小口徑管軋制缺陷超聲波探頭及配套使用的試塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用在鍋爐受熱面上的小口徑管乳制缺陷超聲波探頭及配套使用的試塊。
【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐受熱面管乳制缺陷通常有表面劃道、裂紋、折迭、翹皮、橫裂及分層等，其危害最大的主要有裂紋、分層、折迭，它直接影響管子的加工工藝性能，并威脅管子的安全使用性能。
[0003]由于鍋爐管子的壁厚T與直徑D的比值T/D通常小于0.20，加之管壁較薄，難以采用直探頭或斜探頭以直接接觸法進行超聲波檢測；目前普遍采用探測方法是單晶直探頭水侵法或雙晶直探頭水侵法，但這類方法探測工藝復(fù)雜、靈敏度低，且無法對在役運行的管排進行檢測。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種方便快捷的小口徑管乳制缺陷超聲波探頭及配套使用的試塊，以實現(xiàn)鍋爐受熱面上管排的快速掃查，并保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0005]本實用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本實用新型小口徑管乳制缺陷超聲波探頭的結(jié)構(gòu)特點是:設(shè)置探頭殼體，所述探頭殼體的內(nèi)腔由隔聲層分隔為左右對稱的入射腔和出射腔，在所述探頭殼體中設(shè)置晶片，所述晶片分別是位于入射腔中的入射晶片，以及位于出射腔中的出射晶片，所述入射晶片和出射晶片具有相同的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，并且是以所述隔聲層為中心對稱設(shè)置，以所述入射晶片和出射晶片構(gòu)成一收一發(fā)的雙晶片探頭，超聲波檢測信號通過所述雙晶片探頭在被測管管壁中產(chǎn)生直通波回波信號，對于所述超聲波檢測信號與直通波回波信號進行比較實現(xiàn)小口徑管乳制缺陷的檢測。
[0007]本實用新型小口徑管乳制缺陷超聲波探頭的結(jié)構(gòu)特點也在于:利用所述雙晶片探頭在被測管外側(cè)管壁進行移動，實現(xiàn)對被測管的全管長的缺陷檢測。
[0008]本實用新型小口徑管乳制缺陷超聲波探頭的結(jié)構(gòu)特點也在于:所述晶片采用鈦酸鉛陶瓷晶片，所述直通波回波信號在被測管中反射次數(shù)為16次、14次、12次或10次。
[0009]配合本實用新型小口徑管乳制缺陷超聲波探頭實現(xiàn)檢測的靈敏度調(diào)整試塊的結(jié)構(gòu)特點是:所述靈敏度調(diào)整試塊是以#20碳鋼為材質(zhì)的管件，在所述管件的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁上分別加工有軸向槽，所述軸向槽的橫斷面呈V型的V槽，不同試塊中軸向槽的槽長為相同、槽深在設(shè)定的范圍內(nèi)按0.5mm遞增。
[0010]配合本實用新型小口徑管乳制缺陷超聲波探頭實現(xiàn)檢測的結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊的結(jié)構(gòu)特點是:所述結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊是以#20碳鋼為材質(zhì)的板件，板件的一端是曲率半徑為r的圓弧邊，圓弧邊的圓弧長度為mr為被測管的外圓半徑；板件的另一端是曲率半徑為R的漸開線邊，并有R>r，在所述板件中設(shè)置有貫通板件厚度的直徑為1_的通孔。
[0011]與已有技術(shù)相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在:本實用新型屬于超聲波檢測原理，利用一收一發(fā)雙晶片探頭直通波原理，將探頭直接接觸在鍋爐受熱面管上進行掃查并實現(xiàn)在線檢測，根據(jù)直通波的衰減情況判斷缺陷，能實現(xiàn)管排的快速掃查，檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0012]圖la、圖lb和圖lc為本實用新型檢測原理圖；
[0013]圖2為本實用新型中探頭入射角計算原理圖；
[0014]圖3a和圖3b分別為本實用新型中靈敏度調(diào)整試塊的縱剖和斷面示意圖；
[0015]圖4a和圖4b分別為本實用新型中結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊的主視和側(cè)視示意圖；
[0016]圖5為本實用新型探頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中標(biāo)號:1晶片，2被測管，3靈敏度調(diào)整試塊，4結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊，5內(nèi)壁槽，6外壁槽，7為V槽，8通孔，9探頭殼體，10隔聲層，11沖水管。
【具體實施方式】
[0018]參見圖5，本實施例中小口徑管乳制缺陷超聲波探頭的結(jié)構(gòu)形式是:設(shè)置探頭殼體9，探頭殼體9的內(nèi)腔由隔聲層10分隔為左右對稱的入射腔和出射腔，在探頭殼體中設(shè)置晶片1，晶片1分別是位于入射腔中的入射晶片，以及位于出射腔中的出射晶片，入射晶片和出射晶片具有相同的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，并且是以隔聲層10為中心對稱設(shè)置，以所述入射晶片和出射晶片構(gòu)成一收一發(fā)的雙晶片探頭，超聲波檢測信號通過雙晶片探頭在被測管2的管壁中產(chǎn)生直通波回波信號，對于超聲波檢測信號與直通波回波信號進行比較實現(xiàn)小口徑管乳制缺陷的檢測，利用雙晶片探頭在被測管2的外側(cè)管壁上進行移動，實現(xiàn)對被測管2的全管長的缺陷檢測。
[0019]晶片1采用鈦酸鉛陶瓷晶片，直通波回波信號在被測管2中反射次數(shù)可以設(shè)置為16次、14次、12次或10次。
[0020]參見圖3a和圖3b，本實施例中配合小口徑管乳制缺陷超聲波探頭實現(xiàn)檢測的靈敏度調(diào)整試塊3是以#20碳鋼為材質(zhì)的管件，在管件的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁上分別加工有軸向槽，如圖3a中所示的內(nèi)壁槽5和外壁槽6，如圖3b所示，軸向槽是橫斷面呈V型的V槽7，不同試塊中軸向槽的槽長為相同、槽深在設(shè)定的范圍內(nèi)按0.5_遞增；靈敏度調(diào)整試塊3用于測定探測靈敏度。
[0021]參見圖4a和圖4b，本實施例中配合小口徑管乳制缺陷超聲波探頭實現(xiàn)檢測的結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊4是以#20碳鋼為材質(zhì)的板件，板件的一端是曲率半徑為r的圓弧邊，圓弧邊的圓弧長度為m r為被測管的外圓半徑；板件的另一端是曲率半徑為R的漸開線邊，并有R>r，在板件中設(shè)置有貫通板件厚度的直徑為1_的通孔8 ;結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊用于測定加工成內(nèi)凹弧面的探頭的入射點、折射角及掃描速度。
[0022]圖la、圖lb及圖lc示出了本實用新型檢測原理，圖la中所示被測管2沒有缺陷，其超聲波檢測信號為無缺陷反射，圖lb所示為被測管2因存在有乳制缺陷，固而有反射回波消失，圖lc為被測管存在有乳制缺陷，回波衰減。
[0023]檢測過程中，利用沖水管11向探頭殼體9中進行充水，在被測管2的被測表面形成水膜，使得探頭與被測管之間有良好的耦合。圖2示出了入射角α和折射角β的位置關(guān)系，超聲波檢測信號的頻率選擇為2.5?5MHz，設(shè)置適宜的入射角α和折射角β范圍，使直通波回波信號在被測管中反射次數(shù)為16次、14次、12次或10次，從而保證檢測靈敏度，反射次數(shù)越多，缺陷對直通波的影響越大，比如:超聲波在管鋼中反射次數(shù)為16次和14次的探頭相對直通波最大衰減值較之12次和10次更大。
[0024]采用數(shù)字化超聲波儀器、控制掃描速度，觀察直通波的動態(tài)變化情況，各種不同反射次數(shù)規(guī)格的探頭在探測同一個缺陷時它對直通波的最小率減量和最大率減量將有所不同。因此，可以采用不同規(guī)格的探頭進行比較探測分析，可以準(zhǔn)確有效的將缺陷檢測出來
[0025]以Φ57Χ8_的被測管為例，利用分別形成反射次數(shù)為16次、14次、12次和10次的四種探頭，考慮到探頭的加工誤差，每種探頭制作兩只進行試驗，將四種在鋼管中不同的反射次數(shù)的八個探頭在同一個沒有缺陷的管子上進行測試。
[0026]通過測試可以看出，盡管探頭存在一定的加工誤差，但同種規(guī)格的探頭直通波前后的變波形和遲到波大體相近。在實際探測時是通過觀察直通波受缺陷的影響程度來對管子乳制缺陷進行判斷，識別直通波具備以下兩個條件:使用數(shù)字化超聲波儀器、正確調(diào)整探頭的掃描速度；根據(jù)探頭的相關(guān)參數(shù)預(yù)先計算出直通波的聲程，然后根據(jù)探頭在儀器上顯示的相對應(yīng)聲程的直通波波形進行判斷。
[0027]四種規(guī)格的探頭中:超聲波在管鋼中反射次數(shù)越多，缺陷對直通波的影響越大；超聲波在管鋼中反射次數(shù)少的在直通波前的變形波少而遲到波較多，超聲波在管鋼中反射次數(shù)多的在直通波前的變形波多而遲到波較少。
[0028]在識別和確定直通波的基礎(chǔ)上，在靈敏度調(diào)整試塊上進行測試，測試表明各種探頭在測試各種不同深度的刻槽時，直通波將出現(xiàn)不同程度的衰減。
[0029]結(jié)構(gòu)調(diào)整試塊用于對入射點、折射角及掃描速度進行測試調(diào)整。其中，曲率半徑為R的漸開線邊既是入射點的測定反射面，也是掃描速度調(diào)整的發(fā)射面，R半徑的圓心所對應(yīng)曲面位置是入射點的位置，通孔是用來測定折射角和調(diào)整儀器掃描速度，通孔的圓心選擇在半徑為r的圓弧線上。
[0030]本實用新型尤其適于針對Φ32.ι?Φ89.ι的小口徑管乳制缺陷進行檢測。
【主權(quán)項】
1.一種小口徑管乳制缺陷超聲波探頭，其特征是:設(shè)置探頭殼體，所述探頭殼體的內(nèi)腔由隔聲層分隔為左右對稱的入射腔和出射腔，在所述探頭殼體中設(shè)置晶片，所述晶片分別是位于入射腔中的入射晶片，以及位于出射腔中的出射晶片，所述入射晶片和出射晶片具有相同的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，并且是以所述隔聲層為中心對稱設(shè)置，以所述入射晶片和出射晶片構(gòu)成一收一發(fā)的雙晶片探頭，超聲波檢測信號通過所述雙晶片探頭在被測管管壁中產(chǎn)生直通波回波信號，對于所述超聲波檢測信號與直通波回波信號進行比較實現(xiàn)小口徑管乳制缺陷的檢測。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小口徑管乳制缺陷超聲波探頭，其特征是:利用所述雙晶片探頭在被測管外側(cè)管壁進行移動，實現(xiàn)對被測管的全管長的缺陷檢測。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小口徑管乳制缺陷超聲波探頭，其特征是:所述晶片采用鈦酸鉛陶瓷晶片，所述直通波回波信號在被測管中反射次數(shù)為16次、14次、12次或10次。4.一種配合權(quán)利要求1所述小口徑管乳制缺陷超聲波探頭實現(xiàn)檢測的靈敏度調(diào)整試塊，其特征是:所述靈敏度調(diào)整試塊是以#20碳鋼為材質(zhì)的管件，在所述管件的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁上分別加工有軸向槽，所述軸向槽的橫斷面呈V型的V槽，不同試塊中軸向槽的槽長為相同、槽深在設(shè)定的范圍內(nèi)按0.5mm遞增。
【專利摘要】本實用新型公開了一種小口徑管軋制缺陷超聲波探頭及配套使用的試塊，其特征是設(shè)置探頭殼體，探頭殼體的內(nèi)腔由隔聲層分隔為左右對稱的入射腔和出射腔，在探頭殼體中設(shè)置晶片，晶片分別是位于入射腔中的入射晶片，以及位于出射腔中的出射晶片，入射晶片和出射晶片具有相同的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，并且是以隔聲層為中心對稱設(shè)置，以入射晶片和出射晶片構(gòu)成一收一發(fā)的雙晶片探頭，超聲波檢測信號通過雙晶片探頭在被測管管壁中產(chǎn)生直通波回波信號，對于超聲波檢測信號與直通波回波信號進行比較實現(xiàn)小口徑管軋制缺陷的檢測。本實用新型以實現(xiàn)鍋爐受熱面上管排的快速掃查，并保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N29/30, G01N29/24
【公開號】CN205015313
【申請?zhí)枴緾N201520734181
【發(fā)明人】楊必應(yīng), 凌宏偉
【申請人】安徽省特種設(shè)備檢測院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月18日