長(zhǎng)橫孔與短橫孔試塊研究

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1、第25卷第6期電力建設(shè)Vol.25No.6·14·2004年6月ElectricPowerConstructionJun,2004長(zhǎng)橫孔與短橫孔試塊研究122雷勝軍,劉國(guó)普,孫宏(1.浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)中心,杭州市,310020;2.葛洲壩集團(tuán)公司,湖北省宜昌市443002)[摘要]我國(guó)壓力容器無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JB4730—94規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)反射體有長(zhǎng)橫孔和短橫孔2種試塊,2種試塊對(duì)超聲波反射規(guī)律的研究表明,由此可能引起對(duì)缺陷評(píng)定的矛盾,因此,2種試塊并存在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中是不合理的。通過(guò)2種試塊的比較,并參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn),建議在標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)只保留1種長(zhǎng)橫孔試塊,即CSK-

2、ⅡA試塊。[關(guān)鍵詞]超聲波探傷長(zhǎng)橫孔試塊短橫孔試塊+中圖分類號(hào):TG115.285文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-7229(2004)06-0014-03StudyonReferenceBlockswithLong2horizontalandShort-horizontalHoles122LeiShengjun,LiuGuopu,SunHong(1.ZhejiangProvincialSpecialEquipmentInspectionCenter,Hangzhou,310020;2.GezhouDamGroupsCorporation,Yichang

3、Hubei,443002)[Keywords]ultrasonicdetection;referenceblockwithlong2horizontalhole;referenceblockwithshort2horizontalhole在對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波探傷時(shí),一般應(yīng)用距離-式中Pf———人工缺陷返回聲壓;波幅曲線對(duì)缺陷進(jìn)行定量。制作距離-波幅曲線Pb———大平底返回聲壓。時(shí),需要一個(gè)參考反射體。我國(guó)壓力容器無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JB4730—94規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)反射體有CSK-ⅡA試塊和CSK-ⅢA試塊2種,即<2mm×40mm長(zhǎng)橫孔試塊和<1mm×6mm短橫孔試塊

4、。由于長(zhǎng)橫孔和短橫孔對(duì)超聲波的反射規(guī)律不同,兩者的距離-波幅曲線不平行,短橫孔的曲線斜率大于長(zhǎng)橫孔的曲線斜率,因此兩者的距離-波幅曲線必然相交。由此可能引起對(duì)缺陷評(píng)定的矛盾:在焊縫中檢出的缺陷,若回波聲程在交點(diǎn)前,用短橫孔判定合格而用圖1人工缺陷聲壓反射率的定義長(zhǎng)橫孔判定不合格;若回波聲程在交點(diǎn)后,用短橫孔判定不合格而用長(zhǎng)橫孔判別為合格。因此在1個(gè)標(biāo)對(duì)于圓柱形人工缺陷,設(shè)其直徑為2a,長(zhǎng)度為準(zhǔn)中規(guī)定2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)反射體存在矛盾。究竟采用哪種2b,如圖2所示。當(dāng)2a≥0.7λ,2b≥0.7λ時(shí),聲波標(biāo)準(zhǔn)反射體比較好呢?本文對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探討。垂直于圓柱的軸線入射

5、時(shí)的反射率由下式給出:[1,2,3,4]r=2aS2(b′)+C2(b′)(1)1長(zhǎng)橫孔與短橫孔的反射規(guī)律a+x為了研究長(zhǎng)橫孔與短橫孔的聲壓反射規(guī)律,在b′=2b/λx式中λ———波長(zhǎng);此引進(jìn)人工缺陷聲壓反射率的概念。人工缺陷聲壓反射率r定義為:人工缺陷返回聲壓與大平底面返S(b′)、C(b′)———菲涅爾函數(shù),其定義為:2πt2回聲壓之比,如圖1所示。根據(jù)定義有:S(b′)=∫sindt02Pfb′2r=πtPbC(b′)=∫cosdt02收稿日期:2003-12-22第6期長(zhǎng)橫孔與短橫孔試塊研究·15·2實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證上述分析,我們用2.5PI3×13K

6、1的探頭分別在CSK-ⅡA長(zhǎng)橫孔試塊和CSK-ⅢA短橫孔試塊上測(cè)出了不同孔深對(duì)應(yīng)的回波分貝值,其數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)表1的數(shù)據(jù)做出的距離-波幅曲線見圖3。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,2條曲線確實(shí)是相交的。因此,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定2個(gè)參考反射體是不妥當(dāng)?shù)?。圖2圓柱形人工缺陷表1長(zhǎng)橫孔與短橫孔的回波分貝值孔深/mm長(zhǎng)橫孔回波/dB短橫孔回波/dB1063.458.2當(dāng)孔長(zhǎng)滿足2b≥4λx,誤差在1dB內(nèi)時(shí),反2063.859.53062.656.9a射率為:r=(2)4061.854.0a+x5059.850.8對(duì)于長(zhǎng)橫孔,其反射率可用(2)式計(jì)算。6057.447.3當(dāng)孔長(zhǎng)滿

7、足0.8λx≥2b≥0.7λ,誤差在1dB7055.244.68053.342.4內(nèi)時(shí),反射率為:9052.040.210050.138.0abr=22(3)(a+x)λx對(duì)短橫孔,2a=1mm,2b=6mm,當(dāng)聲程x≥43.8mm時(shí),0.8λx≥6成立,其反射率可由(3)式計(jì)算。大平底的回波聲壓Pb,當(dāng)x≥3N(N為近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度)時(shí),有:P0FsPb=(4)2λx式中P0———探頭波源的起始聲壓;圖3根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出的距離-波幅曲線Fs———探頭波源的面積。由(2)、(3)、(4)式可推出長(zhǎng)橫孔的回波聲壓為:P0FsaP0Fsa32種試塊比較Pf=≈(5

8、)2λxa+x2λxx3.1對(duì)缺陷的模擬比較短橫孔的回波聲壓為:焊縫中常見的缺陷