一種螺栓橫波聲速測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種螺栓橫波聲速測(cè)量方法
【背景技術(shù)】
[0002] 螺栓在進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量聲速以對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷回波進(jìn)行定位。在橫波 檢驗(yàn)時(shí)，通常測(cè)量某一個(gè)絲扣反射回波的傳播時(shí)間t，以及該絲扣到聲束的水平距離a、螺 栓直徑b，通過勾股定理計(jì)算聲波速度v (為簡(jiǎn)化，時(shí)間僅按單程計(jì)算）：
[0003]
[0004] 這樣計(jì)算簡(jiǎn)便，但不精確，主要是a不易測(cè)量準(zhǔn)確；且有時(shí)候螺帽未拆，無法測(cè)得 a，這種計(jì)算方法就不可行。
[0005] 因此迫切需要一種操作方便，測(cè)量準(zhǔn)確的螺栓橫波聲速測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種操作方便、精確的測(cè)螺栓橫波聲速測(cè)量方 法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種螺栓橫波聲速測(cè)量方法， 該方法步驟如下：
[0008] 1)根據(jù)圖紙查螺栓螺紋螺距m及直徑參數(shù)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，確定等效直徑b ;
[0009] 等效直徑的確定方法分為三種情況：
[0010] 對(duì)于帶中心孔螺栓，其等效直徑b = 2bl，
[0011] 對(duì)于柔性細(xì)腰螺栓，其等效直徑b = (b2+b3) /2，
[0012] 對(duì)于帶中心孔的柔性細(xì)腰螺栓，其等效直徑b = b4+b5 ;
[0013] 其中，bl為螺栓邊緣距中心孔邊緣的距離，b2為螺栓小頭端直徑，b3為螺栓大頭 端直徑，b4為螺栓小頭端邊緣與中心孔邊緣的距離，b5為螺栓大頭端邊緣與中心孔邊緣的 距離；
[0014] 2)將橫波探頭與超聲波探傷儀正確連接，在CSK- I A試塊上測(cè)橫波探頭延時(shí)；
[0015] 3)將橫波探頭放在螺栓桿部，橫波探頭聲束指向螺紋方向，調(diào)整儀器的掃描范圍， 要能清晰看到至少三個(gè)螺紋反射波；
[0016] 4)選定連續(xù)的三個(gè)螺紋反射波；移動(dòng)閘門，分別套住第一、第三個(gè)螺紋反射波，讀 取聲波傳輸時(shí)間，分別記為TT1、TT3 ;然后將該時(shí)間轉(zhuǎn)換為單程時(shí)間，分別為tl = TT1/2、 t3 = TT3/2 ;如果該超聲波探傷儀內(nèi)部已將聲程計(jì)算為單程時(shí)間，則tl = TTl、t3 = TT3 ;
[0017] 5)根據(jù)下式計(jì)算橫波聲速
[0018]
[0019] 將上述13、11141^3代入式（6)，得到使以0=〇的￥值，該值即為所測(cè)聲速。
[0020] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明方法測(cè)量聲速時(shí)僅需考慮螺栓 尺寸，無需考慮螺紋回波的具體位置，因此操作起來更加方便，可以提高測(cè)量精度。
[0021] 說明書附圖
[0022] 圖1為聲速計(jì)算示意圖；
[0023] 圖2為帶中心孔螺栓的等效直徑示意圖；
[0024] 圖3為柔性細(xì)腰螺栓等效直徑示意圖；
[0025] 圖4為柔性帶中心孔細(xì)腰螺栓等效直徑示意圖。
[0026] 1、螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0028] 本發(fā)明的原理如下：
[0029] 參見附圖1，在螺栓1上沿軸向前后移動(dòng)探頭，使儀器屏幕上至少連續(xù)顯示3個(gè)螺 絲扣回波。隨意選定3個(gè)連續(xù)的絲扣回波，調(diào)整儀器閘門，分別框住第一個(gè)、第三個(gè)回波，讀 取回波傳播時(shí)間，分別記為tl、t3。則11 = v tl、13 = v t3。
[0030] 其中a:探頭聲束出射點(diǎn)到選定的第一個(gè)回波的水平距離；
[0031] b:螺栓直徑；
[0032] m:螺距；
[0033] 11:選定的第一個(gè)回波聲程；
[0034] 13:選定的第三個(gè)回波聲程；
[0035] 根據(jù)勾股定理：
[0042] 對(duì)于一根給定的螺栓，螺距m、無中心孔螺栓直徑b是確定的，將11 = v tl、13 = v t3代入式（5)無法求出聲速的解析解，但式（5)確定了 13與11的關(guān)系。但可以求出聲 速和m、b的數(shù)值解。
[0043] 構(gòu)造關(guān)于v的函數(shù)f(v):
[0044]
[0045] 求該函數(shù)為0時(shí)的V，即為所測(cè)的聲速。
[0046] 由于雙根號(hào)輸入容易出錯(cuò)，為簡(jiǎn)化輸入，可將式（6)等價(jià)成
[0047]
[0048] 對(duì)于圖2所示帶有中心孔螺栓：
[0049] b = 2bl〇
[0050] 實(shí)際中有些柔性細(xì)腰螺栓形式如圖3所示：
[0051] b = b2+(b3-b2)/2 = (b2+b3)/2。
[0052] 對(duì)于帶中心孔的柔性細(xì)腰螺栓螺栓，如圖4 :
[0053] b = b4+b5。
[0054] 該種方法測(cè)量聲速時(shí)僅需考慮螺栓尺寸，無需考慮螺紋回波的具體位置，因此可 以大幅度的提高測(cè)量精度。
[0055] 具體測(cè)量步驟：
[0056] 1)根據(jù)圖紙查螺栓螺紋螺距m及直徑參數(shù)，確定等效直徑b ;
[0057] 2)將橫波探頭與超聲波探傷儀正確連接；
[0058] 3)在CSK- I A試塊上測(cè)探頭延時(shí)；
[0059] 4)將探頭放在螺栓桿部，探頭聲束指向螺紋方向；
[0060] 5)調(diào)整儀器的掃描范圍及平移，要能清晰看到至少三個(gè)螺紋反射波；
[0061] 6)選定連續(xù)的三個(gè)螺紋反射波；
[0062] 7)移動(dòng)閘門，分別套住第一、第三個(gè)螺紋反射波，讀取聲波傳輸時(shí)間（TT1、TT3);
[0063] 8) tl = TT1/2、t3 = TT3/2 (轉(zhuǎn)換成單程時(shí)間）；
[0064]9)將b、m、tl、t3代入式（7)，得到使f (v) = 0的v值，該值即為所測(cè)聲速。
[0065] 檢驗(yàn)案例
[0066] 對(duì)于規(guī)格為M90 X 3 X 855mm的無中心孔柔性細(xì)腰鎳基不銹鋼螺栓檢測(cè)，實(shí)際測(cè)得 b2 = 78. 6mm，b3 ~ 87mm，則 b = 82. 8mm，螺距 m = 3mm。
[0067] 使用5P9 X 9K2探頭連接數(shù)字式超聲波探傷儀，在CSK- I A試塊上測(cè)探頭延時(shí)為 5. 42us，該數(shù)值可存儲(chǔ)在超聲波探傷儀中，儀器檢測(cè)中會(huì)自動(dòng)將該時(shí)間扣除。將探頭放在螺 栓桿部，方向沿軸向使聲束正對(duì)螺紋波。調(diào)整超聲波探傷儀的聲程范圍及平移，使儀器面板 上能看到清晰的多個(gè)螺紋波。該儀器讀取聲程時(shí)間為單聲程時(shí)間，無需轉(zhuǎn)換。用閘門框住 一個(gè)螺紋波，從儀器面板上讀出聲程時(shí)間為tl' = 62. 52us，移動(dòng)閘門到被測(cè)螺紋波后的第 2個(gè)螺紋波處，讀取聲程時(shí)間為t3' = 64. 34us。由于探頭延時(shí)已存儲(chǔ)在機(jī)器中被扣除，所 以所測(cè)聲束從探頭出射點(diǎn)到螺紋的時(shí)間分別為tl = 62. 52us及t3 = 64. 34us。
[0068] 制作Excel表格，將式7構(gòu)造函數(shù)f(v)輸入表格，改變聲速不斷計(jì)算，當(dāng)聲速為 2958時(shí)，f(v) = -0. 013 ~ 0,可以認(rèn)為該螺栓聲速為2958m/s。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種螺栓橫波聲速測(cè)量方法，其特征在于： 該方法步驟如下： 1) 查螺栓螺紋螺距m及直徑參數(shù)，確定等效直徑b; 等效直徑的確定方法分為三種情況： 對(duì)于帶中心孔剛性螺栓，其等效直徑b= 2bl， 對(duì)于無中心孔柔性細(xì)腰螺栓，其等效直徑b= (b2+b3)/2， 對(duì)于帶中心孔的柔性細(xì)腰螺栓，其等效直徑b=b4+b5 ; 其中，bl為螺栓光桿部分外表面距中心孔邊緣的距離，b2為無中心孔柔性細(xì)腰螺栓光 桿直徑，b3為無中心孔柔性細(xì)腰螺栓絲扣處直徑，b4為帶中心孔的柔性細(xì)腰螺栓光桿部分 外表面與中心孔邊緣的距離，b5為帶中心孔的柔性細(xì)腰螺栓絲扣外表面與中心孔邊緣的距 離； 2) 將橫波探頭與超聲波探傷儀正確連接，在CSK-IA試塊上測(cè)橫波探頭延時(shí)； 3) 將橫波探頭放在螺栓桿部，橫波探頭聲束指向螺紋方向，調(diào)整儀器的掃描范圍，要能 清晰看到至少三個(gè)螺紋反射波； 4) 選定連續(xù)的三個(gè)螺紋反射波；移動(dòng)閘門，分別套住第一、第三個(gè)螺紋反射波，讀取聲 波傳輸時(shí)間，分別記為TT1、TT3 ;然后將該時(shí)間轉(zhuǎn)換為單程時(shí)間，分別為tl=TT1/2、t3 = TT3/2 ;如果該超聲波探傷儀內(nèi)部已將聲程計(jì)算為單程時(shí)間，則tl=TTl、t3 =TT3 ; 5) 根據(jù)下式計(jì)算橫波聲速將上述b、m、tl、t3代入式（6)，得到使f(v) = 0的v值，該值即為所測(cè)聲速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺栓橫波聲速測(cè)量方法，該方法步驟如下：1)查螺栓螺紋螺距m及直徑參數(shù)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，確定等效直徑b；2)將橫波探頭與超聲波探傷儀正確連接，在CSK-ⅠA試塊上測(cè)橫波探頭延時(shí)；3)將橫波探頭放在螺栓桿部，橫波探頭聲束指向螺紋方向，調(diào)整儀器的掃描范圍，要能清晰看到至少三個(gè)螺紋反射波；4)選定連續(xù)的三個(gè)螺紋反射波，計(jì)算t1、t3；5)根據(jù)下式計(jì)算橫波聲速使f(v)＝0的v值即為所測(cè)聲速。本發(fā)明方法測(cè)量聲速時(shí)僅需考慮螺栓尺寸，無需考慮螺紋回波的具體位置，因此操作起來更加方便，可以提高測(cè)量精度。
【IPC分類】G01H5/00, G01N29/07
【公開號(hào)】CN104990983
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510359496
【發(fā)明人】劉長(zhǎng)福, 代真
【申請(qǐng)人】國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日