[发明专利]超声横波斜探头反衍变探伤法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声横波斜探头反衍变探伤法。

背景技术

A型脉冲超声波探伤技术从上世纪四十年代诞生，我国从上世纪五十年代引进并试用，上世纪八十年代初国内超声探伤技术与国际接轨，至今大半个世纪过去了，这一技术至今没有很好的发展。

我们运用的A超探伤技术，是在一个人工制作的标准参照物上，取得相应的反射波高，这个波高就是探伤灵敏度，再按这个灵敏度进行探伤检验，这样缺陷的发现与规定的灵敏度就有很大的关联，由于探头有角度，缺陷有方向，现在的探伤技术就存在大缺陷小反射，小缺陷大反射，小缺陷不合格，大缺陷被放过的情况。

其次对于已发现缺陷大小的评定，运用的是当量法，因为材质内部的缺陷，性质未知、形状未知、大小未知，所以只能通过人工制作的标准参照物，如平底孔，横通孔等，通过超声波对工件内的缺陷和人工制作的参照物，在统一的灵敏度下，将各自的反射波高进行比对，来判断缺陷是大于、小于还是等于人工制作的参照物的反射波。

目前运用的当量法有三种：一是当量试块比较法，如图1-1、图1-2和图2 所示。二是当量计算法，计算法公式如图20所示。三是当量AVG曲线法，如图3-1、图3-2和图3-3所示。

目前横波探伤主要运用当量试块法。对于当量的缺陷仅是探头所在位置发现的缺陷，当工件中缺陷尺寸大于声束界面时，就要对缺陷进行长度测定，测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸，按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度，缺陷测长方法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法，如图4、图5、图6和图7所示。

如果同一个缺陷用以上不同的方法测长，结果会不同，用不同角度探头测长，结果也会不同，因为缺陷大小的判断用的是当量法，当量本身就不是缺陷的本来面目，再因波峰的变化主要的是缺陷高度方向反射面的变化，所以这么多的测长方法导致测长的乱像，短缺陷会测长，长缺陷会测短，采用以上的方法测长，结果只能称作是指示长度，而不是缺陷的实际长度。

目前探伤对于缺陷的定性，主要是根据缺陷当量的大小，缺陷存在的位置，缺陷反射的波形，焊接工艺，被检工件的材质，探伤使用的设备以及探伤者的经验等综合而定，而这些都不足以将缺陷性质定的恰如其分，如果按教课书里指导的各种缺陷的定性方法，如果适用，各行业的探伤标准里早就规定对缺陷进行定性了，所以定性只是探伤的一个参考，而不是探伤标准的要求。

目前对于缺陷的定位，主要是根据反射波最高点对应的位置确定缺陷的位置，而缺陷反射波的最高点只是缺陷自身的某一部位，缺陷的最高反射点是缺陷的上部、缺陷的中部或缺陷的下部，这一反射部位也是缺陷当量的部位，缺陷大小都是当量的，定位也只能是参考的。所以现在的A型脉冲超声波探伤技术对缺陷的大小是当量，对缺陷的测长是指示长度，对缺陷的定位是缺陷上的某点，对缺陷的定性没有把握。

A型脉冲超声波探伤既然是依据缺陷反射回波高度决定缺陷的大小，那么就应该找到缺陷最大的反射界面，只有当声束垂直于缺陷面时反射才是最大化的，由于缺陷在工件内部形状各异，现在的探伤方法，无法确定反射回波就是缺陷最大反射面的垂直反射回波，所以如前所述，现在的探伤方法就存在大缺陷小反射回波，小缺陷大反射回波这一事实，如图8所示。

下面就以焊缝为例，焊缝里缺陷的形状和位置只有在坡口面上的才是已知的，因为坡口角度是已知的，其它位置的缺陷形状都是未知的，对焊缝而言坡口面上的缺陷是对强度影响最大的，同时也是破坏性最强的，早期的焊接工艺规定焊缝坡口角度薄板为20°，中厚板规定为30°，厚板规定为45°，如图9 所示。

只有当坡口角度加上探头折射角度β等于90°时，声束才是垂直于坡口面的，坡口面上的缺陷反射才是最大的，所以针对当时焊接工艺制定的焊缝坡口角度，探头角度规定为45°，60°和70°三种，这样45°坡口焊缝规定使用 45°横波斜探头探伤，30°坡口焊缝规定使用60°横波斜探头探伤，20°坡口焊缝规定使用70°横波斜探头探伤，如图10所示。

这就是超声波焊缝探伤标准为什么规定薄板焊缝必须使用70°探头，中厚板焊缝必须使用60°探头，厚板焊缝必须使用45°探头的原因。