超声检查中工装替代试验的研究

1、超声检查中工装替代试验的研究上海航空股份有限公司 李光浩摘要：在一般民航无损检测手册中厂商在无损检测工艺中推荐采用某一工装如探头后，也容许检测人员选用相同参数可能不同厂商生产的探头。本文通过CRJ三号液压系统蓄压器端盖要求进行超声检测的实际例子探讨了采用不同参数的探头进行替代的可行性。关键词： 替代 超声 探头一 事件起因按照SB要求，我公司引进的CRJ飞机的一号、二号、三号液压系统蓄压器端盖要求进行超声检测。其中一号、二号液压系统蓄压器的检查采用5Mhz，70度折射角探头。而三号液压系统蓄压器端盖采用5Mhz，45度折射角进行超声检测。问题出在三号蓄压器上，目前我公司尚未购入45度探头。因此

2、，探讨采用60度角探头替代45度角探头进行检测的可行性。二，相关SB介绍相关三号液压系统蓄压器端盖位置图如下： 参考试块如图，在参考试块上存在三个EDM刻槽。具体不做进一步描述。探头检查的位置如下图，缺陷回波调在50%满屏宽80%满屏高处。缺陷主要出现位置如下图该SB的验收标准是检查过程中回波在50%满屏宽左右处超过60%满屏高即认为是裂纹。三 探头比较借得一只45度探头，可以对两探头性能进行测试。该检查位置处壁比较厚，在SB中探头采用铝中45度折射角5Mhz频率。我们现在已经有的是铝中60度折射角5Mhz频率探头，通过试验 计算看看它们之间的波束的差异，由于现有荷兰试块是钢试块，首先需进行角

3、度转换。得到45度角探头在锲块中的入射角为：a1=arcsin2700*1.414/3100*2=38度然后再得到在钢中的折射角为 a2 =arcsin3200*2700*1.414/2700*3100*2=47度同理计算60度角探头在锲块中的入射角为： a3=arcsin2700*1.73/2*3100=49度然后再得到在钢中的折射角为 a4=arcsin3200*2700*1.73/2700*3100*2=63.4度由于，我们目前使用的是钢的荷兰试块，所以在验证探头的折射角时先用量角器借助试块上已经表明的角度找出孔的圆心。然后再在试块上标出63.4度和47度的位置。 首先在R100处测得两

4、探头入射点位置，并且测得两探头前沿分别是45度探头前沿为2.8毫米，60度探头前沿为8.3毫米。然后验证探头实际的折射角，得知两探头折射角基本与标称值相符。通过对参考试块的几何尺寸测量，如下图所示：然后求出探头入射点离缺陷的水平位置X：45度折射角探头为5.18*tan45=5.18毫米60度折射角探头为5.18*tan60=8.97毫米则两探头入射点离斜面端点距离：45度折射角探头为5.18+5.55=10.7毫米60度折射角探头为8.97+5.55=14.5毫米去除探头前沿，则探头前部到斜面端点距离：45度折射角探头为10.7-2.8=8毫米检测到EDM缺陷波形如图60度折射角探头为14.

5、5-8.3=6毫米检测到EDM缺陷波形如下图从以上两幅图像图上看出，采用45度折射角的探头，由于探头前沿比较短，探头前部到斜面端点距离反而比较长，由于声程短，灵敏度高，同样参数下，波峰高，另外在水平宽90%-100%处出现零件外肩的回波信号；采用60度折射角的探头，由于探头前沿比较长，探头前部到斜面端点距离反而比较短，由于声程长，灵敏度低，同样参数下，波峰低，在水平宽90%-100%处已看不见零件外肩的回波信号。实际检查，两者灵敏度相差4.5dB。我们从教科书超声端角反射率知识中我们可以知道，横波入射在30度和60度附近存在两个反射率低谷。而中间一段角度范围（约35度至55度）的反射率非常强，所以一般实际工作中尽量选用35度至55度折射角的探头，但在本例中偏偏选用尽量不采用的60度折射角探头，并且反射回的信号和45度折射角探头反射回的信号差异不大（只有4.5dB）。原因就在于我们放置探头的是一个有着6.6度角度的斜面，因此，虽然采用60度折射角探头，但实际在端角的入射角为：60-6.6=53.4度正好落在反射率最大区域。至此，可以编制采用60度折射角的超声检测替代工艺当然，像本例中采用不同折射角探头进行替换，已经不完全是等同替代，所以所在单位需有采用替代工装的相关管理程序，然后才可能通过一些理论计算和实际试验确