小角度纵波探伤法在瓶口螺纹检验中应用分析

摘要：介绍了小角度纵波探伤法在长管拖车气瓶瓶口螺纹的探伤应用。对小角度纵波斜探头灵敏度进行了调试，采用不同倾斜角度纵波斜探头在长管拖车气瓶瓶口螺纹的探伤中的检测效果进行了对比研究，从而确定出采用小于10°倾斜角的纵波斜探头进行检测可达到更好的检测效果。
关键词：小角度纵波检测法；长管拖车；灵敏度
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长管拖车是一类多用于运输易燃易爆、有毒有害气体的移动式压力容器，其使用环境温度为-40～60℃，公称工作压力一般大于等于20MPa，公称水容积（单只气瓶）500～3000L，兼具压力容器和大容积无缝钢瓶的特点，属于第三类高压容器，危险系数相对较高，其检验要求也相对更加严格。
目前全国长管拖车各大检验站无损检测项目很多，但是对瓶口内外螺纹的检测一直没有较好的检测手段，采用磁粉检测工序复杂且效果不好，采用渗透检测只能检出表面开口缺陷，对于超声检测，因长管拖车气瓶瓶口的截面积较小，无法用常规横波

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进行检测，但如果用纵波直探头检测，侧壁干涉的影响因素较严重，垂直入射波的检测效果也不甚理想，为此笔者经过试验，最终证实采用小于10°倾斜角的纵波斜探头进行检测可达到更好的检测效果

1.小角度纵波探伤法原理

将超声纵波直探头做成晶片和被检工件表面成一定角度，根据波的折射原理可知，当入射角小于第一临界角时被检工件中会同时产生折射纵波和折射横波，利用折射纵波进行探伤的方法称为小角度纵波斜探伤法。

2.小角度纵波斜探头灵敏度的调试

小角度纵波斜探头灵敏度的调试方法，是以螺纹波作为评定的基础，通过对长管拖车气瓶瓶口螺纹最后一个底波进行调节实现的。先将探头放在气瓶瓶口截面上，此时探测到的螺纹回波随深度的增加而单调下降，调节增益将最后一个螺纹回高调到荧光屏的20%，用钢尺准确测量出最后一个螺纹的深度，按下“调零”健，通过调节“+”或“-”，使螺纹最后一个回波与实际深度一致，此时灵敏度调节完成。

3.采用小于10°倾斜角度纵波斜探头探伤

由于直探头检测瓶口内外螺纹具有很大局限性，笔者所在的石家庄长管拖车检验站采用倾斜角度为小于27°的纵波探头对瓶口内外螺纹进行检测，以螺纹波底作为评定基础，经过大量的实际检验，得出以下规律：采用具有一定倾斜角度（小于10°）的超声纵波进行检测可达到更好的检测效果，而且对于不同角度的探头，其折射角越小，相同声程处φ1×6横孔的反射波越强，目前在本站普遍采用6°的小角度超声波探头进行瓶口内外螺纹检测。笔者曾对石家庄安瑞科气体机械有限公司生产的型号为φ519×10975的长管拖车瓶口内螺纹进行超声检测，检测出了瓶口环向裂纹，裂纹长度约4mm，深度达到7mm，以下为其缺陷回波图：

图1 长管拖车瓶口内螺纹的缺陷回波图

4.对小角度纵波斜探头探伤的思考

采用具有一定倾斜角度（小于10°）的超声纵波进行检测，经过长期实践，最终证实能够对瓶口螺纹的缺陷达到更好的检测效果，但是采用小角度纵波斜探头进行检测有时会伴随有折射横波，这会影响检测者对缺陷的判定，有时甚至会误判。笔者经过大量实践对长管拖车瓶口螺纹产生的折射横波进行了分析：折射横波往往是在特定位置产生的，在检测范围内根据探头的角度可通过计算求出，此外，理论上折射横波是整圈的，可通过更换其他小角度探头的方法进一步检测验证，如果该位置还出现回波，则是缺陷的可能性大，如果不在同一位置，可认为是折射横坡造成的。
此外，现在工件复杂多样，这就需要针对不同工件的有效截面积、深度、检测范围等来选择探头的角度和直径，在此基础上进行试验选择探头，确定最佳灵敏度。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。