Prefacio
La inspección de onda de cordero ultrasónica (cordero) es un método importante para la inspección de placas delgadas. Sin embargo, debido a su bajo uso y complejidad, los operadores a menudo tienen dificultades para implementarlo correctamente.
En este artículo, presentaremos el método de inspección de la onda de cordero desde aspectos teóricos y prácticos, y discutiremos la selección del modo y las precauciones.
En la detección de defectos ultrasónicos de placas delgadas, las ondas de cordero ultrasónico a menudo se usan para la detección porque la placa de acero es delgada y la onda de la interfaz longitudinal y la onda inferior son difíciles de distinguir claramente.
Sin embargo, la detección de ondas de cordero es más complicada, y muchos detectores de defectos tienen dudas sobre la selección de excitación y modo de onda. En este artículo, discutiremos la selección de modo de la detección de defectos de la onda de cordero.
La base teórica del sondeo de las olas de cordero es la ecuación de dispersión. La ecuación de frecuencia de onda de cordero en condiciones de contorno libre es la siguiente:
La ecuación (1) es la ecuación de frecuencia para el tipo simétrico (tipo S):
La ecuación (2) es la ecuación de frecuencia para el tipo asimétrico (tipo A):
Cl - velocidad de onda longitudinal en el material en metros por segundo (m/s);
CS - Velocidad de onda transversal en el material en metros por segundo (m/s);
CP - Velocidad de fase de onda de cordero en metros por segundo (m/s);
t - espesor de la placa en metros (m);
F - Frecuencia de excitación de onda de cordero en Hertz (Hz).
Selección del ángulo de incidencia y modo de onda
1. Con el grosor de la placa conocido y la frecuencia de operación seleccionada, podemos determinar la velocidad de fase del modo deseado refiriéndose a la curva de dispersión en la Figura 1.
2. Se requiere la selección del modo debido a las diferentes características de atenuación y reflexión de diferentes modos de onda de cordero.
El principio de selección de ola de cordero ultrasónico:
1. Alta relación señal / ruido: ondas reflejadas fuertes y claras en la cara final.
2. Baja atenuación y larga distancia de propagación: para mejorar la eficiencia de detección.
3. Modo de onda de excitación pura: para evitar la interferencia de otras ondas de modo para juzgar los defectos con mayor precisión (elija el punto que esté más lejos de otras ondas de modo).
4. Baja tasa de cambio: para asegurarse de que la onda de conversión del modo de onda causada por defectos o ángulos finales sea después de la onda principal, lo que ayuda al juicio de defectos.
En el proceso real de detección de defectos, se debe dar preferencia a la región donde la curva de velocidad del grupo es relativamente plana para garantizar que el cambio de velocidad del grupo sea pequeño, de modo que la distancia de eco permanezca estable.
Lo anterior es el método básico para determinar el modo de onda a través del cálculo teórico. Sin embargo, en la inspección real, el ángulo de incidencia de la sonda de onda de cordero puede diferir del valor calculado.
Además, las variaciones en el grosor de la placa y la inestabilidad de la frecuencia de la sonda pueden excitar múltiples modos de onda de cordero.
Al mismo tiempo, la presencia de defectos o límites puede conducir a cambios en los modos de onda, lo que hace que el proceso de inspección de ondas de cordero ultrasónico sea relativamente complejo y que requiere una amplia experiencia práctica.
Precauciones para la detección utilizando el método de onda de cordero ultrasónico
(1) Debe confirmarse que las ondas excitadas son ondas de cordero. Las ondas de cordero son menos sensibles al aceite de superficie que las ondas superficiales, que se debilitan significativamente cuando se encuentran con aceite, mientras que las ondas de cordero no se ven afectadas por el aceite durante la propagación. Además, la onda del cordero se someterá a un cambio de modo cuando se encuentre con el extremo, lo que conducirá a un cambio en el ancho de eco cuando se mueva la sonda, mientras que el ancho de pulso del eco de la onda transversal permanece sin cambios.
2) Se recomienda usar la detección de modo múltiple tanto como sea posible, ya que un solo modo puede conducir a una detección perdida en ciertas áreas. Por lo general, se recomienda usar al menos dos modos de onda para la detección.
3) Para los defectos de delaminación, el borde de ataque puede ser más estrecho y no producir emisiones, lo que puede conducir a una detección perdida. Sin embargo, el fenómeno de delaminación provoca un cambio de modo, que puede detectarse ayudando a la observación de las reflexiones finales.