CN108107112A - 一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法 - Google Patents

一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108107112A
CN108107112A CN201611048223.0A CN201611048223A CN108107112A CN 108107112 A CN108107112 A CN 108107112A CN 201611048223 A CN201611048223 A CN 201611048223A CN 108107112 A CN108107112 A CN 108107112A
Authority
CN
China
Prior art keywords
interface
beryllium
echo
copper chromium
chromium zirconium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611048223.0A
Other languages
English (en)
Inventor
谌继明
王平怀
李宗秦
李前
刘丹华
李佳霖
金凡亚
杨波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwestern Institute of Physics
Original Assignee
Southwestern Institute of Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwestern Institute of Physics filed Critical Southwestern Institute of Physics
Priority to CN201611048223.0A priority Critical patent/CN108107112A/zh
Publication of CN108107112A publication Critical patent/CN108107112A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0234—Metals, e.g. steel

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明属于金属材料无损检测技术，具体公开了一种适用于铍‑铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法，待检工件和对比试块放置在检测水槽中，配置探头，调节探头角度，超声波入射方向与工件表面垂直，设置探伤仪的扫查参数，通过设计正半轴和负半轴的检测门限进行点界面位置缺陷判别，利用扫查图像进行人工缺陷无损探伤判定。有缺陷的界面回波与正常结合界面回波的相位是相反的，利用该方法检测铍‑铜铬锆连接界面的缺陷可很大程度降低边缘效应的影响，并提高微小缺陷的检测灵敏度，因为边缘效应及微小缺陷不容易检测的原因都是回波能量较低，而相位变化受回波能量的影响较小。

Description

一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法
技术领域
本发明属于金属材料无损检测技术，具体涉及一种用于铍-铜铬锆连接界面的无损探伤方法。
背景技术
超声探伤技术作为一种重要的无损检测技术，在现代工业的各个方面都有着广泛的应用，体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检验以及设备服役的各个阶段，确保机器零件、产品得使用可靠性和安全性。
目前，国内外研究机构的研究方向主要侧重于多通道超声相控阵技术。但不管是传统的超声探伤仪还是最新的多通道超声相控阵探伤系统都是利用界面回波幅值来判定缺陷的大小和位置，即利用缺陷波与正常界面回波的差异，用这样的方法检测来检测两种金属材料结合界面有一定的局限性。首先，利用幅值法检测缺陷容易受边缘效应的影响，即在被检材料边缘区域由于探头所发射的超声波不能被完全反射接收，界面回波会偏低，从而如果边缘处有缺陷的话容易漏检。其次，当两类材料声阻抗差别较大时，例如铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面，界面对声波能量反射率相对较高，界面反射波的幅值有可能与缺陷反射波的幅值相当，所以难以通过监测幅值变化来判断是否有缺陷的存在，特别是对小缺陷的检测难度加大。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法，铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面微小缺陷的检测问题。
本发明的技术方案如下：
一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法，该方法包括如下步骤：
1)待检工件和对比试块放置在检测水槽中；
对比试块底部加工平底孔，尺寸为φ1.5～2mm，底面位于铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面；
2)配置探头，使探头到对比试块和工件表面的距离均为20～22mm，探头聚焦点位于铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面上；
3)调节探头角度，超声波入射方向与工件表面垂直；
4)设置探伤仪的扫查参数；
采样频率80～100MHz，脉冲宽度45～50ns，增益29.9～32db+∑2～3db；
5)在界面回波区域正半轴和负半轴分别添加一个检测门限gate1和gate2，别记录正半轴和负半轴所检测到第一个回波信号的时间延迟t1和t2，gate1和gate2的幅值为满屏的10％～15％；
6)点界面位置缺陷判别
令△t＝t1-t2，当△t＞0时，显示为绿色，表示该点界面位置结合情况良好；当△t＜0，显示为红色，表示该点界面位置存在缺陷；
7)按照扫查路径扫查，记录对比试块和待测工件A扫查、B扫查、C扫查图像，利用扫查图像进行人工缺陷无损探伤判定。
在上述的一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法中：
还包括步骤8)检查对比试块C的扫查图像，确定φ1.5～φ2mm的平底孔人工缺陷是否被检出，即是否显示为红色，若显示为红色，证明可以正常检测待测工件；
步骤9)检查待检工件C的扫查图像是否有人工缺陷，即是否出现红色区域，若检测出人工缺陷，再检查回波是否正常，是否存在回波相位相反的现象，排除干扰波的影响，若无干扰波影响且存在回波相位相反的情况，则说明此红色区域界面存在缺陷或者没有结合。
在上述的一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法中：所述的步骤2)探头的频率5～10MHz，晶片数位64～128，晶片宽度0.4～0.45mm，晶片间距0.03～0.05mm，聚焦方式为线聚焦。
本发明的显著效果如下：
通过铍-铜铬锆连接界面超声回波的相位变化来判断该界面的结合情况，即有缺陷的界面回波与正常结合界面回波的相位是相反的，利用该方法检测铍-铜铬锆连接界面的缺陷可很大程度降低边缘效应的影响，并提高微小缺陷的检测灵敏度，因为边缘效应及微小缺陷不容易检测的原因都是回波能量较低，而相位变化受回波能量的影响较小。
附图说明
图1为门限示意图；
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面反射波的幅值有可能与微小缺陷反射波的幅值相当，但两侧材料声阻关系的变化，可以引起脉冲相位的变化，这是经过对比试块人工缺陷反复验证的出的结论，可利用此物理现象来检测缺陷的存在。
假设声波从介质一(声阻抗Z1)传播入介质二(声阻抗Z2),如果Z1<Z2，界面反射波相位与入射波一致，如果Z1>Z2界面反射波则进行180°的相位变化。所以超声波从铍层入射到铜材质中，如果没有界面分层缺陷，界面反射波相位与铍表面反射波一致；如果有分层缺陷，缺陷声阻接近于零，界面反射波将与铍表面反射波相位相反。
所以可以通过检测界面回波的相位变化来判断铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面是否有缺陷存在，为了达到此目的，采用了下述办法。
(1)将具有铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面待检工件和对比试块放置在检测水槽中；
对比试块为带人工平底孔缺陷的模块，该模块的材料、厚度、焊接及加工工艺与待检工件一致，带有平底孔的底面位于铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面，尺寸为φ1.5～2mm。
(2)连接相控阵探头，配置探头参数
使用探头为长方形相控阵水浸探头，尺寸63.95*8mm。
频率5～10MHz，晶片数位64～128，晶片宽度0.4～0.45mm，晶片间距0.03～0.05mm，聚焦方式为线聚焦；
调整探头位置，使探头到对比试块及工件表面的距离为20～22mm，模块铍层的厚度为6～8mm，探头聚焦点刚好位于铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面上。
(3)调节探头角度，使对比试块、待检工件表面回波最高(即超声波入射方向与工件表面垂直)；
(4)设置探伤仪的扫查参数
采样频率80～100MHz，脉冲宽度45～50ns，增益29.9～32db+∑2～3db。
(5)在界面回波区域正半轴和负半轴分别添加一个检测门限gate1和gate2，分别记录所检测到第一个回波信号的时间延迟t1和t2，gate1和gate2的起始位置位于表面回波之后，并与表面波保持固定间距随动，使之gate1和gate2不受表面回波干扰；gate1和gate2的幅值为满屏的10％～15％。
图1是本发明相位检测门限设置示意图。
(6)△t＝t1-t2，当△t＞0时，显示为绿色，表示该点界面位置结合情况良好；当△t＜0，显示为红色，表示该点界面位置存在缺陷。
(7)编辑探头扫查路径，属于现有技术；
(8)自动扫查，记录对比试块和待测工件A扫查、B扫查、C扫查图像；
三个扫查图像结果为单次扫查同时记录，路径一致并相互关联。
(9)检查对比试块C扫查图像，φ1.5～φ2mm的平底孔人工缺陷是否被检出，即是否显示为红色，若显示为红色，证明可以正常检测。
10)再检查待检工件C扫查图像是否有人工缺陷，即出现红色区域，若检测出人工缺陷，检查回波是否正常，是否存在回波相位相反的现象，排除干扰波的影响，若无干扰波影响且存在回波相位相反的情况，则说明此红色区域界面存在缺陷或者没有结合。

Claims (3)

1.一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)待检工件和对比试块放置在检测水槽中；
对比试块底部加工平底孔，尺寸为φ1.5～2mm，底面位于铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面；
2)配置探头，使探头到对比试块和工件表面的距离均为20～22mm，探头聚焦点位于铍-铜铬锆热等静压扩散连接界面上；
3)调节探头角度，超声波入射方向与工件表面垂直；
4)设置探伤仪的扫查参数；
采样频率80～100MHz，脉冲宽度45～50ns，增益29.9～32db+∑2～3db；
5)在界面回波区域正半轴和负半轴分别添加一个检测门限gate1和gate2，别记录正半轴和负半轴所检测到第一个回波信号的时间延迟t1和t2，gate1和gate2的幅值为满屏的10％～15％；
6)点界面位置缺陷判别
令△t＝t1-t2，当△t＞0时，显示为绿色，表示该点界面位置结合情况良好；当△t＜0，显示为红色，表示该点界面位置存在缺陷；
7)按照扫查路径扫查，记录对比试块和待测工件A扫查、B扫查、C扫查图像，利用扫查图像进行人工缺陷无损探伤判定。
2.如权利要求1所述的适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法，其特征在于：
还包括步骤8)检查对比试块C的扫查图像，确定φ1.5～φ2mm的平底孔人工缺陷是否被检出，即是否显示为红色，若显示为红色，证明可以正常检测待测工件；
步骤9)检查待检工件C的扫查图像是否有人工缺陷，即是否出现红色区域，若检测出人工缺陷，再检查回波是否正常，是否存在回波相位相反的现象，排除干扰波的影响，若无干扰波影响且存在回波相位相反的情况，则说明此红色区域界面存在缺陷或者没有结合。
3.如权利要求1所述的适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法，其特征在于：所述的步骤2)探头的频率5～10MHz，晶片数位64～128，晶片宽度0.4～0.45mm，晶片间距0.03～0.05mm，聚焦方式为线聚焦。
CN201611048223.0A 2016-11-25 2016-11-25 一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法 Pending CN108107112A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611048223.0A CN108107112A (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611048223.0A CN108107112A (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108107112A true CN108107112A (zh) 2018-06-01

Family

ID=62204051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611048223.0A Pending CN108107112A (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108107112A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109387567A (zh) * 2018-12-21 2019-02-26 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法
CN112525996A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 中国科学院金属研究所 一种各向同性热解石墨超声成像检测方法
CN113504308A (zh) * 2021-07-07 2021-10-15 中国航发北京航空材料研究院 一种定位试块中人工平底孔缺陷的方法
CN113984893A (zh) * 2021-10-18 2022-01-28 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种多层扩散连接结构件界面无损检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU597962A1 (ru) * 1975-07-18 1978-03-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов Бесконтактный ультрозвуковой измеритель физических параметров металлических пленок
CN101672826A (zh) * 2009-10-16 2010-03-17 中国电子科技集团公司第四十五研究所 超声扫描显微镜c扫描相位反转图像的构建方法
CN103529126A (zh) * 2013-10-18 2014-01-22 中国核动力研究设计院 带间隙网格状多斜率曲面工件超声自动检测系统及检测方法
CN106735830A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 核工业西南物理研究院 一种聚变堆用增强热负荷第一壁板异种金属扩散连接方法
CN108254446A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 核工业西南物理研究院 铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU597962A1 (ru) * 1975-07-18 1978-03-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов Бесконтактный ультрозвуковой измеритель физических параметров металлических пленок
CN101672826A (zh) * 2009-10-16 2010-03-17 中国电子科技集团公司第四十五研究所 超声扫描显微镜c扫描相位反转图像的构建方法
CN103529126A (zh) * 2013-10-18 2014-01-22 中国核动力研究设计院 带间隙网格状多斜率曲面工件超声自动检测系统及检测方法
CN106735830A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 核工业西南物理研究院 一种聚变堆用增强热负荷第一壁板异种金属扩散连接方法
CN108254446A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 核工业西南物理研究院 铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E. E. JAMIESON: "Ultrasonic Evaluation of Beryllium-Copper Diffusion Bonds", 《ULTRASONIC EVALUATION OF BERYLLIUM-COPPER DIFFUSION BONDS》 *
HYUN-KYU JUNG，ET AL.: "Nondestructive Evaluation of a Be/Cu Diffusion Bond using a Shear Horizontal Wave", 《TRANSACTIONS OF THE KOREAN NUCLEAR SOCIETY SPRING MEETING》 *
刘勋丰 等: "基于超声特征成像技术的铝硅热障涂层脱粘缺陷检测", 《无损检测》 *
李宁 等: "国际实验聚变堆铍铜焊接件的超声建模系统应用 ", 《科技创新导报》 *
李宁 等: "国际实验聚变堆铍铜焊接件的超声建模系统应用", 《科技创新导报》 *
王哲 等: "聚变堆铍铜连接件结合质量超声检测技术", 《科技传播》 *
马国威: "用超声波检测铝―铜复合板材 ", 《洪都科技》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109387567A (zh) * 2018-12-21 2019-02-26 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法
CN109387567B (zh) * 2018-12-21 2021-02-02 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法
CN112525996A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 中国科学院金属研究所 一种各向同性热解石墨超声成像检测方法
CN113504308A (zh) * 2021-07-07 2021-10-15 中国航发北京航空材料研究院 一种定位试块中人工平底孔缺陷的方法
CN113984893A (zh) * 2021-10-18 2022-01-28 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种多层扩散连接结构件界面无损检测方法
CN113984893B (zh) * 2021-10-18 2023-09-01 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种多层扩散连接结构件界面无损检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108107112A (zh) 一种适用于铍-铜铬锆连接界面的超声相位无损探伤方法
CN102183582B (zh) 超声波无损检测装置及其方法
US7503218B2 (en) Methods and system for ultrasound inspection
JP2011027754A (ja) 被検体の超音波無破壊試験のための回路装置
CN111239246B (zh) 一种分步筛选有效信号的曲面结构缺陷全聚焦成像方法
CN102435673A (zh) 一种粉末盘超声检测方法
CN101071126A (zh) 微小凸焊焊点质量的无损检测方法
CN111458415B (zh) 一种超声相控阵换能器与待测工件耦合状态的检测方法
CN112432998B (zh) 一种带有声腔结构的橡胶板粘接缺陷超声波无损检测方法
US20190178846A1 (en) Ultrasonic-pulse-echo flaw inspection at a high testing speed on thin-walled pipes in particular
Han et al. Application of ultrasonic phased array total focusing method in weld inspection using an inclined wedge
CN108254446B (zh) 铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法
CN111047547B (zh) 一种基于多视图tfm的联合缺陷定量方法
JP3831285B2 (ja) 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
JPH1078416A (ja) 金属板の多チャンネル自動超音波探傷方法および装置
CN204389449U (zh) 相控阵超声导波探头
JP3603804B2 (ja) 内部欠陥検出方法
Lardner et al. Using phase information to enhance speckle noise reduction in the ultrasonic NDE of coarse grain materials
KR100923000B1 (ko) 크기와 위치에 의해 분류되는 흠의 형태에 의한 타켓 청정도 특성을 비파괴적으로 결정하기 위한 방법 및 장치
JP3603805B2 (ja) 内部欠陥検出方法
JP6761780B2 (ja) 欠陥評価方法
US20220196398A1 (en) Automation of thickness measurements for noisy ultrasonic signals
Zeighami et al. New approaches for testing of adhesive joints by ultrasonic C-scan imaging technique
Kustron et al. IN‐LINE ULTRASONIC INVESTIGATION OF SPOT WELD QUALITY USING MULTI‐TRANSDUCER SET‐UP
JP2002267638A (ja) 溶接継手の超音波探傷試験方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180601

RJ01 Rejection of invention patent application after publication