Page 129 - 无损检测2022年第十二期

新锐产品

反射镜设计成特殊曲面，但由于加工复杂，未能 AUT 试块总体分
从根本上解决聚焦和超声波在第二介质中的发散 为上游和下游两部分。
问题，因此没有真正成功的实例和成果应用。 上、下游缺陷相同，

改进或创新点： 缺陷方向对称。试块
的材料应与被检测管
本创新的目的在于提供一种实用有效的 A 型
道的相同，用于做试
超声波探伤使用的超声波聚焦探头 。其理论根据 块的材料在 φ2mm 平
为超声波发射源的振动（惠根斯原理），波的叠
底孔灵敏度下检测时，
加与干涉，超声波传播的相位特性，非均匀激发 不得存在大于 φ2mm 平底孔回波幅度 1/4 的缺
的声场特征等超声波理论。设计一种新型的平面
欠信号。
压电陶瓷发射源，这种新的发射声源的中心到边
缘，发射的超声波存在一定程度的相位差，改变 根据管道壁厚、焊缝坡口形式及焊接填充次
数对焊缝厚度方向进行分区，一般将焊缝厚度方
相位差使超声波能量产生叠加，使超声波声束中
心区能量集中形成聚焦区域，从而有利高灵敏度 向由下向上分为根焊区、钝边区、热焊区（下层）、
热焊区（上层）、填充区、填充和盖面区。每个
探测缺陷和缺陷的边缘定位。聚焦型压电陶瓷片
的制作采用质地均匀的压电陶瓷片进行纵横向切 区域高度一般为 2mm ～ 3mm，设置两个对应的
标准反射体用来进行该区域的灵敏度调整和缺欠
割，结构类似于 1-3 压电陶瓷复合片，不同的是
压电陶瓷片中心和边缘体积分数存在差异，填充 定位。
的高分子材料也有所不同，因此压电陶瓷片中心 标准反射体在水平方向分布，应使检测信号
和边缘具有不同的声阻抗、不同的电阻抗和相位 达到独立的程度，邻近区域的反射体互不干扰。
角，导纳也存在差异，当聚焦型压电陶瓷片被超 试块制作完成后，必须经过国家的计量机构进行
声波探伤仪激励后，产生振动，质点振动传递方 标定，合格后，再经过 AUT 检测技术调试，达到
向是一致的（而不是几何超声聚焦改变超声波传 要求后方可使用。
播方向），相邻质点振动时由于相位差产生干涉， 开发背景 :
能量叠加增强或削弱， 最终在声束轴中心形成能 AUT 试块作为长输油气管道全自动超声波检
量密度较高的聚焦区。聚焦型压电陶瓷制作的聚 测的参考试块，其主要用于调节检测系统闸门位
焦探头具有更短的近场区，聚焦区具有更高的能
置及检测基准灵敏度，为评定缺欠提供依据；用
量。
于鉴定在野外检测过程中检测系统的灵敏度，并
典型应用： 监视检测系统运行状况是否良好。

创新研制的聚焦压电陶瓷片，可制作直接接 随着近年来国内外油气管线的大量施工，
触式聚焦直探头、聚焦斜探头、液浸聚焦探头、 AUT 检测方法得到了广泛应用。作为无损检测的
双晶片聚焦直探头、双晶片聚焦斜探头、小角度 新技术，检验工艺的验证尤为重要，作为 AUT 技
聚焦纵波探头、聚焦测厚探头、无盲区探头、自 术检验工艺验证的主要工件，AUT 试块不仅要符
动化探伤中的水膜式聚焦探头，并可制成各种专 合试块产品技术条件，还要依据检测工件的焊接
用聚焦探头等。 技术效果 ：通过聚焦实现声场截 工艺及所需满足各项检验要求，因此试块设计中，
面直径压缩声束变窄，单位能量密度增大，对比 各标准反射体的位置、尺寸、方向、性质等参数
普通压电陶瓷做成的探头，线聚焦探头可提高增 均需满足焊接工艺及 检验要求。AUT 试块中人工
益 6dB 以上，点聚焦探头的增益比普通探头的增 反射体一般包括平底孔、通槽、尖角槽、偏 V 形
益提高 9dB 以上。故，具有广泛的应用前景。 槽和矩形槽。

改进或创新点：
山东瑞祥模具有限公司 AUT 试块用标准的平底孔、矩形槽、尖角槽
仪器名称：AUT 试块 等定量化的缺陷来模拟长输油气管道自动化焊接
主要参数： 所产生的不同部位的缺陷，为 AUT 检测技术定量

91
2022 年 第44 卷 第12 期
无损检测