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铸锻件相控阵DGS检测方法介绍

时间:2020-05-08 点击次数:311

1. DGS的概念

 

DGS曲线是描述规则反射体的距离、回波高及当量大小之间关系的曲线;以横坐标表示实际声程,纵坐标表示规则反射体相对波高,用来描述距离、波幅、当量大小之间的关系曲线,称为DGS曲线。

 

 

 

常规超声的DGS检测,以检测铸锻件为主,当然也可以使用DGS进行焊缝的探伤。

 

2. DGS与DAC的主要区别是:

 

(1) DAC需要每个客户根据自己的情况、要求和试块,逐点自行绘制曲线。而DGS不需要客户逐点地自己绘制曲线,仪器通过计算碳钢中的声束衰减分布得出的曲线,并内置在仪器中,用户只需要调用DGS曲线即可得到与DAC曲线类似的评定曲线。

(2) 每一个DAC曲线对应的只是一个当量尺寸的曲线,这样对于不同当量的检测要求,就需要制作大量对应当量的平底孔或者横通孔试块进行曲线绘制。而DGS针对的当量从0.5mm左右开始,一直到平面都有对应的曲线,因而经过校准后,可以直接给出相应的缺陷当量值。

(3) DGS曲线基于理想碳钢材料中的声束衰减进行的理论技术得出的,操作人员需要在检测过程中,根据实际情况调整衰减系数,以得到更加接近真实的衰减。而且需要注意的是DGS计算出的曲线未考虑材料衰减的影响。

(4) DGS设置只需要一个校准试块即可,无需大量的校准试块。

 

3. 相控阵DGS与常规DGS的区别:

 

(1) 常规DGS只有一个角度和一组声束,而相控阵DGS有多个角度或者多组声束,每个角度或声束都有DGS曲线,因而相控阵DGS的缺陷计算量更大。

(2) 常规DGS一般0度探头使用平底孔校准,角度探头用横通孔校准。而相控阵扇形扫查由于是多角度扫查,一般以使用横通孔为主进行校准。

(3) 常规DGS只能看波形判断缺陷,而相控阵DGS可以看到直观的扇形扫查图象,并判断缺陷的位置。

 

 

4. 相控阵DGS检测中的几点限制:

 

(1) 250%模式需要关闭

(2) 聚焦深度:非聚焦

(3) 推荐检测碳钢材料,其他材料使用该曲线可能不精确。

(4) 只能使用线阵列探头和常规超声探头,无法使用DMA和DLA。

(5) 无法兼容:

 “静态A扫描”模式

 导入*.law文件

 RF射频模式

 回波同步

 

5. 设置参数说明

 

Elevation(高度):指晶片自身高度,通常为10mm

Reflector Type(反射体类型):可选平底孔,横通孔,底面,K1/IIW圆弧试块或K2/DSC圆弧试块

推荐的反射体类型如下:

 

 

 

Reflector Diameter(反射体直径):当选择了反射体类型为平底孔或者横通孔时,需要输入参考反射体的直径。

Delta Vt:传输校正,用于补偿校准试块与真实检测工件之间衰减差,即由于表面状态造成的差别。

Delta Vk:由于DGS曲线计算是以平底孔为当量进行绘制的,所以如果使用半圆弧试块时,需要对两者之间的差异进行修正。常规超声的Vk值一般会在探头附带的DGS图表中获得,而相控阵DGS则需要手动输入几个角度的Delta Vk值,之后仪器会自动计算并补充其他角度的Delta Vk值。

Registration Level(记录水平):代表参考曲线的位置,即需要评定的当量反射体尺寸。

Warning Curves and Warning Level(警告曲线和警告水平):可以在主DGS曲线上增加额外的三条曲线。这些曲线可以在+24.0dB到-24.0dB之间增加,也可以设置为0.0dB即关闭这些曲线。

ERS:闸门内信号的当量反射体尺寸。

Specimen Att. (工件衰减):该参数反映在真实工件中的材料衰减值,以dB/m为单位。

Cal. Block Att. (试块衰减):该参数反映在校准试块中的材料衰减值,以dB/m为单位。

S-Scan Correction(扇扫校正):当开启该功能,则在相控阵扇形扫查图上,相同尺寸的缺陷信号会用同样的颜色表示,而不考虑缺陷信号的深度。也就类似于TCG校准以后的效果。

 

6. 检测校准及验证

 

6.1 开始DGS校准向导。

注意:DGS校准之前无需做声速、楔块延迟和灵敏度校准。如果做了这些校准以后再做DGS校准,则声速和楔块延迟校准将被保留,灵敏度校准将会要求重新制作。

 

 

设置晶片高度,一般线阵探头的晶片高度为10mm

 

 

选择参考反射体类型

 

 

输入记录水平,Delta Vt等值

 

 

设置材料衰减系数及Delta Vk值,可以设置几个角度的Delta Vk值,其他角度的值将在这些角度之间自动补偿。

 

 

进行各个角度的声束采集及自动校准。

 

 

点击计算DGS,仪器自动绘制曲线

 

 

确认接受该曲线,DGS曲线绘制完成。

 

 

以使用5L16-A10探头,进行38.1mm深的1.2mm直径横通孔校准为例,由于DGS得到的当量都是以平底孔为准,因而要将1.27mm的横通孔换算成平底孔,换算公式如下:

 

 

其中:

dFBH为平底孔尺寸

dSDH为横通孔尺寸

z为声程

λ为波长

 

按照上面的公式,示例中λ=5890(m/s)/5000000(Hz)=0.001178m

dSDH = 0.00127m,z=0.0381m,带入公式,得到

dFBH = 0.0019m = 1.9mm

 

即1.27mm的横通孔相当于1.9mm的平底孔。

 

由下图可见,在1.27mm当量的横通孔上进行校准以后,得到该横通孔的ERS值为1.9mm,与上面的理论计算值相等。

 

 

通过该曲线来测量其他深度的相同尺寸的横通孔,结果可见,ERS值基本都在1.9mm附近。

 

 

由下图可见,即使是斜角度的声束,其ERS值也基本在1.9mm左右。

 

 

6.2 DGS功能用于铝合金材料的检测

 

如果将该DGS曲线用在Alumium铝合金材料上,由于DGS曲线是基于理想的碳钢材料制作的,所以在检测结果上会有一些偏差,但经过实验,发现偏差不是很大。

 

同样是1.27mm直径,38.1mm深的横通孔,按照上面的计算公式,计算出来的等量平底孔尺寸为1.98mm直径。得到该位置的ERS值为2.1mm,接近计算结果1.98mm。

 

 

再验证其他深度等当量的横通孔ERS值如下所示,基本都在1.98mm附近。

 

 

6.3 用横通孔试块(SDH)进行校准以后,再去验证平底孔(FBH)的检测结果

 

使用1.27mm的横通孔试块进行以上校准,之后在2mm平底孔试块上进行验证。

 

在DGS曲线起始位置17.3mm深度,得到2mm平底孔的检测结果为1.9mm。

 

 

在22.2mm深度的平底孔检测结果为1.9mm。

 

 

在31.9mm深度的平底孔检测结果为2.0mm。

 

 

在36.8mm深度的平底孔检测结果为2.1mm。

 

 

在41.7mm深度的平底孔检测结果为2.0mm。

 

 

在46.7mm深度的平底孔检测结果为2.0mm。

 

 

7. 结论

 

使用超声相控阵DGS方法可以在只有一个校准孔的前提下对曲线进行校准,并可得到近似准确的检测结果,ERS缺陷当量基本符合实际情况。

 

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