Page 123 - 无损检测2023年第四期

黄雪波:
探头楔块和曲面工件间隙的计算

测时, 不允许 AOD楔块曲面直径小于工件外径, 并有 足标准 ISO17640-2018和 ASMEBPVCV-2021

楔块直径上限要求。在管内检测时, 不允许 AID 楔 要求时, 所能检测的最小管径如表3所示。
块曲面直径大于工件内径, 并有楔块直径下限要求。 由表3可知, 同一探头尺寸应用在不同标准上
时, 由于计算公式不同, 所能检测的管径最小值也不
4 常规平探头在管状工件检测上的应用
相同。因此在使用常规探头进行管道环焊缝和纵焊
在进行管的环向或者纵向对接缝的超声检测 缝检测时, 应根据标准的要求, 检查探头是否符合对
时, 经常会使用常规平探头进行检测, 某厂家生产的 间隙的要求, 当探头尺寸不能满足间隙要求时, 应对
一些常用型号探头在无需修磨的情况下, 当分别满 探头表面进行适当修磨。
表3 不同标准中常规探头适用的最小检测管径 mm
探头外形尺寸 ISO17640-2018 ASMEBPVCV-2021

序号 参考标准 可适用最小 可适用最小 可适用最小 可适用最小
探头长度 探头宽度
环焊缝直径 纵焊缝直径 环焊缝直径 纵焊缝直径
1 国标 20 11.7 68.45 200.00 47.70 139.37
2 国标 30 14 98.00 450.00 68.29 313.59
国标
3 28.5 16.5 136.13 406.13 94.86 283.01
4 国标 35.5 19.5 190.13 630.13 132.49 439.11

6 国标 54 25 312.50 1458.00 217.77 1016.03
7 欧标 16 7 24.50 128.00 17.07 89.20
欧标
8 16 8 32.00 128.00 22.30 89.20
9 欧标 27 16.6 137.78 364.50 96.01 254.01
10 欧标 36 21 220.50 648.00 153.66 451.57

11 欧标 54 32 512.00 1458.00 356.79 1016.03
5 相控阵曲面楔块与曲面工件的间隙 和对应标准要求的验证结果如表4所示。
对比结果表明, 对于该型号小径管相控阵曲面

在小径管( 主要指外径为21~114mm 的管道)
楔块, 当管径小于 73.03mm 时, 使用式( 4 ) 会比式
环焊缝的相控阵检测中, 检测一般在管的外侧进行,
( 3 ) 计算的间隙值明显小一些, 这表明此时采用简化
曲面楔块一般为 AOD 型。其检测空间狭小, 且管
的式( 4 ) 进行计算已不合适, 建议使用式( 3 ) 计算。
壁较薄, 因此需要使用特殊设计的微薄型高频相控
当采用曲率直径为26.67mm 和33.4mm 的曲

阵探头。其晶片高度一般为 5~10mm , 晶片间距
面楔块应用于其标称下限管径的检测时, 使用式( 3 )
为0.3~0.75mm , 频率一般为5~10MHz , 晶片数

计算出的间隙值分别为0.94mm 和0.63mm , 超出了
量一般为16或32 。这种特殊设计的探头尺寸非常
标准ISO13588-2019的要求, 在实际检测中可能会
小, 特别适合狭小空间的检测, 同时为了满足相控阵
导致耦合效果不佳, 应对楔块进行修磨或者使用与被
检测的其他技术要求, 其尺寸已不能再减小。因此
检工件外径一致的曲率楔块, 以满足标准的间隙要求。
在探头尺寸一定的情况下, 其楔块在接触面曲面方 表4同时表明, 厂商推荐的适用范围都能满足
向的宽度也是固定的, 但随着小径管管径的减小, 楔 ASMEBPVCV-2019 标准的要求。但是如果仅

块与工件之间的间隙急剧增大。为了解决这一问 按照该标准的要求, 在接近其使用下限值时, 可能会
题, 通常需要使用一系列不同直径的曲面楔块来满 出现耦合 不 良 的 情 况。例 如 当 使 用 曲 率 直 径 为
足所需的间隙要求, 以获得更好的耦合效果。
42.16mm 的 AOD 曲面楔块检测外径为21.34mm

笔者以某型号小径管相控阵曲面楔块( AOD 的工件, 其外径差值为20.82mm , 满足标准的外径
型) 为例, 当不同曲率直径楔块应用于其标称适用最 减小量25mm 要求, 但如果采用式( 3 ) 进行计算, 其

小管径时, 检查其间隙值是否符合常用标准 ISO 间隙值为2.03mm 。
13588-2019 和 ASMEBPVCV-2021 的间隙要 这种情况下其间隙值达到了 2mm , 在实际检

求, 同时为了对比不同公式的计算结果, 分别采用式 测中的耦合效果需要进一步的验证, 如有可能, 应结
( 3 ) 和式( 4 ) 对其间隙值进行计算, 该型号楔块接触 合ISO13588-2019标准的要求, 采用厂商推荐的

面底部宽度为16mm , 应用于标称最小管径的间隙 适用管径范围。
5
8
2023年 第45卷 第4期
无损检测