专利名称：厚壁管道母材超声导波检测专用探头的制作方法
技术领域：
厚壁管道母材超声导波检测专用探头一、技术领域[0001]本实用新型主要涉及一种厚壁管道超声导波检测用的探头，特别是涉及一种用 超声导波检测火力发电厂厚壁管道母材的专用探头，属于无损检测技术领域。二、背景技术[0002]厚壁管道是火力发电厂安全运行的重要部件，多应用在主蒸汽、再热高温段管 道等部位，其在役运行存在一定的温度和压力，属于火力发电厂金属监督范畴。以往对 其管道母材质量的检测，大多采用传统超声波特定角度斜入射法，对其管道的轴向条状 缺陷(管道走向方向)进行检测，因为从管道运行中所受应力看，轴向条状缺陷，尤其是 管道内外表面附近的纵向条状缺陷，其危险性大于沿圆周方向的缺陷。传统方法采用在 管材内部具有一定倾斜角度的超声横波，用超声波换能器-探头(单晶片)沿管道的圆周 方向进行扫查，该方法已有相关标准(JB/T4730-20(^)，是一种较成熟的方法。但该方 法存在检测效率低(时间长、速度慢)，对探头没有扫查的部位或声耦合不好的部位，无 法实现检测，同时探头扫查部位的材料检测面必须经打磨处理，已达到声耦合目的，否 者无法检测。三、实用新型内容[0003]1、实用新型目的[0004]本实用新型提供一种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，其目的在于提高检 测效率，实现对管道母材缺陷的高检出率，克服传统检测方法采用单晶片的探头检测时 间长、速度慢、检测效率低，对探头没有扫查或声耦合不好的部位无法检测等方面存在 的缺陷。[0005]2、技术方案[0006]本实用新型是通过以下技术方案来实现的[0007]—种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，用于火力发电厂主蒸汽、再高温段 管道的检测，其特征在于所述探头主要包括多块压电陶瓷制成的晶片和有机玻璃制成 的透声楔块，晶片设置在透声楔块上；透声楔块与待测的管道的外壁相接触所形成的接 触面为探头检测接触面，上述多块晶片沿管道横截面的圆周方向排列设置，形成一维阵 列。[0008]上述探头检测接触面与管道外径的曲率相同。[0009]上述的多块晶片为八块，所述的八块晶片沿从右到左方向的前七块晶片为脉冲 发射晶片，最后一块晶片为脉冲接收晶片。[0010]上述脉冲发射晶片的折射角α为，脉冲接收晶片的折射角β为60° 70°。[0011]上述的脉冲发射晶片即前七块晶片的相邻晶片之间的间距小于激励脉冲的波长。[0012]当晶片的频率为IMHz时，上述相邻晶片之间的间距小于2.73mm。[0013]3、优点及效果[0014]本实用新型提供了一种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，具有以下优点[0015](1)、检测效率高，只需要对管道的局部进行检测面打磨处理，即可实现探头所 在处、相当于探头宽度范围内的管道一周母材质量进行检测，无需对受检管道的检测面 的一周进行100%打磨；[0016](2),可检测的缺陷种类增加，传统方法检测时，一般情况下对管道材料内外表 面有一定面积的均勻腐蚀性缺陷、点状缺陷不易检出，本实用新型可以很好的解决这一 问题；[0017](3)、检出率高、避免漏检，本实用新型为大面积声覆盖，避免传统方法中因打 磨不好或现场条件限制探头无法接触到的部位，对管道母材质量的漏检；[0018](4),操作安全性强，因厚壁管道都具有一定危险性的高度，传统检测方法需要 检测人员在高空中不断变换体位，以实现100%管道母材检测，本实用新型只需要一个对 检测人员最合适的位置即可，无需变换体位，降低由此带来的危险性，增强了操作人员 的安全性。

[0019]图1为本实用新型的示意图。[0020]附图标记说明[0021]在图1中1-晶片，2-透声楔块，3-管道，4-探头检测接触面，5-脉冲发射 晶片，6-脉冲接收晶片，B-导波传播方向。五具体实施方式
[0022]
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明[0023]本实用新型提供了一种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，用于火力发电厂 主蒸汽、再高温段管道的检测，如图1中所示，其特征在于所述的探头主要包括多块 压电陶瓷制成的晶片1和有机玻璃制成的透声楔块2，晶片1设置在透声楔块2上；透声 楔块2与待测的管道3的外壁相接触，所形成的接触面为探头检测接触面4，上述多块晶 片1沿管道3横截面的圆周方向排列设置，形成一维阵列。[0024]上述探头检测接触面4与管道3外径的曲率相同，设置成相同的曲率可以检出危 险性高的轴向缺陷。[0025]上述的多块晶片1设置为八块时检测效果最好，所述的八块晶片1沿从右到左方 向的前七块晶片1为脉冲发射晶片5，最后一块晶片1为脉冲接收晶片6。[0026]上述脉冲发射晶片5的折射角α为，脉冲接收晶片6的折射角β为60° 70°。[0027]上述的脉冲发射晶片5即前七块晶片1的相邻晶片之间的间距小于激励脉冲的波 长，这样设置的目的是使前七块晶片1形成的阵列不产生多余的旁瓣，让七块晶片各自 产生的声波互相叠加，形成单一的声束主瓣。[0028]当晶片1的频率选定为IMPiz时，上述相邻晶片之间的间距小于2.73mm。4[0029]实施例1 [0030]针对Φ420X40mm规格的无缝钢管，为了检出危险性高的轴向缺陷，将探头检 测接触面4制作成与管道3外径相同的曲率，基于导波激发的原理，采用八块10X20mm 的锆钛酸铅压电陶瓷晶片1，采用有机玻璃作为透声楔块2，将八块晶片1沿管道3横截 面的圆周方向排列设置，如图1中所示，形成一维线阵，从右到左方向的前七块晶片用 于脉冲发射，即为脉冲发射晶片5，最后一块晶片即第八块晶片用于接收导波信号，即为 脉冲接收晶片6，方向B为导波传播方向；前七块晶片的折射角选α定为的横波， 第八块晶片即脉冲接收晶片的折射角β在60° 70°之间，晶片1的频率选定1MHz， 为使前七块晶片形成的阵列不产生多余的旁瓣，让七块晶片各自产生的声波互相叠加， 形成单一的声束主瓣，将该七块晶片之间的间距控制在小于激励脉冲的波长λ =C/f = 2.73/1 = 2.73mm以内，每块晶片1背衬的声阻尼和整个探头的阻抗匹配线圈采用常规探 头做法，这里不再赘述。结合专用的数字超声波仪器，在实际检测中，只需将探头垂直 管道3轴向(管道走向)，其激发出的导波沿管道3横截面的圆周方向传播一周，在第八 块晶片即脉冲接收晶片6接收到导波的复合脉冲形成的波包波形，将探头沿管道3的外壁 做轴向移动，由此管道3全周母材得以检测。[0031]在实验室中，根据现行标准JB/T4730-2005的相关要求，制作含人工缺陷的试 块，本实用新型所述的探头均可较好的检测出符合标准要求的轴向人工缺陷，达到标准 的要求。[0032]本实用新型这种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，结构简单、检测效率 高、提高了管道母材的检出率、有效避免漏检，并且增加了可检测的缺陷种类，增强了 操作人员的安全性，适于在发电厂大规模地推广应用。
权利要求1.一种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，用于火力发电厂主蒸汽、再高温段管 道的检测，其特征在于所述探头主要包括多块压电陶瓷制成的晶片(1)和有机玻璃制 成的透声楔块0)，晶片(1)设置在透声楔块( 上；透声楔块( 与待测的管道(3)的 外壁相接触所形成的接触面为探头检测接触面G)，上述多块晶片(1)沿管道( 横截面 的圆周方向排列设置，形成一维阵列。
2.根据权利要求1所述的厚壁管道母材超声导波检测专用探头，其特征在于所述 探头检测接触面(4)与管道C3)外径的曲率相同。
3.根据权利要求1或2所述的厚壁管道母材超声导波检测专用探头，其特征在于所 述的多块晶片(1)为八块，所述的八块晶片(1)沿从右到左方向的前七块晶片(1)为脉冲 发射晶片(5)，最后一块晶片(1)为脉冲接收晶片(6)。
4.根据权利要求3所述的厚壁管道母材超声导波检测专用探头，其特征在于所述 脉冲发射晶片(5)的折射角α为，脉冲接收晶片(6)的折射角β为60° 70°。
5.根据权利要求3所述的厚壁管道母材超声导波检测专用探头，其特征在于所述 的脉冲发射晶片(5)即前七块晶片⑴的相邻晶片之间的间距小于激励脉冲的波长。
6.根据权利要求4所述的厚壁管道母材超声导波检测专用探头，其特征在于当晶 片(1)的频率为IMHz时，上述相邻晶片之间的间距小于2.73mm。
专利摘要本实用新型涉及一种厚壁管道母材超声导波检测专用探头，用于火力发电厂主蒸汽、再高温段管道的检测，其特征在于所述探头主要包括多块压电陶瓷制成的晶片和有机玻璃制成的透声楔块，晶片设置在透声楔块上；采用一维线阵形式的压电陶瓷晶片组合，激发超声导波，实现对火力发电厂厚壁管道母材的质量检测。克服了传统检测方法的缺陷，结构简单、检测效率高、提高了管道母材的检出率、有效避免漏检，并且增加了可检测的缺陷种类，增强了操作人员的安全性，适于推广应用。
文档编号G01N29/24GK201811946SQ20102053618
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者张博 申请人:东北电力科学研究院有限公司