一种非破坏性的材料声速现场测量方法技术

本发明专利技术涉及一种非破坏性的材料声速现场测量方法，包括步骤：(1)选取通用数字式超声波探伤仪及两对斜探头作为实验设备；(2)测量两对斜探头的延时后，输入数字式超声波探伤仪；(3)将第一对两个斜探头以一发一收方式相对置于被测工件表面，确定传播的时间t1，得到工件中超声横波速度计算公式1；(4)第二对两个斜探头重复上述步骤(3)的测量，得到超声横波速度计算公式2；(5)联解上述两个公式得出CS；(6)得到CS后通过计算公式得出工件超声纵波及表面波声速。本发明专利技术采用双探头二次法现场测量材料声速的方法，经试验及现场应用表明，该方法可以较为准确地测量材料声速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统无损检测
，特别是一种非破坏性的材料声速现场测 量方法。
技术介绍
目前国内外标准规定的材料声速测量方法均采用从被测工件上切割取样，精确测 量试样厚度T和超声波在试样中的传播时间t后，根据关系式V = T/t，计算得出声速V。采 用该方法进行材料声速测量的前提是可以采用机械方法准确测量工件的厚度或从其上割 取试样，但在现场对工件材料声速进行测量时，往往不允许对工件进行破坏性取样，而且由 于工件结构等原因也不能采用机械方法测得工件壁厚，因此无法采用上述常规方法测量工 件材料声速。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提出一种非破坏性的材料声速现场测量 方法。 本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的： -种非破坏性的材料声速现场测量方法，包括步骤如下： (1)设备选取，使用的设备包括通用数字式超声波探伤仪，两对斜探头，每对斜探 头规格、前沿、折射角参数相同； (2)在标准试块上测量第一对两个斜探头的延时，然后将两个斜探头的延时取平 均值； (3)将第一对两个斜探头延时平均值输入数字式超声波探伤仪，两个斜探头以一 发一收方式相对置于被测工件表面，第一对两个斜探头设定为探头1和探头2,得到底面一 次反射回波后读取超声波在工件中传播的准确时间h，工件中的超声横波速度计算如下； 式中：CsS工件中的横波声速，I i为探头间的距离，I i。为探头1的前沿长度，12。为 探头2的前沿长度，为超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度； (4)再选取第二对规格、前沿、折射角参数相同的斜探头重复上述步骤（2)和步骤 (3)的测量，第二对两个斜探头设定为探头3和探头4,得到底面一次反射回波后读取超声 波在工件中传播的准确时间t 2,则工件中的超声横波速度计算如下： 式中：I2为探头间的距离，1 3。为探头3的前沿长度，14。为探头4的前沿长度，12为 超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度； (5)联解上述两个方程式，即可得出Cs; (6)根据固体材料中的超声纵波声速Q、横波声速Cs、表面波声速Cr的传播速度关 系： 式中：σ为介质泊松比，得到Cs后可以通过上式计算得出工件超声纵波及表面波 声速。 而且，在两对斜探头中，第一对斜探头的折射角均为45度，第二对斜探头的折射 角均为63度。 而且，测量时每对斜探头同轴向对置，使声束保持在同一轴线上。 本专利技术的优点和积极效果是： 本专利技术提出了一种在无需破坏工件及无需采用机械方法测量工件壁厚的基础上， 利用普通数字式超声波探伤仪，采用双探头二次法现场测量材料声速的方法，经试验及现 场应用表明，其可以较为准确地测量材料声速。【附图说明】 图1是本专利技术方法中两个斜探头测试时的安装位置示意图。【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述：需要强调的是，本专利技术所述的实施 例是说明性的，而不是限定性的，因此本专利技术并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是 由本领域技术人员根据本专利技术的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本专利技术保护的范 围。 -种非破坏性的材料声速现场测量方法，该方法包括步骤如下： (1)设备选取，本专利技术方法所使用的设备包括通用数字式超声波探伤仪，两对斜探 头，每对斜探头规格、前沿、折射角参数相同； (2)在标准试块上测量第一对两个斜探头的延时，然后将两个斜探头的延时取平 均值； (3)将第一对两个斜探头延时平均值输入数字式超声波探伤仪，双探头以一发一 收方式相对置于被测工件表面，如图1所示，第一对两个斜探头设定为探头1和探头2,得到 底面一次反射回波后读取超声波在工件中传播的准确时间t，工件中的超声横波速度计算 如下； 式中：(；为工件中的横波声速，I i为探头间的距离，I i。为探头1的前沿长度，12。为 探头2的前沿长度，ti为超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度； (4)再选取第二对规格、前沿、折射角参数相同的斜探头重复上述步骤（2)和步骤 (3)的测量，第二对两个斜探头设定为探头3和探头4,得到底面一次反射回波后读取超声 波在工件中传播的准确时间t2,则工件中的超声横波速度计算如下： 式中：12为探头间的距离，1 3。为探头3的前沿长度，14。为探头4的前沿长度，12为 超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度； (5)联解上述两个方程式，即可得出Cs; (6)根据固体材料中的超声纵波声速Q、横波声速Cs、表面波声速Cr的传播速度关 系： 式中：〇为介质泊松比，测得Cs后可以通过上式计算得出工件超声纵波及表面波 声速。 在本专利技术的具体实施中，在两对斜探头中，第一对斜探头的折射角均为45度，第 二对斜探头的折射角均为63度，试验表明，采用该方法可以较为准确地测量材料波声速， 但2次测量时需要两对折射角有较大差异的探头，采用更大角度探头时，会产生工件底面 回波游动范围较大而难以准确读取底面最高回波位置的现象，需多次测量后取回波位置平 均值。 在本专利技术的具体实施中，测量时每对斜探头同轴向对置，使声束保持在同一轴线 上，否则会导致测得的横波声速值偏低。【主权项】1. ，其特征在于包括步骤如下： (1) 设备选取，使用的设备包括通用数字式超声波探伤仪，两对斜探头，每对斜探头规 格、前沿、折射角参数相同； (2) 在标准试块上测量第一对两个斜探头的延时，然后将两个斜探头的延时取平均 值； (3) 将第一对两个斜探头延时平均值输入数字式超声波探伤仪，两个斜探头以一发一 收方式相对置于被测工件表面，第一对两个斜探头设定为探头1和探头2,得到底面一次反 射回波后读取超声波在工件中传播的准确时间h，工件中的超声横波速度计算如下；式中：(；为工件中的横波声速，Ii为探头间的距离，Ii。为探头1的前沿长度，12。为探头 2的前沿长度，h为超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度； (4) 再选取第二对规格、前沿、折射角参数相同的斜探头重复上述步骤（2)和步骤（3) 的测量，第二对两个斜探头设定为探头3和探头4,得到底面一次反射回波后读取超声波在 工件中传播的准确时间t2,则工件中的超声横波速度计算如下：式中：I2为探头间的距离，13。为探头3的前沿长度，14。为探头4的前沿长度，1 2为超声 横波在工件中传播的时间，h为工件厚度； (5) 联解上述两个方程式，即可得出Cs; (6) 根据固体材料中的超声纵波声速Q、横波声速Cs、表面波声速(^的传播速度关系：式中：〇为介质泊松比，得到(；后可以通过上式计算得出工件超声纵波及表面波声 速。2. 根据权利要求1所述的非破坏性的材料声速现场测量方法，其特征在于：在两对斜 探头中，第一对斜探头的折射角均为45度，第二对斜探头的折射角均为63度。3. 根据权利要求1所述的非破坏性的材料声速现场测量方法，其特征在于：测量时每 对斜探头同轴向对置，使声束保持在同一轴线上。【专利摘要】本专利技术涉及，包括步骤：(1)选取通用数字式超声波探伤仪及两对斜探头作为实验设备；(2)测量两对斜探头的延时后，输入数字式超声波探伤仪；(3)将第一对两个斜探头以一发一收方式相对置于被测工件表面，确定传播的时间t1，得到工件中超声横波速度计算公式1；(4)第二对两个斜探头重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非破坏性的材料声速现场测量方法，其特征在于包括步骤如下：(1)设备选取，使用的设备包括通用数字式超声波探伤仪，两对斜探头，每对斜探头规格、前沿、折射角参数相同；(2)在标准试块上测量第一对两个斜探头的延时，然后将两个斜探头的延时取平均值；(3)将第一对两个斜探头延时平均值输入数字式超声波探伤仪，两个斜探头以一发一收方式相对置于被测工件表面，第一对两个斜探头设定为探头1和探头2，得到底面一次反射回波后读取超声波在工件中传播的准确时间t1，工件中的超声横波速度计算如下；式中：CS为工件中的横波声速，l1为探头间的距离，l10为探头1的前沿长度，l20为探头2的前沿长度，t1为超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度；(4)再选取第二对规格、前沿、折射角参数相同的斜探头重复上述步骤(2)和步骤(3)的测量，第二对两个斜探头设定为探头3和探头4，得到底面一次反射回波后读取超声波在工件中传播的准确时间t2，则工件中的超声横波速度计算如下：式中：l2为探头间的距离，l30为探头3的前沿长度，l40为探头4的前沿长度，t2为超声横波在工件中传播的时间，h为工件厚度；(5)联解上述两个方程式，即可得出CS；(6)根据固体材料中的超声纵波声速CL、横波声速CS、表面波声速CR的传播速度关系：式中：σ为介质泊松比，得到CS后可以通过上式计算得出工件超声纵波及表面波声速。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程明，陈韶瑜，马崇，仇志永，文黎，曹建伟，温力，李庆钊，刘超，安戈，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津;12