锻钢超声波水浸探伤及三维成像技术研究

发布时间：2017-10-15 20:42

  本文关键词：锻钢超声波水浸探伤及三维成像技术研究

  更多相关文章： 水浸超声波探伤 斜入射 超声波三维成像 传输修正

【摘要】：超声波探伤,是无损检测里的重要方法。水浸超声波探伤,是用水作为耦合剂、探头与钢件不接触,利用探头发出的超声波经过水传播到钢件中从而进行探伤。本论文从水浸超声波探伤技术出发,分别研究水浸垂直入射探伤技术、水浸斜入射探伤技术、水浸超声波扫描三维成像技术。主要内容有:(1)从探头的类型、尺寸和频率三个方面研究水浸探伤探头的选用。水浸探头按是否聚焦分为非聚焦探头和聚焦探头,使用这两种类型探头分别探伤含有三个倾斜角不同的平底孔的试块和内部含有多个缺陷的试块,由结果得知,非聚焦探头扫查覆盖空间大,而聚焦探头声能集中、对缺陷方向不敏感。理论分析探头的尺寸、频率对探伤的影响得知,根据钢件厚度、缺陷情况、检测要求等,选择的探头类型、尺寸和频率要确保能检测到要求的最小缺陷、保证超声波衰减较小。理论分析计算水浸探伤水层厚度及其对聚焦探头焦柱的影响,得到焦柱在钢件中位置的计算公式。通过对一含有缺陷的锻件进行水浸垂直探伤,结合低倍检验、金相检验、扫描电镜检验,得知,利用水浸探伤的成像分析功能可得到钢件内部缺陷在不同视角的投影图像及缺陷分层变化情况,水浸探伤对缺陷形貌的掌握、缺陷性质的预判起到重要作用。(2)缺陷的取向对水浸超声波垂直检测有影响且有时影响很大,采用水浸小角度纵波入射检测的方法,将探头倾斜一个小角度对含有三个倾斜角不同的平底孔的试块进行扫查,由结果得知,小角度纵波检测可更真实地反映出缺陷的实际形貌和当量大小,扫描结果受到缺陷取向的影响较小。调整探头倾斜角度在15.4°与22.4°之间,利用波型转换原理,用横波扫查一个含有多个较深人工平底孔的较薄平面钢件,由结果可知,此时探伤灵敏度最高,能得到良好的检测效果。水浸斜入射检测可弥补常规垂直入射检测在平面锻钢件探伤中的不足。(3)利用MATLAB软件在原超声波扫描软件的基础上开发其三维成像程序,将水浸超声波扫描结果文件导入该程序即可实现缺陷在不同视角上的成像显示、分层显示和三维成像显示。该程序弥补了原扫描系统的不足,对缺陷形貌、位置、变化等信息的分析掌握起到重要作用。通过实际测量钢件的多次底面回波高度,拟合出超声波DAC曲线,并利用此曲线对水浸超声波扫描结果进行传输修正处理,补偿了超声波扫描时的衰减,得到更真实的缺陷形貌。
【关键词】：水浸超声波探伤 斜入射 超声波三维成像 传输修正
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG316.193
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 研究背景10
• 1.2 常用超声波探伤技术介绍10-19
• 1.2.1 A型显示超声波探伤10-11
• 1.2.2 B型显示超声波探伤11-12
• 1.2.3 C型显示超声波探伤12-13
• 1.2.4 D型显示超声波探伤13
• 1.2.5 3D型显示超声波探伤13-14
• 1.2.6 超声波探伤声学原理14-19
• 1.2.7 超声波扫描缺陷类型19
• 1.3 锻钢件常见A超探伤缺陷19-22
• 1.3.1 偏析19
• 1.3.2 裂纹19-20
• 1.3.3 白点20
• 1.3.4 夹杂物20-21
• 1.3.5 晶粒粗大21
• 1.3.6 缩孔和疏松21-22
• 1.4 水浸探伤国内外研究情况22-27
• 1.4.1 国内研究情况22-25
• 1.4.2 国外研究情况25-27
• 1.4.3 目前研究存在的不足之处27
• 1.5 本论文的研究目的和内容27-28
• 1.5.1 研究目的27
• 1.5.2 研究内容27-28
• 第2章 实验设备及原理28-35
• 2.1 BUT301超声波检测系统28-31
• 2.1.1 BUT301工作原理28-29
• 2.1.2 水浸探伤原理29-30
• 2.1.3 水浸探伤过程30-31
• 2.2 超声波探头31-32
• 2.3 ABCScan扫描软件成像32-35
• 2.3.1 人工刻槽扫描成像32-33
• 2.3.2 自然缺陷扫描成像33
• 2.3.3 超声扫描成像方式33-35
• 第3章 水浸超声波垂直入射探伤研究35-50
• 3.1 探头选择35-38
• 3.1.1 探头类型选择35-37
• 3.1.2 探头尺寸选择37
• 3.1.3 探头频率选择37-38
• 3.2 水层厚度计算38-41
• 3.3 水浸垂直入射探伤的应用41-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 水浸超声波斜入射探伤研究50-61
• 4.1 小角度纵波检测50-53
• 4.1.1 缺陷取向对检测结果的影响50-51
• 4.1.2 聚焦探头小角度纵波检测51-53
• 4.2 斜入射横波检测53-60
• 4.2.1 临界角53-55
• 4.2.2 端角反射55-56
• 4.2.3 横波扫查56-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第5章 水浸超声波扫描三维成像研究61-73
• 5.1 超声波扫描的三维成像61-65
• 5.1.1 原软件成像原理61
• 5.1.2 原软件数据存储原理61-63
• 5.1.3 三维成像程序开发63
• 5.1.4 三维成像分析63-65
• 5.2 超声波扫描的传输修正65-72
• 5.2.1 传输修正原因65-66
• 5.2.2 A超的传输修正66-69
• 5.2.3 水浸扫描的传输修正69-71
• 5.2.4 水浸扫描传输修正案例71-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第6章 主要结论73-74
• 参考文献74-77
• 附录A 超声波扫描MATLAB三维重建成像主要程序77-78
• 附录B 超声波探伤水浸扫描三维成像分析软件说明书78-83
• 在学研究成果83-84
• 致谢84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 M.Onotawa;Y.Ishii;王道增;;超声波窄束探头在工业上的应用[J];四川电力技术;1988年04期

2 M·Onozawa ,Y·Ishii ,李子狄;聚焦探头在超声波探伤中的应用[J];内蒙古电力;1990年03期

3 莫润阳;超声聚焦探头缺陷检测能力探讨[J];无损检测;2000年02期

4 王军,刚铁,田春英,高双盛,张伟志;水浸聚焦探头斜入射声场的分析与实验[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2005年03期

5 涂占宽;黎连修;程志义;王伟;;车轴横波聚焦探头的研制[J];无损检测;2007年09期

6 凡丽梅;王从科;赵付宝;王鸿雁;李金鹿;张霞;郑素萍;;玻璃纤维增强树脂基复合材料内部缺陷的超声成像检测[J];无损探伤;2014年03期

7 周路云;;小径薄壁管环缝用超声波聚焦探头性能测试的特殊试块的设计及使用[J];无损检测;2012年03期

8 李广凯;祝美丽;赫丽华;马志远;罗忠兵;林莉;;基于超声波水浸点聚焦探头测量材料弹性模量的方法[J];测试技术学报;2014年04期

9 凡丽梅;王从科;于波;段剑;苗德山;;玻璃纤维增强树脂基复合材料内部缺陷检测的仿真[J];无损检测;2013年09期

10 周愉仙，，梁菁，徐可北;微小缺陷检测用超声高频聚焦探头[J];材料工程;1996年10期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 徐永明;程星国;;线聚焦探头关键技术研究[A];西南地区第十届NDT学术交流会论文集[C];2009年

2 王军;刚铁;田春英;高双盛;张伟志;;水浸聚焦探头斜入射声场的分析与实验[A];第十一次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 陈尧;锻钢超声波水浸探伤及三维成像技术研究[D];安徽工业大学;2016年

2 杨兆飞;多路数字超声波系统设计[D];中北大学;2014年

3 隋永杰;超声探头声场参数测量的研究[D];北京化工大学;2013年

本文编号：1038632