基于AATT法相控陣超聲檢測裂紋高度定量誤差研究.pdf

1、裂紋類缺陷是焊接部件及零部件常常存在的缺陷。因為帶有尖銳邊緣，所以危害性極大。其高度方向的缺陷尺寸直接決定著工件的疲勞強度和使用壽命，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行嚴(yán)格的檢測和控制。鑒于提高裂紋高度定量精度對保證構(gòu)件安全可靠性至關(guān)重要，現(xiàn)有的常規(guī)超聲檢測技術(shù)存在檢測結(jié)果不直觀且檢測效率低等局限，而相控陣超聲檢測技術(shù)憑借獨有的聚焦偏轉(zhuǎn)能力、多視圖成像和快速全體積掃查的優(yōu)點開始被廣泛應(yīng)用在缺陷定量檢測中。
　　本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，從實驗及數(shù)值模擬兩方面，采

2、用一維線陣相控陣探頭，開展了AATT（絕對傳播時間法）法裂紋高度定量的研究，分析了探頭參數(shù)、楔塊參數(shù)及檢測狀態(tài)等對最終定量結(jié)果的影響。主要研究工作如下:
　　(1)采用扇形掃查結(jié)合A掃檢測底面開口裂紋缺陷，顯示裂紋上下尖端成像;并根據(jù)扇掃特點，選取AATT法進(jìn)行裂紋高度定量。
　　(2)選取3.5MHz線陣探頭，以厚度55mm碳鋼試塊中不同高度的底面垂直切槽仿制底面開口裂紋作為研究對象，針對楔塊的聲速、傾角、第一晶片高度偏差

3、開展參數(shù)影響研究，得到以下結(jié)論。
　　處在相同聚焦深度下，激發(fā)陣元數(shù)越多，因聲束能量分散帶來的定量偏離誤差小;對相同陣元數(shù)，焦點設(shè)置越接近裂紋尖端位置，高度定量偏差也越小。
　　采用橫波檢測時，通過控制楔塊聲速偏差在±100m/s，可以將裂紋高度偏差控制在±0.25mm;相比之下，縱波檢測時，通過控制縱波聲速偏差在±100m/s，可以將高度偏差控制在±0.20mm。通過控制楔塊角度變化范圍在±1°時，可以將缺陷高度偏差限制在

4、±0.2mm?？刂频谝痪叨仍O(shè)置偏差在±1.0mm，可以控制裂紋高度偏差在±0.1mm。
　　(3)分析了試塊聲速測量偏差對缺陷高度定量的影響，其中對橫波來說，對碳鋼試塊底面開口裂紋的高度定量，材料聲速偏差±100m/s，裂紋的高度偏差約為±0.3mm，相比較而言，縱波的聲速誤差對高度定量結(jié)果影響小，約為±0.13mm。
　　(4)研究了系統(tǒng)計算精度和檢測狀態(tài)對裂紋高度定量的影響。結(jié)果表明，較小的角度分辨率更有利于裂紋高度