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超声波探伤近距离缺陷定量方法的可行性研究

时间:2019-02-08 19:18:43 来源:凤凰平台 作者:匿名



提出了一个问题

随着现代工业的发展和社会的进步,压力容器的应用越来越广泛。大量高容量,高参数和高效率的临界,亚临界,超临界锅炉的出现也对材料质量提出了进一步的要求。根据断裂力学的基本知识,可以知道材料的近表面缺陷对结构材料的疲劳寿命具有显着影响。裂纹从近表面应力集中起源和扩展的可能性远大于材料的可能性。作为一种广泛使用的超声波探伤技术,在实际操作中,对于小于声束横截面的短距离缺陷,采用等效试块比较方法来量化缺陷。尽管等效测试块比较方法具有定量稳定性的优点,但是生产一系列成本高的测试块是不方便的,并且在现场操作期间需要携带大量定量测试块。因此,有必要研究固体介质中超声场的声压分布,并试图找到一种新的定量方法。

2理论部分

根据物理理论,由于波在液体介质中超声近程声场主轴上的复杂干涉而不考虑介质衰减,声压分布呈现出一系列最大值和最小值。这对近距离缺陷的量化是有害的,因为较高声压下的较小缺陷具有较高的回波,而较低声压下具有较大缺陷的回波也可具有较低的回波。这可能会导致错误判断错误。它给实际探伤的定量工作带来了问题。然而,根据先前的研究,对于固定探头,相对于探头固定的特定位置处的声压分布在固定介质中是稳定的。因此,可以通过某种测试装置进行固体介质中声压分布规律的研究。

3主要测试和分析他们的结果

试验采用武汉汉威公司生产的HS510数字超声波探伤仪。汕头超声仪器厂生产的2.5P20Z,5P14Z,10P14Z普通超声波直探头。普通粘度的油用作偶联剂。通过制备一系列阶梯式平底孔人工缺陷试块(如图1所示),声程为5mm,10mm,15mm,20mm,25mm,30mm,35mm,40mm,45mm,50mm,孔径为2mm 。一系列3mm,4mm,6mm,8mm,10mm和14mm的人工缺陷。除缺陷孔径外,每个测试块的材料和尺寸可视为相同。在测试期间使用2kg夹具以确保每次探针均匀受压并且外部条件尽可能相同。将50mm/2mm缺陷作为灵敏度,并测量每个人为缺陷。测试结果显示在表1,表2和表3中。数据分开排列为距离——。振幅曲线如图2,图3和图4所示。

从图中可以看出,固体介质的紧密声压分布未显示液体介质中理论声场的声压最大值的最小值的现象。分析的原因如下。

(1)理论近距离声场中的声压最大值的最小值是由波的复杂干涉引起的。推论的前提是波源是连续波,并且从波源的每个点辐射的声波完全干扰声场中的某个点。实际声场是脉冲波,并且脉冲的持续时间非常短,因此声波不会完全干扰甚至干扰声场中的某个点。因此,实际声压场近场声压变化不如理论上重要。

(2)实际声场的波源是非均匀激励,波源的中心幅度大,边缘幅度小。由于波源边缘引起的波径差异很大,因此对干扰的影响也很大。因此,这种非均匀激发的实际源产生的干扰比理想的均匀激励源少得多。

(3)实际声源是脉冲波。根据傅里叶级数,脉冲波可以被认为是常数项与正弦波和无穷大n倍基频的余弦波之和。也就是说,总声场实际上是由不同频率的脉冲波确定的不同声场的叠加。根据主声束轴上的理论声压公式P=2P0sinπλ(R2S x2-x),可以知道不同频率的声源具有不同的极点位置,以及声压分布。叠加后声场趋于均匀。

(4)理想的声场是液体介质,该测试对象是固体介质。液体介质中的一点处的压力是各向同性的,并且波源的每个点处的声压可以线性叠加。在固体介质中,垂直于轴的波源的特定点的声压分量彼此抵消,并且轴向上的分量彼此叠加。显然,这种叠加干扰小于液体介质中理想的声源干扰。

(5)另外,从理论上理想声源的基本概念可知,在声源近距离处存在光束非扩散区,其理论长度为b≈D2S2.44λN=1.64 N (N是理论近场长度)。对于该测试,探针2.5P20Z,5P14Z和10P14Z的非扩散区的理论长度应分别为69.14mm,68.10mm和136.20mm。两者都大于50mm的最大测量声程。因此,可以认为声场没有扩散到一定程度,并且它对短距离声场的声压分布也有一定的影响。4新的近距离定量方法的可行性

试验结果表明,固体介质中超声近场声场的声压分布与液体介质中理想的近程声压分布明显不同。实际固体介质中的声压分布趋于平缓。而且,声压在固定探头的某个固定声音路径上是稳定的。因此,在保持一定精度的前提下,采用合理的短程插值方法,根据声压分布特征对测量数据进行细化,然后测试工作条件与实际工程操作之间的差异为分析,特定探针充分考虑材料和温度。校准和校正一系列外部影响因素,例如衰减,耦合等,数学处理的幅度数据和实际幅度数据之间的误差可以控制在工程允许范围内。因此,考虑通过实际测量采集一系列常用的工程探针来收集足够的数据,然后进行科学的数据处理,然后利用成熟的计算机数据库技术建立多个不同的超声波探伤短距离缺陷定量子 - 图书馆,整体形成近距离定量专家系统。随后的工作可以结合电子技术考虑,整合定量专家系统的智能仪表,充分实现定量自动化。

5结论

通过一系列实验研究,初步研究了固体介质近距离声场的声压分布,并与理论液体介质中近距离声场的声压分布进行了比较,产生差异的原因是:分析。根据研究结果,论证了开发一种新的近距离缺陷超声探伤定量方法的可行性,为寻求一种新的高效超声短距离缺陷定量方法提供了指导思路。本文的结果对实际探伤也有一定的参考价值。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]超声波探伤,压力容器,奥克官方网站,北京世纪奥克

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