一种厚壁管材的超声波检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术涉及超声波检测技术领域，公开了一种厚壁管材的超声波检测系统，包括横波对比试块、横波检测探头、纵波对比试块和纵波检测探头；在横波对比试块的内壁和外壁均开有U型槽；在纵波对比试块的一端开有圆孔；纵波检测探头采用双晶探头；横波检测探头为带曲率楔块的横波探头，带曲率楔块的曲率半径与待检测管材的半径匹配。本发明专利技术还公开了检测方法，在横波的基础上增加纵波探伤，提升了该类厚壁管材的检测灵敏度和分辨力；管材与探头直接接触的检测方法，因为探头与管材之间无水层衰减，所以可以有效减小声波在水中的散射和吸收，提升管材检测的灵敏度，尤其适用于该类大规格的管材高灵敏度检测。灵敏度检测。灵敏度检测。

【技术实现步骤摘要】
一种厚壁管材的超声波检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及超声波检测
，特别涉及一种厚壁管材的超声波检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]某航空发动机空气导管由于前期国内尚无大尺寸管材(最大直径Ф175mm)的制造供应商，毛料以锻件形式供应。近年来，国内厂家已经具备生产大规格管材的能力，为了减少原材料消耗以及降低生产成本，某航空发动机空气导管原料由棒材改为厚壁TC11钛合金管材直接加工成型，厚壁管材的加工过程与棒材成型机理不同，拉伸和压延使材料中存在径向和轴向的应力，缺陷的取向比棒材更复杂。而一般的管材壁厚较薄，针对壁厚较薄的管材的超声波检测一般采用的是横波检测，横波检测无法适用于厚壁管材检测，因此，为了全面评价厚壁管材替代锻件生产空气导管后的产品质量，需要针对该类厚壁管材制定合适的超声检测方法，满足产品的质量控制要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种厚壁管材的超声波检测系统及检测方法，解决了现有超声波检测方法无法适用厚壁管材检测的问题。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种厚壁管材的超声波检测系统，包括横波检测对比试块、横波检测探头、纵波检测对比试块和纵波检测探头；
[0006]在横波检测对比试块的内壁和外壁均开有U型槽；
[0007]在纵波检测对比试块的一端开有圆孔；
[0008]纵波检测探头采用双晶探头；
[0009]横波检测探头为带曲率楔块的横波探头，带曲率楔块的曲率半径与待检测管材的半径匹配。
[0010]进一步，曲率楔块采用有机玻璃制成。
[0011]进一步，纵波检测探头的晶片尺寸为10mm。
[0012]进一步，在待检测管材表面下纵波聚焦检测时，检测焦点深度为15mm。
[0013]进一步，横波检测对比试块为圆筒块，纵波检测对比试块为圆柱块。
[0014]进一步，U型槽深度不大于横波检测对比试块壁厚的1.5％，U型槽宽度为不大于U型槽深度的两倍，长度为10mm。
[0015]进一步，圆孔孔径大小为Φ0.8mm，孔深包含1.5mm
‑
32mm。
[0016]本专利技术还公开了所述厚壁管材的超声波检测系统对厚壁管材的超声波检测方法，包括以下步骤：
[0017]S1、横波检测：检测声波的入射角度为20
°
；
[0018]S2、纵波检测：
[0019]2.1、采用纵波检测探头将纵波检测对比试块内的圆孔的反射信号调至荧光屏80％高度；
[0020]2.2、提高2
‑
4dB后，在确保噪声信号不超过20％高度后，对管材沿着圆周实施纵波检测，对发现的异常信号进行记录；
[0021]2.3扫查结束后，复查灵敏度，确定纵波检测对比试块内的圆孔是否在规定灵敏度下清晰可见，且高度不低于80％，否则应重新实施纵波检测；
[0022]2.4对于管材纵波和横波扫查结果综合评定，若出现超标信号，则对该管材拒收，否则视为合格。
[0023]进一步，横波检测时，横波检测探头的参数为：探头频率选为5MHz，晶片厚度为20mm，选取K1探头，使管材中传播的横波折射角为45
°
。
[0024]进一步，纵波检测时，纵波检测探头的参数为：探头频率选为5MHz，晶片厚度为10mm，焦点位置选取F15。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0026]本专利技术公开了一种厚壁管材的超声波检测系统，包括横波对比试块、横波检测探头、纵波对比试块和纵波检测探头；通过横波对比试块发现沿管材径向延伸的缺陷，通过横波检测探头探测与检测面成较大倾角的缺陷，通过纵波对比试块发现沿管材轴向延伸的缺陷，通过纵波检测探头检测平行于检测面的缺陷；在横波对比试块的内壁和外壁上均开有U型槽，以提高能量的反射，提高检测灵敏度；使用双晶探头沿管材外表面探伤，可以缩小检测盲区，提高缺陷检出率，且对缺陷的定位准确。本专利技术加入了纵波检测对比试块和纵波检测探头，在横波的基础上增加纵波探伤，提升了该类厚壁管材的检测灵敏度和分辨力。
[0027]进一步，探头晶片尺寸的设定主要考虑检测范围或者深度，一般纵波检测采用的晶片尺寸为14mm
‑
20mm，但该类厚壁管材，由于曲率半径较大，为减少声波散射和能量损失，需要采用小晶片探头，但是过小的晶片又会降低发射能量的大小，综合考虑选择10mm晶片。
[0028]进一步，由于该类薄壁管材的特点是加工余量小，仅为2mm左右，且检测厚度大，最大为32mm左右，在保证检测灵敏度并兼顾检测效率的同时，选择采用表面下聚焦的接触法检测模式，检测焦点深度为15mm，确保检测分辨力满足要求。
[0029]本专利技术还公开了一种厚壁管材的超声波检测方法，该方法主要包括了采用横波检测和纵波表面下纵波聚焦检测这两种检测方法，对于此类厚壁管材实施了相关的检测试验，可使外径Ф175mm，壁厚32mm的管材横波检测时内外壁人工缺陷深度不小于0.4mm，而且纵波检测曲面管材灵敏度在0.8mm的前提下，信噪比不小于12dB。接触法检测是管材与探头直接接触的检测方法，因为探头与管材之间无水层衰减，所以可以有效减小声波在水中的散射和吸收，提升管材检测的灵敏度，尤其适用于该类大规格的管材高灵敏度检测，若采用水浸法检测，因管材壁厚较大，容易使二次界面回波进入一次底波之前，对缺陷的检测会造成较大的干扰，造成误判。
附图说明
[0030]图1为纵波对比试块的结构示意图；
[0031]图2为横波检测对比试块外壁轴向U型槽
[0032]图3为横波检测对比试块内壁轴向U型槽；
[0033]图4为横波检测探头的结构示意图；
[0034]图5为纵波检测时，使用常规纵波直探头探测后，未能发现近表面圆孔的示意图，
[0035]图6为纵波检测时，使用双晶探头探测后发现缺陷的示意图；
[0036]图7为使用横波探头对管材外壁缺陷进行检测，发现缺陷后的示意图；
[0037]图8为使用横波探头对管材内壁缺陷进行检测，发现缺陷后的示意图。
[0038]其中，1为纵波对比试块，11为圆孔，2为横波对比试块，21为U型槽，3为曲率楔块，4为探头晶片，5为数据线。
具体实施方式
[0039]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0040]超声波检测主要分为直射声束法(纵波)和斜射声束法(横波)，纵波适用于检测平行于检测面的缺陷，横波用来发现与检测面成较大倾角的缺陷。
[0041]管材中缺陷方向主要分为两种：轴向和径向。轴向缺陷与管材轴线近似平行，径向缺陷垂直于管材轴线，并且轴向缺陷的危害性更大。一般情况下，由于加工工艺，管材产生的缺陷主要为轴向延伸裂纹。
[0042]超声波斜入射横波法对轴向缺陷检测灵敏度高，可检测识别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，包括横波对比试块(2)、横波检测探头、纵波对比试块(1)和纵波检测探头；在横波对比试块(2)的内壁和外壁均开有U型槽(21)；在纵波对比试块(1)的一端开有圆孔(11)；纵波检测探头采用双晶探头；横波检测探头为带曲率楔块(3)的横波探头，带曲率楔块(3)的曲率半径与待检测管材的半径匹配。2.根据权利要求1所述的一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，曲率楔块(3)采用有机玻璃制成。3.根据权利要求1所述的一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，纵波检测探头的晶片尺寸为10mm。4.根据权利要求1所述的一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，在待检测管材表面下纵波聚焦检测时，检测焦点深度为15mm。5.根据权利要求1所述的一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，横波对比试块(2)为圆筒块，纵波对比试块(1)为圆柱块。6.根据权利要求1所述的一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，U型槽(21)深度不大于横波对比试块(2)壁厚的1.5％，U型槽(21)宽度为不大于U型槽(21)深度的两倍，长度为10mm。7.根据权利要求1所述的一种厚壁管材的超声波检测系统，其特征在于，圆孔(11)孔径大小为Φ0.8mm，孔深包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：何喜，张浩喆，王婵，周文博，赵娜，董瑞琴，荆砚，冯青，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：