雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭及設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭，其特征在于：包括探頭外殼和設(shè)在探頭外殼內(nèi)的晶片，所述晶片相對垂直方向斜角為γ＝13°。本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，有利于提高檢測的準確度。
【專利說明】雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭及設(shè)計方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】： 本發(fā)明涉及一種雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭及設(shè)計方法。
[0002]

【背景技術(shù)】： 汽輪機葉片是火力發(fā)電廠動能轉(zhuǎn)化為電能的重要轉(zhuǎn)動部件，汽輪機葉片在運行過程 中，承受高溫、高壓作用，而且在機組啟停過程中，還受到交變載荷作用。因此在長期運行 中，葉片根部可能萌生裂紋、擴展而最終斷裂失效，在停機檢修中若未及時發(fā)現(xiàn)缺陷隱患， 重新投入后裂紋缺陷迅速擴展最終斷裂產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，將造成機毀人亡的重大災(zāi)難。根據(jù) DL/T438-2009《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》要求對葉片及根部進行監(jiān)督檢查。但是，由 于葉根種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測面小等特點，致使葉根超聲波檢測難度大。
[0003] 根據(jù)DL/T714-2011《汽輪機葉片超聲波檢驗技術(shù)導(dǎo)》的檢測技術(shù)要求需對圖1中 F1、F2所示位置重點進行超聲波檢測。其原因是騎縫鉚釘孔叉型葉根應(yīng)力集中點在開有鉚 釘孔的截面最小處，一般靠近工作部分上截面最小處，且開裂方向基本垂直于工作面，如圖 1中的F1、F2所示。另外，根據(jù)有關(guān)資料產(chǎn)生裂紋最多的是第一個鉚釘孔F1。
[0004] 若采用表面波探傷方式，由于表面波固有的特性，遇到油污、表面劃傷等極易誤 判；若采用橫波法檢測一次波難以檢測到FI、F2重點區(qū)域，達不到檢測效果。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的在于提供一種雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭及設(shè)計方法，該雙晶凸面 直射式橫波檢測用探頭結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，有利于提高檢測的準確度。
[0006] 本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭，其特征在于：包括探頭外殼和設(shè)在探頭 外殼內(nèi)的晶片，所述晶片相對垂直方向斜角為Y= 13°。
[0007]進一步的，上述探頭參數(shù)為：晶片尺寸為5X5mm，探頭頻率為2. 5MHz或5MHz。
[0008] 本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭的設(shè)計方法，其特征在于1)探頭應(yīng)設(shè)計為 折射橫波（S)聲束，平行于葉根側(cè)面，折射角為0，由此該點入射角a，求得a即可求得晶 片傾角Y; 2) 為獲得純橫波且聲束方向平行于葉根側(cè)面，要求探頭的折射角 盧為60°，探頭入射角應(yīng)為：￡1=47°; 3) 晶片相對垂直方向斜角為Y= 60° - 47° = 13°，由于采用較小的晶片尺寸傳播 到工件時聲束擴散，并已經(jīng)產(chǎn)生交角，故晶片間無須再交角。
[0009] 利用本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波探頭解決了以下問題： 1) 凸臺距離F1 -般為15mm左右，采用雙晶探頭，避免了在近場區(qū)檢測問題； 2) 采用凸面探頭，與葉根弧面相吻合，大大減小了因接觸造成的耦合聲能損失，提高了 檢測靈敏度； 3) 根據(jù)C=/l/ (C為聲速，縱波聲速為5950m/s，橫波聲速為3230m/s)可知，采用橫波 檢測其分辨率高，解決了葉根內(nèi)弧端面與重點檢測F1區(qū)的識別（葉根內(nèi)弧端面與重點檢測F1區(qū)間距大約為5mm左右）； 4) 采用直射法檢測波形簡單極易把鉚釘孔和缺陷波，內(nèi)弧端面與缺陷波區(qū)分，不易誤 判。即簡單可靠。
[0010]

【專利附圖】

【附圖說明】： 圖1是騎縫鉚釘孔叉型葉根型式及受力分析圖； 圖2本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭的剖面圖； 圖3是圖2的俯視圖； 圖4是本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭在叉型葉根使用示意圖； 圖5是圖4中各位置的檢測波形圖。
[0011]

【具體實施方式】： 本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭，包括探頭外殼1和設(shè)在探頭外殼內(nèi)的晶片2， 所述晶片相對垂直方向斜角為Y= 13°。
[0012] 進一步的，上述探頭參數(shù)為：晶片尺寸為5X5mm，探頭頻率為2. 5MHz或5MHz。
[0013] 本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭的設(shè)計方法，1)探頭應(yīng)設(shè)計為折射橫波 (S)聲束，平行于葉根側(cè)面，折射角為由此該點入射角a，求得a即可求得晶片傾角Y； 2) 為獲得純橫波且聲束方向平行于葉根側(cè)面，要求探頭的折射角€為60°，探頭入射角 應(yīng)為：a= 47 ° ; 3) 晶片相對垂直方向斜角為Y= 60° - 47° = 13°，由于采用較小的晶片尺寸傳播 到工件時聲束擴散，并已經(jīng)產(chǎn)生交角，故晶片間無須再交角。
[0014] 晶片可以是透明的玻璃，是凸透鏡或平面透鏡均可。在探頭入射位置設(shè)有弧形狀 的透鏡。
[0015] 利用本發(fā)明雙晶凸面直射式橫波探頭解決了以下問題： 1) 凸臺距離Fl-般為15mm左右，采用雙晶探頭，避免了在近場區(qū)檢測問題； 2) 采用凸面探頭，與葉根弧面相吻合，大大減小了因接觸造成的耦合聲能損失，提高了 檢測靈敏度； 3) 根據(jù)C=I/ (C為聲速，縱波聲速為5950m/s，橫波聲速為3230m/s)可知，采用橫波 檢測其分辨率高，解決了葉根內(nèi)弧端面與重點檢測Fl區(qū)的識別（葉根內(nèi)弧端面與重點檢測Fl區(qū)間距大約為5mm左右）； 4) 采用直射法檢測波形簡單極易把鉚釘孔和缺陷波，內(nèi)弧端面與缺陷波區(qū)分，不易誤 判。即簡單可靠。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭，其特征在于：包括探頭外殼和設(shè)在探頭外殼 內(nèi)的晶片，所述晶片相對垂直方向斜角為Y = 13°。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭，其特征在于：所述探頭參 數(shù)為：晶片尺寸為5 X 5mm，探頭頻率為2. 5MHz或5MHz。
3. -種雙晶凸面直射式橫波檢測用探頭的設(shè)計方法，其特征在于1)探頭應(yīng)設(shè)計為折 射橫波（S)聲束，平行于葉根側(cè)面，折射角為P，由此該點入射角a，求得a即可求得晶片 傾角Y ; 2) 為獲得純橫波且聲束方向平行于葉根側(cè)面，要求探頭的折射角 聲為60°，探頭入射角應(yīng)為：a= 47° ; 3) 晶片相對垂直方向斜角為Y = 60° - 47° = 13°，由于采用較小的晶片尺寸傳播 到工件時聲束擴散，并已經(jīng)產(chǎn)生交角，故晶片間無須再交角。
【文檔編號】G01N29/24GK104345095SQ201410661940
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】林贇, 林德源 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司管理培訓(xùn)中心