超声波检测焊缝时如何选择斜探头

Release date:2021-03-23
在焊接件超声波检测工作中,选择合适的探头是发现缺陷、并对缺陷定位和定量的关键。因此在进行超声波检验之前,一定要对检验对像有一个充分的了解,对可能产生的缺陷有一定的认识,从而根据这些情况来选择探头。

一、频率的选择

频率的大小主要影响探头近场区的长度和半扩散角的大小,频率高,波长短,声束窄、扩散角小,能量集中,声束指向性好,因为波长短,对发现细小缺陷的能力强,分辨力高,缺陷定位准确。但是频率高,声波在材料中的衰减大,穿透能力差,频率高,近场区较大,对薄板工件发现近表面缺陷能力减弱,在选择探头频率时要综合考虑。对厚板对接焊缝应尽量选择频率小一些,一般取2MHz左右;特别是铸件和奥氏体不锈钢件,衰减大,频率一般选0.5—1MH,对中等厚度板对接焊缝可选择频率较大一些的探头一般选择2.5MHz的探头,薄板醉大频率可选择5MHz。

二、晶片尺寸的选择

晶片尺寸的大小决定了超声波的发射功率,晶片尺寸越大,发射功率越大,晶片尺寸大,半扩散角小,声束指向性好,信噪比优于小晶片探头,未扩散区增大,相对扫查的厚度范围较大,对厚板应尽量选择晶片尺寸大一些的探头,晶片尺寸大,相对扫查宽度大,能够提高工作效率。晶片尺寸大,近场较大,对于容器筒体或接管表面为曲面时为保证耦合,探头晶片不宜过大。对于奥氏体不锈钢焊缝,为了减少晶粒散射的面积,应当选用大晶片探头。晶片尺寸大对于薄板材料来说近场大,对探伤不利,在保证强度足够的前提下尽量选择晶片尺寸小一些的探头。方形晶片相对长方形晶片发射能量集中,在选择晶片时,应优先选择方形晶片。

三、K值的选择

K值对探伤灵敏度、声束轴线的方向,一次波的声程有较大的影响,对于有机玻璃制成的斜楔,在K=0.84时,声压往复透射率,K值越大,折射角大,一次波的声程大,当检测厚壁工件时,应选用较小的K值,薄壁工件时,应选择较大K值,焊缝检测过程中应保证主声束能够扫查整个焊缝截面。应尽量使声束垂直于可能产生的主要缺陷,对于焊缝根部的未焊透缺陷,要考虑端角反射问题,使用K=0.7—1.5左右的探头,超过这个范围的K值端角反射率低。在选择K值的过程中要根据检测质量的要求、板材厚度,检查的主要缺陷等情况综合考虑合理选择,如一种K值的探头不能够满足检测要求,要同时选择不同K值的探头来满足质量要求。

四、探头前沿的选择

横波斜探头一般由压电晶片,吸声材料,斜楔,阻尼块,电缆线和外壳基本组成。压电晶片的振动包括厚度方向的振动和径向振动,其中厚度方向的振动是对我们有利的,而径向振动是我们要消除的。一般通过斜楔前端做成牛角形外加吸声材料来消除,这些也只能减少径向振动,不能够完全的消除,仍有部分径向波会传导到工件上,对主声束的传播产生一定的干涉。因此,在选择探头的过程中,在满足一次波和二次波能够扫查焊缝整个区域的前提下,前沿可以选择大一点,对于薄板,为了保证声束能够扫查整个焊缝载面,应选择前沿相对较小一些,特别是对于薄壁管道的检测,要求尽量前沿短一些。
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