CN212228844U

CN212228844U - 一种爬波探头入射点及延时测量专用试块

Info

Publication number: CN212228844U
Application number: CN202020708237.6U
Authority: CN
Inventors: 王强; 李涛; 罗为民; 常青; 张广兴
Original assignee: Guodian Boiler And Pressure Vessel Inspection Co ltd
Current assignee: Guoneng boiler and Pressure Vessel Inspection Co.,Ltd.
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2030-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，包括分块A，所述分块A包括右端的分块C，所述分块A的前侧面设置有刻度线A，所述分块C位于所述刻度线A右侧，所述分块A左侧焊接有分块B，所述分块B上侧面设置有人工刻槽，所述分块B前侧面设置有刻度线B，所述刻度线B位于所述人工刻槽右方，所述分块A和所述分块B上方均设置有超声爬波探头，所述超声爬波探头内部设置有楔块，所述楔块上设置有压电晶片，所述超声爬波探头通过信号线连接有超声波探伤仪。

Description

一种爬波探头入射点及延时测量专用试块

技术领域

本实用新型涉及超声爬波探头技术领域，具体来说，涉及一种爬波探头入射点及延时测量专用试块。

背景技术

金属材料表面开口裂纹和近表面埋藏裂纹被认为是极其危险的缺陷，它破坏了金属材料的完整性，降低了工件的安全系数。而超声爬波探头产生的是一种沿材料表面近表面传播的压缩波，对表面和近表面裂纹非常敏感。且由于纵波为主要分量，爬波受工件表面刻痕、不平整、凹陷、液滴等的干扰要比表面波小，因此，爬波广泛的应用于金属部件焊缝、汽轮机叶片、曲轴等钢材零部件的表面开口裂纹和近表面埋藏裂纹的无损检测。而要实现缺陷水平位置的精确定位，必须精确测量超声爬波探头的入射点及延时。

目前常用超声爬波探头是利用波型转换原理制成。探头主要由压电晶片、楔块、吸声材料等组成。当探头内部压电晶片发射的纵波在楔块与金属材料界面发生波型转换产生的纵折射角为90°时，即产生爬波。由于爬波沿金属材料表面传播，且在钢中的折射纵横波同时存在，试验人员无法像普通横波探头一样，在常规CSK-ⅠA标准试块上通过找到圆弧面最高回波快捷精准的测得探头入射点及延时，这影响了缺陷水平位置的精准定位。

针对上述技术问题，目前并未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，包括分块A，所述分块A包括右端的分块C，所述分块A的前侧面设置有刻度线A，所述分块C位于所述刻度线A右侧，所述分块A左侧焊接有分块B，所述分块B上侧面设置有人工刻槽，所述分块B前侧面设置有刻度线B，所述刻度线B位于所述人工刻槽右方，所述分块A和所述分块B上方均设置有超声爬波探头，所述超声爬波探头内部设置有楔块，所述楔块上设置有压电晶片，所述超声爬波探头通过信号线连接有超声波探伤仪。

进一步的，所述分块A和所述分块C的材质均为有机玻璃。

其中，所述分块A上刻度线A以左部分的形状为方形，所述分块C的形状为1/4圆形。

其中，所述分块C的半径为100mm。

进一步的，所述分块B的材质为20钢。

其中，所述分块B的形状为方形。

其中，所述分块A最高点与最低点之间的距离、所述分块B最高点与最低点之间的距离均为100mm，所述分块A最左端与最右端之间的距离、所述分块B最左端与最右端之间的距离均为400mm，所述分块A最前端与最后端之间的距离、所述分块B最前端与最后端之间的距离均为25mm。

进一步的，所述刻度线A为圆心刻度线。

进一步的，所述刻度线B与所述分块B最左端之间的距离为100mm。

进一步的，所述人工刻槽最高点与最低点之间的距离为2mm，所述人工刻槽最左端与最右端之间的距离为0.5mm，所述人工刻槽最前端与最后端之间的距离为15mm。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种可精确测量并方便携带的超声爬波探头入射点及延时测量专用试块，解决了超声爬波探头无法在普通试块上测量延时和入射点的问题，操作简便，可以方便、快速、精确的测量超声爬波探头的入射点位置及超声波在探头内的延时，进而可以发现缺陷水平位置的精准定位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块与探头和探伤仪连接结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块的某一视角结构示意图。

图中：

1、分块A；2、分块B；3、分块C；4、刻度线A；5、刻度线B；6、人工刻槽；7、压电晶片；8、楔块；9、超声爬波探头；10、超声波探伤仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，根据本实用新型实施例所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，包括分块A1，分块A1包括右端的分块C3，分块A1的前侧面设置有刻度线A4，分块C3位于刻度线A4右侧，分块A1左侧焊接有分块B2，分块B2上侧面设置有人工刻槽6，分块B2前侧面设置有刻度线B5，刻度线 B5位于人工刻槽6右方，分块A1和分块B2上方均设置有超声爬波探头9，超声爬波探头9内部设置有楔块8，楔块8上设置有压电晶片7，超声爬波探头 9通过信号线连接有超声波探伤仪10。

在一具体实施例中，分块A1和分块C3的材质均为有机玻璃。

优选的，超声波在有机玻璃中的声速2730(m/s)。

优选的，分块A1上刻度线A4以左部分的形状为方形，分块C3的形状为1/4圆形。

优选的，分块C3的半径为100mm。

优选的，半径为标定声程。

在一具体实施例中，分块B2的材质为20钢。

优选的，超声波在钢中的声速5900(m/s)。

优选的，分块B2的形状为方形。

优选的，分块A1最高点与最低点之间的距离、分块B2最高点与最低点之间的距离均为100mm，分块A1最左端与最右端之间的距离、分块B2 最左端与最右端之间的距离均为400mm，分块A1最前端与最后端之间的距离、分块B2最前端与最后端之间的距离均为25mm。

在一具体实施例中，刻度线A4为圆心刻度线。

在一具体实施例中，刻度线B5与分块B2最左端之间的距离为100mm。

在一具体实施例中，人工刻槽6最高点与最低点之间的距离为2mm，人工刻槽6最左端与最右端之间的距离为0.5mm，人工刻槽6最前端与最后端之间的距离为15mm。

在一具体实施例中，回波波幅最高时，超声爬波探头9前端至分块C3 圆弧边缘的距离为L₁。

在一具体实施例中，超声爬波探头9入射点距超声爬波探头9前端距离为L₀。

在一具体实施例中，回波波幅最高时，超声爬波探头9前端距人工刻槽6的距离为L₂。

在一具体实施例中，调节超声波显示声程为100mm时，对应的探头延时为u_o(s)。

在一具体实施例中，根据超声波的传播声程与声速的关系，超声波在分块A1中，存在如下关系式：

(L₀+L₁)/2730+t_o＝t_总1，即，t_o＝t_总1-(L₀+L₁)/2730，

其中，t₀为超声波在超声爬波探头9内的传播时间；t_总1为本次超声波在超声爬波探头9和分块C3中总的传播时间。

在一具体实施例中，根据超声波的传播声程与声速的关系，超声波在分块B2中，存在如下关系式：

(L₀+L_2计算)/5900+t_o＝t_总2，即，L_2计算＝(t_总2-t_o)×5900-L₀，

其中，L_2计算为计算出的超声爬波探头9前端距人工刻槽6的距离，t_总2为本次超声波在超声爬波探头9和分块B2中总的传播时间。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本实用新型所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，首先连接超声波探伤仪10和超声爬波探头9，将标定声程(即圆弧半径R)100mm、超声波在有机玻璃中的声速2730(m/s)，作为已知数据输入超声波探伤仪10，然后将超声爬波探头9放在分块A1上表面，前后移动超声爬波探头9，当超声波探伤仪10上第一个纵波回波获得最高反射波时，保持超声爬波探头9在检测面中心位置前后移动(探头声束轴线与试块两侧平行)，使分块C3的曲底面回波达到最高，此时，分块C3圆弧的圆心所对应超声爬波探头9上的点就是超声爬波探头9的入射点，此时，超声爬波探头9的探头前沿长度为L₀＝100-L₁；然后在超声波上对探头延时进行标定，获取探头延时u_o(s)。接着将超声爬波探头9的入射点、超声波爬波探头9入射点距超声波爬波探头9前端距离L₀、探头延时u_o(s)、超声波在钢中的声速5900(m/s)作为已知项输入超声波探伤仪10中，利用分块B2，将超声爬波探头9的入射点与刻度线B5重合；超声波爬波沿分块B2上端面传播，遇到人工刻槽6后，一部分返回，一部分继续传播，遇到分块B2左端面时返回；超声爬波探头9依次接收两次回波，在超声波探伤仪10上显示两次回波的波形，利用超声波探伤仪10的闸门读出两个波形的距离，即为超声爬波探头9前端至人工刻槽6、分块B2的仪器显示位置。最后用钢板尺手动测量L₂的测量值，比较L_2计算值与测量的L₂值，当二者数据相对误差的范围在5％以内时，则数据可接受。

本实用新型的关键技术在于，与常规CSK-ⅠA标准试块采用的20钢不同，本实用新型研制的爬波探头入射点及延时测量专用试块，目的是使爬波探头发出的超声波声束通过试块时，会在楔块与专用试块界面发生反射及折射。由于二者材料声速相同或相近，根据斯涅耳定理，超声波入射角度与折射角度相同或相近，而不会在专用试块中产生爬波，当超声波遇到专用试块圆弧面后会在专用试块与空气界面发生全反射，超声波按原路径返回，并被探头所接收，不发生产生的纵折射角为90°波型转换效应，进而可以获取特征反射波信号，由此可测量超声爬波探头的入射点及延时，进而实现发现缺陷水平位置的精准定位。

综上所述，本实用新型提供了一种可精确测量并方便携带的超声爬波探头入射点及延时测量专用试块，解决了超声爬波探头无法在普通试块上测量延时和入射点的问题，操作简便，可以方便、快速、精确的测量超声爬波探头的入射点位置及超声波在探头内的延时，进而可以发现缺陷水平位置的精准定位。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，包括分块A（1），所述分块A（1）包括右端的分块C（3），所述分块A（1）的前侧面设置有刻度线A（4），所述分块C（3）位于所述刻度线A（4）右侧，所述分块A（1）左侧焊接有分块B（2），所述分块B（2）上侧面设置有人工刻槽（6），所述分块B（2）前侧面设置有刻度线B（5），所述刻度线B（5）位于所述人工刻槽（6）右方，所述分块A（1）和所述分块B（2）上方均设置有超声爬波探头（9），所述超声爬波探头（9）内部设置有楔块（8），所述楔块（8）上设置有压电晶片（7），所述超声爬波探头（9）通过信号线连接有超声波探伤仪（10）。

2.根据权利要求1所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述分块A（1）和所述分块C（3）的材质均为有机玻璃。

3.根据权利要求2所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述分块A（1）上刻度线A（4）以左部分的形状为方形，所述分块C（3）的形状为1/4圆形。

4.根据权利要求3所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述分块C（3）的半径为100mm。

5.根据权利要求1所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述分块B（2）的材质为20钢。

6.根据权利要求5所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述分块B（2）的形状为方形。

7.根据权利要求2或5任一所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述分块A（1）最高点与最低点之间的距离、所述分块B（2）最高点与最低点之间的距离均为100mm，所述分块A（1）最左端与最右端之间的距离、所述分块B（2）最左端与最右端之间的距离均为400mm，所述分块A（1）最前端与最后端之间的距离、所述分块B（2）最前端与最后端之间的距离均为25mm。

8.根据权利要求1所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述刻度线A（4）为圆心刻度线。

9.根据权利要求1所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述刻度线B（5）与所述分块B（2）最左端之间的距离为100mm。

10.根据权利要求1所述的一种爬波探头入射点及延时测量专用试块，其特征在于，所述人工刻槽（6）最高点与最低点之间的距离为2mm，所述人工刻槽（6）最左端与最右端之间的距离为0.5mm，所述人工刻槽（6）最前端与最后端之间的距离为15mm。