1用折射角60的斜探头探测坡口角为60的钢板对接焊缝...

1用折射角60的斜探头探测坡口角为60的钢板对接焊缝... yiyangdoudou 計算題 1.用折射角60?的斜探頭探測坡口角 為60?的鋼板對接焊縫,如下圖所示, 計算在探頭一側坡口面發現坡口面未 熔合缺陷處所有反射波型的反射角 (C=5900m/s,C=3200m/s)（標准答案從LS 略） 2.用2.5MHz20mm直探頭對鋼材進行超 聲波探傷，求此探頭的近場區長度和指 向角的角度 解：設鋼中縱波波速5900米/秒，則該 探頭在鋼中波長λ=5.9/2.5=2.36mm， 近場區長度 22N=D/4λ=20/4*2.36=42.37mm 由指向角 θ=arcsin(1.22λ/D)=8.27? 3.用水浸法聚焦探頭垂直探傷法檢驗 Φ36x3mm鋼管，已知水層距離為15mm 時，聲束焦點與鋼管軸心重合，求有機 玻璃聲透鏡的曲率半徑？有機玻璃聲 透鏡的曲率半徑=15.3mm 4.設某合金與鋼完全結合，當超聲縱波從合金垂直入射到鋼時，結合界面的聲壓反射率 是多少？鋼底面（與空氣接觸）的聲壓反射率是多少？已知合金厚度30毫米，聲阻抗 626224.2x10Kg/ms，鋼板厚度20毫米，聲阻抗45.6x10Kg/ms 解： 合金-鋼界面的聲壓反射率r=Pp合金合 /P=(Z-Z)/(Z+Z)=(24.2-45.6)/(24.2+45.6)=-0.303 02121 取-30%，負號表示入射聲波與反射聲波相位差180?（相位相反） 合金-鋼界面的聲壓透射率t=2Z/(Z+Z)=2x45.6/(24.2+45.6)=1.3 p221 鋼底面聲壓反射率r=P/P=[(Z-Z)/(Z+Z)][(Z+Z)/2Z]=0.765=76.5% p鋼鋼t氣鋼氣鋼212 5.如右圖所示，探頭為tgβ=2，用儀器與鋼試塊比較，測得探頭 中S=10mm，計算探頭中a和b的長度。 解：因為儀器中測得的S值是相當于鋼中的S值，所以要將S換鋼 算成S,即: 有機玻璃 S/C=S/C，S=S?C/C=10x2.7/3.2=8.4 有機玻璃L有機玻璃鋼S鋼有機玻璃鋼L有機玻璃S鋼 另外tgβ=2，β=63.4?，sinα=C?sinβ/C=2.7?L有機玻璃S鋼 sin63.4?/3.2=0.754，α=48.97?，因此：a=cosα?S有機玻璃 =cos48.97??8.4=5.5mm b=sinα?S=sin48.97??8.4=6.3mm 有機玻璃 答：a=5.5mm，b=6.3mm 6.用有機玻璃做球面聲透鏡的聚焦探頭,若探頭直徑為Φ20mm，水 中焦距f=100mm，求聲透鏡的球面半徑r值。 解：已知C=2700米/秒，C=1450米/秒，f=100mm，由有水 f=r[C/(C-C)]，可求得r=46.5mm 112 7.用直徑24mm，頻率2MHz的直探頭檢查外徑500mm，內徑100mm的鋼制鍛件，要求缺陷波高F與內孔底波高度B的比值在5%以上（包括5%）的缺陷回波都應記錄，求所用的探傷靈敏度（以平底孔當量表示）是多 少？如果該鍛件的材質衰減（雙聲程）為0.02dB/mm，在150mm處發現一個回波高度為18dB的缺陷，求缺陷當量？（答案從略） 8.在前沿長度為10毫米，tgβ分別為1、2、2.5的三種斜探頭中，哪個適合用于上寬度24mm，下寬度22mm，上加強高5mm，下加強高3mm，板厚25mm的平鋼板對接焊縫檢測？并求出所需要的探頭掃查范圍，若在聲程 120mm處（已扣除斜楔聲程）發現一個缺陷，求缺陷的水平及深度位置。選用tgβ=2的探頭，掃描范圍?150mm，缺陷水平距離107.3mm，埋藏深度3.7mm 9.在使用tgβ=2，2.5MHz的斜探頭探測25mm厚度的鋼板對接焊縫時，若用深度距離44mm的Φ6mm橫通孔試塊調節靈敏度，要求能在同樣深處發現Φ2mm平底孔當量的缺陷，則應將Φ6mm橫通孔回波提高多少dB？（楔內聲程為7mm）答：11dB 10.把合金軸瓦浸沒在水中（即鋼套與合金層均與水接觸），用直探頭接觸法在合金層面上垂直入射縱波， 62檢測粘合質量，問：粘合良好處的界面回波和底波之間相差多少分貝？（合金層聲阻抗25x10Kg/ms，鋼套 62聲阻抗45x10Kg/ms，曲率和衰減影響不計）答：4dB 626211.超聲波從聲阻抗Za=39.3x10Kg/ms的A介質透過Zb=25.5x10Kg/ms的B介質，進入C介質的垂直往返過程中，其往返透過率為（-12dB）,若不考慮超聲波在介質中的衰減，C介質的聲阻抗Zc是多少？ 62Zc=1.5x10Kg/ms 12.超聲波從A介質通過B介質透入C介質，在A/B界面上產生一個聲壓為P的回波，在B/C界面上產生一A 6262個聲壓為P的回波，已知：A、B、C三種介質的聲阻抗分別為Z=26.8x10Kg/ms?Z=18.3x10Kg/ms?BAB 62Z=2.4x10Kg/ms，在不考慮三種介質衰減情況下，求P比P高多少分貝？ CBA 解：在A/B界面上有P/P=(Z-Z)/(Z+Z)，則P=P[(Z-Z)/(Z+Z)]，在A/B界面上的透射聲壓P即為B/CA0BABAA0BABAt界面的入射聲壓，則P/P=2Z/(Z+Z)，P=P[2Z/(Z+Z)]，在B/C界面上反射聲壓P應為：t0BBAt0BBABP/P=(Z-Z)/(Z+Z),即 BtCBCB 2P=P[(Z-Z)/(Z+Z)]，在B/A界面的透過聲壓為：P'=P[2Z/(Z+Z)]=P[4ZZ/(Z+Z)][(Z-Z)/(Z+Z)] BtCBCBBBABA0ABBACBCB因此：20log(P'/P)=......?12dB BA 13.用直探頭探測一個厚度為350mm的鋼制鍛件，在150mm處發現一個平底孔當量為Φ2mm的缺陷，該缺陷 回波高度比基准波高要高出8dB，求所用的探傷靈敏度。所用的探傷靈敏度為Φ3mm平底孔當量14.用一個鋼中折射角63.4?的斜探頭檢查橫波速度2250米/秒，厚度20毫米的銅合金板材，已知探傷儀的時基線按銅合金試塊1:1聲程定位，現在時基線70mm處發現缺陷回波，該缺陷的水平距離與埋藏深度各為多少？ 解：先求該探頭在銅合金中的折射角：sinβ=(2250/2700)sinα=(2250/2700)(2700/3230)sinβ，求得21β=38.5? 2 (選擇探頭斜楔的縱波聲速2700米/秒，鋼中橫波聲速3230米/秒)? 埋藏深度h=70cosβ-2*20=14.8mm?水平距離L=70sinβ=43.5mm 22 15.某鋼制轉子鍛件外徑φ950mm，內徑φ150mm，在用φ20mm,2.5MHz直探頭在其外圓周表面探傷時，要求用底波校正探傷靈敏度，使其能檢出Φ2mm平底孔當量的缺陷，應把底波從基准波高提高多少分貝？若在280mm 深度處發現一個缺陷，缺陷回波比基准波高出13分貝，該缺陷當量多大？ 解：壁厚S=(950-150)/2=400mm，波長λ=5.9/2.5=2.36mm (設鋼中縱波聲速5900米/秒) 1 2底波法調整探傷靈敏度 ?dB=20lg(πΦ/2λS)=-43.5?-44dB(需把底波從基准波高提高44分貝：先將儀器1 上衰減器儲存44dB，將探頭平穩耦合在工件外圓周面上得到穩定的底波，通過增益調整底波高度為基准波高， 例如50%，然后釋放衰減器44dB,即為探測400mm深處Φ2mm平底孔當量缺陷的探測靈敏度，注：因為直接在 工件上調整底波，在調整增益時儀器已經自動補償了曲率影響，因此不需另加曲率補償計算值，這與先在大平 底上調整再加曲率補償的方法是不同的) 缺陷定量 Φdb=40lg[(Φ/2)(400/280)] ?Φdb=13 ?Φ=2.96mm 16.有一鋼制零件厚度400毫米，用2.5MHz、20mm直徑的直探頭，Φ2mm靈敏度作超聲探傷，發 現距離探測面200毫米處有一缺陷，其反射波衰減26dB后達到基准波高，求該缺陷的平底孔當 量直徑是多少？ 解：缺陷定量 Φdb=40lg[(Φ/2)(400/200)] ?Φdb=26 ?Φ=4.47mm 17.用水浸聚焦探頭探鋼管，當要求水層高度為10mm，檢查Φ40mm的鋼管時，試計算透鏡的曲 率半徑。 解：根據公式r=[1-(C/C)]f，式中：r-透鏡曲率半徑?C-有機玻璃聲速?C-水聲速?f-焦距121112 （探頭至管子中心的垂直距離）， r=[1-(C/C)]f=[1-(1500/2700)](20+10)=(1-0.556)x30=13.3mm 121 答：檢查Φ40mm的鋼管時，透鏡的曲率半徑為13.3mm 18.用水浸聚焦法檢查Φ42x4mm的小口徑鋼管，水層距離為30mm，求偏心距、入射角、折射角、 焦距和透鏡的曲率半徑各為多少？解：已知：鋼管Φ42x4mm、水層厚度L=30mm，r=(42/2)-4=17，2 221/2y=(R-X)，式中：R=Φ/2=21mm 221/21/2X=r?(C/C)=17x(1.5/3.2)=8mm，y=(21-8)=(377)=19.4mm，焦距f=L+y=30+19.4=49.4mm L2S32 入射角：sinα=X/R=8/21=0.38，α=22.3??折射角：sinβ=r/R=17/21=0.81，β=54.1? 聲透鏡曲率半徑：r'=[(n-1)/n]?f，式中：n=C/C=2.7/1.5=1.8，r'=[(1.8-1)/1.8]?L1L2 49.4?22mm 偏心距：X=8mm 19.用2.5MHzΦ20的直探頭對厚度為215mm的鋼鍛件進行探傷，要求能發現Φ2當量的平底孔缺 陷。怎樣調節探傷靈敏度？在深度200mm處發現一缺陷，用衰減器調節至同一穩定高度時， 2衰減器讀數nf=20dB，求缺陷大小。（利用AVG曲線計算）解：根據公式：L=D/4λ先計算近場0 2區長度,λ=c/f=5.9/2.5=2.34mm，L=20/(4x2.34)=43mm 0 Φ2mm的缺陷歸一化后得G=2/20=0.1，δ=215mm?探測距離歸一化后得A=215/43=5，由基本AVG 曲線查出A=5、G=0.1時的增益值V=48dB。將探頭放在工件上，將熒光屏顯示的底波調節到某一 高度（通常是滿屏的80%），增益48dB，儀器的探傷靈敏度調節完畢。 =V-nf，f當在129mm處發現一缺陷時，衰減器讀數nf=20dB，此時缺陷的增益值為V?V=V-nf=48-20=28dB f 將缺陷距離化為歸一化距離：A=129/43=3，根據A=3、V=28dB 查基本AVG曲線圖得G=0.2， ffff缺陷當量大小為Φ=G?D=0.2x20=4mm 答:該缺陷為Φ4當量.(注：基本AVG曲線圖考試卷上fff 給出。) 20.假設有一厚度δ為30mm的壓力容器焊縫，外表面焊縫寬為60mm，內焊縫寬為30mm，探頭前沿距離L=15mm，為保証聲束掃查到整個焊縫，探頭的折射角最小應取多大？解：根據題意，探頭的水平跨距最小應是外焊道和內焊道的半數和，所以探頭的： tgβ?(L+b+a)/δ=(15+30+15)/30=2，式中：b-(1/2)外焊道寬?a-(1/2)內焊道寬，即β?63.4? 21.試計算出厚度δ=46mm和120mm對接焊縫的探頭移動區。（選用tgβ=1和tgβ=2探頭） 解：厚度δ=46mm時應采用單面兩側探傷，故探測區P 2?δ?tgβ+50mm，對于tgβ=1探頭：1 P 2x46x1+50=142mm?對于tgβ=2探頭：P 2x46x2+50=234mm 11 厚度 δ=120mm時應采用兩面探測，故探測區P T?tgβ+50mm，對于tgβ=1探頭：P 22120x1+50=170mm?對于tgβ=2探頭：P 120x2+50=20mm 2 22.超聲波檢測100mm板厚的縱焊縫，該園筒外半徑為500mm，用tgβ=1的探頭探傷，在平板試塊上1:1深度定位調節掃描線，從筒體外園面探傷時，在熒光屏80mm深處發現一缺陷反射波，求缺陷在曲面上跨距弧長及離工件外表面的深度。 -1-1解：由公式L=0.0174?θ?R=0.0174?tg[tgβ?h/(R-h)]?R=0.0174?tg[1?80/(500-80)]?500=93.786mm h=R-(tgβ?h/sinθ)=500-(1?80/sin10.78?)=72.2mm 答：該缺陷的曲面跨距是93.786mm,0 離工件表面深度72.2mm 23.用2.5MHz，Φ20mm直探頭對厚度S=400mm鍛鋼件作超聲波檢測，已知工件底面回波高度為1 B=40dB，檢測時在聲程S=240mm的位置發現一個缺陷波，其波高為X=6dB，在聲程S=180mm的213位置發現一個缺陷波，其波高為X=23dB，求：這兩處缺陷的平底孔當量Φ（設鍛鋼件中聲速2xC=5900米/秒，不計衰減） L 解：頻率2.5MHz的超聲波在鋼中波長λ=2.36mm，設聲程S=240mm的缺陷平底孔當量Φ，聲2x1程S=180mm的缺陷平底孔當量Φ，2x2 2logΦ=(1/40){20log(2λS/πS)-[B(dB)-X(dB)]=......=0.317(dB)，則Φ=2.07mm?同理： x1211x1 2logΦ=(1/40){20log(2λS/πS)-[B(dB)-X(dB)]=......=0.617(dB)，則Φ=4.15mm x2312x224.設有一中心孔的圓軸鍛鋼件（C=5900米/秒），中心孔直徑為Φ60mm，外徑為Φ460mm，用L 2.5MHz，Φ14mm直探頭從外圓面進行超聲波檢測，若以直徑3mm長橫孔作起始靈敏度，應如何 調節儀器？在此靈敏度下若發現離外表面100mm處有一缺陷波，波高7dB，求此缺陷的長橫孔當量φ和平底孔當量Φ xx 解：頻率2.5MHz的超聲波在鋼中波長λ=2.36mm，工件外半徑R=230mm，內半徑r=30mm，壁厚S=200mm，缺陷埋深S=100mm，缺陷波高A=7dB 12 [1]根據曲面公式和結合本題有： dB(φ/B)=dB(φ3/B)?10log(R/r)=10log(2S/3)+10log(230/30)=30dB，將探頭置于軸外圓無缺c1 陷處，先將儀器衰減30dB，調整中心Φ60mm孔反射波高為人為波高（80%），然后將衰減器釋放到0dB，此時即儀器和探頭組合具有在S=200mm處發現Φ3mm長橫孔當量缺陷的靈敏度 1 [2]logφ=(1/10)[A(dB)+10logφ3-30log(S/S)]=......=0.277dB，即φ=1.89?1.9mm x12x 1/2=[(λ/π)(2Sφ)]=3.8mm x2x Φ 25.用2.5MHz，Φ14mm，45?斜探頭作橫波檢測，探頭的有機玻璃楔塊中聲程為10mm，現用垂直深度60mm的直徑φ2mm長橫孔試塊校准儀器，被探測工件厚度150mm，工件表面粗糙度補償4dB，工件的衰減系數（雙聲程）α=0.004dB/mm，應如何調節儀器才能獲得Φ2mm平底孔當量的探傷靈敏度？ 1/2解：波長λ=3.230/2.5=1.29mm，橫孔聲程S=60(2)+10=94mm，工件中一次波的最大聲程為1 1/2S=150(2)+10=220mm 2 工件中一次波最大聲程時的衰減為Sα=0.004x220=0.88dB，需要求出埋深150mm的Φ2mm平底2? 孔與埋深60mm的φ2mm長橫孔聲程差與孔型差的dB值：?dB=[?dB/(φ2-Φ2)]+αS+4dB，則 2 21/22[?dB/(φ2-Φ2)]=20log(P/P)=20log{[P(πD/4λS)(1/2)(φ2/2S)]/[P(πD/4λS)(φ2Φ201102πΦ2/4λS)]} 2 1/21/22=20log{[(1/2S)(1/S)]/[(1/S)(π/λS)]}=20log{(λS)/[2S(S)]=20.75dB 1122211?dB=[?dB/(φ2-Φ2)]+αS+4dB=20.75+0.88+4=25.6?26dB 2 先將衰減器置于26dB處，再用該2.5MHz，Φ14mm，45?斜探頭在試塊上適當位置，調節增益， 使埋深60mm的φ2mm長橫孔的最大回波高度達到人為高度（80%），然后將衰減器調到0dB，即提高增益26dB，此時儀器和探頭組合具有在深度150mm處的工件上發現Φ2mm平底孔缺陷當量的靈敏度 26.用斜探頭探測如下圖 CSK-IIIA試塊上深度距 離40mm的φ1x6mm橫孔， 測得探頭前沿到試塊端 面的水平距離為86mm，探 測深度距離為80mm的 φ1x6mm橫孔，測得探頭 前沿到試塊端面的水平 距離為86mm，求此探頭的 tgβ=?和探頭的前沿長 度L=？ 此探頭的tgβ=1.5，探頭 的前沿長度L=14mm 27.有一鋼制零件厚度 360毫米，使用2.5MHz、 20mm直徑的直探頭， Φ2mm靈敏度作超聲探 傷，發現距離探測面210 毫米處有一缺陷，其反射 波衰減20dB后達到基准 波高，求該缺陷的平底孔 當量直徑是多少？答： Φ3.8mm 28.用單探頭接觸法橫波 探傷外徑為300mm厚 60mm的大口徑鋼管時，應 選用折射角為多少的探 頭？ 解：為保証管內壁的缺陷 能被發現，聲束必須與內 壁相切： sinβ=r/R=90/150=0.6， β=36.87? 答：探頭的折射角應小于 或等于36.87? 29.銅（Cu）的縱波聲速為4700m/s，泊松比為0.35，試求其橫波聲速？解：已知C=4700m/s，L σ=0.35，求C S 1/21/2C/C=[2(1-σ)/(1-2σ)]=[2(1-0.35)/(1-2x0.35)]=2.08 C=4700/2.08=2260(m/s) LSS30.有機玻璃中縱波聲速為2730m/s，鋼的表面波聲速為2980m/s，如制作表面波斜探頭，入射角應為多少度？ 解：sinα=C/C，已知C=2730m/s，C=2980m/s，? RL12RL12R -1-1-1α=sin(C/C)=sin(2730/2980)=sin(0.916) RL12R α=66.4? R 31.鈦（Ti）材聲速C=5990m/s，C=2960m/s，空氣中聲速C=340m/s，試計算鈦材中第三臨LSL界角為多少度？ -1解：sinα＝C/C＝2960/5990＝0.494 ?α＝sin(0.494)?29.6? 3S1L1332.用2.5P20Z（2.5MHz，Φ20mm）直探頭檢驗400mm厚鋼鍛件，衰減系數α=0.01dB/mm，1 將200mm厚鋼試塊底波調節到50dB進行探傷（試塊α=0.005dB/mm，鍛件與試塊耦合差21.5dB，聲速C均為5900m/s），求：試計算探傷靈敏度為當量多少mm？探傷中發現一L 缺陷：深250mm，波幅為23dB，求此缺陷當量？ 解：耦合差?'=1.5dB，聲程差?''=20lg(x/x)=20lg(400/200)=6dB，衰減差21?'''=2x400a－2x200a=8-2=6dB 12 ?X=400mm處，底波與探傷靈敏度當量平底孔波高dB差：B ?=50-?'-?''-?'''=50-1.5-6-6=36.5dB 2236.5/20由?=20lg(2λX/πΦ)=36.5dB 得Φ=2λX/[π(10)]=(2x2.36x400)/(πx66.8)=9 BB 探傷靈敏度為Φ=3(mm) 衰減差?'=2(X－X)α=2x(400-250)x0.01=3dB，X=250mm處缺陷波高與X=400mm處BffB Φ=3mm孔波高dB差： 20/40?=23-?'-0=23-3=20dB，缺陷當量：Φ=Φ(X/X)(10)=3x(250/400)x3.2=6(mm) f3fB 33.采用2.5P13x13K1（2.5MHz 13x13mm tgβ=1）斜探頭，檢驗Φ1000x90mm蓄 勢器縱縫，儀器掃描利用RB?2試塊作 深度1:1調節，探傷中在水平刻度60mm 處有一缺陷波，試確定缺陷深度和水平 距離（弧長）？ 解：已知d=60mm，K=1，R=1000/2=500 （mm） 缺陷徑向深度： 221/2H=R-[(K?d)+(R-d)] 221/2=500-[(1x60)+(500-60)]=500-444= 56(mm) 缺陷水平距離（弧長）： -1L=R?θ=R?tg[K?d/(R-d)]?R?K ?d/(R-d) =500x60/(500-60)?68(mm) 34.用K=2（tgβ=2）斜探頭在RB-2試塊（見33題圖）上（C=3200m/s），按水平1:1調s1節儀器掃描比例，現檢驗厚度T=25mm某合金焊縫（C=3000m/s），探傷中在水平刻度36mms2 處發現一缺陷波，求此缺陷深度？ 解：設：x，l，d，K分別為鋼中的聲程，水平距離，深度和探頭K值，X，d，K分別為1111222 -1-1合金中的聲程，深度和探頭K值，K=2，?sinβ=sin(tg2)=0.894，β=sin[sinβ?1121 -1-1(C/C)]=sin(0.89x3000/3200)=sin0.838?57? S2S1 1/21/21/2222K=tgβ?1.5，由x/x=C/C=d?(K+1)/d?(K+1)得：d=C?d?(K+1)/C?2212S1S211222S211S1 1/22(K+1)， 2 21/221/2已知d=l/K=36/2=18(mm)，d=3000x18x(2+1)/3200x(1.5+1)?21(mm) 1112 35.采用鋼焊縫探傷用的K=1（tgβ=1）斜探頭（C=2700m/s，鋼C=3200m/s），檢驗某種L1s硬質合金焊縫（C=3800m/s），其實際K值為多大？ s 解：設C，β，K為鋼中聲速，折射角，及探頭K值，C'，β，K為合金中聲速，折射S211S222角及探頭實際K值。 -1-1則：β=tgK=tg1=45?，sinβ=0.707，sinα=sinβ?(C/C) 1111L1S2sinβ=sinα?(C/C)=sinβ?(C/C)?(C'/C)=sinβ?2S2L11L1S2S2L11(C'/C)=0.707x(3800/3200)=0.840 S2S2 β=57.1?，K=tgβ=tg57.1?1.5 222 36.用2.5P20K1.5（2.5MHz,Φ20mm，tgβ=1.5）斜探頭，檢驗板厚T=100mm鋼板對接焊縫，掃描按深度1:1調節，探傷靈敏度為φ3-16dB,探傷中發現一缺陷，深40mm，波高20dB， 指示長度35mm，按GB11345-89標准B級，此缺陷如何評定？（楔中等效橫波聲程取為10mm）。 解：參見37題：d=100mm，x=190mm?d=40mm，x=82mm,不同聲程φ3橫孔反射波高dB差1122 為： ?=30lg(x/x)=30lg(190/82)=11dB，? d=40mm時，φ3橫孔波高為：122 [H]=[H]+?=16+11=27dB 21 缺陷波高20dB，即為φ3-7dB，表明波高位于距離?波幅曲線II區，指示長度?=35mm，L30mm＜?＜50mm，按GB11345標准應評定為II級 L 37.用2.5P20K1.5（2.5MHz,Φ20mm，tgβ=1.5）斜探頭,檢驗T=100mm鋼板對接焊縫，掃描按深度1:1調節，探傷靈敏度為φ3x40-14dB，探傷中發現一缺陷，深40mm，波高25dB， 按GB11345-89標准B級，此缺陷如何評定？（楔中等效橫波聲程取為10mm）。 解：設x，x分別為孔深d=100mm，d=40mm時的聲程：已知K=1.5，L=10mm 1212 21/221/2x=d(K+1)+L=100x1.8+10=190(mm)，x=d(K+1)+L=40x1.8+10=82(mm) 1122 兩孔反射波高dB差?=30lg(x/x)=30lg(190/82)=11dB，? d2=40mm， 12 φ3x40孔的波高為：[H]=[H]+?=14+11=25dB，判廢線靈敏度為φ3-2dB，即23dB，缺陷21 波高25dB，表明缺陷波高已位于距離波幅曲線的III區，按GB11345-89標准的規定，應評定為IV級。 38.規格為φ320x20mm的大口徑鋼管，用單斜探頭作周向檢驗。楔塊底面磨成與鋼管曲面 相吻合后，探測鋼管內表面校准槽，測得一次波聲程為30mm。試計算修磨后探頭折射角為多少度？ 222解：已知：R=320/2=160(mm)，r=R-t=160-20=140(mm)，W=30mm，根據余弦定理：r=R+W-2RW111 ?cosβ 222222cosβ=(R+W-r)/2RW=(160+30-140)/(2x160x30)=6900/9600=0.719，11 -1β=cos(0.719)=44? 39.用水浸聚焦法檢驗φ42x5mm小口徑鋼管，有機玻璃透鏡曲半徑為22mm，試求偏心距（平均值）和水層距離？（有機玻璃：C=2700m/s，水：C=1500m/s?鋼：C=5900m/s，C=3200m/s）。 LLLS解：設偏心距平均值為x，x=(1/2)(R?C/C＋r?C/C)，已知R=42/2=21mm，L2L3L2S3 r=R-t=21-5=16mm x=(1/2)(21x1500/5900+16x1500/3200)=(5.3+7.5)/2=6.4(mm)，焦距：f=[C/(C-C)]?r 已112知r=22mm f=[2700/(2700-1500)]x22=49.5(mm)，水層距離： 221/222H=f-(R-x)=49.5-(21-6.4)1/2=49.5-20=29.5(mm) 40.用水浸聚焦探頭檢驗φ50x5mm的鋼管，透鏡材料為環氧樹脂（C=2650m/s），要求水層L厚度15mm，偏心距x=8mm，試計算透鏡的曲率半徑？（水中C=1500m/s）。 L 221/2解：焦距：f=H+(R-x)，已知H=15mm，R=50/2=25mm，x=8mm， 221/2f=15+(25-8)=15+23.7=38.7(mm) 曲率半徑：r=[(C-C)/C]?f=[(2650-1500)/2650]x38.7=16.8(mm) 121 41.采用水浸聚焦探頭檢驗鋼板，已知水中C=1500m/s，鋼中C=5900m/s，水層厚度H=60mm。L2L3欲使超聲束聚焦于鋼板上表面以下10mm處，選用聲速C=2600m/s的環氧樹脂作聲透鏡，L1 試計算透鏡曲率半徑？ 解：焦距f'=H+L，已知H=60mm，L=10mm，f'=60+10=70(mm)， 水中焦距f為：f=f'+L(C/C)=70+10x(5900/1500)?109(mm) L3L2 曲率半徑r為：r=(C?C/C)?f=[(2600-1500)/2600]x109?46(mm) L1L2L1 42.采用充水探頭(2.5MHZ，Φ20mm)，用三次重合法檢驗T=80mm厚鋼板，已知水中C=1500m/s，鋼中C=5900m/s，求鋼中近場長度？ LL 66解：水層厚度：L=n?T/4=3x80/4=60(mm)，波長：λ=C/f=5.9x10/2.5x10=2.36(mm) 2L2 鋼中剩余近場區長度為： 22N=N-L(C/C)=(D/4λ)-L(C/C)=(20/4x2.36)-60x(1500/5900)?27(mm) 212212 43.鈮酸鋰的聲速C=7400m/s，PZT的頻率常數Nt=2200Hz?m，如制成頻率相同的晶片，兩L 者的厚度比為多少？ ，則N=f?t=C/2，PZT晶片厚度為t，則N=f?t=C/2 1t11112t2222解：設鈮酸鋰晶片厚度為t ?N=2200Hz?m ?C=2xN=2x2200=4400(m/s)，?f=f，t22t212 ?t:t=N:N=C:C=7400:4400=1:0.6 12t1t212 44.用2P14K1.5（2MHz，Φ14mm，tgβ=1.5）斜探頭，探測鋼中（C=3200m/s）聲程均為200mms（楔塊中聲程忽略不計），孔徑均為2mm的平底孔、橫孔、球孔。試計算說明哪個反射體 的回波最高？反射波高各相差多少dB？ 66解：鋼中橫波波長λ=C/f=3.2x10/2x10=1.6(mm) s 1/22橫孔、平底孔反射波高dB差為：?=20lg(H/H)=20lg[λ(2xφ)/πΦ]，已知x=200mm，φΦ Φ=φ=2mm， 1/22? ?=20lg[1.6x(2x2x200)/π?2]=20lg3.6?11dB 2球孔、平底孔反射波高dB差為：?=20lg(H/H)=20lg[λ?d/πΦ]，已知d=Φ=2mm， dΦ 2? ?=20lg(1.6x2/π?2)=20lg(1.6/2π)?-12dB 計算結果說明橫孔反射體回波最高，橫孔反射波高比平底孔高約11dB，平底孔比球孔高約12dB 45.試推導遠場中平底孔和長橫孔反射波聲壓與孔徑的對應轉換關系 解：遠場中平底孔和長橫孔反射波聲壓可近似表示如下：平底孔反射波的聲壓 P=PD入 2(πD/4λS)，式中P-平底孔上的入射波聲壓?D-平底孔直徑?S-聲程。長橫孔反射波的入 1/2聲壓 P=P(1/2)(d/2S)，式中P-長橫孔上的入射波聲壓?d-長橫孔直徑?S-聲程。通d入入 過平底孔與長橫孔反射波的聲壓（即波幅）關系推導，可得兩者孔徑與波幅間的對應關系。 21/2設兩者回波聲壓相等，即：P=P，P=P(πD/4λS)=P(1/2)(d/2S)，則DdD入入 21/221/21/2(πD/4λS)=(1/2)(d/2S)，D=(2λS/π)(d/2S)=(λ/π)(2S?d)，該式可以用來轉換平底孔與長橫孔在同材質和同聲程條件下，波幅相等時，互為相當的孔徑 46.銅合金瓦浸在水中用直探頭接觸法貼于銅合金側檢查粘合質量，問：粘合良好處的界面 6262波和底波之間相差多少分貝？（銅合金Z=40x10Kg/m?s，鋼套Z=45x10Kg/m?s，水12 62Z=1x10Kg/m?s）（答案從略） 3 47.水浸法超聲檢查Φ50mmx4mm鋼管，已知探頭聚焦聲透鏡曲率半徑r=40mm，求探頭偏心距和水層厚度？（答案從略） 48.用K2-2.5MHz斜探頭探測厚度30mm的鋼板對接焊縫，離探測面深度44mm、Φ6mm橫通孔試塊調節儀器靈敏度，要求以Φ2平底孔校准儀器靈敏度，問：應把Φ6孔回波再提高多少dB？（探頭楔內聲程為7mm）（答案從略） 49.檢查外圓Φ1.6m、中心孔Φ190mm的鍛件，要求發現Φ1.6mm平底孔達10%示波屏高，用AVG方法，把底波調至半屏高，應再加多少dB？測得衰減系數為0.005dB/mm，在深度300mm處發現比底波低20dB的缺陷信號，求該缺陷的當量大小？ （答案從略） 50.用K值斜探頭探測厚度25mm、焊縫寬度30mm的工件，探頭前沿長20mm，焊縫上余高5mm，下余高3mm，為保証聲束能掃查整個焊縫截面，試確定用一、二次波探傷時的K值 （答案從略） 51.在軸類鍛鋼件的圓周面上，利用底波進行當量靈敏度校正，若探頭規格為2.5P20，軸的最小直徑應是多少mm？ （答案從略） 52.用高度200mm的CS-2試塊底面回波校正探傷靈敏度，探測Φ126mm的鋼制曲軸鍛件，要求以Φ2平地孔當量的探傷靈敏度探傷，若探頭規格為2.5P20，CS-2試塊的材質衰減忽略不計，曲軸的材質衰減α=0.02dB/mm，表面聲能損失7dB，當試塊上的底波高度調到雙 H之后，還應當提高多少增益量？ （答案從略） 0 53.用2.5P20的探頭檢查一個外徑800mm，內徑100mm的鋼制轉子鍛件，把底波調到 H+15.5dB，若材質衰減系數α=0.02dB/mm，求缺陷的平底孔當量尺寸為多少mm？ （答0雙 案從略）