[发明专利]曲面钢板残余应力超声检测收发装置

说明书

一、技术领域

本发明设计了一种适用于曲面钢板残余应力检测的超声收发装置。该装置可以激发出临界折射纵波，实现曲面钢板近表面残余应力的检测。

二、背景技术

目前应用超声波来进行的残余应力检测大多针对平板，而管道在日常生活中随处可见。当管道的内表面或外表面存在的残余应力过大时，可能会引起严重的事故。因此管道的应力检测已受到越来越多的重视。

现阶段可以对管道外表面实现应力分析的有磁记忆设备以及X射线应力分析仪。磁记忆设备仅可定性分析应力集中，无法测定应力值。X射线应力分析仪难以实现现场测量，且对人体有一定危害。而针对管道内表面的残余应力检测开展的研究并不多。临界折射纵波对应力敏感，在应用临界折射纵波进行应力检测时，由于管道曲率的影响，导致晶片激发的声束很难经波形转换激发出所需波形。曲面超声检测的难点就在于传感器的放置以及入射角度的选择。如何设计合适的超声收发装置，以及合理安排超声入射角度是很多科研单位所关心问题。

三、发明内容：

本发明设计了一种曲面钢板残余应力超声测量收发装置。该装置在曲面中可以快速安放，并可保证测量结果的可靠性。

本发明是这样实现的：超声纵波以一定角度入射，可在曲面钢板表面激发出临界折射纵波，将超声换能器安置在有机玻璃楔块上，并根据被测管道的外径或内径对有机玻璃的底面进行机械加工，实现超声换能器与有机玻璃的良好耦合。同时两个有机玻璃楔块间的磁座可以有效保证楔块与管道耦合的可靠性。

四、附图说明：

图1管道外表面应力检测装置

图2管道内表面应力检测装置

附图标记说明如下：1、有机玻璃楔块(适用于管道外径检测)2、超声换能器3、固定板4、磁座(适用于管道外径检测)5、有机玻璃楔块(适用于管道内径检测)6、超声换能器(适用于管道内径检测)7、固定板(适用于管道内径检测)8、磁座(适用于管道内径检测)

五、具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：

图1为管道外表面残余应力超声检测收发装置，包括有机玻璃楔块1，超声换能器2，固定板3，磁座4。

对于管道外表面应力检测时，须将有机玻璃楔块1底面进行机械加工，加工后的曲率和管道外径的曲率一致。在两楔块之间加装改装的磁性表座，磁座经改装之后可提供较大的磁力来实现楔块1与管道外径的耦合。

测量时，调整检测装置位置，使两传感器对应点连线与管道母线平行。

图2为管道内表面残余应力检测装置。管道内表面残余应力检测较外表面复杂，尤其是当管道内径曲率较大时，临界折射纵波在管道内壁的激发很困难。因为普通的35mmx30mmx35mm型磁座的外壳较大，必须对磁座进行机械加工，对固定楔块5和磁座8的固定板7进行特殊的处理，在实现有机玻璃楔块5的底部与管道内径耦合的同时，严格保证固定板7和楔块5的外壁不会与管道内径发生干涉，确保测量的结果可靠。

板类构件残余应力检测时，法线方向为垂直板面方向，整个晶片发射的声束入射角度一致。在以理论入射角加工楔块时，便可折射出临界折射纵波。但管道的法线为垂直管道表面指向圆心，晶片激发的声束在射向楔块与管道的结合面时，声束不同位置入射角是不同的。在设计管道表面应力检测用的楔块时，因为临界折射纵波的激发角度范围较小，一般需对理论入射角度θ_cr进行修正，所以这一过程须通过三维软件反复测试，尽量保证超声换能器最边缘激发的声束的入射角在θ_cr±2°之间，只有这样才可以激发出曲面临界折射纵波。