超声检测复习题 下载本文

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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