CN1053680A - 超声波探伤的声接触检查方法 - Google Patents

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CN1053680A
CN1053680A CN 90100174 CN90100174A CN1053680A CN 1053680 A CN1053680 A CN 1053680A CN 90100174 CN90100174 CN 90100174 CN 90100174 A CN90100174 A CN 90100174A CN 1053680 A CN1053680 A CN 1053680A
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尼可罗·帕维罗维奇·阿里金
弗拉第末尔·朱里叶维奇·巴拉诺夫
维拉·拉弗洛夫娜·巴比娜
莱欣尼德·朱里叶维奇·莫基洛纳
那尤姆·塞米诺维奇·尤尔曼
阿莱克桑德·阿莱克塞维奇·依罗沃依
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Moskovskoe Vysshee Tekhnicheskoe Uchilische Imeni N E Baumana
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

超声波探伤的声接触检查本方法选择发射和接 收用的超声波换能器1、2的声透镜的角度β小于第 一临界角。设置在焊接接头4的表面3上的换能器 1、2到焊缝5的纵向轴线6的距离A由下列条件决 定：连接部分7的厚度δ、增强焊道8、9的宽度△1、 △2，射向焊接接头4的纵向超声波l2和横向超声波 t1的方向11、12与波的发射点处表面3的垂线13之 间的夹角αl、αt，根据在时刻t记录的反射回波脉冲 幅度评价声接触质量。

Description

本发明涉及利用超声波进行材料分析的方法，更确切地说是涉及超声波探伤的声接触检查方法。
本发明可应用于超声波控伤中，用来自动检查无论是有增强焊道还是没有增强焊道的焊接接头的焊缝。
已知超声波控伤的声接触检查方法在于：将超声波换能器设置在被检查的工件表面上，垂直于工件表面向工件中发射纵向超声波，接收从与该表面相对的工件表面上反射的回波脉冲，並根据回波脉冲幅度评价声接触质量（A、K、rypbul等著”焊缝的超声波检查方法”，1972，《技术》（基辅），第373～374页，图2205a）。
在上述声接触检查方法中，只利用纵向超声波，而且工件质量的超声波检查则是利用另外的超声波换能器向工件中发射的横向超声波来实施的。
但是纵向和横向超声波的传播视律不同，特别是当被检查的制品表面粗糙时更是如此。由此得出如下结论，即上述的声接触检查方法只适用于表面平整的工件。
已知还有一种超声波控伤的声接触检查方法在于：将发射用的和接收用的超声波换能器设置在被检查的焊接接头表面上，向焊接接头的焊缝方向发射横向超声波，接收从与上述表面相对的焊接接头表面上反射的回波脉冲，並根据该回波脉冲幅度评价声接触质量（A、K、 TypBun等著“焊缝的超声波检查方法”，1972，《技术》（基辅），第374页，图205b）。
上述方法是选择两个超声波换能器的声透镜（npu3Ma）的角度使其都大于第一临界角，其结果只有超声横波射向焊接接头的焊缝方向，而且设置在被检查的焊接接头表面上的各超声波换能器到焊接接头的纵向轴线的距离是任意的。
采用该方法进行声接触检查，只适合于对无增强焊道的焊接接头焊缝的探伤。在有焊缝的增强焊道的情况下，超声波在焊缝中传播时，由于增强焊道表面粗糙而被这些焊道强烈散射。结果使得接收超声波换能器所接收到的回波脉冲幅度减小，且不能用来确定声接触质量。
本发明的任务是完善超声波探伤的声接触检查方法，根据该方法，将发射用的和接收的超声波换能器相对于焊接接头的焊缝的纵向轴线这样设置，以及使透声镜具有这样的角度，即无论对有增强焊道的还是没有增强焊道的焊接接头的焊缝进行超声波检查时，都能检查声接触。
完成此任务的方法如下，即超声波探伤的声接触检查方法在于：将发射和接收超声波换能器设置在被检查的焊接接头表面上，利用发射超声波换能器向焊接接头方向发射横向超声波，利用接收超声波换能器接收从与上述表面相对的焊接接头表面上反射的回波脉冲，且根据该回波脉冲幅度评价声接触质量，根据本发明，选择发射和接收超声波换能器的声透镜的角度，使其小于第一临界角，这样既保证了横向超声波的发射，也保证了附带发射纵向超声波，以及接收单一的回波脉冲，而且设置在被检查的焊接接头表面上的发射和接收超声波换能器到焊接接头焊缝的纵向轴线的距离A，根据下列关系式加以选择：
A＞ (△1)/2
δtgα1- (△2)/2 ＞A＞δtgαt+ (△2)/2
式中  δ-焊接接头连接部分的厚度
△1，△2-分别为所发射的横向和纵向超声波通过的焊接接头表面上焊缝的增强焊道宽度和与上述表面相对的焊接接头表面上焊缝的增强焊道宽度
α1，αt-分别为向焊接接头发射的纵向和横向超声波的传播方向与超声波发射点处的焊接接头表面垂线之间的夹角
而用来评价声接触质量的回波脉冲幅度，则是利用在由下式求得的时刻t所记录的单一的回波脉冲幅度。
t=tO+δ( 1/(C1COSα1) + 1/(CtCOSαt) )
式中 t0-超声波在发射用的和接收用的超声波换能器材料中传播的时间
C1Ct-分别为纵向和横向超声波在焊接接头材料中的传播速度
根据本发明，到焊接接头焊缝的纵向轴线的距离A的选择与下述条件有关：当满足条件A＞ (△1)/2 时，向焊接接头发射的超声波在其所通过的表面上焊接接头焊缝的增强焊道边界外侧行进，而当满足条件
δtgα1- (△2)/2 ＞A＞δtgαt+ (△2)/2
时，则纵向波l2和横向波t1在焊接接头的该表面上的焊缝的增强焊道边界外侧从相对的焊接接头表面上反射。因此，即使存在焊缝的增强焊道，以及增强焊道不平整，都不会对所记录的回波脉冲幅度的测量结果产生影响。
如此实施的超声波探伤的声接触检查方法，能保证消除焊缝的增强焊道的不平整性对用作声接触检查的超声波传播的影响。
下面通过本发明的具体实施例和附图来说明本发明。附图上示出了焊接接头（正视图），在该焊接接头上按照本发明实施超声波控伤的声接触检查方法。
根据本发明，超声波探伤的声接触检查方法在于：选择发射超声波换能器1的和接收超声波换能器2的声透镜的角度β，使其小于第一临界角，将发射用的超声波换能器1和接收用的超声波换能器2设置在被检查接头4的表面3上，借助于发射用的换能器1向焊接接头4的焊缝5的方向发射横向超声波t1和纵向超声波l2。
设置在被检查的焊接接头4的表面3上的发射用的超声波换能器1和接收用的超声波换能器2到焊接接头4的焊缝5的纵向轴线6的距离A，由下列关系式选择：
A＞ (△1)/2
δtgα1- (△2)/2 ＞A＞δtgαt+ (△2)/2
式中  δ-焊接接头4的连接部分7的厚度
△1，△2-分别为发射的横向和纵向超声波所通过的焊接接头4的表面3上的焊缝5的增强焊道8的宽度和与上述表面3相对的焊接接头4的表面10上的焊缝5的增强焊道9的宽度
α1，αt-分别为向焊接接头4发射的纵向超声波l2的传播方向11和横向超声波t1的传播方向12分别与超声波发射点处的焊接接头4的表面3的垂线13之间的夹角
当横向超声波t1入射到焊接接头4的表面10上的点14后，沿方向15向接收超声波换能器2反射纵向波l1。
当纵向超声波l2入射到焊接接头4的表面10上的点16后，沿方向17向接收超声波换能器2反射横向超声波t2。按照上述方法选择距离A，可保证横向超声波t1和纵向超声波l2射向焊接接头4，並将它们在增强焊道8和9的表面以外从焊接接头4的与表面3相对的表面10上反射。
然后利用接收超声波换能器2接收从焊接接头4的表面10上的点14和16反射的回波脉冲。这些回波脉冲就象单一的回波脉冲一样同时被接收用的换能器2记录下来。
发射超声波换能器1、接收超声波换能器2和焊接接头4的连接部分7之间的超声波探伤的声接触质量根据在由下式求得的时刻t记录下来的单一的回波脉冲幅度进行评价。
t=tO+δ( 1/(C1COSα1) + 1/(CtCOSαt) )
式中 t0-超声波在发射超声波换能器1的和接收超声波换能器2的材料中传播的时间。
C1Ct-分别为纵向超声波l2、l1和横向超声波t1、t2在焊接接头4的材料中的传播速度
根据本发明，超声波探伤的声接触检查方法的物理实质如下所述。
选择发射超声波换能器1的和接收的超声波换能器2的声透镜的角度β，使其小于第一临界角，向焊接接头4同时发射纵向超声波l2和横向超声波t1。设置超声波发生器1和2，使它们到焊缝5的纵向轴线6的距离都为A，保证使被记录的回波脉冲在焊接接头4的表面3和10上的入射点和反射点位于增强焊道8和9的区域以外，因此消除了增强焊道8和9的不平整性对被记录的单一回波脉冲幅度的影响。在时刻t记录该回波脉冲，保证了接收换能器2所记录的仅仅是按上述情况传播的回波脉冲。
下面是本发明的方法的实施例。
对直径为1420毫米、连接部分7的壁厚δ＝15.7mm的管的焊接接头4的焊缝5的质量进行了超声波声接触检查。焊缝5的增强焊道8的宽度△1＝28毫米，增强焊道9的宽度△2＝8毫米。在焊接接头4的金属中，纵向超声波的传播速度C1＝5.85×103米/秒，横向超声波的传播速度Ct＝3.26×103米/秒。
选择带聚氯乙烯声透镜的两个相同的超声波换能器作为发射用的超声波换能器1和接收用的超声波换能器2。超声波在一个换能器材料中的传播时间为 (tO)/2 =1微秒。选取换能器1和2的声透镜的角度β＝22.7°。纵向超声波l2射向焊接接头4的角度α1＝76°，而横向超声波t1的角度αt＝34°。
因此，发射用的和接收用的超声波换能器1和2相对于焊缝5的纵向轴线6对称设置，到轴线6的距离A由下列关系选择：
A＞ 28/2 ，15.7×tg76°- 8/2 ＞A＞15.7×tg34°+ 8/2 ，即A＞14毫米，53.0毫米＞A＞14.6毫米。
取A＝35毫米。记录回波脉冲的时刻t由下面的关系式确定：
t=3.6×10-6+15.7×10-3( 1/(5.85×103COS76O) )+ 1/(3.26×103COS34O) )
=20.6×10-6秒＝20.6微秒
在所选取的A值条件下，射向焊接接头4的纵向超声波l2和横向超声波tl在焊接接头4的表面10上的点14和16处反射，这两点相对于焊缝5的纵向轴线6是对称的，它们到该轴线的距离都是7毫米，也就是说都在增强焊道9以外。这时焊缝5的增强焊道8和9的不平整性对声接触检查结果不会产生影响。
超声波探伤的声接触检查方法既可以对有增强焊道的、也可以对没有增强焊道的焊接接头进行超声波检查时来检查声接触质量。

Claims (1)

1、超声波探伤的声接触检查方法，将发射超声波换能器(1)和接收超声波换能器(2)设置在被检查的焊接接头(4)的表面(3)上，利用发射超声波换能器(1)向焊接接头(4)的焊缝(5)发射横向超声波(t1)和接收超声波换能器(2)接收从与表面(3)相对的焊接接头(4)的表面(10)上反射的回波脉冲，根据该回波脉冲的幅度评价声接触质量进行检查，其特征在于：选择发射超声波换能器(1)的和接收超声波换能器(2)的声透镜的角度(β)，使其小于第一临界角，以保证横向超声波(t1)的发射，和保证附带发射纵向超声波(l2)，以及保证接收单一的回波脉冲，而且设置在被检查的焊接接头(4)的表面(3)上的发射超声波换能器(1)和接收的超声波换能器(2)到焊接接头(4)的焊缝(5)的纵向轴线(6)的距离(A)要根据下列关系式选择：
A＞ (△1)/2
δtgα1- (△2)/2 ＞A＞δtgαt+ (△2)/2
式中δ-焊接接头(4)的连接部分的厚度
△1，△2-分别为焊接接头(4)的表面(3)(所发射的横向超声波(t1)和纵向超声波(l2)通过的表面)上的、以及与表面(3)相对的焊接接头(4)的表面(10)上的焊缝(5)的增强焊道(8，9)的宽度
αlαt-分别为向焊接接头(4)发射的纵向超声波(l2)的和横向超声波(t1)和传播方向(11，12)分别与超声波发射点处的焊接接头(4)的表面(3)的垂线(13)之间的夹角
而作为评价声接触质量的回波脉冲幅度，则是利用在由下式求得的时刻(t)所记录的单一的回波脉冲幅度。
t=tO+δ( 1/(C1COSα1) + 1/(CtCOSαt) )
式中t0-超声波在发射超声波换能器(1)和接收超声波换能器(2)材料中的传播时间
ClCt-分别为纵向超声波(l2，l1)和横向超声波(t1，t2)在焊接接头(4)材料中的传播速度。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1323789C (zh) * 1999-12-15 2007-07-04 悉尼大学 焊接评估
CN101886542A (zh) * 2010-07-06 2010-11-17 中国石油天然气集团公司 油管柱螺纹及密封面损伤声学检测方法和检测装置
CN104195928A (zh) * 2014-07-29 2014-12-10 中联重科股份有限公司 摊铺机及其摊铺厚度的识别装置、系统和方法

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