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1 问题
特设《超声检测》教材(2008版)第294页有这样的叙述:“曲面工件是指直径小于或等于500mm的承压设备”。
上面这一叙述,它的原意似乎是:当曲面工件的直径大于500mm时,可以近似地把它当作平面工件,使用平面对比试块,确定扫查灵敏度就行了。
我认为教材的这一叙述是不准确的。原因是:
第一,它无法回答下面的问题
对曲面筒体(直径560mm)的纵缝进行检测,使用探头晶片直径d=13mm,探头宽度b=18mm,探头长度L=40mm,按JB4730.3—2005要求,该不该使用曲面试块?该使用什么样的曲面试块?
按JB/T4730.3第
但这一回答,与教材叙述矛盾。因为筒体直径560mm,大于500mm,不是曲面工件了,怎么还需要曲面试块呢?
第二,ASME V 第四章 “附录G平面试块替代曲面试块的补偿”举了一个例子:曲面工件半径R=254mm(直径D=508mm),用直径25mm、频率为2.25MHz、保护膜为碳化硼的探头,以甘油作耦合剂。在这种情况下,在平面对比试块上确定了扫查灵敏度,去检测这个直径508mm的曲面工件,还需要按附录G图G461(b)确定的耦合补偿数,再增益(提升)12dB,才可以检测。这就是说,不分晶片尺寸大小,不讲频率高低,“认为直径大于500mm的工件,使用平面对比试块,确定扫查灵敏度就行了”的观点,是不对的,如这个例子差12dB。
2 曲面工件使用平面对比试块,不需要耦合补偿的条件
ASME V(2010版)第四章“附录G平面试块替代曲面试块的补偿”,认为:这决定于工件的曲率半径R与探头的适用工件当量半径(也有人译为“临界半径”)Rc的比值。当R/Rc≥1时,在平面对比试块上确定了扫查灵敏度,就不需要耦合补偿了。
探头适用工件的当量半径Rc与下列因素有关:
(1)两个主要因素:
a) 晶片直径Φ:Rc大约和晶片直径Φ的平方成正比;
b) 探头频率f: Rc大约和探头频率f成正比。
两个主要因素与探头系数Fi(即不考虑次要因素的Rc)的具体数据,可见ASME V 第四章附录G的表G—461。
(2)两个次要因素:耦合剂和探头保护膜。ASME V 第四章附录G认为:耦合剂为甘油或合成脂最好,机油或水次之。探头保护膜以塑料最好。通过图G461(a)将探头系数Fi转化为Rc。
当R<Rc,即R/Rc<1时,在平面对比试块上确定的扫查灵敏度,还需要进行耦合补偿。通常探头晶片直径Φ越大,频率f越大,即R/Rc值越小,耦合补偿(增益)的dB数越多。
粗略地说,晶片直径Φ为13mm,频率f为2.5MHz,Rc≈650mm,受检件直径D近似为1300mm时,才不存在耦合补偿问题呢。