Page 103 - 无损检测2022年第十二期

薛 岩, 等:

在役储罐底板的兰姆波检测

检测
通道接收) 如图9 所示, 从中可以看到 A 0 和 S 0
检
缺陷的直达波, A 0 和 S 0 的左右边界回波以及 S 0
测到试件对侧的端面回波。

图 7 储罐底板模拟试件结构示意
块模拟试件中分别设计加工了尺寸( 长 × 宽 × 深) 为

5mm×5mm×2mm 及 5mm×2mm×5mm 的
两个槽形缺陷。
3.2 储罐底板兰姆波全聚焦成像试验
图 9 采集的平板储罐底板典型时域信号
3.2.1 平板储罐底板成像试验
采用全聚焦成像算法对上述兰姆波检测采集的
试验采用 16 个传感器进行检测, 布局采用压
信号进行二维成像, 其结果如图 10 ( a ) 所示, 其中两
电阵列方式。考虑到板材厚度及激励后产生的兰
个黑色坐标标记为检测到的缺陷信号, 由于信号幅
姆波模态, 经 过 试 验 确 定 传 感 器 材 料 为 PZT-5H ,
值比较微弱, 需要对缺陷信号进行加权叠加处理及

其直径为 26mm , 厚度为 2mm 。传感器阵列布局
边界去除处理, 处理后的图像如图 10 ( b ) 所示。
如图 8 所 示, 传 感 器 与 模 拟 试 件 表 面 采 用 红 糖 熬
制的耦合 液 进 行 耦 合, 采 用 兰 姆 波 全 聚 焦 成 像 算

法, 在 1 号 储 罐 底 板 试 件 上 试 验, 检 测 5 mm×

5mm×2mm 及 5mm×2mm×5mm 的腐蚀坑。

图 8 传感器阵列布局示意

模式作为 Lamb 波检测模式, 经
选择 A 0 与 S 0

-1 模态波
测得 A 0 模态波传播速度为2430m · s , S 0

传播速度为 5320m · s 。激发频 率 不 同, 两 种 模
-1

式的波长不同。根据 8 mm 厚钢板中频散 曲线可

频散严重;
知, 在较低频厚积( 0.7MHz · mm ) 下, A 0

频散严重。
当频厚积增大到 1.3 MHz · mm 以后, S 0
因此 需 要 在 此 区 间 内 选 择 检 测 频 率, 分 别 使 用

90kHz , 100kHz 和 120kHz 作 为 检 测 频 率, 此 时

3种频 率 下 两 种 模 式 波 长 分 别 为 27 mm ( 90kHz , 图 10 平板储罐底板试件缺陷成像结果

), ), 24.3 mm ( 100kHz ,
A 0 59.1 mm ( 90kHz , S 0 3.2.2 带立板储罐底板成像试验

),
A 0 53.2 mm ( 100kHz , S 0 20.3 mm ( 120kHz , 因为立板会严重吸收声能量, 故进入到储罐底
),

), ), 经测试后最终选择最佳
A 0 44.3mm ( 120kHz , S 0 板的超声信号微弱, 所以带立板的储罐底板缺陷检

频率120kHz 。 测更加困难。笔者提出将传感器进行两两并联, 一

首先, 设置试验参数, 设电压幅值为 150V , 采 次同时激发两个晶片, 以此来提高激发能量。并联

样频率为 3.125MHz , 采样点数为 2000 个, 激发周 传感器检测带立板储罐底板的演示图如图 11 所示,
期数为 5 。采集的典型时域信号( 单通道激励及多 并联传感器后采集的 A 扫图像如图 12 所示。
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2022 年 第 44 卷 第 12 期
无损检测