CN206788119U - 一种用于超声波探伤的高温探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及利用超声波、声波或次声波来测试或分析材料的零部件技术领域，具体是一种用于超声波探伤的高温探头，探头设置在探头安装座上，所述的探头安装座斜向安装在楔块上，探头安装座底部中心开设有探头内孔，探头位于该探头内孔内，探头安装座顶部中心开设有探头接线孔，所述的探头接线孔与探头内孔相通，在探头安装座的顶部两侧还分别开设有一探头组装孔，两个探头组装孔分别位于探头内孔的左右两边。本实用新型中的探头可克服现有技术中的普通探头无法在高温下使用的缺陷，可在较高温度条件下实现相对速度测量的探头，即测量随着温度变化，与室温相比，压力管道用碳钢中超声横波相对速度的变化。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及利用超声波、声波或次声波来测试或分析材料的零部件技术领域，具体是一种用于超声波探伤的高温探头。
[背景技术]
在高温环境下准确测量超声横波在材料中的速度更是一项困难的工作。D.K.Mak等于1993年采用直接接触法，在圆柱形铝、钢、铜棒上测出超声横波在200℃以下的传播速度，认为横波速度随着温度上升呈单调下降，在钢中下降斜率为-0.75m/s℃,但这个数值依赖于纵波速度的测量，具有纵波、横波测量的双重误差，而且，由于没有做到更高的温度，文献对更高温度下综合因素造成的影响认识不足。J.-D.Aussel和J.-P.Monchlin,C.B.Scruby和B.C.Moss分别在1988年和1993年采用激光超声方法，在高温环境下非接触测量压电陶瓷和钢中的超声波速度，结果表明:碳钢和不锈钢中的超声波速度随温度升高而降低，在700℃以下，碳钢中纵波速度下降斜率为-0.88m/s℃；横波速度下降斜率为-0.71m/s℃。由于横波的回波幅度较低，信噪比很差，误差较大，因而，横波速度的试验数据是根据纵波速度计算出来的，并且，没有讨论由于温度变化对横波检测造成的影响。Jen,C-K,Tackitt,Kirk D.，Hirao,M.等人分别用不同测量方法测量高温下超声波速度，并讨论了声速与材料常数的关系。
一般情况下，标准探头使用温度范围在10℃到60℃，用同样的探头来检测表面温度75℃以上的工件时，要求探头与工件的热接触时间很短，原因是：一方面声特性随温度变化；另一方面探头的楔块在高温下会膨胀而损坏。故常温探头不能在高温工件上进行探伤，即探测高温体必须使用高温探头。因此，现有技术中需要一种可在较高温度条件下实现相对速度测量的探头，即测量随着温度变化，与室温相比，压力管道用碳钢中超声横波相对速度的变化。
[实用新型内容]
本实用新型的目的就是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种结构新颖、安全可靠、适于高温探测的用于超声波探伤的高温探头，探头设置在探头安装座上，探头安装座斜向安装在楔块上，探头安装座底部中心开设有探头内孔，探头位于该探头内孔内，探头安装座顶部中心开设有探头接线孔，探头接线孔与探头内孔相通，在探头安装座的顶部两侧还分别开设有一探头组装孔，两个探头组装孔分别位于探头内孔的左右两边。
探头长度为22mm，探头高度为18mm，探头内孔深16mm，探头接线孔深2mm。
楔块的背面为斜面，楔块的前面上部和下部均为垂直于水平面的垂面，两垂面之间开设有一纵截面为L型的斜向凹槽，该L型的斜向凹槽上开设有两个安装孔。
楔块顶面宽度为9mm，长度为22mm，楔块底面长度为22mm，底面宽度为18.5mm，安装孔的深度为4.5mm，安装孔中心距离斜向凹槽的上边沿6mm，安装孔中心距离斜向凹槽的下边沿7mm。
楔块采用耐高温高分子材料。
本实用新型同现有技术相比，其优点在于：本实用新型中的探头可克服现有技术中的普通探头无法在高温下使用的缺陷，可在较高温度条件下实现相对速度测量的探头，即测量随着温度变化，与室温相比，压力管道用碳钢中超声横波相对速度的变化。楔块结构可满足高温探头的安装要求，其在温度上升与时间延长的情况下，声线弯曲变化不大，入射点位移小，角度变化小，楔块弹塑性变化小，避免受热膨胀而损坏。
[附图说明]
图1是本实用新型的主要结构俯视图；
图2是本实用新型的主要结构主视图；
图3是本实用新型实施例中的楔块结构示意图；
如图所示，图中：1.探头内孔 2.探头接线孔 3.探头组装孔。
[具体实施方式]
下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型为一种适于高温探测的用于超声波探伤的高温探头，探头设置在探头安装座上，探头安装座斜向安装在楔块上，探头安装座底部中心开设有探头内孔，探头位于该探头内孔内。探头安装座顶部中心开设有探头接线孔，探头接线孔与探头内孔相通，在探头安装座的顶部两侧还分别开设有一探头组装孔，两个探头组装孔分别位于探头内孔的左右两边。
楔块的背面为斜面，楔块的前面上部和下部均为垂直于水平面的垂面，两垂面之间开设有一纵截面为L型的斜向凹槽。位于楔块前面下部的垂面为下垂面。楔块顶面宽度为9mm，长度为22mm，楔块底面长度为22mm，底面宽度为18.5mm。L型的斜向凹槽上开设有两个安装孔，安装孔为左右并排设置，安装孔的深度为4.5mm，安装孔中心距离斜向凹槽的上边沿6mm，安装孔中心距离斜向凹槽的下边沿7mm。
一般情况下，标准探头使用温度范围在10℃到60℃，用同样的探头来检测表面温度75℃以上的工件时，要求探头与工件的热接触时间很短，原因是：一方面声特性随温度变化；另一方面探头的楔块在高温下会膨胀而损坏。故常温探头不能在高温工件上进行探伤，即探测高温体必须使用高温探头。由实验结果得出：250℃超声波声速在工件中变化不大。标准常温探头在CSK-IA试块上，由20℃至60℃，探头的β角变化不大。
但当温度超过60℃以后，β角出现变化：变化过程与温度的高低、热状态下探头与工件接触时何的长短及耦合层的情况均有直接关系。在耦合层一定的情况下，在一固定温度下，随着时间的延长，探头的β角明显增大。
β角随时间变化的原因根据斯涅尔公式：
或
式中：α--探头入射角；β--钢中折射角；Cd探头楔块声速(m/s)；Cs钢中横波声速(m/s)。
Cs变化很小，但Cd随温度升高而变小。探头楔块上的温度不均匀。晶片发射出来的声线在有机玻璃中发生弯曲，使入射点迁移，入射角α增大，造成β角增大。对于特定的反射体，其回波在显示屏上的时间扫描位置有后移现象。
本实用新型中的探头及其楔块采用特殊结构，配以7*9mm的晶片，该高温斜探头的射角折为45、60、70，最高使用温度可达250℃，且该探头及楔块的热传导系数较大，超声波声速接近有机玻璃和聚乙烯声速，在50～250℃范围内纵波声速为2379～2543m/s，无明显的热胀冷缩现象，可耐790℃高温而不明显变形。经试验，试制的高温探头在不同的温度中连续接触60S的情况下灵敏度变化是：100℃时下降2dB，200℃时下降4.5dB，300℃时下降5.5dB，400℃时下降7dB。可适用于较高温度条件下实现相对速度的测量。
Claims (5)
1.一种用于超声波探伤的高温探头，所述的探头设置在探头安装座上，其特征在于所述的探头安装座斜向安装在楔块上，探头安装座底部中心开设有探头内孔，探头位于该探头内孔内，探头安装座顶部中心开设有探头接线孔，所述的探头接线孔与探头内孔相通，在探头安装座的顶部两侧还分别开设有一探头组装孔，两个探头组装孔分别位于探头内孔的左右两边。
2.如权利要求1所述的一种用于超声波探伤的高温探头，其特征在于所述的探头长度为22mm，探头高度为18mm，探头内孔深16mm，探头接线孔深2mm。
3.如权利要求1所述的一种用于超声波探伤的高温探头，其特征在于所述的楔块的背面为斜面，楔块的前面上部和下部均为垂直于水平面的垂面，两垂面之间开设有一纵截面为L型的斜向凹槽，该L型的斜向凹槽上开设有两个安装孔。
4.如权利要求3所述的一种用于超声波探伤的高温探头，其特征在于所述的楔块顶面宽度为9mm，长度为22mm，楔块底面长度为22mm，底面宽度为18.5mm，所述的安装孔的深度为4.5mm，所述的安装孔中心距离斜向凹槽的上边沿6mm，安装孔中心距离斜向凹槽的下边沿7mm。
5.如权利要求3所述的一种用于超声波探伤的高温探头，其特征在于所述的楔块采用耐高温高分子材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN112903823A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 广州多浦乐电子科技股份有限公司 | 超声检测温度修正方法及耐温超声阵列探头 |
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2017
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| CN112903823A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 广州多浦乐电子科技股份有限公司 | 超声检测温度修正方法及耐温超声阵列探头 |
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