一种特殊的横波探头K值的确定与扫描速度的调节方法

　　1　引言

　　通常情况下,横波探头K值的确定与扫描速度的调节是利用ⅡW试块、CKS-1试块或其它标准试块进行标定的,这些标准试块的材质通常是平炉镇静钢或电炉软钢,如20号钢。然而在实际工作情况下,被检材料不都是钢件,即便是钢件,型号也不尽相同。通常不同材料声波在其中的声速也不相同,从而导致同一探头在测定不同材质的工件时具有不同的K值。这样在有精确测量要求的情况下,用标准试块进行标定无疑会产生一定的偏差。然而,不可能备有每一种材料制造的标准试块,所以利用同材质的简单试块对横波探头K值的确定与扫描速度的调节是一种在操作现场很实用的方法。

　　2　原理

　　如图1所示,制造一块与被检工件同材质的简单条形试块,斜探头在其表面扫查过程中,必然会在a端(或b端)的下端角及上端角分别产生一系列回波(即最高回波),可利用第一次回波,即从a端到b端所出现的前两次回波B1和B2,来确定横波探头的K值及与扫描速度的调节。

　　2.1　斜探头K值的确定

　　斜探头的K值是指被探工件中横波折射角的正切值。如图1所示,当出现回波B1时,依据K值的定义,则有

　　式中　l—探头的前沿长度

　　L—探头前沿至试块端面的距离

　　h—试块的厚度

　　其中,l可以用常规方法利用ⅡW试块R100圆柱曲底面回波确定,L及h可以用标尺进行实测得到。

　　2.2　扫描速度的确定

　　调节扫描速度一般是利用已知尺寸的试块上两次不同反射波的前沿分别对准相应的水平刻度来实现,可通过B1和B2这两个回波进行调节。如图2所示,由于出现B1时的声程为W1,出现B2时的声程为W2,则有

　　若按声程调节,则调节仪器使B1、B2回波分别对准水平刻度为W1、W2处即可。

　　3　调节方法

　　3.1　仪器、探头与试块

　　CTS-3600数字式超声波探伤仪;

　　探头为2.5Z8×12A45;

　　30CrMnSi试块及LY12试块,尺寸为100 mm×45 mm×30 mm。

　　3.2　调节步骤

　　3.2.1　K值的确定

　　(1)30CrMnSi

　　如图1所示,当探头放置此处,出现回波B1时,多次测得l及L的数值如表1所示:

　　取平均值后,将l-及L-代入式(1),得:

　　同理,测得的l及L数值如表2所示,由此可得K与折射角θ的值。

　　由此看出,同一探头在测定不同材质的工件时,具有不同的K值与θ值。

　　3.2.2　扫描速度的确定

　　(1)30CrMnSi依据式(2),可得: