超声探伤在身管检测中的应用

　　1　引言

　　身管是火炮的重要组成部分,在发射时赋予弹丸的初速和射向。它的工作条件是较为恶劣和苛刻的,不仅要承受高压高温火药气体的作用,还要经受高速运动弹丸对它的作用。身管的质量和技术情况直接影响着使用安全、射击效果和火炮寿命。因而,身管的检测在整个火炮的制造与验收以及大修检查中有着十分重要地位。由于身管在热处理前和加工后,都需要严格检查其外表和内部是否存在裂纹、夹杂、离层等缺陷,然而通常所采用的磁力探伤和荧光探伤等方式,虽能很好的探测到身管近表面的缺陷,但由于这些方法本身均存在着诸如探测有效深度浅、灵敏度不高等不足,不能准确、灵敏的探测到身管内部所存在的缺陷。超声探伤以其较好的探测厚度和较高的灵敏度,恰好可以弥补这一不足,更有效的对身管进行检测。

　　2　身管的检测

　　由于身管是管状型材,采用超声波对其进行检测要比检测普通板状材料复杂的多。用超声探伤对身管检测时,可以采用接触法和水浸法两种方式。所谓接触法就是指探头与身管表面直接接触进行探伤的方法,如图1所示。为了实现良好的声耦合,这种方法不仅要求探头按身管的规格制成圆弧形,使探头与身管的探测面完全吻合,而且,身管表面需涂敷耦合剂。对于纵向缺陷,探头按图1(a)放置,沿身管圆周方向探测。对于横向缺陷,探头按图1(b)放置,沿身管轴向探测。但是这种方法是平面声束投射到曲面上,声束各点的入射角度差别较大,使管内折射波型较为复杂,所以必将导致探测灵敏度降低和增大内外壁探测灵敏度的差别,且曲率半径愈小,此种现象愈严重,所以这种检测方式并不十分理想。下面介绍水浸法对身管检测。

　　所谓水浸法探伤是指探头与身管不接触,二者之间以水作为耦合介质进行探伤的方法,如图2所示。身管水浸法探伤仍以横波为主,由于超声波在水与身管的交界面发生反射使声能产生衰减,实际传入身管内部的横波能量相对较弱。所以,它有效探测范围要比接触法小。为了探测身管整个圆周,必须使探头与身管作相对转动。可分为管子旋转前进,探头不动;管子直线前进,探头旋转;管子旋转,探头直线移动等形式。

　　2.1　横波的产生

　　水浸法探伤在身管中激发横波是利用纵波倾斜入射时在两种介质界面上发生折射和波型转换的原理来实现的。水浸法采用特制的纵波探头,使其偏离管子中心入射,如图2所示,因而在水与管子的交界面产生折射和波型转换,当探头和身管配置得适当时,便可在身管中激发出纯横波。

　　2.2　主要工艺及参数的选择