通用AVG曲线误差的研究

　　1　引言

　　长期以来一直使用当量法测定和表示缺陷的大小,近年来,更精确更直观的方法例如TOFD(衍射波时差法)、B扫描、C扫描和扇扫描成像、超声照相机等也得到了广泛应用,但是这些方法都有自身的局限性。扫描成像法只有在声束细聚焦的条件下才能精确地显示缺陷大小和形状,声束越细所需扫查线越密集,成像速度越慢,不适合大批量检验;受工件形状限制较大;扫查设备复杂,整套设备价格昂贵。超声照相机要求的扫查线密度略低于上面几种扫描成像方法,除此之外扫描成像的其它缺点超声照相机也有[1]。TOFD的优点是能测量缺陷的高度,特别是能测量裂纹的高度;缺点是由于受脉冲宽度影响,TOFD不适合探测高度小的缺陷,包括表面缺陷和内部缺陷,在最好的探测条件下,也只能测量高度大于1mm的缺陷[2]。而当量法简单易行,对客观条件要求低,目前仍然是工业超声探伤采用最多的缺陷定量方法。当量法包括对比试块法、计算法和AVG曲线法。这三种方法只是具体做法不同,原理完全相同。计算法最简单,但是只能用于缺陷与探测面之间的距离X≥3N的缺陷(N是探头的近场区长度)。对比试块法不受探测距离限制,但是必须制做一系列的对比试块,比较耗费人力、物力,且在许多情况下大量制做试块是不现实的。AVG曲线有两种,一种是专用AVG曲线,只适用于一种规格(压电片的直径和频率)或一个型号的探头检验某一种材料(目前只有用于钢的专用AVG曲线);另外一种是通用AVG曲线,其不受探头直径和频率限制,也不受材料限制,适用范围很广。国内很少有人使用通用AVG曲线,原因之一是大多数基层NDT工作者缺乏对通用AVG曲线全面深入的了解;二是AVG曲线的详细资料是以公司或学术团体内部技术报告的形式发表,不易查找,至今期刊发表的相关论文极少,教课书和专著中有关资料也很简略,尤其缺少通用AVG曲线误差大小方面的数据,使得无法确定误差大小而不能使用。鉴于上述情况,笔者搜集整理了通用和专用AVG曲线的资料,将二者进行对比,确定其相差的程度。并测量不同距离的平底孔的回波幅度和底波幅度,用通用AVG曲线确定缺陷当量,将得到的平底孔直径与真实的平底孔直径相对比,从而得出用通用AVG曲线确定缺陷当量所产生误差的范围。

　　2　AVG曲线概况

　　专用AVG曲线是根据实验结果绘制的。目前国内绘制的专用AVG曲线图只有一种,见图1,其只适合用2.5MHz 20mm直探头检验钢中的缺陷,最小的探测距离是0.5N,即21.2mm。国外使用的专用AVG曲线都由Krautkramer公司(以下简称:KK公司)绘制,未见其它专用AVG曲线。KK公司向用户提供多种标准型号的直探头、双晶直探头和斜探头的同时,也向用户提供每种探头的专用AVG曲线,图2是KK公司MB4S-N型直探头的专用AVG曲线,该探头的频率是4MHz,晶片直径 10mm。专用AVG曲线得到了比较广泛的应用,为广大的基层NDT人员带来了许多方便。