基于AATT法相控陣超聲檢測(cè)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?yàn)閹в屑怃J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(qiáng)度和使用壽命，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和控制。鑒于提高裂紋高度定量精度對(duì)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(cè)技術(shù)存在檢測(cè)結(jié)果不直觀且檢測(cè)效率低等局限，而相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)憑借獨(dú)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(diǎn)開始被廣泛應(yīng)用在缺陷定量檢測(cè)中。
　　本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，從實(shí)驗(yàn)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(duì)傳播時(shí)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(cè)狀態(tài)等對(duì)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(cè)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(diǎn)，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(duì)象，針對(duì)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(duì)相同陣元數(shù)，焦點(diǎn)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(cè)時(shí)，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(cè)時(shí)，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(shí)，可以將缺陷高度偏差限制在

4、±0.2mm。控制第一晶片高度設(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(cè)量偏差對(duì)缺陷高度定量的影響，其中對(duì)橫波來說，對(duì)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(duì)高度定量結(jié)果影響小，約為±0.13mm。
　　(4)研究了系統(tǒng)計(jì)算精度和檢測(cè)狀態(tài)對(duì)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