[其他]單探頭壓力法高溫探傷用聲耦合棒

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85201100
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85201100U
• 公開（公告）日: 1986-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂干霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢物理研究所
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04
• 代理公司: 中國科學(xué)院武漢專利事務(wù)所
• 代理人: 黃意潔

本發(fā)明屬超聲檢測(cè)領(lǐng)域，可用于高溫金屬及其部件的超聲檢測(cè)。

到目前為止高溫金屬及其部件的超聲檢測(cè)都是采用收、發(fā)分開的雙探頭或多探頭，因此發(fā)射換能器產(chǎn)生的聲波經(jīng)由一個(gè)耦合棒向高溫金屬部件傳播而金屬部件的缺陷回波則由另外的聲耦合棒傳回接收換能器這樣必須至少采用兩個(gè)以上的聲耦合棒才能完成聲的發(fā)射及接收功能。例如美國B.E????Droney與T.J????Pfeiffer（1980）發(fā)表的題為“Ultrasonic????Inspection????of????Hot????Steel????Blooms????To????Detect????Internal????Pipe”一文中所采用的就是這種方法。

本發(fā)明根據(jù)聲學(xué)的要求推導(dǎo)出一種設(shè)計(jì)單探頭壓力法高溫探傷用聲耦合棒幾何尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式，用此公式設(shè)計(jì)的聲耦合棒，只需一個(gè)聲耦合棒配上一個(gè)收發(fā)兩用的換能器就能完成聲的發(fā)射及接收功能，完全可以滿足高溫金屬及其部件的探傷要求。設(shè)計(jì)合理，使用方便，性能良好。

單探頭壓力法高溫探傷用聲耦合棒，根據(jù)生產(chǎn)上金屬探傷的特點(diǎn)，例如實(shí)際上要檢測(cè)的鋼坯一般為100mm至280mm厚，因此不但要從聲學(xué)及力學(xué)方面考慮單探頭壓力法高溫用聲耦合棒的形狀、尺寸的設(shè)計(jì)，而且還要考慮高溫下材料的性能。從聲學(xué)性能方面要保證單獨(dú)測(cè)試聲耦合棒時(shí)可得到五次以上的棒底回波而沒有任何邊緣波出現(xiàn)；高溫檢測(cè)時(shí)鋼坯的回波信號(hào)正好落在聲耦合棒第一、二次棒底回波之間，在力學(xué)上要求聲耦合棒安裝后要牢固可靠、經(jīng)久耐用，所以單探頭耦合棒的設(shè)計(jì)必須同時(shí)滿足上述兩方面的要求。本發(fā)明的單探頭聲耦合棒其結(jié)構(gòu)如圖一、圖二所示。其形狀為：棒的上部〔7〕半徑為r，長(zhǎng)度為1，棒的下部〔5〕半徑為R，長(zhǎng)度為L(zhǎng)－1，棒的上部和棒的下部之間有一棒肩〔6〕其周邊有消聲及固定用鋸齒狀螺紋小鉤槽的園柱體（園錐體也可），棒的上部頂端可固定一個(gè)收發(fā)兩用換能器。棒肩〔6〕及棒的上部螺紋可用來將其固定在水冷及傳壓園筒部件〔1〕上。棒的尺寸同待檢測(cè)鋼坯或其它試塊的高度及所使用超聲頻率、換能器尺寸有關(guān)，單探頭聲耦合棒的總長(zhǎng)度L為：

L＝H（1＋0.2T／℃）＝ (C（T）)/(C₀) H ……（1）

其中H為試樣高度，C（T）為試樣待檢測(cè)的最高溫度時(shí)的聲速，Co為室溫時(shí)試樣的聲速，當(dāng)T＝1200℃時(shí)，A＝C（T）／Co≈1.23。

單探頭聲耦合棒下部的半徑R為

R＝ (d)/2 ＋（L－ (d²)/(4λ) ）tan〔sin^－11.22λ／d〕……（2）

其中d為換能器壓電晶片的直徑，λ為耦合棒棒中聲波波長(zhǎng)。

棒的上部直徑比棒的下部直徑小5mm，其長(zhǎng)度l為

l＝d²／4λ ……（3）

單探頭聲耦合棒的材料可用不銹鋼，圖二為一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。

采用我們?cè)O(shè)計(jì)的單探頭聲耦合棒，就可以實(shí)現(xiàn)單探頭壓力法高溫金屬及其部件的超聲檢測(cè)，單探頭壓力法與雙探頭壓力法相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.采用單探頭聲耦合棒的壓力法進(jìn)行高溫金屬（例如高溫鋼坯縮孔）超聲檢測(cè)，方法簡(jiǎn)單，操作方便，可靠，信噪比高；

2.單探頭聲耦合棒比雙探頭聲耦合棒更易于與高溫金屬實(shí)現(xiàn)良好的聲耦合，耦合好的幾率大一倍；

3.采用單探頭聲耦合棒的壓力法，不但可以觀察到試樣的傷波及底波，且可同時(shí)觀察到試塊與聲耦合棒交界面處的界面波，這個(gè)界面波直接提供聲耦合狀態(tài)的信息。而雙探頭法則沒有界面波，給判斷聲耦合狀態(tài)帶來困難。

采用本設(shè)計(jì)的單探頭壓力法聲耦合棒，在實(shí)際的高溫鋼坯縮孔超聲檢測(cè)中已證明是行之有效和可靠的，采用這種方法將可實(shí)現(xiàn)高溫鋼坯縮孔的在線檢測(cè)。在冶鋼廠根據(jù)不多的事例初步計(jì)算，采用這種單探頭壓力法高溫鋼坯縮孔超聲檢測(cè)后，可以增加金屬收得率1.87％和得到堵塞漏切、提高剪切速度方面的收益。如果每班開坯定額按80個(gè)錠，全年按270天計(jì)算則每班一年可收得初軋坯1213噸，每噸以550元計(jì)算（實(shí)際為550～1200元），則每班一年可節(jié)約22萬余元。而堵塞縮孔漏切，減少后步加工費(fèi)用，減少生產(chǎn)成本。提高綜合成材率方面的收益尚未計(jì)算在內(nèi)。