测定斜探头前沿长度的几种方法比较

　　斜探头的前沿长度b是指入射点至探头前沿距离。由于斜探头的前沿长度b的准确与否关系到探头K值的准确性,进而影响缺陷定位的准确性,因此如何准确地测定b对斜探头的使用和开发设计均有重要意义。笔者采用CSK2ⅠA和CSK2ⅢA试块在近场长度N以外,用一点法、二点法和三点法对2.5P13×13K1.5斜探头前沿长度b进行测定,并对其进行分析、比较和总结。

　　1　2.5P13×13K1.5斜探头在钢中的近场长度N的计算^[1]

　　在横波超声波检验中,2.5P13×13K1.5斜探头(入射点至波源的距离L ₁=12 mm)在钢中的近场长度为

　　式中　a———斜探头晶片的长度

　　d———斜探头晶片的宽度

　　β———斜探头横波折射角

　　λs———横波在钢中的波长

　　α———斜探头纵波入射角

　　将a=d=13 mm,λs=C _s/f=3.23/2.5=1.29 mm(C _s为声速,f为频率),cosβ/cosα=0.78和tgα/tgβ=0.66代入上式得N=24.62 mm。

　　2　斜探头前沿长度b的测定

　　2.1　一点法^[1]

　　采用CSK2ⅠA试块中R=50或100 mm的一个圆柱曲面作为反射体测定b,称为一点法。由于圆柱曲面半径R= 50或100 mm均大于N=24.62 mm。因此采用其中一个圆柱曲面测定2.5P13×13K1.5斜探头的b值是满足在近场长度N以外测定的要求的。

　　将该斜探头放在CSK2ⅠA试块的探测面上,探测R=50或100 mm圆柱曲面回波,并使其波幅达到最高,此时探头斜楔底面与试块圆心的重合点就是该探头的入射点(图1),测量探头前沿距探测面端部的距离为M,则探头的前沿长度b=R-M。采用R=50和100 mm曲面作为反射体测得的b值分别为13和12 mm,平均值为12.5 mm。

　　2.2　二点法

　　采用CSK2ⅢA试块中两个不同深度的短横孔作为反射体测定b,称为二点法。2.5P13×13K1.5斜探头探测CSK2ⅢA试块中深度为10和20 mm短横孔时,其对应的声程分别为

　　由于该斜探头近场长度N= 24. 62 mm>18.18 mm而<36.36 mm。因此用深度≥20 mm短横孔回波测定b值是满足在近场长度N以外测定的要求的。

　　将2.5P13×13K1.5斜探头放在C SK2ⅢA试块探测面上,分别探测不同深度h的短横孔,使其波幅达到最高,并测量出简化的水平投影距离l(图2)。根据两短横孔的深度与其对应的简化水平投影距离的几何关系,探头的前沿长度为

　　式中　l ₂———较深短横孔的水平投影距离

　　l ₁———较浅短横孔的水平投影距离

　　m———较深短横孔与较浅短横孔深度的比值