Φ2mm平底孔缺陷当量的灵敏度

26.用斜探头探测如下图CSK-IIIA试块上深度距离40mm的φ1x6mm横孔，测得探头前沿到试块端面的水平距离为86mm，探测深度距离为80mm的φ1x6mm横孔，测得探头前沿到试块端面的水平距离为86mm，求此探头的tgβ=?和探头的前沿长度L=？ 答：此探头的tgβ=1.5，探头的前沿长度L=14mm

27.有一钢制零件厚度360毫米，使用2.5MHz、20mm直径的直探头，Φ2mm灵敏度作超声探伤，发现距离探测面210毫米处有一缺陷，其反射波衰减20dB后达到基准波高，求该缺陷的平底孔当量直径是多少？答：Φ3.8mm

28.用单探头接触法横波探伤外径为300mm厚60mm的大口径钢管时，应选用折射角为多少的探头？

解：为保证管内壁的缺陷能被发现，声束必须与内壁相切：sinβ=r/R=90/150=0.6，β=36.87°

答：探头的折射角应小于或等于36.87°

29.铜（Cu）的纵波声速为4700m/s，泊松比为0.35，试求其横波声速？ 解：已知CL=4700m/s，σ=0.35，求CS

CL/CS=[2(1-σ)/(1-2σ)]1/2=[2(1-0.35)/(1-2x0.35)]1/2=2.08 CS=4700/2.08=2260(m/s) 30.有机玻璃中纵波声速为2730m/s，钢的表面波声速为2980m/s，如制作表面波斜探头，入射角应为多少度？

解：sinαR=CL1/C2R，已知CL1=2730m/s，C2R=2980m/s， ∴ αR=sin-1(CL1/C2R)=sin-1(2730/2980)=sin-1(0.916) αR=66.4°

31.钛（Ti）材声速CL=5990m/s，CS=2960m/s，空气中声速CL=340m/s，试计算钛材中

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第三临界角为多少度？

解：sinα3＝CS1/CL1＝2960/5990＝0.494 ∴α3＝sin-1(0.494)≈29.6°

32.用2.5P20Z（2.5MHz，Φ20mm）直探头检验400mm厚钢锻件，材料衰减系数 α1=0.01dB/mm，将200mm厚钢试块底波调节到50dB进行探伤（试块α2=0.005dB/mm，锻件与试块耦合差1.5dB，声速CL均为5900m/s），求：①试计算探伤灵敏度为当量多少mm？②探伤中发现一缺陷：深250mm，波幅为23dB，求此缺陷当量？ 解：①耦合差△'=1.5dB，声程差△''=20lg(x2/x1)=20lg(400/200)=6dB， 衰减差△'''=2x400a1－2x200a2=8-2=6dB

∴XB=400mm处，底波与探伤灵敏度当量平底孔波高dB差： △=50-△'-△''-△'''=50-1.5-6-6=36.5dB

由△=20lg(2λXB/πΦ2)=36.5dB 得Φ2=2λXB/[π(1036.5/20)]=(2x2.36x400)/(πx66.8)=9 探伤灵敏度为Φ=3(mm)

②衰减差△'=2(XB－Xf)α=2x(400-250)x0.01=3dB，

Xf=250mm处缺陷波高与XB=400mm处Φ=3mm孔波高dB差：

△=23-△'-0=23-3=20dB，缺陷当量：Φf=Φ3(Xf/XB)(1020/40)=3x(250/400)x3.2=6(mm) 33.采用2.5P13x13K1（2.5MHz 13x13mm tgβ=1）斜探头，检验Φ1000x90mm蓄势器纵缝，仪器扫描利用RB—2试块作深度1:1调节，探伤中在水平刻度60mm处有一缺陷波，试确定缺陷深度和水平距离（弧长）？

解：已知d=60mm，K=1，R=1000/2=500（mm）

①缺陷径向深度：H=R-[(K·d)2+(R-d)2]1/2=500-[(1x60)2+(500-60)2]1/2=500-444=56(mm) ②缺陷水平距离（弧长）：

L=R·θ=R·tg-1[K·d/(R-d)]≈R·K·d/(R-d)=500x60/(500-60)≈68(mm)

34.用K=2（tgβ=2）斜探头在RB-2试块（见33题图）上（Cs1=3200m/s），按水平1:1调节仪器扫描比例，现检验厚度T=25mm某合金焊缝（Cs2=3000m/s），探伤中在水平刻

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度36mm处发现一缺陷波，求此缺陷深度？

解：设：x1，l1，d1，K1分别为钢中的声程，水平距离，深度和探头K值，X2，d2，K2分别为合金中的声程，深度和探头K值，K1=2，∴sinβ1=sin(tg-12)=0.894， β2=sin-1[sinβ1·(CS2/CS1)]=sin-1(0.89x3000/3200)=sin-10.838≈57° K2=tgβ2≈1.5，由x1/x2=CS1/CS2=d1·(K12+1)1/2/d2·(K22+1)1/2得： d2=CS2·d1·(K12+1)1/2/CS1·(K22+1)1/2，

已知d1=l1/K1=36/2=18(mm)，d2=3000x18x(22+1)1/2/3200x(1.52+1)1/2≈21(mm) 35.采用钢焊缝探伤用的K=1（tgβ=1）斜探头（CL1=2700m/s，钢Cs=3200m/s），检验某种硬质合金焊缝（Cs=3800m/s），其实际K值为多大？

解：设CS2，β1，K1为钢中声速，折射角，及探头K值，CS2'，β2，K2为合金中声速，折射角及探头实际K值。

则：β1=tg-1K1=tg-11=45°，sinβ1=0.707，sinα=sinβ1·(CL1/CS2) sinβ2=sinα·(CS2/CL1)=sinβ1·(CL1/CS2)·(CS2'/CL1)=sinβ1·(CS2'/CS2) =0.707x(3800/3200)=0.840 β2=57.1°，K2=tgβ2=tg57.1≈1.5

36.规格为φ320x20mm的大口径钢管，用单斜探头作周向检验。楔块底面磨成与钢管曲面相吻合后，探测钢管内表面校准槽，测得一次波声程为30mm。试计算修磨后探头折射角为多少度？

解：已知：R=320/2=160(mm)，r=R-t=160-20=140(mm)，W1=30mm，根据余弦定理：r2=R2+W12-2RW1·cosβ

cosβ=(R2+W12-r2)/2RW1=(1602+302-1402)/(2x160x30)=6900/9600=0.719， β=cos-1(0.719)=44°

37.用水浸聚焦法检验φ42x5mm小口径钢管，有机玻璃透镜曲半径为22mm，试求偏心距（平均值）和水层距离？（有机玻璃：CL=2700m/s，水：CL=1500m/s；钢：CL=5900m/s，CS=3200m/s）。

解：设偏心距平均值为x，x=(1/2)(R·CL2/CL3＋r·CL2/CS3)，已知R=42/2=21mm， r=R-t=21-5=16mm

x=(1/2)(21x1500/5900+16x1500/3200)=(5.3+7.5)/2=6.4(mm)，焦距：f=[C1/(C1-C2)]·r 已知r=22mm f=[2700/(2700-1500)]x22=49.5(mm)，水层距离： H=f-(R2-x2)1/2=49.5-(212-6.42)1/2=49.5-20=29.5(mm)

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38.用水浸聚焦探头检验φ50x5mm的钢管，透镜材料为环氧树脂（CL=2650m/s），要求水层厚度15mm，偏心距x=8mm，试计算透镜的曲率半径？（水中CL=1500m/s）。 解：焦距：f=H+(R2-x2)1/2，已知H=15mm，R=50/2=25mm，x=8mm， f=15+(252-82)1/2=15+23.7=38.7(mm)

曲率半径：r=[(C1-C2)/C1]·f=[(2650-1500)/2650]x38.7=16.8(mm)

39.采用水浸聚焦探头检验钢板，已知水中CL2=1500m/s，钢中CL3=5900m/s，水层厚度H=60mm。欲使超声束聚焦于钢板上表面以下10mm处，选用声速CL1=2600m/s的环氧树脂作声透镜，试计算透镜曲率半径？

解：焦距f'=H+L，已知H=60mm，L=10mm，f'=60+10=70(mm)， 水中焦距f为：f=f'+L(CL3/CL2)=70+10x(5900/1500)≈109(mm) 曲率半径r为：r=(CL1·CL2/CL1)·f=[(2600-1500)/2600]x109≈46(mm)

40.采用充水探头(2.5MHZ，Φ20mm)，用三次重合法检验T=80mm厚钢板，已知水中CL=1500m/s，钢中CL=5900m/s，求钢中近场长度？

解：水层厚度：L=n·T/4=3x80/4=60(mm)，波长：λ2=CL2/f=5.9x106/2.5x106=2.36(mm) 钢中剩余近场区长度为：

N=N2-L(C1/C2)=(D2/4λ2)-L(C1/C2)=(202/4x2.36)-60x(1500/5900)≈27(mm)

41.铌酸锂的声速CL=7400m/s，PZT的频率常数Nt=2200Hz·m，如制成频率相同的晶片，两者的厚度比为多少？

解：设铌酸锂晶片厚度为t1，则Nt1=f1·t1=C1/2，PZT晶片厚度为t2，则Nt2=f2·t2=C2/2 ∵Nt2=2200Hz·m ∴C2=2xNt2=2x2200=4400(m/s)，∵f1=f2， ∴t1:t2=Nt1:Nt2=C1:C2=7400:4400=1:0.6

42.用2P14K1.5（2MHz，Φ14mm，tgβ=1.5）斜探头，探测钢中（Cs=3200m/s）声程均为200mm（楔块中声程忽略不计），孔径均为2mm的平底孔、横孔、球孔。试计算说明哪个反射体的回波最高？反射波高各相差多少dB？ 解：钢中横波波长λ=Cs/f=3.2x106/2x106=1.6(mm)

①横孔、平底孔反射波高dB差为：△=20lg(Hφ/HΦ)=20lg[λ(2xφ)1/2/πΦ2]，已知x=200mm，Φ=φ=2mm，∴ △=20lg[1.6x(2x2x200)1/2/π·22]=20lg3.6≈11dB

②球孔、平底孔反射波高dB差为：△=20lg(Hd/HΦ)=20lg[λ·d/πΦ2]，已知d=Φ=2mm， ∴ △=20lg(1.6x2/π·22)=20lg(1.6/2π)≈-12dB

计算结果说明横孔反射体回波最高，横孔反射波高比平底孔高约11dB，平底孔比球孔高

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