对高压水晶釜超声波探伤方法的探讨

1高压水晶釜超声波探伤方法一、基本方法1、探测条件的选择在役水晶釜的探测主要是检验运行过程中产生的疲劳裂纹.受内压的塔式容器,其纵向截面为最大应力截面,所以应着重检验纵向疲劳裂纹.为扫查到内表面,几何临界角为图一0=Sin-1r/R(1)由于壁厚外径比较大,为保证纯横波的存在,最小折射角应满足:min=Sin-1Cs/CLSin/2(2)图一令:CS=3240m/sCL=5940m/smin=32.940β的取值范围βminβ≤β0(3)例如当工件的规格为Φ436×93时由⑵知βmin=32.94°由⑴式知β0=34.99°β的取值范围为32.94°(K=0.63)β≤40.78°(K=0.7)当壁厚外径比很大时,β0减小,β0→βmin时,β的取值范围受到限制,按⑶式很难选择探测角度,有人采用纵波斜探头,用小角度横波探测内表面,而中上部采用纵波(图二),这种双重波形缺陷定位困难,经验表明在声轴偏离内圆3°以内时,对探测结果影响不大(图三).图二当满足⑶式要求时,采用适当的探头还能够利用裂纹的端波信号测定裂纹的延续深度,即可测定裂纹的高度(图四).图三图四2、探头特点斜探头:为保证较小的扩散角并能克服由于外圆散射引起的灵敏度降低,设计了一种专用探头,其特点是能有效地发现裂纹的端点衍射波信号,使得能够测2定各种深度的裂纹高度.二、探头的角度测定和仪器校正1、斜探头的角度测定(1)、校正试块(图五)试块的内外圆尺寸应与工件相一致,Φ3横孔的埋藏深度h1=30mm,h2=40mm,h3=60mm.图五(2)、角度测定探测h=30和h=40两个孔,测其弧长(图六)按下列方法求β图六图六中A、B为距离表面深度为h2和h4的两个孔，01和02为最大回波幅度时的入射点位置，L4和L2为此时测得的弧长，试件半径为R。以0为圆心，以R-h2为半径划弧，交02B于A点。①．∵OO2=R=OO1，=OA=OA=R-h2，∴△OO2A△OO1A，于是。②．=（）/R=（）/R（以经计）若以角度为单位=180（）/R=57.30()/R。③．在△OAB中，OA=R-h2，OB=R-h4；由余弦定理知：AB=3由正弦定理知：Sin/（R-h4）=Sin/AB；于是：=Sin-1Sin（R-h4）/AB(3)、在Δ0′02A′中，由正弦定理知：Sin/(R-h2)=Sin(0A02)/R,Sin=Sin(0A02)(R-h2)/R,注意到0A02+=1800,0A02=1800-,由正弦性质Sin=Sin(1800-),于是有Sin=Sin(R-h2)/R.=Sin-1Sin（R-h2）/R(4).=-(外角等于两角内角和),=R/57.30(前面如已径作角的单位则=R),于是=R/57.30-;即=-=-,于是可求得:折射角β和探头前沿b.这就可利用h2孔的最大回波来校正仪器,使此回波出现在读数为S2的数值处.(5)、仪器校正S2为孔h2的声程,注意到孔径为3,在O′O1A中,O1A=S2+/2=S2+1.5O1O′A=由正弦定理:Sin/O′A=Sin/O1AO1A=Sin(R-h2)/Sin,于是有S2=(R-h2)Sin/Sin-1.5仪器的坐标选择S,声速选择3240m/s,在“校准”功能下探测h2孔,用闸门套住回波信号,在搜索功能下找到最大幅度,固定探头不动在(手动校准)功能下按←或→键,则回波位置移动,当仪器回波距离显示值变作S2时,则调整完毕,显示屏坐标轴下方有(S=及%)三、一般探测扫查范围的选择,距离波幅曲线的绘制等一般探测按现有规程方法进行.四、裂纹高度测定(1)、斜探头测定裂纹高度首先找到裂纹的最大回波,此时探头位置为①(图七),探头向前移动,回波幅度逐渐降低,当裂纹高度不大时在伤波降低过程中,其前方紧贴着伤波出现端点衍射波(②-1所示).当裂纹高度很大时,伤波消失才出现端波信号(②-2所示)可根据端波信号最大波幅度时的声程S计算裂纹高度H.式中R--外经,r--内径，按下式计算缺陷的周向位置:=Sin-1SSin/(H+r)=R/57.3=-b。图七