Page 120 - 无损检测2024年第五期

刘立胜, 等:

一种基于 ASMEV 的管状校准试块的优化

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L= R- ( R-D ) ≥19 ( 1 )
2
2
式中: R 为试块的半径; L 为所需侧钻孔的长度的
一半。
当计算的 L 小于 19mm 时, 即所加工的侧钻 图9 环缝试块最小长度计算示意

孔不能满足规范要求时, 此时应使用刻槽反射体。
由于曲率的影响, 管径较小时, 应要考虑探头所能用
的最大角度, 可以使用公式( 3 ) 确认其所使用的最大
能否满足根部扫查需求。
角度 θ max
- 1R -T
θ max ≤sin ( 3 )
R
并可以通过以下的公式计算极限状态下的最大
。
弧度L a
)/
(
L a= 3.14×R × 90- θ max 90 ( 4 )
图7 小径管横孔长度验证模拟示意
按照规范图 T434.3-2备注( 2 ) 的要求, 当选择
侧钻孔作为管状校准试块反射体时, 应在切向侧钻
孔长度方向一半的位置确认反射体是否处在 1 /
4 T , 1 / 2T , 3 / 4T 的位置, 当试块厚度不允许时, 应
在试块表面标识出所需侧钻孔的深度和切向位置,
如图8所示。 图10 纵缝试块最小跨度计算示意
在实际生产中, 通常小管径管一般多采用无缝

钢管, 很少采用卷制纵缝焊接而成, 因此114mm 以
下管径的纵缝试块使用率极低, 可以选择不加工该

管径以下的试块。
6 试块端头的优化
图8 侧钻孔切向位置和标识
规范图 T434.2.1 指出孔反射体距离边缘的最

5 试块长度和弧度的优化 小距离为13mm 或T ( 取大值), 槽距离相邻反射体

或边缘的最小距离为38mm 或 T ( 取大值)。由于
规范图 T434.3-2 指出试块的长度或弧度必须
端角产生的反射会对 TCG 产生干扰 [ 2-3〛 , 故将试块
满足探头角度校准的需求, 理论上, 试块的最小长度
端头加工成斜面型, 而非正常的直面型, 能够消除端
或弧度主要需考虑以下3个参数: ① 所用探头最大

角反射带 来 的 影 响。一 般 控 制 其 倾 斜 的 角 度 为
;
10°~20° , 也可以通过相关声束模拟软件或现场实
角度 θ max 和最大反射波次数的水平距离或弧度L a

② 反射体距离试块边缘的最小长度 L e ③ 探头在 际测量所需的最佳倾斜角度, 其3D 视图如图11所
;
。试块的
试块表面上自由活动的所需最小距离 L p 示。由于斜面能大大消除端角反射, 即使在反射体
最小长度或弧度也可以表达为: L min=L a+L e+ 距离端头的距离较小的情况下, 也不会出现强烈的
。环缝校准试块的长度计算如图 9 所示。其中 端角反射而干扰 TCG 的制作, 故无需特意加长反
L p
主要需考虑的是探头在工件上所使用的最大角度 射体距离端角的长度。
以及反射波次数 N , 其通常受被检工件厚度、 材
7 结语
θ max
料衰减等因素影响。
为了简化该运算可以将该长度用以下公式表达 文章通过结合规范要求和现场实际使用需求,
L a= T × tan θ max×N ( 2 ) 优化了管状校准试块的样式、 管径、 厚度、 反射体、 长
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对于纵缝校准试块的弧度计算, 如图10所示。 度、 端头等技术参数, 使其能够满足纵缝和环缝的实
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2024年 第46卷 第5期
无损检测