀,兩種探傷儀操作手法相結(jié)合;對橫波斜探頭的K值,采用標(biāo)準(zhǔn)上的測量方法;時基線調(diào)節(jié)反射體為孔的表面,并進(jìn)行距離修正。這樣調(diào)試出的時基線精確,深度距離偏差小于0.1mm,水平距離偏差小于等于0.5mm。1一般k值測量方法(1)邊界問題方法把探頭在試塊上前后移動找出邊角的最大反射波,量出探頭入射點到試塊邊緣的水平距離,然后用已知試塊厚度,求出K值。(2)大反射回波計算把探頭放在橫孔試塊上,利用φ1×6mm短橫孔,前后移動探頭找出最大反射回波,量出入射點到孔的水平距離,已知孔的深度,然后利用三角幾何公式求出K值;長橫孔φ3×40mm的方法(有些孔直徑和長度也有所不同),其操作方法和計算K值的公式與短橫孔方法相同,不再贅述。(3)k值的檢測方法在標(biāo)準(zhǔn)JB/T9214-1999A型脈沖反射式超聲探傷系統(tǒng)工作性能測試方法;JB/T10062-1999超聲探傷用探頭性能測試方法。使用φ50mm孔作為反射體,求K值。這種方法是目前最常用的方法之一。該方法介紹如下:如圖1所示。當(dāng)K≤1.5時,探頭放在如圖1A位置,觀察φ50mm孔的回波;1.5<K≤2.5時,探頭放在如圖1B位置觀察φ50mm孔的回波;K>2.5時,則觀察圖1C的φ1.5mm橫通孔的回波。通過公式計算K值。如K≤1.5的計算公式:K=tanβS=L?l0?3570(1)Κ=tanβS=L-l0-3570(1)式中L—探頭前沿至試塊端面的距離;l0—探頭前沿長度。當(dāng)1.5<K≤2.5時,K值的計算公式:K=tanβS=L?l0?3530(2)Κ=tanβS=L-l0-3530(2)K>2.5時的計算公式,可以用三角幾何公式進(jìn)行推導(dǎo)(推導(dǎo)過程略)。K值的測量方法有幾種,重點介紹了第三種方法,即采用試塊上φ50孔對K值進(jìn)行測試。與標(biāo)準(zhǔn)上的測試方法相同,建議在橫波探傷測試K值時,應(yīng)采用該方法。2數(shù)字超聲探傷儀時基線調(diào)節(jié)的介紹橫波時基線的調(diào)節(jié)在模擬超聲波探傷儀上有許多方法,主要有三種:聲程調(diào)節(jié)法、水平調(diào)節(jié)法、深度調(diào)節(jié)法。如:深度調(diào)節(jié)法是使熒光屏上的水平刻度與反射體深度成比例,這時熒光屏水平刻度值直接顯示深度距離?？稍贑SK-ⅠA試塊、半圓試塊、橫孔試塊等試塊上調(diào)節(jié)。數(shù)字式超聲波探傷儀,目前教材上并沒有時基線調(diào)節(jié)的介紹,只有數(shù)字超聲波探傷儀使用說明書介紹的一些使用方法。熒光屏上同時顯示距離聲程、水平聲程、深度聲程?？梢愿鶕?jù)自己的習(xí)慣選擇。并不需要考慮水平刻度線充分利用問題。一些多年使用模擬超聲波探傷儀的探傷人員改為使用數(shù)字機(jī)時,在調(diào)節(jié)時往往不太適應(yīng)。因此,在使用數(shù)字式探傷機(jī)時,可以與模擬機(jī)的一些操作手法相結(jié)合(對于剛使用數(shù)字式探傷機(jī)的新手也可采用)。如:前沿、K值(用上述介紹的測試方法)。時基線的調(diào)節(jié)在CSK-ⅢA試塊φ1×6、深20mm短橫孔上進(jìn)行(JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn),厚度≤120mm)。反射體為孔的表面,并進(jìn)行距離修正。見圖2。水平修正值:△L1=R×sinβ(3)深度修正值:△H1=R×cosβ(4)在深度調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)時,零點調(diào)試深度距離H′:H′=H-△H1(5)式中R—孔的半徑;β—探頭橫波折射角;H—孔中心至檢測面的距離。在零點調(diào)試完成后,即可在數(shù)字式探傷儀熒光屏上進(jìn)行制作距離-波幅曲線。3未進(jìn)行深度修正的誤差及分析以下用2.5P13×13K2為例說明制作步驟:(1)前沿長度:方法與模擬機(jī)相同,為9mm。(2)K值:用上述的測量方法(標(biāo)準(zhǔn)上用的方法),用公式(2)計算K值為1.83(舊探頭)。(3)設(shè)置有關(guān)參數(shù)測試零點,在CSK-ⅢA試塊φ1×6、深20mm短橫孔上進(jìn)行,但是,深度應(yīng)修正,通過公式(4)得:△H1≈0.24mm;H′=19.76mm,調(diào)試時H′偏差應(yīng)小于0.1mm,(其他孔也相同);測得零點為3.78μs。(4)距離-波幅曲線制作。用深度距離10、20、30、40、50、60、70φ1×6短橫孔,可以測得一組數(shù)據(jù)見表1。從表1中可以看出,理論計算簡化水平距離、探傷儀熒光屏上顯示的簡化水平距離、實測簡化水平距離,相當(dāng)吻合,在0.2mm～0.5mm之間。而理論計算簡化水平距離、探傷儀熒光屏上顯示的簡化水平距離,最大偏差小于等于0.3mm。如果未進(jìn)行深度修正,用相同的方法,得到一組數(shù)據(jù)見表2。測得零點為4.23μs。從表2中可以看出,理論計算簡化水平距離、探傷儀熒光屏上顯示的簡化水平距離相當(dāng)吻合,最大小于等于0.4mm。但是,簡化水平距離(熒光屏)與實測簡化水平距離偏差較大,最大相差1.9mm。比未進(jìn)行深度修正的大好幾倍。分析原因主要有以下幾點:(1)由于未進(jìn)行深度修正,會產(chǎn)生水平偏差,由公式(3)得:0.44mm。(2)楔塊中產(chǎn)生入射點至波源的距離時間誤差:4.23-3.78=0.45μs;楔塊中入射點至波源的距離之差X′:X′=2730×0.45≈1.23mm依據(jù)反射、折射定律:sinαLCL1=sinβSCS2(6)sinαLCL1=sinβSCS2(6)式中αL—縱波入射角;βS—橫波折射角,61.35°;CL1—第一介質(zhì)中的縱波波速,2730m/s;CS2—第二介質(zhì)中的橫波波速,3230m/s。將上述數(shù)據(jù)代入公式(6)得αL=47.88°由楔塊中入射點至波源的水平距離之差X′所產(chǎn)生的水平誤差X,見圖3所示。由三角幾何關(guān)系:sinαL=XX′sinαL=XX′;X=sinαL×X′,將數(shù)據(jù)代入公式得:X≈0.91mm。(3)從以上二條中可以看出,未進(jìn)行深度修正,所產(chǎn)生的誤差達(dá)1.35mm(△L1+X),還有測量誤差、量具誤差、目測產(chǎn)生的誤差、理論和實際橫波波速產(chǎn)生的誤差等,所以,產(chǎn)生較大的誤差也是情理之中(進(jìn)行深度修正也會產(chǎn)生誤差,但是,深度水平偏差、楔塊中水平距離之差接近于零,水平偏差將大大減小)。在距離-波幅曲線制作過程中,簡化水平距離(熒光屏)與實測簡化水平距離偏差應(yīng)≤0.5mm。否則,應(yīng)重新修正K值,重新計算深度修正。使簡化水平距離(熒光屏)與實測簡化水平距離偏差≤0.5mm為止。以上只分析直徑等于1mm的孔,對于其他標(biāo)準(zhǔn)試塊,有些直徑等于2mm或直徑等于3mm,不考慮深度修正,將會產(chǎn)生更大的水平偏差。使缺陷定位不準(zhǔn)確,會造成缺陷的漏檢或誤判。從上述分析可以看出:距離-波幅曲線制作,有些參數(shù)是用模擬機(jī)的一些操作方法測量得到,有些參數(shù)是用數(shù)字機(jī)的測試方法獲取。該方法方便、快捷、時基線的調(diào)試精度高。對于一些探傷年限長、習(xí)慣使用模擬機(jī)的檢測人員,改為使用數(shù)字機(jī)時往往會不習(xí)慣;但是,在使用數(shù)字機(jī)后就會發(fā)現(xiàn)其與模擬機(jī)比較有很多優(yōu)點,數(shù)字超聲波探傷儀其精度達(dá)0.1mm、檢測精度高、免去了深度和水平距離之間的計算等等。因此,在探傷過程中,K值應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行測量,應(yīng)進(jìn)行距離修正,精確校正時基線。4探測方向-波幅曲線(1)橫波探頭的K值,是探頭的重要參數(shù)之一,其測量準(zhǔn)確與否,決定了整個探傷的可靠性。提出了K值的測量應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)檢測的方法相一致的觀點。(2)提出了零點測試應(yīng)采用反射面至檢測面的距離來進(jìn)行。