长横孔与短横孔试块研究

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1、第25卷第6期电力建设Vol.25No.6·14·2004年6月ElectricPowerConstructionJun,2004长横孔与短横孔试块研究122雷胜军,刘国普,孙宏(1.浙江省特种设备检验中心,杭州市,310020;2.葛洲坝集团公司,湖北省宜昌市443002)[摘要]我国压力容器无损检测标准JB4730—94规定的标准反射体有长横孔和短横孔2种试块,2种试块对超声波反射规律的研究表明,由此可能引起对缺陷评定的矛盾,因此,2种试块并存在1个标准中是不合理的。通过2种试块的比较,并参照国外标准,建议在标准修订时只保留1种长横孔试块,即CSK-

2、ⅡA试块。[关键词]超声波探伤长横孔试块短横孔试块+中图分类号:TG115.285文献标识码:B文章编号:1000-7229(2004)06-0014-03StudyonReferenceBlockswithLong2horizontalandShort-horizontalHoles122LeiShengjun,LiuGuopu,SunHong(1.ZhejiangProvincialSpecialEquipmentInspectionCenter,Hangzhou,310020;2.GezhouDamGroupsCorporation,Yichang

3、Hubei,443002)[Keywords]ultrasonicdetection;referenceblockwithlong2horizontalhole;referenceblockwithshort2horizontalhole在对焊缝进行超声波探伤时,一般应用距离-式中Pf———人工缺陷返回声压;波幅曲线对缺陷进行定量。制作距离-波幅曲线Pb———大平底返回声压。时,需要一个参考反射体。我国压力容器无损检测标准JB4730—94规定的标准反射体有CSK-ⅡA试块和CSK-ⅢA试块2种,即<2mm×40mm长横孔试块和<1mm×6mm短横孔试块

4、。由于长横孔和短横孔对超声波的反射规律不同,两者的距离-波幅曲线不平行,短横孔的曲线斜率大于长横孔的曲线斜率,因此两者的距离-波幅曲线必然相交。由此可能引起对缺陷评定的矛盾:在焊缝中检出的缺陷,若回波声程在交点前,用短横孔判定合格而用图1人工缺陷声压反射率的定义长横孔判定不合格;若回波声程在交点后,用短横孔判定不合格而用长横孔判别为合格。因此在1个标对于圆柱形人工缺陷,设其直径为2a,长度为准中规定2个标准反射体存在矛盾。究竟采用哪种2b,如图2所示。当2a≥0.7λ,2b≥0.7λ时,声波标准反射体比较好呢?本文对这一问题进行探讨。垂直于圆柱的轴线入射

5、时的反射率由下式给出:[1,2,3,4]r=2aS2(b′)+C2(b′)(1)1长横孔与短横孔的反射规律a+x为了研究长横孔与短横孔的声压反射规律,在b′=2b/λx式中λ———波长;此引进人工缺陷声压反射率的概念。人工缺陷声压反射率r定义为:人工缺陷返回声压与大平底面返S(b′)、C(b′)———菲涅尔函数,其定义为:2πt2回声压之比,如图1所示。根据定义有:S(b′)=∫sindt02Pfb′2r=πtPbC(b′)=∫cosdt02收稿日期:2003-12-22第6期长横孔与短横孔试块研究·15·2实验为验证上述分析,我们用2.5PI3×13K

6、1的探头分别在CSK-ⅡA长横孔试块和CSK-ⅢA短横孔试块上测出了不同孔深对应的回波分贝值,其数据见表1。根据表1的数据做出的距离-波幅曲线见图3。实验数据证明,2条曲线确实是相交的。因此,在1个标准中规定2个参考反射体是不妥当的。图2圆柱形人工缺陷表1长横孔与短横孔的回波分贝值孔深/mm长横孔回波/dB短横孔回波/dB1063.458.2当孔长满足2b≥4λx,误差在1dB内时,反2063.859.53062.656.9a射率为:r=(2)4061.854.0a+x5059.850.8对于长横孔,其反射率可用(2)式计算。6057.447.3当孔长满

7、足0.8λx≥2b≥0.7λ,误差在1dB7055.244.68053.342.4内时,反射率为:9052.040.210050.138.0abr=22(3)(a+x)λx对短横孔,2a=1mm,2b=6mm,当声程x≥43.8mm时,0.8λx≥6成立,其反射率可由(3)式计算。大平底的回波声压Pb,当x≥3N(N为近场区长度)时,有:P0FsPb=(4)2λx式中P0———探头波源的起始声压;图3根据实验数据做出的距离-波幅曲线Fs———探头波源的面积。由(2)、(3)、(4)式可推出长横孔的回波声压为:P0FsaP0Fsa32种试块比较Pf=≈(5

8、)2λxa+x2λxx3.1对缺陷的模拟比较短横孔的回波声压为:焊缝中常见的缺陷