一种非均匀性材料中超声单探头测定方法技术

本发明专利技术提供了一种非均匀性材料中超声单探头测定方法，包括以下步骤：步骤一、在普通标准试块上确定探头前沿和探头零偏；步骤二、加工热轧控温高强钢TMCP钢试块，在确定系统探头零偏的基础上，分别计算不同深度的折射角；步骤三、按照计算所得的折射角，确定合理的材料超声检测深度分区，并以此得到深度区域的优化折射角值；步骤四、在确定优化折射角值及系统探头零偏的基础上，调节声速值，使深度区间内的上下深度显示值误差小于1mm；并以调节后的声速作为此深度区间的超声波检测用声速。本发明专利技术正确测定超声波检测用声速或将声速的偏差控制在一定范围内，可提高此类材料及其连接焊缝的超声波检测可靠性，对于超大型钢结构安装具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种非均匀性材料中超声单探头测定方法
本专利技术涉及钢材及焊缝超声波检测工艺
，具体涉及一种非均匀性材料中超声波声速测定方法。
技术介绍
在目前国内大型钢结构的建造过程中，大量使用热轧控温高强钢(TMCP钢)，热扎控温高强钢及其焊缝的内部质量检测一般采用超声波检测。由于其扎制方向、扎制力度及温度控制的不同，钢材的超声波传播声学特性显示出不均匀性，导致传播方向声速变化。在超声波斜探头检测中存在材料中超声波传播声速的不均匀，可使部分的材料缺陷、焊接缺陷定位出现偏差，增加误判的可能，导致漏检及误检，从而造成安全隐患。TMCP(ThermoMechanicalControlProcess：热机械控制工艺)就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制(ControlRolling)的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却(AcceleratedCooling)的技术总称。由于TMCP工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺，故自20世纪80年代开发以来，已经成为生产低合金高强度宽厚板不可或缺的技术。随着市场对TMCP钢的要求不断提高，TMCP工艺本身也在应用中不断发展。从近几年的研究工作看，重点是放在控制冷却，尤其是加速冷却方面。通过加快轧制后的冷却速度，不仅可以抑制晶粒的长大，而且可以获得高强度高韧性所需的超细铁素体组织或者贝氏体组织，甚至获得马氏体组织。目前正在研发的在线加速冷却，是在轧制后直接将钢板冷却至常温，可以避免再加热工序。通过TMCP处理使钢材达到高强度和高韧性，基本上是通过控轧细化奥氏体晶粒、导人加工应变和之后的控冷组合起来的相变组织控制和相变组织细化而实现的。它不仅能提高强度和韧性，而且能降低合金元素的添加量，因此，具有提高焊接性能等很多优点。另外，近年来在造船、建筑等领域中，确立了即使采用高效率大线能量焊接，也能确保焊接热影响区良好的机械性能的综合组织控制技术(JFEEWEL)。该技术作为控制用户现场焊接施工后的显微组织，确保优越的机械性能的技术而被广泛采用。综上所述，TMCP过程母材结晶过程中出现金相组织、母材的致密度发生改变。现场超声波探伤在常规超声波探伤方法的基础上结合对金相组织、母材的致密度发生改变导致超声波在母材中声速不均匀，采用新型的超声波声速测定方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种非均匀性材料中超声单探头测定方法，包括以下步骤：步骤一、在普通标准试块上确定探头前沿和探头零偏；步骤二、加工热轧控温高强钢TMCP钢试块，在确定系统探头零偏的基础上，分别计算不同深度的折射角；步骤三、按照计算所得的折射角，确定合理的材料超声检测深度分区，并以此得到深度区域的优化折射角值；步骤四、在确定优化折射角值及系统探头零偏的基础上，调节声速值，使深度区间内的上下深度显示值误差小于1mm；并以调节后的声速作为此深度区间的超声波检测用声速。进一步，所述步骤一中，确定探头前沿和探头零偏包括以下步骤：S1：连接超声波检测仪器及单探头，将所述超声波检测仪器设置为单收单发状态；S2：将探头放置在CSK-1A超声试块圆弧中心点上，左右移动所述探头，使声束正面扫向R50/100圆弧面，通过R50/100两圆弧面的自动声速校正功能，确定该探头在该均匀性材料中的声速及探头零偏及前沿；S3：重复普通均匀性钢材中的声速校准，记录多次的探头零偏和前沿，取零偏和探头前沿的记录平均值，将所述超声波检测仪器设定为平均零偏。更进一步，在所述步骤二中，可用优化折射角值计算如下：P1：同批次的材料切割加工成L型，使得轧制方向R与L型的一边的延伸方向相同；非轧制方向T与L型的另一条边的延伸方向相同；P2：分别在T方向、R方向钢条的不同深度方向上按照设定间隔钻上多个侧边通孔；设定间隔由材料声速偏差的幅度具体选定；P3：将探头放置在T方向钢条上，分别扫查已知深度的侧边钻孔；找到最高反射波幅，记录距离L；P4：计算斜入射探头在某一深度的折射角β，计算公式为β＝arctan((L0+L)/T)；其中T：侧边孔深度；L0：更进一步，在所述步骤三中，以合理深度检测区探头前沿；L：水平距离。间内的上下角度值得平均数得到此深度区域的优化折射角值。优选地，侧边通孔的直径为3-5mm。设定间隔为10mm。与现有技术相比，本专利技术的一种非均匀性材料中超声单探头测定方法具有如下技术效果：正确测定超声波检测用声速或将声速的偏差控制在一定范围内，可提高此类材料及其连接焊缝的超声波检测可靠性，对于超大型钢结构安装具有重要意义，适用于船舶、交通、建筑、国防等工业领域使用热轧控温高强钢及焊缝超声波无损检测应用场合。附图说明图1：CSK-1A超声试块的超生测试过程示意图；图2：CSK-1A超声试块的俯视图；图3：非均匀性材料试块的俯视图；图4：非均匀性材料试块的T方向检测过程A-A剖视图；图5：非均匀性材料试块的R方向检测过程B-B剖视图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。本专利技术一种非均匀性材料中超声单探头测定方法主要原理是：针对热轧控温钢(TMCP钢)材料中超声波声学性能不均匀的实际情况，通过分析不同扎制方向及材料深度方向上的声学性能差异，结合斜入射单探头反射式的声学反射特征，利用折射角偏差控制范围的确定，测定每个分层区域的平均声速，通过现场实际探伤经验的积累，形成较可靠的超声波检测用声速的测定方法。本专利技术的一个较佳实施例提供了一种非均匀性材料中超声单探头测定方法，包括以下步骤：步骤一、在普通标准试块上确定探头前沿和探头零偏；步骤二、加工热轧控温高强钢TMCP钢试块，在确定系统探头零偏的基础上，分别计算不同深度的折射角；步骤三、按照计算所得的折射角，确定合理的材料超声检测深度分区，并以此得到深度区域的优化折射角值；步骤四、在确定优化折射角值及系统探头零偏的基础上，调节声速值，使深度区间内的上下深度显示值误差小于1mm；并以调节后的声速作为此深度区间的超声波检测用声速。具体地，如图1和图2所示，所述步骤一中，确定探头1前沿和探头1零偏包括以下步骤：S1：连接超声波检测仪器及单个探头1，将所述超声波检测仪器设置为单收单发状态；S2：将探头1放置在CSK-1A超声试块3圆弧中心点上，左右移动所述探头1，使声束正面扫向R50/100圆弧面，通过R50/100两圆弧面的自动声速校正功能，确定该探头1在该均匀性材料中的声速及探头1零偏及前沿；S3：重复普通均匀性钢材中的声速校准，记录多次的探头1零偏和前沿，取零偏和探头1前沿的记录平均值，将所述超声波检测仪器设定为平均零偏。如下表1探头前沿及平均零偏记录表所示：表1由表1可得，探头01在普通标准试块上探头平均前沿值：(12.1+12.1+11.8)/3＝12.0，探头平均零偏值：(7.85+7.34+7.49)/3＝7.56；同理可得探头02的平均前沿值为16，平均零偏值为10.86；探头03的平均前沿值为17.1，平均零偏值为12.48；在所述步骤二中，可用优化折射角值计算如下：P1：同批次的材料切割加工成L型，参见本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非均匀性材料中超声单探头测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在普通标准试块上确定探头前沿和探头零偏；步骤二、加工热轧控温高强钢TMCP钢试块，在确定系统探头零偏的基础上，分别计算不同深度的折射角；步骤三、按照计算所得的折射角，确定合理的材料超声检测深度分区，并以此得到深度区域的优化折射角值；步骤四、在确定优化折射角值及系统探头零偏的基础上，调节声速值，使深度区间内的上下深度显示值误差小于1mm；并以调节后的声速作为此深度区间的超声波检测用声速。

【技术特征摘要】
1.一种非均匀性材料中超声单探头测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在普通标准试块上确定探头前沿和探头零偏；步骤二、加工热轧控温高强钢TMCP钢试块，在确定系统探头零偏的基础上，分别计算不同深度的折射角；步骤三、按照计算所得的折射角，确定合理的材料超声检测深度分区，并以此得到深度区域的优化折射角值；步骤四、在确定优化折射角值及系统探头零偏的基础上，调节声速值，使深度区间内的上下深度显示值误差小于1mm；并以调节后的声速作为此深度区间的超声波检测用声速。2.如权利要求1所示的方法，其特征在于，所述步骤一中，确定探头前沿和探头零偏包括以下步骤：S1：连接超声波检测仪器及单个探头，将所述超声波检测仪器设置为单收单发状态；S2：将所述探头放置在CSK-1A超声试块圆弧中心点上，左右移动所述探头，使声束正面扫向R50/100圆弧面，通过R50/100两圆弧面的自动声速校正功能，确定该探头在该均匀性材料中的声速及探头零偏及前沿；S3：重复普通均匀性钢材中的声速校准，记录多次...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆雷俊，高卫青，
申请(专利权)人：上海船舶工程质量检测有限公司，上海船舶工艺研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31