CN208689014U - 一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及利用超声波、声波或次声波来测试或分析材料；靠发射超声波或声波通过物体得到物体内部的显像的零部件技术领域，具体是一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块。该试块本体顶面为一向上凸起的弧面，试块的底部为平面，试块两侧底部分别开设有一矩形缺口，其中一侧的矩形缺口下部还开设有一圆弧面，在该圆弧面的中心线上开设有一与圆弧面同心的圆弧槽。本实用新型解决了各种小径薄壁管环缝超声波特殊探头的相关技术指标的测试，可用于验证定制探头的性能，能满足验证定制超声探头有关性能和扫查灵敏度的标定，确保超声定量定位检测数据的有效性，为压力管道的安全评价提供可靠的数据。

Description

一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块

技术领域

本实用新型涉及利用超声波、声波或次声波来测试或分析材料；靠发射超声波或声波通过物体得到物体内部的显像的零部件技术领域，具体是一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块。

背景技术

小径薄壁管道对接环焊缝的检测长期以来均采用射线方法检测，该方法除存在劳动强度大、效率低、周期长、成本高、射线对人体有害、只能夜间作用外，特别是射线照相时必须排空管内介质，不能实现在用检测，对影响安全最重要的缺陷自身高度不能提供精确的定量数据。为此《承压设备无损检测》NB/T47013-2015版标准中，把小径薄壁管道对接环缝32≤DO≤159、T＝4～8mm超声波检测列入标准内容中，但是要做到在役压力管道定量、定自身高度检测，目前市场上普通探头无法适应检测要求，需要定制一种特殊的超声探头。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决各种小径薄壁管环缝超声波特殊探头的相关技术指标的测试，设计一种特殊试块及相关的反射体用于验证定制探头的性能。特殊标准试块应能满足验证定制超声探头有关性能和扫查灵敏度的标定。确保超声定量定位检测数据的有效性，为压力管道的安全评价提供可靠的数据。

为实现上述目的，提供一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，包括试块本体，所述的试块本体顶面为一向上凸起的弧面，所述试块的底部为平面，所述的试块两侧底部分别开设有一矩形缺口，其中一侧的矩形缺口下部还开设有一圆弧面，在该圆弧面的中心线上开设有一与所述圆弧面同心的圆弧槽，位于该侧的矩形缺口为第一柱缺角反射体，位于试块另一侧的矩形缺口为第二柱缺角反射体。

优选地，所述的试块采用碳钢材料制成，试块最大长宽高尺寸为100mm×15mm×20mm。

优选地，所述的试块本体顶面的弧面长度为100mm、宽度为15mm，该弧面曲率半径按所检工件的曲率半径加工，模拟实际检测环境。

优选地，所述矩形缺口的倒角不大于0.1mm。

优选地，所述第一柱缺角反射体的长度为10mm，所述第一柱缺角反射体的顶面距离所述试块顶面顶点之间的距离为2.5mm，所述第二柱缺角反射体的长度为10mm，所述第二柱缺角反射体的顶面距离试块顶面顶点之间的距离为7.5mm。

优选地，所述的圆弧面半径为5mm、宽度为15mm，所述的圆弧槽半径为7mm、宽度为2mm。

优选地，所述的试块底面长度为75mm、宽度为15mm。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：

1、本实用新型设计新颖，结构简单，加工方便，操作简单，且重量轻便于携带。

2、本实用新型设计采用了一种新型反射体即柱缺角反射体，比以往采用的模孔、柱孔、平底孔、沟槽等反射体更能精确的调节仪器的扫描基线，效果较理想。

3、本实用新型设计的同心扇形反射体，能同时满足验证探头声轴是否偏斜，探头分辨力及横向聚焦的效果，三种功能有效的融合在一起。

4、本实用新型设计的圆弧面按检测对象实际曲率半径加工，能有效的模拟现场检测环境，确保所验证的特殊超声探头性能可靠，检测定位定量更精确。

附图说明

图1(a)为本实用新型实施例中的试块主要结构示意图；

图1(b)为本实用新型实施例中图1(a)的侧视图；

图2(a)为本实用新型实施例中试块测试探头声轴偏斜及横向分辨力的测试示意图；

图2(b)为本实用新型实施例中图2(a)的侧视图；

图2(c)为本实用新型实施例中试块测试探头声轴偏斜及横向分辨力时的波形图；

图3(a)为本实用新型实施例中试块测试探头分辨力的示意图；

图3(b)为本实用新型实施例中试块测试探头分辨力时的波形图；

图4为本实用新型实施例中试块测试探头前沿值b及K值的示意图；

如图所示，图中：1.弧面2.第一柱缺角反射体3.第二柱缺角反射体4.圆弧面5.试块底面6.圆弧槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1(a)、图1(b)所示，本实施例中用于薄壁小径管超声检测探头性能验证试块包括弧面1、第一柱缺角反射体2、第二柱缺角反射体3、圆弧面4、圆弧槽6和底面5。第一柱缺角反射体2、第二柱缺角反射体3为在试块两侧底部分别开设有的矩形缺口。验证试块优选采用碳钢材料制成，试块最大长宽高尺寸为100mm×15mm×20mm。

其中，弧面1设于试块顶部，长度为100mm，宽度为15mm，弧面曲率半径按检测对象实际曲率半径加工。第一柱缺角反射体2和第二柱缺角反射体3分别设于试块两侧，第一柱缺角反射体2和第二柱缺角反射体3的一边垂直于弧面1，一边平行于底面5，由此呈直角，第一柱缺角反射体2和第二柱缺角反射体3的倒角r不大于0.1mm。第一柱缺角反射体设置于试块左侧，长度为10mm，离弧面1高度为2.5mm。第二柱缺角反射体设置于试块右侧，长度为10mm，离弧面1高度为7.5mm。圆弧面4设置于试块左下部，半径为5mm，宽度为15mm，在该圆弧面的中心线上加工有一半径为7mm的同心圆弧槽，宽度为2mm。试块的底面5为大平底，与弧面1平行，底面的长度为75mm，宽度为15mm。本实用新型设计新颖，加工方便，操作简单，能有效的对用于薄壁小径管超声检测探头的聚焦性能、声束偏斜、分辨力、K值及探头前沿进行性能验证。

如图2(a)～图2(c)所示，本实用新型验证探头声轴是否偏斜和横向分辨力。探测圆弧槽组合反射体，此时仪器屏幕上会出现两相邻的回波图形，前者为中心圆弧槽的回波，后者为圆柱面的回波。运动探头，当中心圆弧槽的回波幅度最大时，观察探头轴线是否偏斜即可判断声轴是否偏斜。测试中若未发现声轴的偏斜，则可在中心圆弧槽的回波幅度最大时，观察两回波的幅度差ΔA1。若ΔA1≥20dB时，说明探头聚焦效果较好，若ΔA1＜12dB时说明聚焦效果较差。

如图3(a)、图3(b)所示，本实用新型验证探头分辨力。将探头在试块上横向移动，使两回波波幅相等时，测定从波峰到波谷的波幅差ΔA2。其差值亦应不小于12dB。

如图4所示，本实用新型测试探头前沿长度和K值。探测两个柱缺角反射体，此时仅能获得角端的衍射波信号，当衍射波信号波幅最大时测量探头的前沿距离L。按下式计算探头的K值及b值。

K＝(L₂-L₁)/5

b＝7.5K-L₂

式中，L₁为探测第一柱缺角反射体时探头前沿长度，L₂为探测第二柱缺角反射体时探头前沿长度。

最后，本实用新型也可进行探头的扫描调节，探测第一柱缺角反射体2和第二柱缺角反射体3，利用角的端点超声波进行调节。由于两反射体的埋藏深度为3倍的关系。“扫描”调节量分别为Δ/2和3Δ/2即可，其中Δ为回波距离差。

上述试验验证方法实测表明，本实用新型所设计的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证试块的功能达到了设计要求，可以满足多种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的目的。

Claims (7)

1.一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，包括试块本体，其特征在于所述的试块本体顶面为一向上凸起的弧面，所述试块的底部为平面，所述的试块两侧底部分别开设有一矩形缺口，其中一侧的矩形缺口下部还开设有一圆弧面，在该圆弧面的中心线上开设有一与所述圆弧面同心的圆弧槽，位于该侧的矩形缺口为第一柱缺角反射体，位于试块另一侧的矩形缺口为第二柱缺角反射体。

2.如权利要求1所述的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，其特征在于所述的试块采用碳钢材料制成，试块最大长宽高尺寸为100mm×15mm×20mm。

3.如权利要求1所述的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，其特征在于所述的试块本体顶面的弧面长度为100mm、宽度为15mm。

4.如权利要求1所述的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，其特征在于所述矩形缺口的倒角不大于0.1mm。

5.如权利要求1所述的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，其特征在于所述第一柱缺角反射体的长度为10mm，所述第一柱缺角反射体的顶面距离所述试块顶面顶点之间的距离为2.5mm，所述第二柱缺角反射体的长度为10mm，所述第二柱缺角反射体的顶面距离试块顶面顶点之间的距离为7.5mm。

6.如权利要求1所述的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，其特征在于所述的圆弧面半径为5mm、宽度为15mm，所述的圆弧槽半径为7mm、宽度为2mm。

7.如权利要求1所述的一种用于薄壁小径管超声检测探头性能验证的试块，其特征在于所述的试块底面长度为75mm、宽度为15mm。