兰姆波探伤用板材试样声速的测定

任卫东 徐敬岗

(常州工程职业技术学院 江苏 常州 213164)

0 概述

由兰姆波频率方程可知：对于某种材质的板材，若要设计出最适用于此种板材探伤的超声波换能器，就必须首先计算出相应的激发角度，而激发角度的计算是以此种板材中纵波和横波声速已知为前提条件的。表1给出了不同频厚条件下BT20和TC2两种钛合金板材试样A0模、S1模、A1模兰姆波的激励角，由此可以看到材料声速差异对激励角度的影响。BT20钛合金材料的纵、横波速度分别为：Cl=6430m/s,Cs=3230 m/s;TC2钛合金材料的纵、横波速度分别为：Cl=6640 m/s,Cs=3370 m/s;换能器斜楔材料Cl=2340 m/s。从表1可以看出，由于超声纵波和横波在BT20和TC2钛合金板材中传播速度的不同，可以造成同一模式兰姆波激励角约2～5的差异。因此，在实施兰姆波检验之前，应准确测量超声纵波和横波在材料中的传播速度，并据此绘制兰姆波检验用参数曲线。

由此可见，声速的测定是非常必要的。显然，板材试样声速的测定应包括两部分：试样纵波声速和横波声速的测定。

1 纵波声速的测定

为了测试不同材质板材的纵波声速，特制了六种不同材质不同厚度的试样，以便实验的顺利进行。

1.1 实验仪器

超声模拟探伤仪CTS-22A （一台），示波器 （一台），直探头2.5P14Z（一只），圆柱型试样（六块）。试样图片如下：

图2 1Cr11NiMoV(试块厚13mm)

图3 1Cr18Ni9Ti(试块厚21.5mm)

图4 GH4169(试块厚20.5mm)

图5 GH605(试块厚20mm)

图6 GH163(试块厚21mm)

1.2 实验条件

温度T=23.5℃。

1.3 实验方法

①将直探头置于试样上，记录示波器上第一次底波读数B1及第二次底波的读数 B2，单位：μs；

②计算二者的差值；

③按下述公式计算纵波声速：