超高压水晶釜超声波探伤方法

　　水晶釜是有一定曲率的圆柱形厚壁锻造容器,釜体不存在焊缝。检验水晶釜的外表面裂纹常用磁粉探伤方法;因水晶釜的内径较小,探伤人员无法进入,故水晶釜承压部分常用超声波探伤。由于现行超声波探伤标准中没有针对此类容器在役检验的具体规定,特别是曲面厚壁周向超声波探伤的仪器校准、对比试块制作、探头选择及测定等都不能按常规方法进行。根据以上特点,笔者采取了如下方法对水晶釜进行了超声波探伤,解决了周向探伤仪校准、探头入射点确定及K值测量的困难,效果显著。

　　1　探头的选择

　　(1)为使超声波能够扫查到釜体内壁,其几何临界角见图1。由图1可知,使超声波声速轴线到达内壁的条件为:

　　图1　探头几何临界角的确定示意图

　　式中　β———探头折射角;

　　r———工件内孔半径;

　　R———工件半径;

　　T———壁厚;

　　D———工件直径。

　　被检水晶釜的规格为436 mm×92.9 mm,由式(1)可知sinβ=0.57,β=35°,又根据反射和折射定律可得:

　　由式(2)可知,αL=28.99°大于第一临界角,小于第二临界角,符合单一横波探伤的条件。

　　(2)为保证足够的探伤灵敏度并结合被检工件的特点选用如下探头:①2P22×22 R218K0.7(周向探伤)。②2P22×22K1(径向探伤)。③2.5P20(直探头纵波探伤)。

　　(3)试块尺寸见图2。其内外圆弧尺寸与被检工件一致,材质相同,制作有两个深度不同的3 mm×3 mm横通孔和一个高0.5 mm的线切割槽。

　　2　外圆周向超声波探伤仪器的校准

　　2.1　仪器的距离校准

　　由图3知:

　　AC = T,BC = Ttgβ= KT

　　从而得:

　　根据式(4)和(5)得出采用K=0.7探头如图1探伤水晶釜时,不同T值对应的H和弧长L的数值见表1。根据定位修正,找到已知深度的孔,按表1中数值对仪器进行修正。

　　2.2　探头入射点的测定

　　由图3知:

　　式中a为探头前沿。由式(7),利用深度为H1和H2的人工反射孔可求得探头的入射点。

　　2.3　探头K值的测定

　　根据直线方程点斜率式:

　　根据式(8),利用试块上已知的H1和H2及表1中的修正数值可测得探头的K值,即

　　3　探伤灵敏度的确定

　　3.1　2.5P20 mm纵波直探头探伤灵敏度的确定

　　按照JB 4730.3—2005标准中有关锻件探伤方法对仪器进行校准和灵敏度的确定。

　　3.2　K1斜探头探伤灵敏度的确定

　　(1)用CSK2IA试块对仪器进行距离效准和探头K值测定。