同心度对超声波自动探伤设备检测结果的影响分析

　　0　前言

　　超声波自动探伤线对同心度的要求很严格，同心度不良会直接导致漏报、误报的发生，进而导致产品质量得不到保证与成材率的降低。另外，同心度涉及到探伤线上许多辅助机械设备与主机的配合问题，如要求传输辊道中心线、导套和探头箱体中心线一致，要求导套与被检钢管的间隙在许可范围内，要求钢管的弯曲度低于1.5mm/m 等。KARLDEUTSCH(卡尔德意志)自动探伤设备对同心度要求很高，在调试期间就出现稳定性差现象，后续运行过程中经常出现漏报、误报问题，严重降低设备的可靠性。本文主要研究分析同心度对超声波自动探伤线检测结果的影响。

　　1　自动探伤设备概况

　　1.1　设备适用范围及相关参数

　　该超声波自动探伤设备的适用范围及相关参数见表1。

　　1.2　探头布置

　　在主机机体内沿钢管轴向装有2组探头，第一组PS1由两排探头组成，两排交错且正反向布置，以保证覆盖率及满足双向检测，每排八个通道，沿圆周方向等角度分布，即每个探头的中心线之间的夹角为22.5°，每个探头的角度可调，用来检测纵向缺陷;第二组PS2由三排探头组成，同样每排八个通道，前两排与第一组相同，用来检测纵向缺陷，第三排属于直探头，同样沿圆周方向等角度分布，用来检测钢管的壁厚。

　　1.3　检测方式

　　该超声波自动设备检测方式为探头圆周固定分布、钢管直线前进，检测钢管中纵向缺陷及测量壁厚，检测不同规格的钢管时，选用不同的导套，导套与被检钢管的间隙小于0.3mm，通过一个标有角度刻度的摇柄来调整检测纵向缺陷的探头入射角。

　　2　同心度对检测效果的影响

　　超声波自动探伤设备在检测钢管时，良好的同心度能保证探头有效声束按设计要求100%覆盖钢管，不仅使得示波屏上显示的界面回波的幅度和位置基本稳定，同时由于水声程恒定，而使得钢管周向灵敏度误差控制在低于4dB。探伤仪示波屏上的一次界面波、钢管内外壁伤波以及二次界面波的显示如图1所示。

　　当探头入射角固定、被检测钢管的规格确定时，由于同心度的不同，导致水声程的不同，使得示波屏上显示的回波位置发生前后移动，同时伴随着波幅的大幅度波动。也导致周向上各探头相对钢管入射角的不同，进而导致周向灵敏度出现偏差。这严重影响对钢管中缺陷的探伤定量、定位，由此将引起漏报率和误报率升高，降低探伤设备的稳定性和可靠性。根据斯奈尔定律可以计算出当钢管轴心线与探头入射点的包络线构成的圆心偏移1mm 时，水中纵波入射角α由初始的19°变为16°，横波在钢管中的折射角β由45°变为37°。折射角的变化将引起波形幅度与位置的变化，从而影响探伤效果。