管件超声波检测———小直径薄壁管检测技术

一．检测参数的选择

　　用水浸聚焦横波周向检测，要对探头的偏心距、焦距、水层距离等检测参数进行选择，因为，不同规格的管材对这些检测参数有不同的要求。

        1．偏心距的选择：

        如图7-19所示，偏心距是指探头声束轴线与管材中心轴线的水平距离，用X表示。由图7-19可知：sinα=X/R，可见入射角α随偏心距X的的增大而增大，选择偏心距，实际上就是选择入射角α。

       偏心距选择的原则是使管壁内为纯横波且横波声束轴线能扫查到管材的内壁，如前所述，满足这一条件的前提是壁厚与外径之比应足够小，即应满足薄壁管的条件。在这个前提下，要求入射角必需满足式（7－5）的要求。

           将sinα=X/R代入式（7－5），可得：

            C水/CL管

            上式可化简化:

            R(C水/CL管)

以钢管为例，将C水=1480m/s，Cl钢=5900m/s，Cs钢=3230m/s代入上式，偏心距的选择条件为：

　　0.251R

　　取平均值,可得：  X=(0.251R+0.458r)/2       （7－11）

图7-19  偏心距、水层距离和焦距的确定

 2．水层厚度的确定

      根据水浸检测的基本要求：应使检测的Z大声程为w（即图7-19中的w1+w2）处的缺陷反射波在第二次界面波之前出现，使界面波不干扰缺陷信号的识别和记录，因此，水距H应满足：

　　　    H≧w?/CS钢　　　　　　　                （7－12）

    式中：H——水层厚度

               w——1跨距的横波声程（w= w1+w2）

            CL水——水中的纵波声速

            CS钢——钢中横波声速

      若以水中的纵波声速(1500m/s)和钢中横波声速(3230m/s)代入上式，则可计算出水层厚度应大于钢管中Z大横波声程(w)的1/2，即水层厚度应大于横波的半跨距声程。

      在选择水层厚度时，还应考虑声能在水中的衰减，为了达到较高的检测灵敏度，水距也不宜选择过大。

 3．焦距的选择

　　用水浸聚焦探头进行超声检测时，选择焦距的原则是：应使探头的水中焦点落在与声束轴线垂直的管子直径上，这样，可减少声束在管中的扩散，达到Z佳聚焦效果，如图7-19所示。从图可知：焦距的选择原则上应满足下式的要求：

(7－13)

式中：H—水层距离；

　　　       R—管子外半径；

　　　       X—偏心距。

　　采用水浸聚焦探头检测钢管时，一般采用线聚焦探头，当焦点调在管材中心线上时，主声束和边侧声束的入射角相等，即α1=α2=α3，如图7-20所示，这时，声束从管外壁入射到管内壁时，在管内壁的反射波产生发散，而从管内壁入射到管外壁时则相反,即在管外壁的反射波产生敛聚，因此，在整个管子截面上形成平均宽度基本一致的声束，如图7-21所示，这样不仅检测灵敏度较高，而且内外壁的缺陷检测灵敏度大致相同。

图7-20  水距和焦距的选择

图7-21  水浸聚焦探头检测钢管时的声束分布