CN108254446B - 铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超声检测领域，具体公开了一种铍‑铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，首先制造参考试块，将被测部件以及参考试块放入水池，相控阵检测仪器检测参考试块，从C扫图中看出2mm平底孔所在位置的缺陷反射波高高于正常界面后，再检测被测部件，在检测时，设置3个门限第一门限用于采集水和铍之间的界面反射波，第二门限用于采集铍铜界面的反射波用于制作C扫图，第三门限同时采集水铍界面反射波和铍铜界面反射波用于制作B扫图和A扫图，利用A扫、B扫和C扫分别检测参考试块确定检测参数，之后利用相同的检测参数检测被测部件，通过结合铍铜界面反射波声压与铍空气界面反射波声压相位相反的情况，可以实现缺陷的定量检测。

Description

铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法
技术领域
本发明涉及超声检测领域，具体涉及一种铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法。
背景技术
铍-铜铬锆热等静压复合板结合了铍的低活性、低氚吸收率等特性以及铜合金高热导率的特性。使用10MHz探头时，其中铍的声速12900ms-1，波长1.29mm，密度1.85×103kgm-3,声阻抗23.8×103kgm-2·s-1；铜合金的声速4660ms-1，波长0.47mm，密度为8.9×103kgm-3,声阻抗41.6×103kgm-2·s-1；未结合处的缺陷可以看作是空气界面，空气的声压约为0kgm-2·s-1。
从以上参数可以看到铍铜的声阻抗相差较大，约为-17×103kgm-2·s-1，因此界面回波较高；铍空气的声阻抗差约为23.8×103kgm-2·s-1。在国标中规定了复合板缺陷大小的判定方法为为底波法和半波高度法。首先，底波法不适用于精确定量，只适用于粗略判断，其次在铍-铜铬锆热等静压复合板使用半波高度法进行定量时发现所显示缺陷比实际缺陷要小很多。最后，在当由于条件限制只能从铍处入射声波检测时，无法通过底波法加以帮助判断，只能依赖于界面的回波时，就亟需要一种新的缺陷定量方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，通过结合铍铜界面反射波声压与铍空气界面反射波声压相位相反的情况，可以实现缺陷的定量检测。
本发明的技术方案如下：
一种铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，包括如下步骤：
1)制造参考试块，将被测部件以及参考试块放入水池
参考试块与被测工件的材质、焊接工艺、热处理状态、厚度均相同，具有相同的声学参数，其底部从铜侧加工平底孔，垂直通到铍-铜铬锆热等静压连接复合界面；
2)相控阵检测仪器连接参考试块，输入被检材料的尺寸，检测波型设置为纵波；
3)电子扫查参考试块，超声波的聚焦形式为点聚焦，聚焦深度为铍的厚度；
4)在检测时，设置3个门限
第一门限用于采集水和铍之间的界面反射波，接收高度为大于满屏15％以上的水铍界面反射回波；
第二门限用于采集铍铜界面的反射波用于制作C扫图，第二门限接收的是大于5％的铍铜界面反射回波；
第三门限同时采集水铍界面反射波和铍铜界面反射波用于制作B扫图和A扫图，第三门限接收的是水铍界面和铍铜界面大于3％的反射回波；
5)检测参考试块
使用的探头挪到参考试块上方15～20mm处，调节探头角度使水铍界面反射回波最高；
6)从C扫图中看出2mm平底孔所在位置的缺陷反射波高高于正常界面后，检测被测部件；
7)使用相控阵检测仪器同时检测被测部件和参考试块，探头角度调节方式与单独检测参考试块时相同；
8)使用C扫图找出反射回波波高大于2mm平底孔反射波高的部分，即为缺陷的位置，然后使用C扫图找出缺陷位置附近周围反射波高最低的位置，这些位置包围起来的部分即是缺陷的大小。
在上述的铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法中，所述的步骤2)中的探头频率为10～15MHz，探头晶片个数为128个，晶片宽度为0.45～0.5mm，晶片间距为0.05～0.07mm，晶片长度为8～10mm。
在上述的铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法中，所所述步骤2)中使用的耦合剂为水，水深设置为15～18mm，水密度为1.0×103kgm-3，速度为1488ms-1。
在上述的铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法中，所所述步骤3)和扫查时，模拟增益设置为29.9dB，数值增益设置为3dB。重复接收频率设置为3kHz，扫查速度为30mms-1。
本发明的显著效果在于：
在检测时，设置3个门限第一门限用于采集水和铍之间的界面反射波，第二门限用于采集铍铜界面的反射波用于制作C扫图，第三门限同时采集水铍界面反射波和铍铜界面反射波用于制作B扫图和A扫图，利用A扫、B扫和C扫分别检测参考试块确定检测参数，之后利用相同的检测参数检测被测部件，通过结合铍铜界面反射波声压与铍空气界面反射波声压相位相反的情况，可以实现缺陷的定量检测。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
对于铍厚度为8mm，铜合金底面凹凸不平，无法使用底波辅助超声检测的状况。
1.将被测部件以及参考试块放入水池中。
参考试块与被测工件的材质、焊接工艺、热处理状态、厚度均相同，具有相同的声学参数。参考试块的参考孔类型为平底孔，平底孔直径为2mm。其中平底孔从铜侧开孔，垂直打到铍-铜铬锆热等静压连接复合界面。
2.确认相控阵检测仪器的电源畅通，无安全隐患后，开启仪器。
3.相控阵开启后，输入被检材料的尺寸(即长宽高)。
4.检测波型设置为纵波，波速为12900ms-1，密度为1.85×103kgm-3。
5.探头频率为10MHz，探头晶片个数为128个，晶片宽度为0.45mm，晶片间距为0.05mm，晶片长度为8mm。
6.耦合剂设为水，水深设置为15mm，水密度为1.0×103kgm-3，速度为1488ms-1。
7.扫查形式为电子扫查，超声波的聚焦形式为点聚焦，聚焦深度为铍的厚度。
8.检测时，设置3个门限，第一门限用于采集水和铍之间的界面反射波，接收高度为大于满屏15％以上的水铍界面反射回波；第二门限用于采集铍铜界面的反射波用于制作C扫图，第二门限2接收的是大于5％的铍铜界面反射回波；第三门限同时采集水铍界面反射波和铍铜界面反射波用于制作B扫图和A扫图，第三门限接收的是水铍界面和铍铜界面大于3％的反射回波，B扫图用于查看是否探头产生的超声波都入射到工件表面，A扫图用于查看具体的反射回波波形和高度。扫查时，模拟增益设置为29.9dB，数值增益设置为3dB。重复接收频率设置为3kHz，扫查速度为30mms-1。
9.检测参考试块。探头角度的调节方式为：将探头挪到参考试块上方15mm处，调节探头角度使水铍界面反射回波最高时即可。
10.使用机器人设置扫描路径。
11.检测完试块后，在结果中调出C扫图，可以从C扫图中看出2mm平底孔所在位置的缺陷反射波高高于正常界面时，才可用上述设置好的参数检测被测部件。
12.接下来使用相控阵同时检测被测部件和参考试块，探头角度调节方式与单独检测参考试块时相同。
13.在检测结果中，调出C扫图。
14.首先，使用C扫图找出反射回波波高大于2mm平底孔反射波高的部分(即存在缺陷的位置)。
然后使用C扫图找出缺陷位置附近周围反射波高最低的位置，这些位置包围起来的部分即是缺陷的大小。

Claims (4)

1.一种铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制造参考试块，将被测部件以及参考试块放入水池
参考试块与被测工件的材质、焊接工艺、热处理状态、厚度均相同，具有相同的声学参数，其底部从铜侧加工平底孔，垂直通到铍-铜铬锆热等静压连接复合界面；
2)相控阵检测仪器连接参考试块，输入被检材料的尺寸，检测波型设置为纵波；
3)电子扫查参考试块，超声波的聚焦形式为点聚焦，聚焦深度为铍的厚度；
4)在检测时，设置3个门限
第一门限用于采集水和铍之间的界面反射波，接收高度为满屏15％以上的水铍界面反射回波；
第二门限用于采集铍铜界面的反射波用于制作C扫图，第二门限接收的是大于5％的铍铜界面反射回波；
第三门限同时采集水铍界面反射波和铍铜界面反射波用于制作B扫图和A扫图，第三门限接收的是水铍界面和铍铜界面大于3％的反射回波；
5)检测参考试块
使用的探头挪到参考试块上方15～20mm处，调节探头角度使水铍界面反射回波最高；
6)从C扫图中看出2mm平底孔所在位置的缺陷反射波高高于正常界面后，检测被测部件；
7)使用相控阵检测仪器同时检测被测部件和参考试块，探头角度调节方式与单独检测参考试块时相同；
8)使用C扫图找出反射回波波高大于2mm平底孔反射波高的部分，即为缺陷的位置，然后使用C扫图找出缺陷位置附近周围反射波高最低的位置，这些位置包围起来的部分即是缺陷的大小。
2.如权利要求1所述的铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，其特征在于：所述的步骤2)中的探头频率为10～15MHz，探头晶片个数为128个，晶片宽度为0.45～0.5mm，晶片间距为0.05～0.07mm，晶片长度为8～10mm。
3.如权利要求1所述的铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，其特征在于：所述步骤2)中使用的耦合剂为水，水深设置为15～18mm，水密度为1.0×103kg·m-3，速度为1488m·s-1。
4.如权利要求1所述的铍-铜铬锆连接界面缺陷超声检测的破坏性定标方法，其特征在于：所述步骤3)和扫查时，模拟增益设置为29.9dB，数值增益设置为3dB， 重复接收频率设置为3kHz，扫查速度为30mm·s-1。
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