K值與角度的關(guān)系---如何選擇超聲波探傷儀探頭
概述：超聲波探傷儀探頭是實現(xiàn)電信號與聲訊號相互轉(zhuǎn)換的器件，是超聲波探傷儀裝置的重要組成部分。各個廠家生產(chǎn)的超聲波探傷儀所用的探頭是可以通用的。目前所用的超聲波探傷儀探頭，絕大多數(shù)是利用壓電效應(yīng)原理制作的。
超聲波探傷儀探頭的主要作用：一是將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；二是控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度,當(dāng)改變探頭入射角或改變超聲波的擴(kuò)散角時,可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性,提高分辨率；三是實現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換；四是控制工作頻率,適用于不同的工作條件.
超聲波探傷儀探頭種類繁多，日常使用中常見的探頭種類有以下幾種：
A.超聲波探傷儀直探頭
進(jìn)行垂直探傷用的單晶片探頭，主要用于縱波探傷。直探頭由插座、外殼、保護(hù)膜、壓電晶片、吸聲材料等組成，頭接觸面為可更換的軟膜，用于檢測表面粗糙的工件。
B.超聲波探傷儀斜探頭
進(jìn)行斜射探傷用的探頭，主要用于橫波探傷。斜探頭由斜塊、壓電晶片、吸聲材料、外殼、插座等組成，斜探頭的聲束與探頭表面傾斜，因此可用于檢測直聲束無法到達(dá)的部位、或者缺陷的方向與檢測面之間存在夾角的區(qū)域。
C.超聲波探傷儀小徑管探頭
單晶微型橫波斜探頭，用于小直徑薄壁管焊接接頭的檢驗。檢測標(biāo)準(zhǔn)參照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T8202002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》，適合檢測管徑≥32mm、小于等于159mm，壁厚≥4mm、小于14mm的小直徑薄壁管；也可適用于其他行業(yè)類似管道的檢測。探頭外形尺寸小,前沿距離≤5mm，始脈沖占寬≤1.5mm(相當(dāng)于鋼中深度)，分辨力大于等于20dB。根據(jù)被檢測管道外徑的不同，檢測面被加工成對應(yīng)管徑的弧度。
D.超聲波探傷儀表面波探頭
用于發(fā)射和接收表面波的探頭。表面波是沿工件表面?zhèn)鞑サ牟?，幅值隨表面下的深度迅速減少，傳播速度是橫波的0.9倍，質(zhì)點的振動軌跡為橢圓。表面波探頭在被檢工件的表面
和近表面產(chǎn)生表面波。型號中列明的角度為有機(jī)玻璃斜塊的傾斜角(入射角)。
E.超聲波探傷儀可拆式斜探頭
斜探頭的一種特殊類型，將斜探頭分成斜塊、探頭芯兩個部分，使用時將兩者組合起來。常用的規(guī)格2.5P20的探頭芯、不同K值的斜塊(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0等等)。接受定制其他規(guī)格的可拆式斜探頭。
F.超聲波非金屬檢測用探頭
用于檢測非金屬材料，如混凝土、木材、巖石等。成對使用，一發(fā)一收，工作方式為透射式。鋁合金外殼，頻率從12.5KHz到250KHz，連接到探頭線的插座為Q9。
G.超聲波探傷儀雙晶探頭
裝有兩個晶片的探頭，一個作為發(fā)射器，另一個作為接收器。又稱分割式探頭、或者聯(lián)合雙探頭。雙晶探頭主要由插座、外殼、隔聲層、發(fā)射晶片、接收晶片、延遲塊等組成，使用垂直的縱波聲束掃查工件。相對直探頭而言，雙晶直探頭具有更好的近表面缺陷檢出能力；對于粗糙或者彎曲的檢測面，具有更好的耦合效果。
H.超聲波水浸式探頭
用于半自動或者自動化探傷系統(tǒng)中。當(dāng)探頭發(fā)射的聲束軸線垂直于檢測面時，縱波直聲束掃查工件；調(diào)節(jié)探頭聲束軸線與檢測面成一定的夾角，聲束在水和工件這兩種介質(zhì)的界面折射，可在工件中產(chǎn)生傾斜的橫波聲束來掃查工件。將探頭晶片前面的有機(jī)玻璃或者固化的環(huán)氧樹脂加工成一定弧度(球面或者圓柱面)，可得到點聚焦或者線聚焦的水浸式探頭。
超聲波探傷儀探頭的主要作用：一是將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；二是控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度,當(dāng)改變探頭入射角或改變超聲波的擴(kuò)散角時,可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性,提高分辨率；三是實現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換；四是控制工作頻率,適用于不同的工作條件.
超聲波探傷儀探頭種類繁多，日常使用中常見的探頭種類有以下幾種：
A.超聲波探傷儀直探頭
進(jìn)行垂直探傷用的單晶片探頭，主要用于縱波探傷。直探頭由插座、外殼、保護(hù)膜、壓電晶片、吸聲材料等組成，頭接觸面為可更換的軟膜，用于檢測表面粗糙的工件。
B.超聲波探傷儀斜探頭
進(jìn)行斜射探傷用的探頭，主要用于橫波探傷。斜探頭由斜塊、壓電晶片、吸聲材料、外殼、插座等組成，斜探頭的聲束與探頭表面傾斜，因此可用于檢測直聲束無法到達(dá)的部位、或者缺陷的方向與檢測面之間存在夾角的區(qū)域。
C.超聲波探傷儀小徑管探頭
單晶微型橫波斜探頭，用于小直徑薄壁管焊接接頭的檢驗。檢測標(biāo)準(zhǔn)參照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T8202002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》，適合檢測管徑≥32mm、小于等于159mm，壁厚≥4mm、小于14mm的小直徑薄壁管；也可適用于其他行業(yè)類似管道的檢測。探頭外形尺寸小,前沿距離≤5mm，始脈沖占寬≤1.5mm(相當(dāng)于鋼中深度)，分辨力大于等于20dB。根據(jù)被檢測管道外徑的不同，檢測面被加工成對應(yīng)管徑的弧度。
D.超聲波探傷儀表面波探頭
用于發(fā)射和接收表面波的探頭。表面波是沿工件表面?zhèn)鞑サ牟?，幅值隨表面下的深度迅速減少，傳播速度是橫波的0.9倍，質(zhì)點的振動軌跡為橢圓。表面波探頭在被檢工件的表面
和近表面產(chǎn)生表面波。型號中列明的角度為有機(jī)玻璃斜塊的傾斜角(入射角)。
E.超聲波探傷儀可拆式斜探頭
斜探頭的一種特殊類型，將斜探頭分成斜塊、探頭芯兩個部分，使用時將兩者組合起來。常用的規(guī)格2.5P20的探頭芯、不同K值的斜塊(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0等等)。接受定制其他規(guī)格的可拆式斜探頭。
F.超聲波非金屬檢測用探頭
用于檢測非金屬材料，如混凝土、木材、巖石等。成對使用，一發(fā)一收，工作方式為透射式。鋁合金外殼，頻率從12.5KHz到250KHz，連接到探頭線的插座為Q9。
G.超聲波探傷儀雙晶探頭
裝有兩個晶片的探頭，一個作為發(fā)射器，另一個作為接收器。又稱分割式探頭、或者聯(lián)合雙探頭。雙晶探頭主要由插座、外殼、隔聲層、發(fā)射晶片、接收晶片、延遲塊等組成，使用垂直的縱波聲束掃查工件。相對直探頭而言，雙晶直探頭具有更好的近表面缺陷檢出能力；對于粗糙或者彎曲的檢測面，具有更好的耦合效果。
H.超聲波水浸式探頭
用于半自動或者自動化探傷系統(tǒng)中。當(dāng)探頭發(fā)射的聲束軸線垂直于檢測面時，縱波直聲束掃查工件；調(diào)節(jié)探頭聲束軸線與檢測面成一定的夾角，聲束在水和工件這兩種介質(zhì)的界面折射，可在工件中產(chǎn)生傾斜的橫波聲束來掃查工件。將探頭晶片前面的有機(jī)玻璃或者固化的環(huán)氧樹脂加工成一定弧度(球面或者圓柱面)，可得到點聚焦或者線聚焦的水浸式探頭。
如何選擇超聲波探傷儀探頭？下面給出常用的超聲波斜探頭的選擇方案參考：
1.斜探頭K值與角度的對應(yīng)關(guān)系
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NO.
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K值
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對應(yīng)角度
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1
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K1
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對應(yīng)45度
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2
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K1.5
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對應(yīng)56.3度
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3
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K2
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對應(yīng)63.4度
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4
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K2.5
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對應(yīng)68.2度
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5
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K3
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對應(yīng)71.6度
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2.焊縫探傷超聲波探頭的選擇方案參考
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編號
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被測工件厚度
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選擇探頭和斜率
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選擇探頭和斜率
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1
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4—5mm
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6×6 K3
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不銹鋼：1.25MHz
鑄鐵：0.5—2.5 MHz
普通鋼：5MHz
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2
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6—8mm
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8×8 K3
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3
|
9—10mm
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9×9 K3
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4
|
11—12mm
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9×9 K2.5
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5
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13—16 mm
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9×9 K2
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6
|
17—25 mm
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13×13 K2
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7
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26—30 mm
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13×13 K2.5
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8
|
31—46 mm
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13×13 K1.5
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9
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47—120 mm
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13×13( K2—K1)
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10
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121—400 mm
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18×18 ( K2—K1)
20×20 ( K2—K1)
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注:以上方案僅作參考,各企業(yè)可視具體情況稍作改動.
