图2 超声波水浸法探伤波形图
2.2 仪器参数的选择
2.2.1脉冲宽度
在小口径钢管检测中,应选择合适的窄脉冲,虽然会减小发射能量,但可提高分辨率。
2.2.2检波方式
通常的超声波检测中,检波方式都选用全波,主要是可提高灵敏度和信噪比。但由于声波的正半周和负半周很难一致,全波整流后,回波信号会变宽,检测分辨率会降低。因此,在小口径钢管检测时,可选择半波整流。至于是选择正半波整流,还是负半波整流,可根据现场试验而定。
2.2.3匹配 探头良好的匹配,可提高发射功率,降低干扰噪声,进而提高检测灵敏度和分辨率。具体实施是探头线选用50 Ώ的同轴电缆,在其间加一个匹配电感。这里所用的匹配是利用变压器实现的,它是由两条或多条等长导线彼此紧靠并缠绕到高磁导率磁芯上组成。其设计理论较复杂,其参数通常根据经验公式和实际调试效果进行选取。决定其性能的参数主要包括:绕组特性阻抗、磁芯磁导率、绕组导线长度、绕组匝数(取决于绕组的长度和单位长度上的双绞股数)等。
3.检测实验
3.1 实验条件
样管:Φ12 mm×1.0 mm的不锈钢管。
人工缺陷:Φ6.0 mm平底孔,埋藏深度0.5 mm。
超声探头:水浸线聚焦探头,探头频率:8 MHz,水中焦距:25 mm,晶片尺寸:12 mm×10 mm,12 mm为轴向尺寸。
藕合介质:采用过滤循环水,要求水质尽量接近纯净水,水温尽量保持在20~25 ℃。
检测设备:如图3所示。
图3 NC-89型旋转头超声波检测系统
检测系统为16通道超声波旋转头系统,旋转头的超声信号稳定,抗干扰强。其中4个检测纵伤探头,8个检测横伤探头,4个检测分层和壁厚探头。
3.2 实验参数的设置
(1)水层厚度:为保证声波理论焦点在钢管圆心处,水层厚度应为19 mm。
(2)脉冲宽度:根据实际调整,脉冲宽度在0.18 µs是回波脉冲较窄,分辨率最高。
(3)检波方式:正半周动态实验检测方式为探头高速旋转,钢管直线前进。
3.3 实验结果
3.3.1静态检测结果 如图4所示,由于管壁较薄,钢/水一次界面波S1与底波B1间距太小,分层缺陷的回波很难分辨。为了保障自动化检测的效果,我们选用三次缺陷回波为自动化检测的探伤依据,从图中可见分层缺陷的回波清晰可辨。
图4 静态检测波形图
3.3.2动态检测结果
如图5所示,从检测结果可以看到,此套装置完全满足小径薄壁管的自动化分层检测要求。