一種螺栓橫波聲速測量方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種螺栓橫波聲速測量方法
【背景技術】
[0002] 螺栓在進行超聲波檢驗時，需要測量聲速以對發(fā)現(xiàn)的缺陷回波進行定位。在橫波 檢驗時，通常測量某一個絲扣反射回波的傳播時間t，以及該絲扣到聲束的水平距離a、螺 栓直徑b，通過勾股定理計算聲波速度v (為簡化，時間僅按單程計算）：
[0003]
[0004] 這樣計算簡便，但不精確，主要是a不易測量準確；且有時候螺帽未拆，無法測得 a，這種計算方法就不可行。
[0005] 因此迫切需要一種操作方便，測量準確的螺栓橫波聲速測量方法。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種操作方便、精確的測螺栓橫波聲速測量方 法。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種螺栓橫波聲速測量方法， 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)場實測，確定等效直徑b ;
[0009] 等效直徑的確定方法分為三種情況：
[0010] 對于帶中心孔螺栓，其等效直徑b = 2bl，
[0011] 對于柔性細腰螺栓，其等效直徑b = (b2+b3) /2，
[0012] 對于帶中心孔的柔性細腰螺栓，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試塊上測橫波探頭延時；
[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，調整儀器的掃描范圍， 要能清晰看到至少三個螺紋反射波；
[0016] 4)選定連續(xù)的三個螺紋反射波；移動閘門，分別套住第一、第三個螺紋反射波，讀 取聲波傳輸時間，分別記為TT1、TT3 ;然后將該時間轉換為單程時間，分別為tl = TT1/2、 t3 = TT3/2 ;如果該超聲波探傷儀內部已將聲程計算為單程時間，則tl = TTl、t3 = TT3 ;
[0017] 5)根據(jù)下式計算橫波聲速
[0018]
[0019] 將上述13、11141^3代入式（6)，得到使以0=〇的￥值，該值即為所測聲速。
[0020] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發(fā)明方法測量聲速時僅需考慮螺栓 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，可以提高測量精度。
[0021] 說明書附圖
[0022] 圖1為聲速計算示意圖；
[0023] 圖2為帶中心孔螺栓的等效直徑示意圖；
[0024] 圖3為柔性細腰螺栓等效直徑示意圖；
[0025] 圖4為柔性帶中心孔細腰螺栓等效直徑示意圖。
[0026] 1、螺栓。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。
[0028] 本發(fā)明的原理如下：
[0029] 參見附圖1，在螺栓1上沿軸向前后移動探頭，使儀器屏幕上至少連續(xù)顯示3個螺 絲扣回波。隨意選定3個連續(xù)的絲扣回波，調整儀器閘門，分別框住第一個、第三個回波，讀 取回波傳播時間，分別記為tl、t3。則11 = v tl、13 = v t3。
[0030] 其中a:探頭聲束出射點到選定的第一個回波的水平距離；
[0031] b:螺栓直徑；
[0032] m:螺距；
[0033] 11:選定的第一個回波聲程；
[0034] 13:選定的第三個回波聲程；
[0035] 根據(jù)勾股定理：
[0042] 對于一根給定的螺栓，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的關系。但可以求出聲 速和m、b的數(shù)值解。
[0043] 構造關于v的函數(shù)f(v):
[0044]
[0045] 求該函數(shù)為0時的V，即為所測的聲速。
[0046] 由于雙根號輸入容易出錯，為簡化輸入，可將式（6)等價成
[0047]
[0048] 對于圖2所示帶有中心孔螺栓：
[0049] b = 2bl〇
[0050] 實際中有些柔性細腰螺栓形式如圖3所示：
[0051] b = b2+(b3-b2)/2 = (b2+b3)/2。
[0052] 對于帶中心孔的柔性細腰螺栓螺栓，如圖4 :
[0053] b = b4+b5。
[0054] 該種方法測量聲速時僅需考慮螺栓尺寸，無需考慮螺紋回波的具體位置，因此可 以大幅度的提高測量精度。
[0055] 具體測量步驟：
[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試塊上測探頭延時；
[0059] 4)將探頭放在螺栓桿部，探頭聲束指向螺紋方向；
[0060] 5)調整儀器的掃描范圍及平移，要能清晰看到至少三個螺紋反射波；
[0061] 6)選定連續(xù)的三個螺紋反射波；
[0062] 7)移動閘門，分別套住第一、第三個螺紋反射波，讀取聲波傳輸時間（TT1、TT3);
[0063] 8) tl = TT1/2、t3 = TT3/2 (轉換成單程時間）；
[0064]9)將b、m、tl、t3代入式（7)，得到使f (v) = 0的v值，該值即為所測聲速。
[0065] 檢驗案例
[0066] 對于規(guī)格為M90 X 3 X 855mm的無中心孔柔性細腰鎳基不銹鋼螺栓檢測，實際測得 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試塊上測探頭延時為 5. 42us，該數(shù)值可存儲在超聲波探傷儀中，儀器檢測中會自動將該時間扣除。將探頭放在螺 栓桿部，方向沿軸向使聲束正對螺紋波。調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螺紋波。該儀器讀取聲程時間為單聲程時間，無需轉換。用閘門框住 一個螺紋波，從儀器面板上讀出聲程時間為tl' = 62. 52us，移動閘門到被測螺紋波后的第 2個螺紋波處，讀取聲程時間為t3' = 64. 34us。由于探頭延時已存儲在機器中被扣除，所 以所測聲束從探頭出射點到螺紋的時間分別為tl = 62. 52us及t3 = 64. 34us。
[0068] 制作Excel表格，將式7構造函數(shù)f(v)輸入表格，改變聲速不斷計算，當聲速為 2958時，f(v) = -0. 013 ~ 0,可以認為該螺栓聲速為2958m/s。
【主權項】
1. 一種螺栓橫波聲速測量方法，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： 對于帶中心孔剛性螺栓，其等效直徑b= 2bl， 對于無中心孔柔性細腰螺栓，其等效直徑b= (b2+b3)/2， 對于帶中心孔的柔性細腰螺栓，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為無中心孔柔性細腰螺栓光 桿直徑，b3為無中心孔柔性細腰螺栓絲扣處直徑，b4為帶中心孔的柔性細腰螺栓光桿部分 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試塊上測橫波探頭延時； 3) 將橫波探頭放在螺栓桿部，橫波探頭聲束指向螺紋方向，調整儀器的掃描范圍，要能 清晰看到至少三個螺紋反射波； 4) 選定連續(xù)的三個螺紋反射波；移動閘門，分別套住第一、第三個螺紋反射波，讀取聲 波傳輸時間，分別記為TT1、TT3 ;然后將該時間轉換為單程時間，分別為tl=TT1/2、t3 = TT3/2 ;如果該超聲波探傷儀內部已將聲程計算為單程時間，則tl=TTl、t3 =TT3 ; 5) 根據(jù)下式計算橫波聲速將上述b、m、tl、t3代入式（6)，得到使f(v) = 0的v值，該值即為所測聲速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺栓橫波聲速測量方法，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)場實測，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試塊上測橫波探頭延時；3)將橫波探頭放在螺栓桿部，橫波探頭聲束指向螺紋方向，調整儀器的掃描范圍，要能清晰看到至少三個螺紋反射波；4)選定連續(xù)的三個螺紋反射波，計算t1、t3；5)根據(jù)下式計算橫波聲速使f(v)＝0的v值即為所測聲速。本發(fā)明方法測量聲速時僅需考慮螺栓尺寸，無需考慮螺紋回波的具體位置，因此操作起來更加方便，可以提高測量精度。
【IPC分類】G01H5/00, G01N29/07
【公開號】CN104990983
【申請?zhí)枴緾N201510359496
【發(fā)明人】劉長福, 代真
【申請人】國電科學技術研究院
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月25日