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原文传递一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测方法和装置

专利名称：	一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测方法和装置
摘要：	本发明公开了一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测方法和装置，该装置包括超声波探伤仪、小角度横波聚焦探头和对比试块，该方法包括步骤：根据待检拉杆螺栓的材质和规格加工对比试块，并在对比试块上加工人工裂纹；在对比试块耦合面上均匀涂抹耦合剂，将小角度横波聚焦探头连接超声波探伤仪并置于耦合面上；移动探头使横波声束在螺纹齿面上发生反射产生变型纵波，利用变型纵波对相对位置的螺纹齿面待检测部位的人工裂纹进行检测；对待检拉杆螺栓进行超声检测，并判定该待检拉杆螺栓的检测部位有裂纹。本发明通过波型转换改变超声波入射方向，有利于螺纹齿面裂纹的有效覆盖，提高检测灵敏度，能有效检测出现有技术无法检测出的螺纹齿面小裂纹。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	华能国际电力股份有限公司
发明人：	张炯;肖俊峰;高松;李永君;唐文书;高斯峰;南晴
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910769624.2
公开号：	CN110376285A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	贺小停
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	100031 北京市西城区复兴门南大街丙2号
主权项：	1.一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，包括超声波探伤仪(1)、小角度横波聚焦探头(2)和对比试块(3)；其中，小角度横波聚焦探头(2)包括探头外壳(201)、背衬(202)、压电晶片(203)、声阻抗匹配层(204)和探头接插件(205)；其中，探头外壳(201)具有一端开口的中空腔体，用于封装探头内部器件，是探头的骨架；声阻抗匹配层(204)设置在探头外壳(201)的开口端，背衬(202)设置在探头外壳(201)内，并与声阻抗匹配层(204)贴合，压电晶片(203)镶嵌在声阻抗匹配层(204)与背衬(202)之间；声阻抗匹配层(204)使得压电晶片(203)与耦合面形成夹角，保证压电晶片(203)发射的超声波倾斜入射到声阻抗匹配层(204)与被检工件的界面，在工件内形成预定角度的声束；压电晶片(203)与背衬(202)贴合，用于将电能转换为声能，通过压电晶片(203)振动发射超声波，当超声波作用到压电晶片(203)上时，将压电晶片(203)受迫振动产生的形变转换为相应的电信号；背衬(202)用于吸收压电晶片(203)向后发出的超声波，减小超声脉冲宽度，提高纵向分辨力；探头接插件(205)设置在探头外壳(201)相对于开口端的一端外侧，且压电晶片(203)的电极面(207)通过导线(206)连接至探头接插件(205)，在工作过程中通以高频脉冲电流；对比试块(3)包括连接在一起且一体化成型的螺纹段(301)和光杆段(302)；其中，螺纹段(301)的螺牙(305)上开设有人工裂纹，螺纹段端面(308)、光杆段端面(303)以及光杆段圆周面(304)均为超声探头的耦合面；检测时，超声波探伤仪(1)通过探头连接线与小角度横波聚焦探头(2)的探头接插件(205)连接，小角度横波聚焦探头(2)的声阻抗匹配层(204)通过耦合剂与对比试块(3)的耦合面耦合。 2.根据权利要求1所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，小角度横波聚焦探头(2)发射的超声波型为横波，通过在拉杆螺栓螺纹齿面反射产生变型纵波，通过反射的变型纵波对拉杆螺栓螺纹齿面裂纹进行检测。 3.根据权利要求2所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，小角度横波聚焦探头(2)横波的折射角度范围为1°～3°。 4.根据权利要求2所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，小角度横波聚焦探头(2)聚焦焦点直径小于螺纹齿间距，聚焦深度与待检测部位的深度一致。 5.根据权利要求1所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，小角度横波聚焦探头(2)为接触式聚焦探头，耦合面在拉杆螺栓螺纹段的端面上。 6.根据权利要求1所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，小角度横波聚焦探头(2)的频率为2.5MHz～5MHz。 7.根据权利要求1所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，耦合剂的粘度保证横波的有效传递，使得小角度横波聚焦探头(2)能够在耦合面来回移动而耦合稳定，且具有良好的透声性能和润湿性能。 8.根据权利要求1所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，其特征在于，对比试块(3)上的人工裂纹与待检测拉杆螺栓相同位置的螺栓螺纹面上加工的齿底切槽(306)和齿面切槽(307)，且切槽深度和长度依据所要检测到的最小裂纹加工。 9.一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至8至任一项所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测装置，包括以下步骤： 1)根据待检拉杆螺栓的材质和规格加工对比试块(3)，并在对比试块(3)上加工人工裂纹； 2)在对比试块(3)耦合面上均匀涂抹耦合剂，将聚焦深度范围与待检部位深度一致的小角度横波聚焦探头(2)连接超声波探伤仪(1)并置于耦合面上使其良好耦合； 3)移动小角度横波聚焦探头(2)使横波声束在螺纹齿面上发生反射产生变型纵波，利用变型纵波对相对位置的螺纹齿面待检测部位的人工裂纹进行检测，使人工裂纹的波幅达到满屏的80％为基准波高，以此作为检测灵敏度； 4)对待检拉杆螺栓进行超声检测，若待检测部位的回波波高没有超出基准波高，判定该检测部位没有裂纹；若待检测部位的回波波高超出基准波高，定位齿面裂纹位置，并判定该待检拉杆螺栓的检测部位有裂纹。 10.根据权利要求9所述的一种拉杆螺栓普通螺纹齿面裂纹超声检测方法，其特征在于，小角度横波聚焦探头(2)在检测过程中以保证入射声束与探头前沿所组成的端面与螺纹垂直；小角度横波聚焦探头(2)在检测过程中前后移动的精度要求较高，同时配置相应的距离测量和探头夹具；小角度横波聚焦探头(2)入射点进行标记，使操作者能够实时掌握超声波束的入射位置；小角度横波聚焦探头(2)发射的超声横波为能够在螺纹齿面进行波型转换的SV横波。
所属类别：	发明专利