中厚板材超声波自动探伤方法研究

　　超声波探伤是中厚板无损检测的主要方法。目前国内绝大多数厂家都是采用手工作业,存在一些弊端,如检测速度慢、效率低,不适应现代生产线的要 求;对探伤缺陷误判和漏判严重,而且难以保证超声波束100%覆盖钢板表面,造成对板材等级评定失真;缺乏完善的探伤标准评定体系等。这些问题的存在影响 了板材生产和使用企业的发展,建立中厚板超声波自动化探伤系统迫在眉睫,以下对中厚板超声波探伤的几个关键问题进行研究与探讨。

　　1　扫查方法设计

　　就中厚板探伤而言,可选择的扫查方式有横扫、纵扫以及之字形扫描几种方式。横扫是沿板材宽度方向进行扫查,现存很多探伤系统支持横扫方式,但是实际工作中发现,横扫花费时间多、探头个数多,许多探伤场合不适用。

　　之字形扫描是手工扫描的常用方式。该种扫描方式要实现100%扫查的话,重复扫查率高;由于往返运动频繁,使耦合成为问题;并且往返过程中容易产生波形振动,引起探伤结果的不确定性。一般,之字形扫描不适用于自动探伤系统。

　　纵扫是沿板材长度方向进行扫查。相对横扫,纵扫有节约扫查时间、减少探头个数的优点。传统的纵扫是一次扫查全部板材,其典型步骤为,板材就位→ 建立头部扫描耦合→板材头部扫查(板材静止)→建立中探、边探耦合→板材中探、边探(板材运动)→建立尾部扫查耦合→板材尾部扫查(板材静止)→送板材至 下料区(板材运动)。

　　其时探头阵列典型布置如图1所示,为保证100%扫查板材,需要布置两排探头。该种方式需要专门的头、尾探伤装置。对自动化探伤,该种方式多数 场合是适用的,但还可以进一步改进。笔者提出了分奇偶场扫描钢板的方法。板材两次通过探头阵列,分两次完成对钢板的100%扫查。探头阵列只用一排探头, 可以整体平移(沿探头阵长度方向平移),扫查钢板时扫查轨迹如图2所示。

　　扫描时序为,板材就位→建立耦合(板材静止)→头部扫查(板材静止)→奇场扫查、非固定边扫查(板材运动)→尾部扫查(板材静止,探头短距离平移)→偶场扫描(板材运动)→送板材至下料区(板材运动)。

　　尾部扫查的实现是在奇场扫查后,探头阵列已到达尾部(即已完成奇场对应位置的尾部扫描),然后探头阵列沿着尾部平移到偶场扫描位置(完成偶场对应位置的尾部扫描),则尾部被完全扫查。

　　在前一种扫查方式下,完成一块板材的扫查,需要建立耦合三次,板材静止两次,需要专门的头部扫查和尾部扫查装置。建立耦合意味着机械过程和通道 参数的检验与调节,耦合次数多则耗费时间多,另外系统不稳定的概率增加;板材静止意味着附带减速过程和加速度过程,板材静止次数多一方面耗费时间多,另一 方面系统机械磨损大;专门的头、尾部扫查装置意味系统复杂程度增加,系统造价增加。