1、UT檢測(cè)縱波實(shí)用AVG曲線(xiàn)的計(jì)算、制作和使用 侯文科1，2，劉偉明3，李兆華2，司春杰2 （1 山東大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250061；2 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司，山東 濟(jì)南250101； 3 煙臺(tái)市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東 煙臺(tái) 264001） 摘要：應(yīng)用脈沖反射法進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，使用當(dāng)量試塊或通用AVG曲線(xiàn)對(duì)缺陷定性、定量分析均存在一定困難。為提高探傷效率，針對(duì)一定的使用條件，通過(guò)理論計(jì)算繪制出實(shí)用AVG曲線(xiàn)。使用該曲線(xiàn)能直觀方便地得出缺陷當(dāng)量，可方便地調(diào)節(jié)探傷靈敏度并可對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量評(píng)估。關(guān)鍵詞：超聲波探傷；AVG曲線(xiàn)；缺陷當(dāng)量；探傷靈敏度 中圖分類(lèi)號(hào)：TG115.2

2、8+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-4620（2004）04-0049-02 Calculation, Facture and Use of Practical AVG Curve in UT Inspection by Longitudinal Wave HOU Wen-ke1,2, LIU Wei-ming3, LI Zhao-hua2, SI Chun-jie2 (1 School of Material Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China; 2 Jinan Iron and

3、 Steel Group Corporation, Jinan 250101, China; 3 Yantai Institute of Supervision and Testing on Product Quality, Yantai 264001, China) Abstract：While using pulse reflection method to do ultrasonic inspection, it is difficult to analyze the defect quantificationally and qualitatively through equ

4、ivalence sample and currency AVG curve. Aiming at the using conditions, a practical AVG curve was charted through theoretical calculation in order to improve flaw detection efficiency. The equivalence of defect can be easily evaluated by using practical AVG curve chart and this curve can be easily u

5、sed to adjust the flaw detection sensitivity and analyze the defect quantificationally and qualitatively.Keywords：ultrasonic test; AVG curve; defect equivalent; flaw detection sensitivity 1  前 言濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司（簡(jiǎn)稱(chēng)濟(jì)鋼）鍛件、軋輥等比較多，要求進(jìn)行超聲波探傷的量較大，主要以直探頭縱波探傷為主。目前，在以A型儀器為主的脈沖反射法超聲探傷中，對(duì)缺陷的準(zhǔn)確定量和定性，都存在相當(dāng)?shù)睦щy。因此，在縱

6、波探傷缺陷定量中，使用一些制作容易、操作方便、能簡(jiǎn)捷地評(píng)價(jià)缺陷當(dāng)量的實(shí)用AVG曲線(xiàn)具有實(shí)際意義。在缺陷定量中，當(dāng)量試塊比較法需制作大量試塊，成本高，不易攜帶，操作復(fù)雜，目前很少采用；通用AVG法計(jì)算缺陷當(dāng)量，需在通用AVG曲線(xiàn)上反復(fù)查找，現(xiàn)場(chǎng)使用也不方便；而實(shí)用AVG曲線(xiàn)法操作簡(jiǎn)單，能直觀方便地得出缺陷當(dāng)量，應(yīng)用較廣。2  實(shí)用AVG曲線(xiàn)描述反射體至波源的距離、反射信號(hào)的波幅（習(xí)慣上用儀器的增益值表示）、反射面積當(dāng)量大小之間相互關(guān)系的曲線(xiàn)稱(chēng)為AVG曲線(xiàn)，又稱(chēng)為距離-波幅-當(dāng)量曲線(xiàn)。由設(shè)定的探頭及規(guī)則反射體，根據(jù)不同的探測(cè)距離（大于100mm）所得到的儀器分貝增益值與距離及當(dāng)量大小之間

7、的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為實(shí)用AVG曲線(xiàn)。2.1  靈敏度曲線(xiàn)計(jì)算以平底孔為例：當(dāng)x不小于3N時(shí)，平底孔回波聲壓為：               P=P0FF/(x)2e-2ax/8.68 （1）      不考慮介質(zhì)衰減時(shí)：               &#

8、160;                     P=P0FF/(x)2 （2）式中 F聲源面積；F平底孔缺陷面積；平底孔直徑；x平底孔至波源的距離。大平底與大實(shí)心圓柱體底面回波聲壓：                  

9、                   PB=P0F/2x （3）     當(dāng)x不小于3N時(shí)，同距離大平底與平底孔回波聲壓分貝差為：                  B=B-=20lg(HB-H)=20lg(P

10、B/P) （4）     將公式（2）和（3）代入（4）式，可得同距離的大平底與直徑為的平底孔之間的分貝差：                B/=20lg(2x/2) （5）     設(shè)實(shí)際探傷過(guò)程的條件如下：    （1）被探工件材質(zhì)：鋼；    （2）直探頭頻率f：2.5MHz；  &

11、#160; （3）直探頭直徑D：20mm；    （4）2：直徑2mm平底孔當(dāng)量靈敏度；    （5）超聲波在鋼中聲速c：5900m/s。    則波長(zhǎng)（c/f）為2.36mm，近場(chǎng)長(zhǎng)度N（D2/4）為42.4mm。將以上參數(shù)代入公式（5），得同距離大平底與2當(dāng)量平底孔分貝差為：                   &

12、#160; B/2=20lgx-8.5 （6）     因此，可根據(jù)公式（6）求得同距離的大平底或大實(shí)心圓柱體曲底面對(duì)2當(dāng)量的靈敏度曲線(xiàn)。x不同，則B/2不同，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。 表1  不同深度2當(dāng)量靈敏度增益分貝值  dBx/mm 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 800 900 1000 1100 1200 B/2 31.5 35.0 37.5 39.5 41.0 42.4 43.5 44.6 45.5 46.3 47.1 47.8 48.4 49.6

13、 50.6 51.5 52.3 53.1 注： B/2表示不同深度2當(dāng)量靈敏度的增益分貝值。 2.2  缺陷當(dāng)量的定量計(jì)算一次反射波在時(shí)基掃描線(xiàn)指示長(zhǎng)度刻度10的范圍內(nèi)，不同距離的平底孔缺陷x對(duì)2當(dāng)量靈敏度的分貝值可按下式計(jì)算：                            x=x- 2=20lg(P

14、x /P2) （7）     設(shè)時(shí)基掃描線(xiàn)一刻度所代表的長(zhǎng)度為c（常數(shù)），調(diào)整2當(dāng)量靈敏度，則：                 x2=10×cx所對(duì)應(yīng)的距離：               x1=nc（n為110）公式（7）可寫(xiě)為： 

15、60;               x=40lg(x x2/2x1)=40lg(10x/n 2)    （8）式中 n缺陷x在超聲波探傷儀示波屏上的刻度值；x1缺陷x的聲程；x2最大聲程；x在超聲波探傷儀示波屏不同刻度上所顯示的缺陷；x缺陷x與2當(dāng)量靈敏度的分貝差。由公式（8）可求出不同距離的x所對(duì)應(yīng)的x的分貝值，由此可判定不同距離處的平底孔x的大小，計(jì)算結(jié)果列于表2。表2 缺陷x在x1處時(shí)與最大聲程時(shí)2的分貝差 dBn 1.

16、0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 2 40 33 28 24 21 18 16 14 12 10 9 8 6 5 4 3 2 1 3 47 40 35 31 28 25 23 21 19 17 16 15 13 12 11 10 9 8 4 52 45 40 36 33 30 28 26 24 22 21 20 18 17 16 15 14 13 6 52 47 43 40 37 35 33 31 29 28 27 25 24 23 22 21 20 8 52 48 45 42 40 38

17、 36 34 33 32 30 29 28 27 26 25 2.3  實(shí)用AVG曲線(xiàn)的繪制在選用2.5MHz的直探頭對(duì)鋼材進(jìn)行探傷時(shí)，根據(jù)表1、表2的計(jì)算結(jié)果，繪制實(shí)用AVG曲線(xiàn)如圖1所示。在圖1中，曲線(xiàn)部分表示探傷靈敏度曲線(xiàn)的選擇。圖中的縱坐標(biāo)表示不同的最大檢測(cè)深度其探傷靈敏度為2當(dāng)量時(shí)的分貝增益值。圖1下部表示如何對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行定量。圖1  實(shí)用AVG曲線(xiàn)及缺陷當(dāng)量定量表 3  AVG曲線(xiàn)圖表的使用AVG曲線(xiàn)圖表可用來(lái)調(diào)節(jié)探傷靈敏度和對(duì)發(fā)現(xiàn)的小于聲束截面的缺陷進(jìn)行評(píng)定。3.1  調(diào)節(jié)探傷靈敏度（1）根據(jù)探件大小，確定好探測(cè)范圍；（2）置探頭于工件探測(cè)面上，找到工件完好部位的大平底回波（底面與探測(cè)面須平行）或大實(shí)心圓柱體底波，將其調(diào)到一定高度；（3）查曲線(xiàn)即得到所對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的分貝值，再增益其分貝值，即得所對(duì)應(yīng)的2當(dāng)量靈敏度。另外可查表得到其他靈敏度。3.2 確定缺陷當(dāng)量（1）找出缺陷回波的最高峰，增加儀器分貝值使之處于所定的某一高度，則儀器分貝增加值已知；（2）根據(jù)此缺陷波所處的位置