横波声场中倾斜平面反射特征的研究

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1、山东电力技术1999年第5期(总第109期)·试验研究·横波声场中倾斜平面反射特征的研究ResearchonCharacteristicsoftheEchoFromanInclinedPlaneinShearWaveField(250002)山东电力研究院关洪光李正利张丙法摘要与入射波束成一定角度的面状缺陷的声场反射特征和垂直入射时的反射特征不同。通过对横波声场中一系列不同宽度的45°模拟裂纹的反射回波特征进行研究,得出了主波束入射、扩散波束入射时端角反射、面反射、端部反射的声压、声程落点的规律。关键词超声检测横波声场倾斜平面AbstractThecharac

2、teristicsofechofromainclinedplaneandfromaverticalplanearedifferent.Theechoesfromaseriesofartificialcrackswith45°anddifferentwidtharestudied.Theregulationofsonicpressureandsonicpathofe2chofieldfromtheplane,theendofcrack,andthecornerofthecrackofdifferentbeamareconclude.KeyWordsUltraso

3、nicTestShearWaveFieldInclinedPlane声场中与探测面成45°的倾斜平面的反射特1前言征进行研究。火力发电厂中许多部件的缺陷类型与倾2仪器与试块斜平面类似,属于面型缺陷。如焊缝中的坡口未熔合、裂纹等;汽轮机转子叶轮键槽产生的试验采用仪器为美国泛美公司生产的裂纹是由许多小平面构成的,也属于倾斜平EPOCH-Ê型数字超声波探伤仪,该仪器衰面。由于对横波声场中的倾斜平面反射特征减器读数(dB)为增益方式,缺陷越小,衰减了解甚少,因此目前叶轮键槽裂纹的判定及器读数(dB)越大。试验所用探头见表1。试块焊缝中面型缺陷定性难度很大,对上述缺陷尺

4、寸及模拟裂纹编号与实际加工宽度t的对检验要求检验者具有较丰富的实践经验,否应关系见图1、表2所示,试块按厚度H分为则很容易误判。本文通过对横波声场中的倾30mm、50mm两个系列。斜平面反射特征进行研究,以提高我们的检表1试验用探头列表验质量。名称规格实测折射角B(°)[1]F.V.Ammirato等对纵波声场中不在K0.82.5MC30°37.3声场中心轴上且稍微倾斜的带状缺陷(平面K15P8×12K145.6缺陷)的反射特征进行了研究,提出了在主波K1.52.5P10×12K1.557.1束范围内稍微倾斜的面型缺陷的一些反射特K22.5P13×13K261

5、.6点。本文根据实际检验的要求,对斜探头横波表2模拟裂纹编号表模拟裂纹编号123456789实际加工宽度t(mm)0.511.523579131山东电力技术1999年第5期(总第109期)减小,向裂纹中心转移。在关于汽轮机叶轮键槽裂纹探伤的“计[2]算法”中,裂纹的理论计算声程是一个重要参考量。“计算法”通过比较可疑信号最高反射点的声程实测值与理论计算值是否相近,从而判别裂纹真伪。“计算法”以键槽裂纹与键顶构成端角反射,声程落点在端角顶点,声程计算值在此基础上通过几何计算得出。由图1试块及裂纹尺寸位置示意图垂直入射时面反射回波声程变化可以看出,只有当裂纹较小时

6、,键槽裂纹的声程落点才3试验内容在端角顶点;当裂纹较大时,键槽裂纹的声程无论是垂直入射(指主波束中心轴与倾值将变小,与计算值相比有差异,此时,如果斜平面的法线方向一致),还是倾斜入射(主不对理论计算声程进行修订,在实际检验中波束中心轴与倾斜平面的法线成一定夹角),将可能导致错误判断。也无论是主波束,还是扩散波束(零扩散角以当探头声场主波束中心轴与模拟裂纹平外的声束),对于本试验所采用的模拟裂纹,面成一夹角,主波束倾斜入射时(见图2示),入射波将在裂纹与试块底面交角处产生端角随着探头的移动,将依次出现两个较强的回反射;在裂纹上端部(裂纹根部)产生端部反波,一个是

7、倾斜平面探头发射声场的主波束射;在裂纹平面上产生面反射。随着入射方向进行反射,探头晶片位于此反射声场的扩散的变化,三种反射将有不同的反射特点。本专波束上产生的(图2a示);另一个是倾斜平面题通过选择不同K值的斜探头入射至45°不对探头发射声场的扩散波束进行反射,探头同宽度的模拟裂纹的反射情况进行分析,探晶片位于反射声场的主波束上产生的(图2b讨横波声场中不同宽度的倾斜平面在不同角所示)。度入射波情况下反射特征。当选用K1探头时,实际上是发射声场的主波束入射至裂纹平面。从回波波形状况看,模拟裂纹反射回波只有一个,端部、端角反射回波无法分辨出来,其依附面反射回波而

8、存在。此时倾斜平面的回波最高点在探头声