1.横波斜探头入射点、前沿距离测定
横波斜探头入射点为检测时缺陷定位计算的原点,在检测前必须先进行测定。斜探头入射点到探头前端的距离称为前沿距离,用l0表示。入射点、前沿距离测试常用IIW试块(或CSK-ⅠA试块),如图7-13所示。测试时,使斜探头声束入射到R100mm圆弧上,左右移动探头找到最大反射回波,根据几何关系,此时声束通过R100mm圆弧的圆心并垂直于R100mm圆弧。
如果试块上有圆心刻度,则刻度对应处为探头入射点;如果试块上无圆心刻度则用钢直尺测量,测量时使钢直尺0点对准探头前端,测得B值,100mm与B的差值即为前沿l0,前沿距离尺寸对应的位置即为斜探头的入射点。
使用斜探头扫查工件时,探头的楔块容易磨损,使几何形状产生变化,从而导致斜探头入射点发生改变,所以要经常校验入射点。
2.横波斜探头折射角(或K值)测定
与斜探头的入射点参数一样,横波的折射角也是斜探头的基本参数,反映了折射声束在工件中的传播方向,直接影响斜探头检测的缺陷定位精度,影响焊缝超声波检测的可靠性。
图7-13 入射点和前沿距离测定示意图
表征横波斜探头折射角的方式有三种:一是以纵波入射角标注,检测时,由第二种介质的横波波速,用折射定律计算折射角;二是直接以横波折射角来标注,校验后,定位计算时可直接使用;三是以探头K值来标注,K值定义为横波折射角的正切值,便于缺陷水平距离与深度的换算。必须注意的是,一般探头标注折射角或K值时,默认的第二种介质是钢,指的是该探头在钢中的横波折射角或折射角的正切值。
不管横波斜探头折射角标注方法怎样,只是一个探头标称值,实施检测前必须对折射角进行测量,确保检测结果的可靠性。实际折射角测量时,可利用IIW试块、CSK-ⅠA试块和CSK-ⅠB试块(试块一面显示K值,另一面是折射角,如图7-14所示)来进行测定。现场检测时,也可以用横孔试块来校验横波斜探头的折射角。测量方法介绍如下:
图7-14 CSK-ⅠB试块
(1)CSK-ⅠA试块测定法 如图7-15所示,斜探头对准CSK-IA试块上ϕ50mm(K≤1.5、1.5<K≤2.5)或ϕ1.5mm(K>2.5)反射体,前后平行移动探头,找到最高回波,这时探头入射点对应的试块刻度值为探头的折射角或K值。但这种方法不太精确,若量出探头前端至试块端面的距离P,用K=tanβ=L/d计算,结果会精确一些。检测ϕ50mm反射体时,当1.5<K≤2.5时,在试块上表面测试;当K≤1.5或K>2.5时,在试块的下表面测试。K值计算公式如下:
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图7-15 CSK-ⅠA试块K值测定法
式中 P——探头前端至试块端面的距离;
l0——探头前沿距离;
d——ϕ50mm孔中心到试块上表面的距离。
(2)CSK-ⅢA试块或其他横孔试块校验 用CSK-ⅢA试块或其他横孔试块校验如图7-16所示,K值按:K=tanβ=L/d计算,见式(7-4)。注意,如果用这种方法测定斜探头的K值,由于横孔有一定的直径,斜声束与横孔圆弧面的交接点深度并不等于d,因此测定数值会有误差。
式中 P——探头前端至试块端面的距离;
f——横孔中心至试块端面的距离;
l0——探头前沿;
d——横孔中心到试块上表面的距离。
图7-16 CSK-ⅢA试块或其他横孔试块测定法
使用数字超声仪时,探头折射角β或K值测量更简单,例如在利用CSK-ⅠA试块调整好仪器系统扫描速度后,当用该试块ϕ50mm孔测K值或折射角时,向仪器输入反射体的孔径50mm,输入孔轴线的埋深30mm,在测得ϕ50mm孔的最大回波后,用闸门套住该回波,按“确认”键,仪器就可自动计算出探头折射角或K值,其计算式是:cosβ=30/(s+25),式中β即为所求的折射角,s为探头入射点至ϕ50mm孔反射面的声程,25为ϕ50mm孔的半径,K=tanβ。
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