液浸法检测无缝钢管时常用的是水浸耦合横波脉冲反射法，因为水浸法有利于实现检测过程的自动化，而且在超声波通过水介质时容易收敛声束，提高检测信噪比，同时利用超声波在水和管材两种介质分界面上的折射和波型转换可得到纯横波。液浸法检测使用线聚焦探头或点聚焦探头。无缝钢管超声波自动检测系统参数，包括入射角、偏心距、探头频率和焦距、水层深度。无缝钢管超声波自动检测系统的组成如图6-10所示。无缝钢管超声波自动检测系统的工作原理如图6-11所示。该系统采用横波脉冲反射法，具有八个通道，两组（每组四个）探头，从相对方向双向入射。

图6-10 无缝钢管超声波自动检测系统的组成

图6-11 无缝钢管超声波自动检测系统的工作原理

图6-12 管材水浸检测 入射角的范围

1.管材水浸检测入射角的选择（见图6-12）

为保证管内的折射横波，入射角的范围选取如下：

式中 α₁——声束入射角；

c_L1——水中纵波波速；

c_L2——管材中纵波波速。

同时，为了检测管内壁的缺陷，折射横波必须投射到管内壁上，因此水中纵波入射角还必须使折射横波的折射角满足如下关系

即

式中 β_S——折射横波的折射角；

r——管材内半径（mm）；

R——管材外半径（mm）。

根据折射定律，入射角必须满足的关系为

式中 α₂——声束入射角；

c_S——管材中的横波波速。

综合以上条件可得利用横波检测管材的入射角范围应该为

2.水中声程的选择

探头晶片至管壁的距离为水声程，也称为水层距离。水声程选择的原则是使钢管内、外壁缺陷回波位于钢管第一次界面回波S₁与第二次界面回波S₂之间，以不受界面干扰。因为水中纵波波速约为钢中横波波速的1/2，因此当水层距离大于钢中横波声程的1/2时就可使钢管内、外壁缺陷回波位于钢管界面回波S₁与S₂之间，如图6-13所示。

图6-13 水层厚度的选择

3.焦距的选择

用水浸聚焦探头检测小直径钢管时，应使探头的焦点落在与声束轴线垂直的管心线上，如图6-14所示。

在△OAB中，OA=R，OB=F-H，则

图6-14 焦距的选择

式中 F——焦距（mm）；

H——水层厚度（mm）；

R——钢管外半径（mm）；

x——偏心距（mm）。

4.探头的选择

小直径钢管水浸检测一般采用聚焦探头。聚焦探头分为线聚焦探头和点聚焦探头两种。一般钢管采用线聚焦探头。对于薄壁管，为了提高检测能力，也可用点聚焦探头。探头的频率为2.5～5.0MHz。聚焦探头声透镜的曲率半径r应符合的条件为

式中 c₁——声透镜中纵波波速（m/s）；

c₂——水中波速（m/s）；

F——水中焦距（mm）。(www.daowen.com)

对于有色玻璃声透镜，c₁=2730m/s，c₂=1480m/s，则

5.偏心距的选择

偏心距是指探头声束轴线与管材中心轴线的水平距离，常用x表示。入射角α随着偏心距x的增大而增大，因此控制x就可控制α。

偏心距范围由以下两个条件决定：

1）纯横波检测条件

2）横波检测内壁条件

因为

所以

综合1）、2）有

又因

所以

对于水浸检测钢管，c_L1=1480m/s，c_L2=5900m/s，c_S2=3230m/s，得到偏心距x的选择条件为

0.251R≤x≤0.458r （6-21）

取平均值为

式中 R——小直径钢管外半径（mm）；

r——小直径钢管内半径（mm）。

6.液浸法基准灵敏度的确定

1）水层距离应根据聚焦探头的焦距来确定。

2）调整时，一边用适当的速度转动管子，一边将探头慢慢偏心，使对比试样管内、外表面上的人工缺陷所产生的回波幅度均达到显示屏满刻度的50%，以此作为基准灵敏度。若不能达到此要求，则也可在内、外槽设立不同的报警电平。

扫查灵敏度一般应比基准灵敏度高6dB。若缺陷回波幅度大于或等于相应的对比试块人工缺陷回波幅度，则判为不合格。

例 用有机玻璃聚焦探头水浸检测ϕ38mm×2.5mm小直径钢管，已知水中c_L1=1480m/s，钢中c_L2=5900m/s，c_S2=3230m/s。求偏心距x、水层厚度H、焦距、声透镜曲率半径r′。

解

1）求偏心距x（平均值）

2）求水层厚度H

求钢中横波全声程的1/2x_S，在图6-13所示的△ABO中，由正弦定律得

因为θ>90°，所以

又由正弦定律得

水层厚度选取H>3.85mm，这时可取H=10mm。

3）求焦距F

4）求声透镜曲率半径r′

由F=2.2r′得

r′≈0.455F=18.6mm×0.455≈8.46mm