PDF《探伤温度对超声波无损检测 缺陷定位、探伤灵敏度的影响》

要全面加强 对建筑装修材料的市场监督,逐步淘汰落后产品;

建设 系统严把施工管理、工程竣工验收管理各阶段的检测工 作;

社会各方面要普及建筑工程室内环境污染控制的有 关知识,提高全民室内环保意识,加强自我保护和社会 监督等,否则,控制室内环境污染将成为一句空话. 万方数据 广东建材2007年第5期 检测与监理 机玻璃中纵波波速、钢铁中横波波速与温度的关系见图 1及下表. § * 、一守璎靛羁螽图1有机玻璃中纵波波速与温度的关系 铁中横波波速与温度的关系 T(℃)

26 lOO

200 300 Cs(m/s)』

3229 3185

3154 3077 从以上我们可以看到,有机玻璃中纵波波速与温度 变化基本成线性关系,波速随温度的升高而降低.钢铁 中横波波速也与温度变化基本成线性关系,但由于变化 较小,可以认为在常温范围内钢铁中横波波速保持不 变.根据相关技术文献资料,在常温下,有机玻璃中纵波 波速与温度的关系可用下式表示: Cu=2750―4T(m/s) (2) 式中,T一探伤温度,℃. 此外,由于探头设计制造时所用的有机玻璃中纵波 波速为2730m/s,钢铁中横波波速为3230m/s,若我们将 据此算得的斜探头k值称为设计k值,用k.表示;

其相 对应的横波折射角用13.表示,则(2)式可表示为: ko=tanB o =tan[arcsin(善*sin Q)] (3)' LLl =tan[arcsin(器*Sina)] =tan[arcsin(1.183sin Q)] 由此可得,arctanko=arcsin(1.183sin Q) 从而,有sin Q=0.845sin(arctanko) (4) 将(2)式代入(3)中,我们可得到斜探头实际k值与探 伤温度T的关系: k=tan[arcsin(蔫等sin a)](5) 将(4)式代入(5)式中,我们可得到探伤温度为T时, 斜探头实际k值与设计k值k.之间的关系: k=tan(arcsin[器sin(arctank.)])(6) 根据(6)式,我们可以根据探头的k.值,推算具体温 度T下探头实际的k值.经过计算可以看到,斜探头k 值随温度的升高而增大,随温度的降低而减小. 在实际检测工作中,假设我们用一个k.值为2的 斜探头,探测工件中一个if=65mm,dr=30mm的缺陷(1,表 示缺陷到声波入射点的距离,d,代表缺陷到探伤面的垂 直距离),且该探头由于温度影响,实际k值变为2.5. 如果仍按照k=2计算,根据不同的横波扫描速度方式, 其位置分别变为: (1)按声程调节扫描速度: l,=x,sin B=V65.+30.・sin(arctan2)=64.Omm d,=x,COS B=、/65.+30.・COS(arctan2)=32.Omm (2)按水平调节扫描速度: if=65.Omm df=lf/ko=32.5mm (3)按深度调节扫描速度: lf=ko'dr=60.Omm df=30.Omm 通过上面的例子我们可以看到,由于探头有机玻璃 中纵波实际波速与设计波速的差别,造成了探头k值的 改变,进而影响了缺陷位置的确定.实际检测中,如果探 伤温度与设计温度相差过大,我们忽略了斜探头的k值 因温度变化而发生的改变,必将造成缺陷定位的误差增 大. 3探伤温度对超声波扩散角的影响 常用斜探头辐射的声场由第一介质中的纵波声场 与第二介质中的横波声场两部分组成,两部分声场是折 断的.为了便于理解和计算,我们将第一介质中的纵波 波源转换成轴线与第二介质中横波波束轴线重合的假 想横波波源,这时整个声场可视为由假想横波波源辐射 出来的连续的横波声场.同样,斜探头在工件中的横波 声场也可认为是假想声源辐射的横波声场,和纵波声场 一样具有良好的指向性,可以在被检材料中定向辐射, 只是波束的对称性与纵波声场有所不同: 在声束轴线与界面法线所决定的入射平面内,声束 不再对称于声束轴线,而是声束上半扩散角e上.o上 大于声束下半扩散角.下. 设:e上=B 2--B,e下=B―B l (7) sin B,=a-b,sin B 2=a+b (8) 万方数据 检测与监理 广东建材2007年第5期图2横波声场