专利名称：用于爬波探伤的探头和爬波探伤方法
技术领域：
本发明涉及无损检测领域，具体地，涉及一种用于爬波探伤的探头和一种利用该探头对物体进行探伤的爬波探伤方法。
背景技术：
高温紧固螺栓是火力发电厂热动力设备的重要部件。在长期运行中，由于高温及高应力的作用，螺栓材料容易产生热脆、蠕变、疲劳、应力腐蚀；由于安装中预紧力过高及不慎烧伤中心孔等原因，螺栓材料容易产生裂纹。为了确保设备安全运行，加强对高温紧固螺栓的有效检验甚为重要。
目前常使用小角度纵波检测的方法、横波检测方法和爬波检测方法来检验高温紧固螺栓内部是否出现裂纹。爬波又称为表面下纵波，是纵波从第一介质以第一临界角附近的角度入射到第二介质时，在第二介质中产生的一种非均匀波。由于爬波在传播时，大部分能量主要集中在表面下的某个范围内，且不同于表面波，对工件表面粗糙度不敏感，因此爬波检测方法能够探测到较粗糙的表面下的裂纹，但目前的爬波探头都不能准确地进行爬波检测。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于爬波探伤的探头和爬波探伤方法，利用所述探头进行爬波探伤时可以准确地确定待测物体表面下方的裂纹。为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种用于爬波探伤的探头，该探头包括具有开口的壳体、晶片和保护层，所述晶片设置在所述壳体内部，所述保护层设置在所述壳体的所述开口处与所述壳体固定连接，并将所述壳体封闭，所述保护层的一个端面与所述晶片贴合且所述保护层与所述晶片固定连接，另一个端面用于与待测物体的表面相贴合，其中，所述保护层的所述另一个端面的形状与所述待测物体的表面的形状相匹配。优选地，所述保护层的所述另一个端面为圆柱面的一部分且向内凹陷。优选地，所述晶片为两个。优选地，所述晶片倾斜设置，以使该晶片与所述保护层贴合的端面朝向所述保护层的所述另一个端面的圆心。作为本发明的另一个方面，还提供一种爬波探伤方法，其中，该爬波探伤方法采用对比试块和本发明所提供的上述用于爬波探伤的探头，所述对比试块具有能够与所述探头的所述保护层的所述另一个端面相贴合的检测面，该检测面上设置有第一检测凹槽，所述爬波检测方法包括以下步骤步骤一、将所述探头的所述保护层的所述另一个端面贴合在所述对比试块的所述检测面上，检测到距所述探头前沿5mm的所述第一检测凹槽的反射波，并将该反射波调整后作为基准灵敏度，并将调整后的所述反射波作为第一裂纹标准量；步骤二、将所述探头的所述保护层的所述另一个端面贴合在待测物体的表面上，移动探头，直至探测到缺陷反射波为止，并将该缺陷反射波的波幅与所述第一裂纹标准量的波幅对比，当所述缺陷反射波的波幅大于或等于所述第一裂纹标准量的波幅时，则判定所述缺陷为裂纹。优选地，在所述步骤一中，调整所述第一检测凹槽的反射波包括将所述第一检测凹槽的反射波调整至80%屏高，然后再增益6dB，以确定灵敏度并获得所述第一裂纹标准量。优选地，所述待测物体为螺栓，在所述步骤二中，所述探头的所述保护层的所述另一个端面贴合在所述待测物体的光杆部分上。优选地，所述第一检测凹槽为深度为1mm、宽度为O. 25mm的等深槽，当所述缺陷反射波的波幅等于所述第一裂纹标准量的波幅时，则判定所述缺陷为深度为Imm的裂纹。 优选地，所述对比试块的所述检测面上设置有第二检测凹槽，该第二检测凹槽为深度为2mm、宽度为O. 25mm的等深槽，且该第二检测凹槽与所述第一检测凹槽平行间隔设置，所述步骤一还包括将探头的所述保护层的所述另一个端面贴合在所述对比试块的所述检测面上，检测到距所述探头前沿5mm的所述第二检测凹槽的反射波，并将该第二检测凹槽的反射波调整后作为第二裂纹标准量，所述步骤二还包括当所述缺陷反射波的波幅大于所述第一裂纹标准量的波幅时，将所述缺陷反射波的波幅与所述第二裂纹标准量的波幅进行对比，当所述缺陷反射波的波幅大于或等于所述第二裂纹标准量的波幅时，则判定所述缺陷为深度大于或等于2mm的裂纹。优选地，在所述步骤一中，调整所述第二检测凹槽的反射波包括将所述第二检测凹槽的反射波调整至80%屏高，然后再增益6dB，以获得所述第二裂纹标准量。利用本发明提供的探头进行爬波探伤时，探头的保护层表面能够与待测物体贴合，使得绝大部分晶片产生的超声波都能够通过保护层穿入到待测物体内部，从而提高了所述探头在爬波探伤时发现缺陷的能力。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。


附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中图I是根据本发明一种实施方式的探头的侧剖视示意图；图2是图I中所示的探头的主视图；图3是图I中所示的探头的俯视图；图4是根据本发明另一种实施方式的探头的侧剖示意图；图5是本发明所述的爬波探伤方法所用到的对比试块的示意图；图6是图5中所示对比试块的A-A剖视图；图7是利用图I中所示的探头对待测物体进行探伤的示意图；图8是通过爬波探伤获得的图7中的待测物体的缺陷反射波的示意图。附图标记说明10 晶片20 保护层30 对比试块31 检测面
32 第一检测凹槽 33 第二检测凹槽40 待测物体50 探头接口60 壳体100 探头
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。如图I至图4所示，作为本发明的一个方面，提供一种用于爬波探伤的探头100，该探头100包括具有开口的壳体60、晶片10和保护层20，晶片10设置在壳体60内部，保护层20设置在壳体60的所述开口处与壳体60固定连接，并将壳体60封闭，保护层20的一个端面与晶片10贴合且保护层20与晶片10固定连接，另一个端面用于与待测物体的表面相贴合，其中，所述另一个端面的形状与所述待测物体的表面的形状相匹配。如图2和图3中所示，壳体60上设置有探头接口 50，壳体60内的晶片10通过探头接口 50与外部电源电连接。当利用所述探头进行爬波探伤时，所述探头的保护层20的所述另一个端面与待测物体相贴合，晶片10振动产生超声波通过保护层20传递至待测物体内部。保护层20为固体，且声波在固体中传播速度最快，由于保护层20贴合在待测物体的表面上，因此绝大多数由晶片10产生的超声波都能通过保护层20传递至待测物体的内部，从而使所述探头具有较高的发现待测物体内部的缺陷的能力。本领域技术人员还应当理解的是，在晶片10和壳体60的顶面之间还设置有阻尼材料，用于吸收噪声能量，使干扰声能迅速耗散，降低探头本身的杂乱信号。所述阻尼材料可以是环氧树脂和钨粉等现有技术中公知的材料，这里不再赘述。在本发明中，保护层20可以由声速为2720±20m/s的有机玻璃制成，晶片10可以由锆钛酸铅(PbZrTi03 )制成，壳体60可以由铝合金制成。本领域技术人员应当理解的是，在发明中，探头100的保护层20的另一个端面的形状取决于待测物体的表面形状。例如，待测物体的表面为弧面，则保护层20的另一个端面也为弧面。本发明所述的探头尤其适用于对螺栓进行探伤。对螺栓进行探伤时，将所述探头的保护层20的另一个端面贴合在螺栓的光杆部分上即可。此时，待测物体的表面为圆柱面，那么保护层20的所述另一个端面可以为圆柱面的一部分且向内凹，如图I和图4中所
/Jn ο在本发明所述的探头中，可以设置两个晶片10，一个用于发射超声波，一个用于接收超声波。如图4中所示，晶片10倾斜设置，以使该晶片10与所述保护层20贴合的端面朝向所述保护层20的所述另一个端面的圆心。从而便于发射和接收超声波。当本发明所述的探头用于对螺栓进行探伤时，对于不同规格的螺栓，探头的晶片10的尺寸以及保护层20的所述另一个端面的直径的尺寸如下表I中所示。当待检测的螺栓小于M140时，可以选用2. OMHz 2. 5MHz的探头，当待检测的螺栓大于或等于M140时，选用2MHz的探头。表I
权利要求
1.一种用于爬波探伤的探头，该探头包括具有开口的壳体(60)、晶片(10)和保护层(20 )，所述晶片(IO )设置在所述壳体(60 )内部，所述保护层(20 )设置在所述壳体(60 )的所述开口处与所述壳体(60 )固定连接，并将所述壳体(60 )封闭，所述保护层(20 )的一个端面与所述晶片(10)贴合，另一个端面用于与待测物体相贴合，其特征在于，所述保护层(20)的所述另一个端面的形状与所述待测物体的表面形状相匹配。
2.根据权利要求I所述的用于爬波探伤的探头，其特征在于，所述保护层(20)的所述另一个端面为圆柱面的一部分且向内凹陷。
3.根据权利要求2所述的用于爬波探伤的探头，其特征在于，所述晶片(10)为两个。
4.根据权利要求3所述的用于爬波探伤的探头，其特征在于，所 述晶片(10)倾斜设置，以使该晶片(10)与所述保护层(20)贴合的端面朝向所述保护层(20)的所述另一个端面的圆心。
5.一种爬波探伤方法，其特征在于，该爬波探伤方法采用对比试块(30)和权利要求I至4中任意一项所述的用于爬波探伤的探头(100)，所述对比试块(30)具有能够与所述探头(100)的所述保护层(20)的所述另一个端面相贴合的检测面(31)，该检测面(31)上设置有第一检测凹槽(32)，所述爬波检测方法包括以下步骤 步骤一、将所述探头(100)的所述保护层(20)的所述另一个端面贴合在所述对比试块(30)的所述检测面(31)上，检测到距所述探头前沿5mm的所述第一检测凹槽(32)的反射波，并将该反射波调整后作为基准灵敏度，并将调整后的所述反射波作为第一裂纹标准量; 步骤二、将所述探头(100)的所述保护层(20)的所述另一个端面贴合在待测物体(40)表面上，移动探头，直至探测到缺陷反射波为止，并将该缺陷反射波的波幅与所述第一裂纹标准量的波幅对比，当所述缺陷反射波的波幅大于或等于所述第一裂纹标准量的波幅时，则判定所述缺陷为裂纹。
6.根据权利要求5所述的爬波探伤方法，其特征在于，在所述步骤一中，调整所述第一检测凹槽(32)的反射波包括将所述第一检测凹槽(32)的反射波调整至80%屏高，然后再增益6dB，以确定灵敏度并获得所述第一裂纹标准量。
7.根据权利要求6所述的爬波探伤方法，其特征在于，所述待测物体(40)为螺栓，在所述步骤二中，所述探头(100)的所述保护层(20)的所述另一个端面贴合在所述待测物体的光杆部分上。
8.根据权利要求6所述的爬波探伤方法，其特征在于，所述第一检测凹槽(32)为深度为1mm、宽度为O. 25mm的等深槽，当所述缺陷反射波的波幅等于所述第一裂纹标准量的波幅时，则判定所述缺陷为深度为Imm的裂纹。
9.根据权利要求8所述的爬波探伤方法，其特征在于，所述对比试块(30)的所述检测面(31)上设置有第二检测凹槽(33)，该第二检测凹槽(33)为深度为2mm、宽度为O. 25mm的等深槽，且该第二检测凹槽(33)与所述第一检测凹槽(32)平行间隔设置，所述步骤一还包括将所述探头(100)的所述保护层(20)的所述另一个端面贴合在所述对比试块(30)的所述检测面(31)上，检测到距所述探头前沿5mm的所述第二检测凹槽(33)的反射波，并将该第二检测凹槽(33)的反射波调整后作为第二裂纹标准量，所述步骤二还包括当所述缺陷反射波的波幅大于所述第一裂纹标准量的波幅时，将所述缺陷反射波的波幅与所述第二裂纹标准量的波幅进行对比，当所述缺陷反射波的波幅大于或等于所述第二裂纹标准量的波幅时，则判定所述缺陷为深度大于或等于2mm的裂纹。
10.根据权利要求9所述的爬波探伤方法，其特征在于，在所述步骤一中，调整所述第二检测凹槽(33)的反射波包括将所述第二检测凹槽(33)的反射波调整至80%屏高，然后再增益6dB，以获得所述第二裂纹标准量。
全文摘要
本发明公开了一种用于爬波探伤的探头，该探头包括具有一个开口的壳体(60)、晶片(10)和保护层(20)，所述晶片设置在所述壳体内部，所述保护层设置在所述壳体的所述开口处，并将所述壳体封闭，所述保护层的一个端面与所述晶片贴合且所述保护层与所述晶片固定连接，另一个端面用于与待测物体相贴合，其中，所述保护层的所述另一个端面的形状与所述待测物体的表面形状相匹配。本发明还公开一种爬波探伤方法。利用本发明提供的探头进行爬波探伤时，探头的保护层表面能够与待测物体贴合，使得绝大部分晶片产生的超声波都能够通过保护层穿入到待测物体内部，从而提高了所述探头在爬波探伤时发现缺陷的能力。
文档编号G01N29/30GK102841145SQ201210302929
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者王维东, 张允超 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 国华徐州发电有限公司