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超声波斜探头K值是什么?如何选择?K值计算公式

有很多刚刚接触无损检测的朋友私信给我,问我“超声波斜探头K值是什么意思”,“什么是斜探头标称K值”,于是总结了下面两方面发给了他。

一、什么是超声波斜探头K值?

探头晶片产生的超声纵波通过具有一定角度的楔块入射至工件内部,超声纵波在工件与探头的接触面上发生波形转换,纵波转换成横波,横波在工件中以另外一个角度传播。纵波在探头楔块中传播的角度称为入射角α,横波在工件中传播的角度称为折射角β。

斜探头K值

斜探头K值

二、斜探头K值计算公式

斜探头K值是指折射角β的正切值,斜探头K值的数学计算公式为:

K=tanβ=L(缺陷水平位置值)/H(缺陷深度值)

斜探头K值实际上是指缺陷的水平位置与缺陷深度的比值。

三、常见的斜探头K值对应的角度

表1  常见的斜探头K值对应的声束折射角度(计算公式:β=arctan(K值))

斜探头K值

K1.0 K1.5 K2.0 K2.5 K3
声束折射角 45° 56.31° 63.43° 68.20°

71.57°

表2  常见的斜探头声束折射角度对应的K值(计算公式:K值=tanβ)

斜探头角度

45° 60° 70°
斜探头K值 K1 K1.73

K2.75

四、什么是斜探头标称K值

当一个斜探头制作完成后,会在明显位置上标注此探头的K值,称之为标称K值。一般在没有特殊标明情况下,我们所说的标称K值指钢中声束折射角的正切值。

当然也有些专用定制探头会标注特殊的K值,比如探头上标注AL 45°(K1)符号,表示铝合金焊缝超声检测专用斜探头,横波声束在铝合金中的折射角为45°(K值为1)。

五、如何选择斜探头K值

斜探头K值应根据被检工件的材质、缺陷类型、检测工艺等因素选择,以下几点是选择K值的经验。

(1)薄壁选大K值,(2)厚壁选小K值,(3)多次波选小K值,(4)声束垂直缺陷,(5)粗晶材质选小K值,(6)衰减系数大的材质选小K值。

实际检测中,在制定检测工艺(操作指导书)中,应严格按照相应检测标准要求(如下表)和实际检测情况来选择最佳的斜探头K值。

NB/T47013.3-2015标准推荐采用的斜探头折射角和频率

NB/T47013.3-2015标准推荐采用的斜探头折射角和频率

推荐两篇关于超声斜探头K值的文章:

(1)何种测量横波斜探头K值的方法更准确?

(2)斜探头“K值”的辉煌与没落


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