CN116183714A - 铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法 - Google Patents

铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法 Download PDF

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Abstract

铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，它涉及铝合金的探伤方法。方法：一、待检测铝合金厚壁管材的规格；二、对比试块；三、设备灵敏度调试；四、探头沿待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁进行周向扫查，当在闸门区间内出现的明显高于正常杂波的反射波，在排除表面油污引起的干扰后，反射波依然存在，则确定为缺陷波，然后进行缺陷表面位置的测定，再采用画图法得到缺陷的埋藏深度，标记缺陷位置，即完成。本发明为针对铝合金厚壁管内部径向裂纹的横波接触无损检测方法，本发明填补了铝合金厚壁管材横波检测技术的空白，相比于铝合金厚壁管的纵波检测对径向裂纹的检测能力有很大提高。本发明中的横波接触法探伤方法适用于铝合金厚壁管材的检测。

Description

铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法
技术领域
本发明涉及铝合金的探伤方法。
背景技术
铝合金厚壁管是用于国防和基础设施的重要材料，随着国防及相关产业的高速发展，对其内部质量检测的要求日趋严格。目前我国生产的铝合金厚壁管，内部质量的无损检测没有专用检测方法，采用GB/T 6519-2013变形铝、镁合金产品超声波检验方法，该标准覆盖所有变形铝合金产品，缺乏针对性。厚壁管材的主要缺陷为裂纹，裂纹缺陷检测最有效的技术是横波检测，由于现有的国家标准中对横波检测只有概述说明，对实际检测针对性不强。针对铝合金厚壁管材特有的径向裂纹，建立专用的横波接触法方法，有着重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，而提供铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法；它是针对铝合金厚壁管内部径向裂纹的横波接触无损检测方法。
铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，按以下步骤实现：
一、待检测铝合金厚壁管材的规格：外径大于100mm，壁厚大于等于6毫米且壁厚比不超过2.5；
二、对比试块：距待检测铝合金厚壁管材边缘不小于100mm的范围内进行截取，截取的对比试块径向长度为150mm，人工缺陷为2个
Figure BDA0004020897040000011
短横孔，分别距内外表面3mm；
三、设备灵敏度调试：
将探伤仪的探头放置于上述对比试块的外壁并依次紧贴2个短横孔进行检测，通过微调探头的角度，当反射波高达到最大时，以此作为基准灵敏度，再提高4-6dB作为最低扫查灵敏度；
四、探头沿待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁进行周向扫查，当在闸门区间内出现的明显高于正常杂波的反射波，在排除表面油污引起的干扰后，反射波依然存在，则确定为缺陷波，然后进行缺陷表面位置的测定，再采用画图法得到缺陷的埋藏深度，标记缺陷位置，即完成所述探伤方法。
进一步的，步骤三中所述探伤仪：采用模拟型超声波探伤仪或数字型超声波探伤仪。
进一步的，步骤三中获得最低扫查灵敏度后，还可以在满足噪声信号高度不大于探伤仪荧光屏满刻度10％的条件下，尽量提高增益来确定扫查灵敏度。
进一步的，步骤三和四中所述探头为2.5MHz磨弧斜探头，且探头弧度与待检测铝合金厚壁管材的外径一致；探伤仪的灵敏度与调节范围广，增益调节量不大于2dB，水平线性误差不大于2％，垂直线性误差不大于6％。
进一步的，步骤四中所述探头的K值与待检测铝合金厚壁管材壁厚比的对应关系如下：
当壁厚比为0.25，则K钢＝0.6，K铝＝0.56；
当壁厚比为0.23，则K钢＝0.7，K铝＝0.65；
当壁厚比为0.2，则K钢＝0.8，K铝＝0.74；
当壁厚比为0.18，则K钢＝0.9，K铝＝0.83；
当壁厚比为0.16，则K钢＝1.0，K铝＝0.91；
当壁厚比为0.1，则K钢＝1.5，K铝＝1.3；
CL有＝2730m/s，CS钢＝3230m/s，CS铝＝3080m/s；αⅠ铝≈25.7°，βⅠ铝≈29.5°，KⅠ铝≈0.56。
进一步的，步骤四中所述扫查的速度：待检测铝合金厚壁管材内不大于254mm/s，待检测铝合金厚壁管材外壁检验盲区为3mm/s。
进一步的，步骤四中所述扫查的方式：探头声束与待检测铝合金厚壁管材的拉伸方向垂直，探头延待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁拉伸方向移动，同时做左右摆动，直至扫查完毕。
进一步的，步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若使用模拟型超声波探伤仪，合理设置检测范围，将时基线性比例调整为声程1∶N，当缺陷波的时基显示值为Xf时，距离探头前端N×Xf处即为缺陷的表面位置；N＝1，2或3。
进一步的，步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若数字型超声波探伤仪，开通声程显示，在AL-CSK-1A试块上测定声速，合理设置检测范围及闸门宽度，当缺陷最大回波出现在闸门内，将显示声程值Xf，距离探头前端Xf处即为缺陷的表面位置。
进一步的，步骤四中所述标记缺陷位置：用红记号笔在待检测铝合金厚壁管材的缺陷位置做出标记，并在待检测铝合金厚壁管材的端头做出标识。
本发明具有以下优点：
本发明为针对铝合金厚壁管内部径向裂纹的横波接触无损检测方法，主要用于检测外径大于100mm，壁厚大于等于6毫米且壁厚比不超过2.5的铝合金厚壁管。
本发明中的横波接触无损检测方法，填补了铝合金厚壁管材横波检测技术的空白，相比于铝合金厚壁管的纵波检测对径向裂纹的检测能力有很大提高。
本发明中的横波接触法探伤方法适用于铝合金厚壁管材的检测。
附图说明
图1为本发明中人工缺陷位置的示意图；
图2为本发明中周向扫查的最大扫查行距示意图，其中P表示探头，Q表示探头的声束方向，N表示裂纹缺陷，M表示扫查方向。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，按以下步骤实现：
一、待检测铝合金厚壁管材的规格：外径大于100mm，壁厚大于等于6毫米且壁厚比不超过2.5；
二、对比试块：距待检测铝合金厚壁管材边缘不小于100mm的范围内进行截取，截取的对比试块径向长度为150mm，人工缺陷为2个
Figure BDA0004020897040000031
短横孔，分别距内外表面3mm；
三、设备灵敏度调试：
将探伤仪的探头放置于上述对比试块的外壁并依次紧贴2个短横孔进行检测，通过微调探头的角度，当反射波高达到最大时，以此作为基准灵敏度，再提高4-6dB作为最低扫查灵敏度；
四、探头沿待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁进行周向扫查，当在闸门区间内出现的明显高于正常杂波的反射波，在排除表面油污引起的干扰后，反射波依然存在，则确定为缺陷波，然后进行缺陷表面位置的测定，再采用画图法得到缺陷的埋藏深度，标记缺陷位置，即完成所述探伤方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三中所述探伤仪：采用模拟型超声波探伤仪或数字型超声波探伤仪。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中优先使用GE公司USN60，或英国声纳公司的340进口探伤仪。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三中获得最低扫查灵敏度后，还可以在满足噪声信号高度不大于探伤仪荧光屏满刻度10％的条件下，尽量提高增益来确定扫查灵敏度。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三和四中所述探头为2.5MHz磨弧斜探头，且探头弧度与待检测铝合金厚壁管材的外径一致；探伤仪的灵敏度与调节范围广，增益调节量不大于2dB，水平线性误差不大于2％，垂直线性误差不大于6％。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中2.5MHz磨弧斜探头，高灵敏度下始波脉冲窄、检测灵敏度高、信噪比高、分辨率高。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中所述探头的K值与待检测铝合金厚壁管材壁厚比的对应关系如下：
当壁厚比为0.25，则K钢＝0.6，K铝＝0.56；
当壁厚比为0.23，则K钢＝0.7，K铝＝0.65；
当壁厚比为0.2，则K钢＝0.8，K铝＝0.74；
当壁厚比为0.18，则K钢＝0.9，K铝＝0.83；
当壁厚比为0.16，则K钢＝1.0，K铝＝0.91；
当壁厚比为0.1，则K钢＝1.5，K铝＝1.3；
CL有＝2730m/s，CS钢＝3230m/s，CS铝＝3080m/s；αⅠ铝≈25.7°，βⅠ铝≈29.5°，KⅠ铝≈0.56。
其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中探头K值的正确选择是能有效检出待检测铝合金厚壁管材径向裂纹的必要条件。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中所述扫查的速度：待检测铝合金厚壁管材内不大于254mm/s，待检测铝合金厚壁管材外壁检验盲区为3mm/s。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中所述扫查的方式：探头声束与待检测铝合金厚壁管材的拉伸方向垂直，探头延待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁拉伸方向移动，同时做左右摆动，直至扫查完毕。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若使用模拟型超声波探伤仪，合理设置检测范围，将时基线性比例调整为声程1∶N，当缺陷波的时基显示值为Xf时，距离探头前端N×Xf处即为缺陷的表面位置；N＝1，2或3。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若数字型超声波探伤仪，开通声程显示，在AL-CSK-1A试块上测定声速，合理设置检测范围及闸门宽度，当缺陷最大回波出现在闸门内，将显示声程值Xf，距离探头前端Xf处即为缺陷的表面位置。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中所述标记缺陷位置：用红记号笔在待检测铝合金厚壁管材的缺陷位置做出标记，并在待检测铝合金厚壁管材的端头做出标识。其它与具体实施方式一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，按以下步骤实现：
一、待检测铝合金厚壁管材的规格：外径200mm，壁厚等于6毫米且壁厚比2.0；
二、对比试块：距待检测铝合金厚壁管材边缘不小于100mm的范围内进行截取，截取的对比试块径向长度为150mm，人工缺陷为2个
Figure BDA0004020897040000051
短横孔，分别距内外表面3mm；
三、设备灵敏度调试：
将探伤仪的探头放置于上述对比试块的外壁并依次紧贴2个短横孔进行检测，通过微调探头的角度，当反射波高达到最大时，以此作为基准灵敏度，再提高4-6dB作为最低扫查灵敏度；
四、探头沿待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁进行周向扫查，当在闸门区间内出现的明显高于正常杂波的反射波，在排除表面油污引起的干扰后，反射波依然存在，则确定为缺陷波，然后进行缺陷表面位置的测定，再采用画图法得到缺陷的埋藏深度，标记缺陷位置，即完成所述探伤方法。
本实施例步骤三中所述探伤仪：采用模拟型超声波探伤仪或数字型超声波探伤仪。
本实施例步骤三中获得最低扫查灵敏度后，还可以在满足噪声信号高度不大于探伤仪荧光屏满刻度10％的条件下，尽量提高增益来确定扫查灵敏度。
本实施例步骤三和四中所述探头为2.5MHz磨弧斜探头，且探头弧度与待检测铝合金厚壁管材的外径一致；探伤仪的灵敏度与调节范围广，增益调节量不大于2dB，水平线性误差不大于2％，垂直线性误差不大于6％。
本实施例步骤四中所述探头的K值与待检测铝合金厚壁管材壁厚比的对应关系如下：
当壁厚比为0.2，则K钢＝0.8，K铝＝0.74；
CL有＝2730m/s，CS钢＝3230m/s，CS铝＝3080m/s；αⅠ铝≈25.7°，βⅠ铝≈29.5°，KⅠ铝≈0.56。
本实施例步骤四中所述扫查的速度：待检测铝合金厚壁管材内不大于254mm/s，待检测铝合金厚壁管材外壁检验盲区为3mm/s。
本实施例步骤四中所述扫查的方式：探头声束与待检测铝合金厚壁管材的拉伸方向垂直，探头延待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁拉伸方向移动，同时做左右摆动，直至扫查完毕。
本实施例步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若使用模拟型超声波探伤仪，合理设置检测范围，将时基线性比例调整为声程1∶2，当缺陷波的时基显示值为Xf时，距离探头前端N×Xf处即为缺陷的表面位置。
本实施例步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若数字型超声波探伤仪，开通声程显示，在AL-CSK-1A试块上测定声速，合理设置检测范围及闸门宽度，当缺陷最大回波出现在闸门内，将显示声程值Xf，距离探头前端Xf处即为缺陷的表面位置。
本实施例步骤四中所述标记缺陷位置：用红记号笔在待检测铝合金厚壁管材的缺陷位置做出标记，并在待检测铝合金厚壁管材的端头做出标识。
本实施例所述人工缺陷的位置如图1所示。
本实施例所述周向扫查的最大扫查行距如图2所示，其中P表示探头，Q表示探头的声束方向，N表示裂纹缺陷，M表示扫查方向。
本实施例中铝合金厚壁管材经过横波接触法探伤，质量验收：质量验收是对产品质量评定的依据，横波检测质量验收等级见表1。
表1超声—橫波检测质量验收等级
Figure BDA0004020897040000061
同声程-不同增益-波幅对应的短橫孔尺寸对比情况见表2。
表2同声程-不同增益-波幅对应的短橫孔尺寸对比
Figure BDA0004020897040000062
Figure BDA0004020897040000071
本实施例中铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，是针对铝合金厚壁管内部径向裂纹的横波接触无损检测方法，填补了铝合金厚壁管材横波检测技术的空白，相比于铝合金厚壁管的纵波检测对径向裂纹的检测能力有很大提高。

Claims (10)

1.铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、待检测铝合金厚壁管材的规格：外径大于100mm，壁厚大于等于6毫米且壁厚比不超过2.5；
二、对比试块：距待检测铝合金厚壁管材边缘不小于100mm的范围内进行截取，截取的对比试块径向长度为150mm，人工缺陷为2个
Figure FDA0004020897030000011
短横孔，分别距内外表面3mm；
三、设备灵敏度调试：
将探伤仪的探头放置于上述对比试块的外壁并依次紧贴2个短横孔进行检测，通过微调探头的角度，当反射波高达到最大时，以此作为基准灵敏度，再提高4-6dB作为最低扫查灵敏度；
四、探头沿待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁进行周向扫查，当在闸门区间内出现的明显高于正常杂波的反射波，在排除表面油污引起的干扰后，反射波依然存在，则确定为缺陷波，然后进行缺陷表面位置的测定，再采用画图法得到缺陷的埋藏深度，标记缺陷位置，即完成所述探伤方法。
2.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤三中所述探伤仪：采用模拟型超声波探伤仪或数字型超声波探伤仪。
3.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤三中获得最低扫查灵敏度后，还可以在满足噪声信号高度不大于探伤仪荧光屏满刻度10％的条件下，尽量提高增益来确定扫查灵敏度。
4.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤三和四中所述探头为2.5MHz磨弧斜探头，且探头弧度与待检测铝合金厚壁管材的外径一致；探伤仪的灵敏度与调节范围广，增益调节量不大于2dB，水平线性误差不大于2％，垂直线性误差不大于6％。
5.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤四中所述探头的K值与待检测铝合金厚壁管材壁厚比的对应关系如下：
当壁厚比为0.25，则K钢＝0.6，K铝＝0.56；
当壁厚比为0.23，则K钢＝0.7，K铝＝0.65；
当壁厚比为0.2，则K钢＝0.8，K铝＝0.74；
当壁厚比为0.18，则K钢＝0.9，K铝＝0.83；
当壁厚比为0.16，则K钢＝1.0，K铝＝0.91；
当壁厚比为0.1，则K钢＝1.5，K铝＝1.3；
CL有＝2730m/s，CS钢＝3230m/s，CS铝＝3080m/s；αⅠ铝≈25.7°，βⅠ铝≈29.5°，KⅠ铝≈0.56。
6.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤四中所述扫查的速度：待检测铝合金厚壁管材内不大于254mm/s，待检测铝合金厚壁管材外壁检验盲区为3mm/s。
7.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤四中所述扫查的方式：探头声束与待检测铝合金厚壁管材的拉伸方向垂直，探头延待检测铝合金厚壁管材的内、外管壁拉伸方向移动，同时做左右摆动，直至扫查完毕。
8.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若使用模拟型超声波探伤仪，合理设置检测范围，将时基线性比例调整为声程1∶N，当缺陷波的时基显示值为Xf时，距离探头前端N×Xf处即为缺陷的表面位置；N＝1，2或3。
9.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤四中所述缺陷表面位置的测定：若数字型超声波探伤仪，开通声程显示，在AL-CSK-1A试块上测定声速，合理设置检测范围及闸门宽度，当缺陷最大回波出现在闸门内，将显示声程值Xf，距离探头前端Xf处即为缺陷的表面位置。
10.根据权利要求1所述的铝合金厚壁管材横波接触法探伤方法，其特征在于步骤四中所述标记缺陷位置：用红记号笔在待检测铝合金厚壁管材的缺陷位置做出标记，并在待检测铝合金厚壁管材的端头做出标识。
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