一種用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]電站鍋爐用受熱面管子等小徑管常采用冷拔(乳)工藝制造，若質(zhì)量控制不好，會(huì)在鋼管表面出現(xiàn)縱向缺陷，受熱面管子在服役過程中也會(huì)在管子表面出現(xiàn)縱向缺陷，縱向缺陷的存在將會(huì)給鍋爐的運(yùn)行帶來安全隱患。為了確保小徑管的安全運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)小徑管的有效檢驗(yàn)甚為重要。
[0003]電站鍋爐用的受熱面小徑管的形狀為U型管或蛇形管分布，兩管的間距甚小，檢測(cè)空間受限。若使用渦流、磁粉、滲透檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)不便實(shí)施，并且均存在檢測(cè)盲區(qū)。
[0004]當(dāng)介質(zhì)表面受到交變應(yīng)力作用時(shí)，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟ǎQ為表面波，表面波是瑞利1887年首先提出來的，因此又稱瑞利波。表面波在介質(zhì)表面?zhèn)鞑r(shí)，介質(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)，橢圓長(zhǎng)軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播方向。橢圓運(yùn)動(dòng)可視為縱向振動(dòng)與橫向振動(dòng)的合成，即縱波與橫波的合成。因此表面波同橫波一樣只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體或氣體介質(zhì)中傳播。質(zhì)點(diǎn)振幅的大小與材料的彈性及表面波的傳播深度有關(guān)，其振動(dòng)能量隨深度增加而迅速減弱。當(dāng)表面波傳播的深度超過2倍波長(zhǎng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅已經(jīng)很小了。當(dāng)表面波在傳播途中碰到棱邊時(shí)，若棱邊曲率半徑R大于5倍波長(zhǎng)，表面波可不受阻攔的完全通過。當(dāng)R逐漸變小時(shí)，部分表面波能量被棱邊反射；當(dāng)1?小于等于波長(zhǎng)時(shí)，反射能量很大。例如彈簧、圓筒形工件的表面探傷，都可采用表面波。表面波檢測(cè)技術(shù)原理簡(jiǎn)單，但要設(shè)計(jì)一種適合于被檢工件表面缺陷檢測(cè)的超聲探頭，則是表面波檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵。目前工業(yè)上常用兩種超聲探頭在被檢測(cè)工件上激發(fā)表面波，一種是壓電式晶片探頭，另一種是電磁超聲探頭。
[0005]壓電式晶片受到電脈沖激勵(lì)后在楔塊中產(chǎn)生縱波，縱波在楔塊與工件界面上的入射角度大于第二臨界角時(shí)，縱波在界面上發(fā)生波型變換成表面波沿工件表面上傳播。壓電式晶片探頭主要用于表面質(zhì)量較高的工件上。
[0006]電磁超聲探頭由尚頻線圈和磁鐵構(gòu)成，當(dāng)通上尚頻電流的尚頻線圈置于工件表面時(shí)，工件表層產(chǎn)生渦流，此渦流在磁鐵形成的磁場(chǎng)作用下，渦流會(huì)產(chǎn)生高頻振動(dòng)，形成超聲波，電磁超聲探頭在滿足一定的激發(fā)條件時(shí)，則在工件表面會(huì)產(chǎn)生表面波。電磁超聲探頭主要用于工件表面質(zhì)量要求不高的工件和尺寸微小的工件上。
[0007]橋梁行業(yè)使用的鋼絲直徑較小，無法采用耦合劑方式的超聲檢測(cè)，必須使用無需聲耦合劑的檢測(cè)方式。為了解決該問題，檢測(cè)人員使用電磁超聲探頭放在鋼絲一側(cè)，使激勵(lì)出的表面波沿著鋼絲表面螺旋式傳播，可檢測(cè)出表面0.05mm劃傷，由于小徑管在檢測(cè)過程中，超聲波能夠進(jìn)入到管內(nèi)的較少，因此現(xiàn)有檢測(cè)能力較差，測(cè)量的精度較低，并且測(cè)量過程較為復(fù)雜。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，該超聲探頭能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小徑管縱向缺陷的檢測(cè)，并且檢測(cè)能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單。
[0009]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭包括殼體、晶片及透聲楔，殼體側(cè)面的底部開口，晶片位于所述殼體內(nèi)，透聲楔的上部?jī)?nèi)嵌于殼體側(cè)面的底部開口中將殼體1側(cè)面的底部開口封閉，晶片固定透聲楔的上部，透聲楔的底面為與待檢測(cè)小徑管表面相配合的凹面，晶片與外接電源相連接。
[0010]殼體的端部設(shè)有Q6接口，晶片通過Q6接口與外接電源相連接。
[0011]所述晶片的長(zhǎng)度及寬度均為6mm，晶片產(chǎn)生的超聲波的頻率為2.5MHz?5MHz。
[0012]所述透聲楔上部的橫截面為梯形結(jié)構(gòu)，晶片固定于所述梯形結(jié)構(gòu)的斜邊上。
[0013]所述殼體內(nèi)填充有用于降低外界噪聲的阻尼材料。
[0014]透聲楔的底面為圓柱形的凹面，透聲楔的底面的曲率半徑為16mm-79.5mm。
[0015]透聲楔的底面為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，晶片發(fā)出的超聲波的主聲束在透聲楔底面的入射點(diǎn)位于透聲楔底面的中心位置處。
[0016]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017]本實(shí)用新型所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭在檢測(cè)過程中，只需將透聲楔的底面緊貼待測(cè)小徑管表面，然后通過晶片發(fā)出超聲波來實(shí)現(xiàn)對(duì)小徑管表面縱向缺陷的檢測(cè)，同時(shí)晶片發(fā)出的超聲波能夠有效的進(jìn)入到待測(cè)小徑管中，檢測(cè)能力較強(qiáng)，并且操作簡(jiǎn)單，適用于小徑管。
[0018]進(jìn)一步，殼體內(nèi)填充有用于降低外界噪聲的阻尼材料，避免外界噪聲對(duì)超聲波的影響，從而有效的提尚檢測(cè)的精度。
[0019]進(jìn)一步，透聲楔的底面為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，晶片發(fā)出的超聲波的主聲束在透聲楔底面的入射點(diǎn)位于透聲楔底面的中心位置處，晶片發(fā)出的超聲波能夠最大程度的進(jìn)入到待測(cè)小徑管中，檢測(cè)的能力較強(qiáng)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，1為殼體、2為透聲楔、3為晶片、4為Q6接口。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023]參考圖1，本實(shí)用新型所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭包括殼體1、晶片3及透聲楔2，殼體1的底部開口，晶片3位于所述殼體1內(nèi)，透聲楔2的上部?jī)?nèi)嵌于殼體1的底部開口中將殼體1的底部開口封閉，晶片3固定透聲楔2的上部，透聲楔2的底面為與待檢測(cè)小徑管表面相配合的凹面，晶片3與外接電源相連接。
[0024]需要說明的是，殼體1的端部設(shè)有Q6接口 4，晶片3通過Q6接口 4與外接電源相連接；晶片3的長(zhǎng)度及寬度均為6mm，晶片3發(fā)出的超聲波的頻率為2.5MHz?5MHz ;透聲楔2上部的橫截面為梯形結(jié)構(gòu)，晶片3固定于所述梯形結(jié)構(gòu)的斜邊上；透聲楔2的底面為圓柱形的凹面，透聲楔2的底面的曲率半徑為16mm-79.5mm。透聲楔2的底面為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，晶片3發(fā)出的超聲波的主聲束在透聲楔2底面的入射點(diǎn)位于透聲楔2底面的中心位置。
[0025]另外，殼體1內(nèi)填充有用于降低外界噪聲的阻尼材料，能夠有效地吸收噪聲能量，使干擾聲能迅速耗散，降低探頭本身的雜亂信號(hào)，阻尼材料配方是以鎢粉、環(huán)氧樹脂、二乙烯三胺、鄰苯二甲酸二丁脂按一定比例配置。
[0026]透聲楔2為固體，且超聲波在固體中傳播速度快，由于透聲楔2貼合在待檢小徑管的表面上，因此絕大數(shù)由晶片3產(chǎn)生的超聲波都能通過透聲楔2傳遞至待檢小徑管表面，從而使本實(shí)用新型所述的超聲探頭具有較高的發(fā)現(xiàn)待檢小徑管表面縱向缺陷的能力。
[0027]透聲楔2可以由2720±20m/s的有機(jī)玻璃制成，晶片3可以由鋯鈦酸鉛(PbZrTi03)制成，殼體1由鋁合金制成。
[0028]本實(shí)用新型的具體操作為:
[0029]將透聲楔2的底部緊貼待測(cè)小徑管的表面上，外接電源作用在晶片3上，使晶片3產(chǎn)生超聲波，超聲波穿過透聲楔2傳遞到待測(cè)小徑管中，同時(shí)移動(dòng)本實(shí)用新型所述的超聲探頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)小徑管表面縱向缺陷的檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，包括殼體(1)、晶片(3)及透聲楔(2)，殼體⑴側(cè)面的底部開口，晶片(3)位于所述殼體⑴內(nèi)，透聲楔⑵的上部?jī)?nèi)嵌于殼體(1)側(cè)面的底部開口中將殼體(1)側(cè)面的底部開口封閉，晶片(3)固定透聲楔(2)的上部，透聲楔(2)的底面為與待檢測(cè)小徑管表面相配合的凹面，晶片(3)與外接電源相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，殼體⑴的端部設(shè)有Q6接口(4)，晶片(3)通過Q6接口(4)與外接電源相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，所述晶片(3)的長(zhǎng)度及寬度均為6mm，晶片(3)產(chǎn)生的超聲波的頻率為2.5MHz?5MHz。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，所述透聲楔(2)上部的橫截面為梯形結(jié)構(gòu)，晶片(3)固定于所述梯形結(jié)構(gòu)的斜邊上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，所述殼體(1)內(nèi)填充有用于降低外界噪聲的阻尼材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，透聲楔⑵的底面為圓柱形的凹面，透聲楔⑵的底面的曲率半徑為16mm-79.5mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，其特征在于，透聲楔(2)的底面為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，晶片(3)發(fā)出的超聲波的主聲束在透聲楔(2)底面的入射點(diǎn)位于透聲楔(2)底面的中心位置處。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于小徑管表面縱向缺陷檢測(cè)的超聲探頭，包括殼體、晶片及透聲楔，殼體側(cè)面的底部開口，晶片位于所述殼體內(nèi)，透聲楔的上部?jī)?nèi)嵌于殼體側(cè)面的底部開口中將殼體側(cè)面的底部開口封閉，晶片固定透聲楔的上部，透聲楔的底面為與待檢測(cè)小徑管表面相配合的凹面，晶片與外接電源相連接。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小徑管縱向缺陷的檢測(cè)，并且檢測(cè)能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單。
【IPC分類】G01N29/24, G01N29/04
【公開號(hào)】CN205049526
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520849576
【發(fā)明人】張紅軍, 孟永樂, 呂一楠, 高磊, 殷尊, 侯召堂
【申請(qǐng)人】西安熱工研究院有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日