管材超聲波探傷

1、第四節(jié) 管材超聲波探傷一、管材加工及常見(jiàn)缺陷 管材種類(lèi)很多，據(jù)管徑不同分為小口徑管和大口徑管，據(jù)加工方法不同 分為無(wú)縫鋼管和焊接管。無(wú)縫鋼管是通過(guò)穿孔法和高速擠壓法得到的，穿孔法是用穿孔機(jī)穿孔。 并同時(shí)用軋輥滾 軋，最后用心棒軋管機(jī)定徑壓延平整成型。 高速擠壓法是在擠壓機(jī)中直接擠壓成 形，這中方法加工的管材尺寸精度高。焊接管是先將板材卷成管形， 然后用電阻焊或埋弧自動(dòng)焊加工成型。 一般大口徑 管多用這種方法加工。 對(duì)于厚壁大口徑管也可由鋼錠經(jīng)鍛造、 軋制等工藝加工而 成。管材中常見(jiàn)缺陷與加工方法有關(guān)。無(wú)縫鋼管中常見(jiàn)缺陷有裂紋、折迭、 夾層等。焊接管中常見(jiàn)缺陷與焊縫類(lèi)似， 一般為裂紋、 氣孔、夾

2、渣、未焊透等鍛 軋管常見(jiàn)缺陷與鍛件類(lèi)似，一般為裂紋、白點(diǎn)、重皮等。用于高溫、高壓的管材及其它特殊用途的重要管材都必須進(jìn)行超聲波探 傷。據(jù)管材不同，分為鋼管、銅管和鋁管等。 下面以鋼管為例來(lái)說(shuō)明管材的超聲波探 傷方法：二、小口徑管探傷超聲波探傷的小口徑管是指外徑小于 100mm的管材。這種管材一般為無(wú)縫管， 采 用穿孔法或擠壓法得到。 其中主要缺陷平行于管軸的徑向缺陷 （稱(chēng)縱向缺陷 ），有 時(shí)也有垂直于軸的徑向缺陷 （稱(chēng)橫向缺陷 ）。對(duì)于管內(nèi)縱向缺陷，一般利用橫波進(jìn)行周向掃查探測(cè)，如圖 5.23 所示。 對(duì)于管內(nèi)橫向缺陷，一般利用橫波進(jìn)行軸向掃查探測(cè)，如圖 5.24 所示。按耦合方式不同，小口徑

3、管探傷分為接觸法探傷和水浸法探傷。（ 一 ） 接觸法探傷 接觸法探傷是指探頭通過(guò)薄層耦合介質(zhì)與鋼管直接接觸進(jìn)行探傷的方 法。這種方法一般為受動(dòng)探傷，檢測(cè)效率低，但設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，機(jī)動(dòng)靈活 性強(qiáng)。適用于單件小批量及規(guī)格多的倩況。接觸法探傷小口徑管時(shí)，由于其管徑小，曲率大，常規(guī)橫波斜探頭與管 材接觸面小、耦合不良，波束嚴(yán)重?cái)U(kuò)散，靈敏度低。為了改善耦合條件。常將探 頭有機(jī)玻璃斜楔加工成與管材表面相吻合的曲面。 為了提高探傷靈敏度， 可以采 用接觸聚焦探頭來(lái)探傷。下面分別介紹縱向缺陷和橫向缺陷的一般探傷方法。1. 縱向缺陷探測(cè)(1) 探頭：探測(cè)縱向缺陷的斜探頭，應(yīng)加工成如圖 5.23 所示的形狀，

4、使 之與工件表面吻合良好。探頭壓電晶片的長(zhǎng)度或直徑不大于 25mm，探頭的頻率 為 2.5 5.0MHz。(2) 試塊：探測(cè)縱向缺陷的對(duì)比試塊應(yīng)選取與被檢管材規(guī)格相同，材質(zhì)、 熱處理及表面狀態(tài)相同或相似的管材制成。 對(duì)比試塊上的人工缺陷為尖角槽， 尖 角槽的位置和尺寸見(jiàn)圖 5.25 和表 5.5 。(3) 靈敏度調(diào)節(jié)： 探頭置于對(duì)比試塊上作周向掃查探測(cè)， 將試塊上內(nèi)壁尖 角槽的最高回波調(diào)至滿(mǎn)幅度的 80，再移動(dòng)探頭找外壁尖角槽的最高回波。二 者波峰的連線(xiàn)為距離一波幅曲線(xiàn)， 作為基準(zhǔn)靈敏度。 在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高 6dB作為掃查靈敏度。(4) 掃查探測(cè)：探頭沿徑向按螺旋線(xiàn)進(jìn)行掃查探測(cè)。 具體

5、掃查方式有三種： 一是探頭不動(dòng)，管材旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作軸向移動(dòng)。 二是探頭作軸向移動(dòng)， 管材作轉(zhuǎn)動(dòng)。 三是管材不動(dòng)， 探頭沿螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 探頭掃查螺旋線(xiàn)的螺距不能太大， 要保證超 聲波束對(duì)管材進(jìn)行 100%掃查，并有不小于 15%的覆蓋。在掃查探測(cè)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，要將儀器調(diào)整到基準(zhǔn)靈敏度、若缺 陷回波幅度基準(zhǔn)靈敏度， 則判為不合格。 不合格晶允許在公差范圍內(nèi)采取修磨 方法進(jìn)行處理。然后再?gòu)?fù)探管材合格級(jí)別由供需雙方商定。2. 橫向缺陷的探測(cè)(1) 探頭：探測(cè)橫向缺陷的探頭應(yīng)加工成如圖 5.24 所示的形狀，探頭的 晶片長(zhǎng)度或直徑不大于 25mm，探頭的頻率為 2.5 5.0MHz。(2) 試塊：

6、探測(cè)橫向缺陷用的對(duì)比試塊， 同樣應(yīng)選用與被檢管材規(guī)格相同， 材質(zhì)、熱處理及表面狀態(tài)相同或相似的管材制成。 對(duì)比試塊上的人工缺陷為周向 尖角槽，尖角槽位置和尺寸見(jiàn)圖 5.26 和表 5.6對(duì)出試塊上人工缺陷一般加工在外表面，只有當(dāng) D80mm，且壁厚 t 10mm時(shí)，才同時(shí)在內(nèi)外表面加工人工缺陷。二者在軸向要有足夠的距離，以 免測(cè)試時(shí)互相影響。(3) 靈敏度調(diào)節(jié)： 對(duì)于只有外表面人工缺陷的試塊， 可直接將對(duì)比試塊上 的人工缺陷最高回波調(diào)至 50%作為基準(zhǔn)靈敏度。對(duì)于內(nèi)外表面均有人工缺陷的試塊應(yīng)將內(nèi)表面人工缺陷最高回波凋至80%，然后找到外表面人工缺陷最高回波，二者波峰的連線(xiàn)為距離一波幅曲線(xiàn)， 該

7、曲線(xiàn)為基準(zhǔn)靈敏度。在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高 6dB 作為掃查靈敏度。(4) 掃查探測(cè)： 探頭沿軸向按螺旋線(xiàn)進(jìn)行掃查探測(cè)。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)， 儀器 調(diào)回到基準(zhǔn)靈敏度， 若缺陷回波幅度基準(zhǔn)靈敏度， 則該管材為不合格。 不合格 品允許在公差范圍內(nèi)進(jìn)行修磨，修磨后復(fù)探。合格級(jí)別由供需雙方商定。( 二 ) 水浸探傷小口徑管水漫探傷是將水浸縱波探頭置于水中， 利用縱波傾斜入射到水 / 鋼界面。當(dāng)入射角 a=a1 a1時(shí)，可在鋼管內(nèi)實(shí)現(xiàn)純橫波探測(cè)。如圖 5.29 所示。1. 探測(cè)參數(shù)的選擇(1) 偏心距的選擇：如圖5.27 所示，偏心距是指探頭聲束軸線(xiàn)與管材中心軸線(xiàn)的 水平距離，常用 表示。入射角 a 隨偏心

8、距 增大而增大，控制 就可控制a。偏心距范圍由以下兩個(gè)條件決定。 純橫波探測(cè)條件 橫波探測(cè)內(nèi)壁條件同時(shí)滿(mǎn)足純橫波探測(cè)內(nèi)壁的條件為(5.5) 對(duì)于水浸探傷鋼管， cL1=1480m/s， cL2=5900m/s，cs 2=3230m/s，有： 0.25 1R 0.458r(5.6)(5.7)式中 R一一小徑管外半徑；r 一小徑管內(nèi)半徑(2) 水層厚度的選擇：如圖 5.28 ，在水浸探傷中要求水層厚度日大于 鋼管中橫波全聲程的 l/2( 即 Hs) 。這是因?yàn)樗?C水=14380m/s，鋼中 Cs=3230m/s，C水/Cs1/2。當(dāng)水層厚度大于鋼管中橫波聲程的 1/2 時(shí)，水/ 鋼界 面的第二

9、次回波 S2將位于管子的缺陷波 F 內(nèi)(一次波 )、F外( 二次波)之后，這樣 有利于對(duì)缺陷的判別。(3) 焦距的選擇： 用水浸聚焦探頭探傷小徑管， 應(yīng)使探頭的焦點(diǎn)落在與聲 束軸線(xiàn)垂直的管心線(xiàn)上，如圖 5.29 所示。式中 F 焦距；H 水層厚度；R 鋼管外半徑： 偏心距。例 1， 用有機(jī)玻璃聚焦探頭水浸探傷 424小管徑，已知水中 c 水 =1480m/s，鋼中 cL2=5900m/s， cL2=3230m/s。求偏心距 ，水層厚度 H，透鏡曲率半徑 r 解：(1) 求偏心距 (平均值 )R=21，r=Rt=21 4=17(2) 求水層厚度 H 求鋼中橫波全聲程之半 在圖 5.28 的 AB

10、O中，由正弦定律得又由正弦定律得 水層厚度選取： H6.2mm，這里取 H=10m。m(3) 求焦距 F(4) 求聲透鏡曲率半徑 r 由 F=2.2r 得r 0.455F=300.455=13.7(mm)例 2，水浸聚焦探傷 608小徑管，聲透鏡曲率半徑 r =36mm，求偏 心距 和水層厚度 H。解： (1) 偏心距 (2) 求焦距 FF=2.2r 2.2 36=79.2(mm)(3) 求水層厚度 H2. 探測(cè)條件的確定(1) 探頭；小徑管水浸探傷， 一般采用聚焦探頭。 聚焦探頭分為線(xiàn)聚焦和 點(diǎn)聚焦。一般鋼管采用線(xiàn)聚焦探頭。對(duì)于薄壁管，為了提高檢測(cè)能力，也可用點(diǎn) 聚焦探頭。探頭的頻率為 2.

11、5 5.0MHz。聚焦探頭聲透鏡的曲率半徑 r 應(yīng)符合下 述條件：(5.9)式中C1聲透鏡中縱波波速；C2水中波速；F 水中焦距。對(duì)于有機(jī)玻璃聲透鏡： C1=2730m/s， C2=1480m/s(2) 聲耦合：小管徑探傷常用耦合劑為水。 為了增強(qiáng)對(duì)鋼管表面的潤(rùn)濕作 用，需加入少量活性劑。為了防止鋼管生銹，需加入適量的防銹劑。(3) 掃查方式； 小徑管探傷時(shí)探頭掃查方式為螺旋線(xiàn)。 一是探頭不動(dòng)， 鋼 管作螺旋運(yùn)動(dòng)；二是探頭沿管軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼管直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。三是探頭沿管移動(dòng)，鋼管 轉(zhuǎn)動(dòng)。螺距應(yīng)小于或等予探頭聲束有效寬度，探頭移動(dòng)速度 u 為U=nt(5.10)式中 n 管子轉(zhuǎn)速；t 螺距。3. 探傷靈敏

12、度的調(diào)整和質(zhì)量評(píng)定小管徑探傷時(shí)， 常用如圖 5.26 所示的內(nèi)外壁開(kāi)有人工尖角槽的對(duì)比試樣 來(lái)調(diào)整靈敏度，試樣材質(zhì)及規(guī)格同被探鋼管。調(diào)整時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)水中試樣使內(nèi)外壁人工槽回波均達(dá) 50%基準(zhǔn)高，以此作為 基準(zhǔn)靈敏度。掃查探傷靈敏度比基準(zhǔn)靈敏度高 6dB。 探傷中當(dāng)缺陷回波基準(zhǔn)靈敏度時(shí)， 就判為不合格。 不合格品允許在壁厚的公差 范圍內(nèi)進(jìn)行打磨，然后再?gòu)?fù)探。三、大口徑管探傷超聲波探傷中，大口徑管一般是指外徑大于 100mm的管材。 大口徑管曲率半徑較大，探頭與管壁聲耦合較好，通常采用接觸法探 傷批量較大時(shí)也可采用水浸探傷。采用接觸法探傷時(shí)，若管徑不太大，為了實(shí) 現(xiàn)更好的耦合， 需將探頭斜楔磨成與管材

13、表面相吻合的曲面， 也可在探頭加裝與 管材吻合良好的滑塊，如圖 5.30 所示。1. 探測(cè)方法的選擇大口徑管成型方法較多，如穿孔法、高速擠壓法、鍛造法和焊接法等。 因此大口徑管內(nèi)缺陷比較復(fù)雜。 既可能有平行于軸線(xiàn)的徑向和周向缺陷， 又可能 有垂直于軸線(xiàn)的徑向缺陷。 不同類(lèi)型的缺陷需要采用不同的方法來(lái)探測(cè)。 常用的 方法有縱波垂直探傷法，橫波周向、軸向探傷法。(1) 縱渡垂直探傷法：如圖 5.31 所示，對(duì)于與管軸平行的周向缺陷，一 般采用縱波單直探頭或聯(lián)合雙直探頭探傷。當(dāng)缺陷較小時(shí)，缺陷波F 與底波 B同時(shí)出現(xiàn)。這時(shí)可根據(jù) F波的高度來(lái)評(píng)價(jià)缺陷的當(dāng)量大小。 當(dāng)缺陷較大時(shí)， 底波 B將會(huì)消失，這

14、時(shí)可用半波高度法來(lái)測(cè)定缺陷的面積大小。(2) 橫波周向探傷法：如圖 5.32 所示，對(duì)于與管軸平行的徑向缺陷，常 采用橫渡單斜探頭或雙斜探頭進(jìn)行周向探測(cè)。單斜探頭探傷如圖 5.32(a) ，這時(shí)缺陷的粼剮與普通斜探頭探傷類(lèi)似。 考慮到缺陷的取向不同， 探測(cè)時(shí)，探頭應(yīng)作正反兩個(gè)方向的全面掃查， 以免漏檢。雙斜探頭探傷如圖 5.32(b) ，這時(shí)兩個(gè)探頭單獨(dú)收發(fā)，同一缺陷在示波 屏上可能同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)缺陷波，如圖中 F、 F就是探頭 1、2 接收到的同一缺 陷回波，它們處于 180的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置。當(dāng)探頭沿管外壁作周向移動(dòng)時(shí)， F、 F在 180的兩側(cè)作對(duì)稱(chēng)移動(dòng)。據(jù)此可對(duì)缺陷進(jìn)行判別。(3) 橫波軸向

15、探傷法：如圖 5.33 所示，對(duì)于與管軸垂直的徑向缺陷，常 用單斜探頭或聯(lián)合雙斜探頭進(jìn)行軸向探傷。圖 5.33(a) 為單斜探頭探傷，這時(shí)聲 束在內(nèi)壁的反射波更進(jìn)一步發(fā)散， 聲能損失大， 因此外壁缺陷靈敏度較低， 探傷 時(shí)要注意這一點(diǎn)。圖 5.33(b) 為聯(lián)合雙斜探頭探傷，這時(shí)只要內(nèi)外壁缺陷處于兩 晶片發(fā)射聲場(chǎng)交集區(qū)內(nèi)，則內(nèi)外壁缺陷靈敏度基本一致。(4) 水浸聚焦探傷法：圖 5.34 為水浸聚焦探傷大口徑管堵塞情況，這時(shí) 聚焦探頭聲束斂聚。能量集中，靈敏度高。一般采用線(xiàn)聚焦探頭，焦點(diǎn)調(diào)在管材 中心線(xiàn)上。 這樣橫波聲柬在管內(nèi)外壁多次反射， 產(chǎn)生多次斂聚發(fā)散。 在整個(gè)管子 截面上形成平均寬度基本

16、一致的聲束， 這樣不僅探傷靈敏度較高， 而且內(nèi)外壁缺 陷檢出靈敏度大致相同。2. 周向探傷缺陷定位與修正 橫波軸向探傷管材時(shí)，缺陷定位與平板工件類(lèi)似，但橫波周向探傷時(shí)， 缺陷定位與平板工停不同，如圖 5.35 所示，這時(shí)不但入射到管材內(nèi)壁的入射角 增加了，而且一次波聲程和跨距也都增加了。 這樣平鈑工件缺陷定位計(jì)算公式也 就不適用了，需要推導(dǎo)別的計(jì)算公式。為了便于計(jì)算，特引進(jìn)聲程修正系數(shù) 和跨距修正系數(shù) m。其中聲程修正系數(shù) 和跨距修正系數(shù) m可由圖 4.25 和圖 4.26 查得管材缺陷大多出現(xiàn)在內(nèi)外壁上，內(nèi)壁缺陷可用一次波探測(cè)到，外壁缺陷 可用二次波探測(cè)到。一次波探測(cè)發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁缺陷時(shí)，缺陷定位

17、計(jì)算公式為：式中 聲程修正系數(shù)； m跨距修正系數(shù)； T 材壁厚； 探頭折射角。 二次波探測(cè)發(fā)現(xiàn)外壁缺陷時(shí)，缺陷定位計(jì)算公式為：3. 探頭入射點(diǎn)與拆射角的測(cè)定 在管材探傷中， 為了實(shí)現(xiàn)良好的耦合， 常將探頭修磨為與管材曲率半經(jīng)相同的曲 面，如圖 5.36 所示，但這時(shí)探頭的入射點(diǎn)和折射角發(fā)生了變化。因此需要重新 測(cè)定入射點(diǎn)和折射角。 由于這時(shí)探頭表面為曲面， 因此常規(guī)測(cè)定， 入射點(diǎn)和折射 角的方法就不用了。而要用特殊的方法和試塊來(lái)測(cè)定。(1) 入射點(diǎn)的測(cè)定：如圖 3.37 所示，將探頭楔塊的圓弧置于試塊的棱角 上，前后移動(dòng)探頭， 使棱角反射波最高時(shí)試塊棱角處對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為探頭入射點(diǎn)。 這 種方法稱(chēng)為

18、棱角反射法。(2) 折射角的測(cè)定：先加一個(gè)如圖 5.38 所示的實(shí)心圓柱體試塊，試塊材 質(zhì)曲率半徑與被探管材相同，在試塊表面附近加工一個(gè) 1.520 的人工缺陷。 然后將探頭置于試塊上， 前后移動(dòng)探頭， 找到 1.5 人工缺陷的最高回波， 測(cè)定 探頭入射點(diǎn) A至1.1 的距離 b，并連接過(guò)入射點(diǎn) A的直徑 AB，這時(shí) BAC為探 頭的折射角 。(5.13)式中D圓柱試塊的直徑此外探頭的折射角還可用圖 5.39 所示的試樣來(lái)測(cè)定。 該試樣的材質(zhì)、 外 徑、壁厚同被探管材。 試樣內(nèi)外壁加工有兩個(gè)同深度的小槽， 設(shè)探頭楔缺中的聲 程為 ，則示波屏上一次波的聲程 a=Ws+，二次波的聲程 b=2Ws+

19、。則該試 樣內(nèi)一次波聲程 Ws為Ws=b a(5.14)式中 a 示波屏上試樣內(nèi)壁小槽對(duì)應(yīng)的讀數(shù)；b示波屏上試樣外壁小槽對(duì)應(yīng)的讀數(shù)。在圖 5.39 示的 OBA中，由余弦定理得探頭折射角為：式中 t 試樣的壁厚；D 一試樣的外徑； Ws試祥中一次波聲程。上述測(cè)試曲面探頭折射角 和入射點(diǎn)的方法不太方便，同時(shí)精度也不 高。下面介紹推薦兩種方法。(1) 采用與工件曲率相同的對(duì)比試塊測(cè)：探頭置于圖 5.40 所示的對(duì)比試 塊上，測(cè)波橫孔直射波與第一次反射波最大值所對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化水平距離L 1、L 2根據(jù)對(duì)比試抉曲率半徑 R、壁厚 ，計(jì)算出 L2L1/2R 和/2R 的值。從圖 5.41 疊出折射角 。然后

20、將圖 5.42 所示的中心發(fā)現(xiàn)儀角度指針撥到 值。并 使指針線(xiàn)通過(guò)試塊橫孔中心，則中心發(fā)現(xiàn)儀上 角頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為探頭的入 射點(diǎn)。(2) 采用與工件曲率不同的對(duì)比試塊測(cè)：當(dāng)工件曲率半徑與試塊不同時(shí)。 要利用圖 5.43 所示對(duì)比試塊 I 來(lái)測(cè)試探頭的折射角 和入射點(diǎn)。該試塊曲率半徑與工件相差 0.226 時(shí)，橫波掃查不到管子內(nèi)壁缺陷，可能引起漏檢。為此人 們?cè)O(shè)想使 a0.26 的厚壁管，利用邊型橫波探傷靈敏度較低，不宜采用。 五、管材自動(dòng)探傷 管材手動(dòng)探傷，檢測(cè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度太，僅適用于單件小批量多規(guī)格 管材檢驗(yàn)。大批量生產(chǎn)時(shí)，一般采用自動(dòng)超聲波探傷。 目前國(guó)內(nèi)管材自動(dòng)蹀傷設(shè)各分為探頭旋轉(zhuǎn)式

21、和管子旋轉(zhuǎn)式兩類(lèi)。 探頭旋轉(zhuǎn)式設(shè)備 是管材直線(xiàn)送進(jìn)， 探頭繞管材旋轉(zhuǎn)， 這種設(shè)備適用于中小口徑管材自動(dòng)探傷。 管 子旋轉(zhuǎn)式是探頭固定不動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)送進(jìn)或管材轉(zhuǎn)動(dòng)探頭直線(xiàn)移動(dòng)。 這種設(shè)備多用 于大口徑管材自動(dòng)探傷。下面以探頭旋轉(zhuǎn)式設(shè)備為例來(lái)說(shuō)明管材自動(dòng)探傷設(shè)備的概況。1. 自動(dòng)探傷設(shè)備系統(tǒng)管材超聲波自動(dòng)探傷設(shè)備系統(tǒng)示意如圖 5.47 所示，該設(shè)備由多通道超聲 波探傷儀與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成。其檢驗(yàn)工藝流程如下。 當(dāng)設(shè)備調(diào)試好以后，開(kāi)動(dòng)主機(jī)同時(shí)水，于是上料裝置 2 將鋼管送進(jìn)料輥道 3，當(dāng) 管子前進(jìn)到達(dá)開(kāi)關(guān) 4 時(shí)，上料裝置復(fù)位， 堵球裝置 6 動(dòng)作將一個(gè)橡膠球送入堵球 裝置，管子頭部達(dá)到前定心輥 5

22、后自動(dòng)堵球，接著進(jìn)入探頭架 7 進(jìn)行探傷。管子探傷后到達(dá)開(kāi)關(guān) 9時(shí)，落球裝置 10動(dòng)作，將橡膠球打掉， 球返回堵 球裝置。若管內(nèi)無(wú)超標(biāo)缺陷，則徑后定心輥 11 進(jìn)入出料輥道 14，當(dāng)管材離開(kāi)開(kāi) 關(guān) 18 時(shí)，翻料裝置 13 動(dòng)作，管子落入成品收集槽 16。若管內(nèi)有超標(biāo)缺陷，探 頭對(duì)應(yīng)的儀器通道報(bào)警， 同時(shí)儀器延遲單元記憶此信號(hào)， 當(dāng)缺陷部位走到標(biāo)記裝 置 12 處時(shí)，延遲單元發(fā)出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)標(biāo)記噴槍動(dòng)作，在缺陷處噴漆標(biāo)記。與此 同時(shí)選裝置 15 動(dòng)作使管子落入廢品收集槽 17。2. 探頭架結(jié)構(gòu) 探頭架是探頭旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)探傷設(shè)備的主要部件。噴水耦合式探頭架如圖 5.48 所示，圖中主軸 1 為定心軸

23、，上面安裝有探頭盤(pán)、輸水器、電氣耦合裝置 等，被探鋼管從空心軸內(nèi)通過(guò)。探頭盤(pán) 2 的作用是固定探頭和調(diào)節(jié)探頭的位置。 探頭盤(pán)根據(jù)三爪卡盤(pán)的原理設(shè)計(jì)， 每個(gè)探頭盤(pán)上安裝 3 只探頭。該探頭架有四個(gè) 探頭盤(pán)，共安裝 12只探頭。探頭縱橫向位置可調(diào)。輸水器 5 套在主軸上，在探 頭與管子之間形成穩(wěn)定水柱， 起聲耦合作用。 點(diǎn)耦合裝置 7 的作用是使高速旋轉(zhuǎn) 的探頭與探傷儀保持良好的電路導(dǎo)通。3. 主要工藝參數(shù)的選擇水浸聚焦自動(dòng)探傷以前，要確定以下工藝參數(shù)。(1) 水層厚度 H：水層厚度是指探頭至鋼管表面的距離，水浸自動(dòng)探傷時(shí) 為使管材界面回波不致于干擾對(duì)缺陷波的判別，要求水層厚度 H 滿(mǎn)足以下條件；

24、HXs( 鋼管中一次波聲程 )(2) 偏心距 X：水浸自動(dòng)探傷，欲實(shí)現(xiàn)純橫波探測(cè)鋼管內(nèi)壁，探頭偏心距X應(yīng)在下述范圍內(nèi)：(5.18) 式中R鋼管外半徑；r 鋼管內(nèi)半徑；X 平均偏心距。(3) 焦距 F：水浸自動(dòng)探傷。要求聲束焦點(diǎn)落在鋼管水平軸線(xiàn)上，這時(shí)的 焦距 F 為(4) 聚焦探頭的曲率半徑： 水浸聚焦探頭分為線(xiàn)聚焦和點(diǎn)聚焦兩種。 線(xiàn)聚 焦探頭探傷速度較快，點(diǎn)聚焦探頭靈敏度較高。此外，二 者對(duì)于同一缺陷回 波幅度不同。如圖 5.49 所示，對(duì)于點(diǎn)聚焦探頭，當(dāng)缺陷長(zhǎng)度大于焦點(diǎn)尺寸時(shí)， 缺陷長(zhǎng)度增加，其回波幅度不變，如圖 5.49 中 B 線(xiàn)。對(duì)于線(xiàn)聚焦探頭，當(dāng)缺陷 長(zhǎng)度增加時(shí)， 其回波幅度隨之增

25、加。 當(dāng)缺陷卡度超過(guò)焦線(xiàn)卡度時(shí)， 回波才不再增 加，如圖 5.49 所示 A 線(xiàn)。A、B線(xiàn)交點(diǎn)為線(xiàn)聚焦探頭發(fā)現(xiàn)缺陷的臨界卡度。目前聚焦探頭一般采用聲透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)聚焦，聲透鏡的曲率半徑，為：(5.20)式中 C1聲透鏡中聲速；C2水中聲速；(5) 掃查速度 u：自動(dòng)探傷管材時(shí)，探頭的聚焦聲束在管外壁上的掃查軌 跡為螺旋線(xiàn)。掃查速度 u 為：u=nt(5.21)式中 n探頭與管子的相對(duì)轉(zhuǎn)速；t 螺旋線(xiàn)的螺距。由上式可知，掃查速度與螺距及轉(zhuǎn)速成正比。但螺距受聚焦聲束寬度和 探傷標(biāo)準(zhǔn)關(guān)子相鄰兩次掃查覆蓋率的限制。 轉(zhuǎn)速對(duì)探傷穩(wěn)定性有影響， 轉(zhuǎn)速太高， 穩(wěn)定性下降，一般轉(zhuǎn)速控制在 10003000轉(zhuǎn)/ 分范圍內(nèi)。(6) 儀器重復(fù)頻率廠：重