一种新材料螺栓的横波声速测量装置及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112557513A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011456089.4(22)申请日2020.12.11(71)申请人国电锅炉压力容器检验有限公司地址102200北京市昌平区未来科技城北区国电新能源技术研究309号楼6层9607室(72)发明人王强常青赵月李淑瑜李渊赵琳许永胜修延峰张艳森郝晓军(74)专利代理机构青岛智地领创专利代理有限公司37252代理人林琪超(51)Int.Cl.G01N29/07(2006.01)G01H5/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种新材料螺栓的横波声速测量装置及测量方法(57)摘要本发明公开了一种新材料螺栓的横波声速测量装置及测量方法，测量装置包括可变角度探头结构、超声波探伤仪、CSK‑ⅠA标准试块和待测新材料螺栓。可变角度探头结构能向CSK‑ⅠA标准试块和待测新材料螺栓中发射超声波波束。超声波探伤仪能够检测超声波横波反射波幅。本发明提供的新材料螺栓的横波声速测量方法，牙型角的角度值α作为重要的已知参数来进行螺栓横波声速的测量，不用破坏螺栓，无需用尺子测量镍基合金螺栓的多个尺寸参数，也无需大量计算，通过操作超声波探头和简单计算相结合的方法，就能够快速准确的测量新螺栓材质的横波声速。CN112557513ACN112557513A权利要求书1/2页1.一种新材料螺栓的横波声速测量装置，其特征在于，包括可变角度探头结构、超声波探伤仪、CSK‑ⅠA标准试块和待测新材料螺栓；可变角度探头结构能向CSK‑ⅠA标准试块和待测新材料螺栓中发射超声波波束；超声波探伤仪能够检测超声波横波反射波幅。2.根据权利要求1所述的一种新材料螺栓的横波声速测量装置，其特征在于，可变角度探头结构包括探头紧固块、楔块、第一曲柄、第二曲柄、螺钉和底座，底座的顶面为弧形面，楔块的底面与底座的顶面相契合，楔块能在底座的顶面上滑动，所述第一曲柄连接在楔块上，第二曲柄连接在底座上，第一曲柄和第二曲柄通过螺钉连接在一起；所述探头紧固块固定在楔块的顶部，探头紧固块上设置有超声波探头；通过旋转螺钉能够调节楔块和底座结合的松紧程度，从而使楔块能在底座顶面自由滑动，或者固定于某个角度。3.根据权利要求2所述的一种新材料螺栓的横波声速测量装置，其特征在于，所述底座上刻有角度值，能够精确地确定超声波探头的角度值。4.一种新材料螺栓的横波声速测量方法，其特征在于，采用如权利要求1‑3任意一项所述的一种新材料螺栓的横波声速测量装置，测量方法包括以下步骤：步骤1：在CSK‑ⅠA标准试块上调节可变角度探头结构中超声波探头的角度，使得超声波探头发出的超声波波束在CSK‑ⅠA标准试块上的折射角度值为θ1，同时标定可变角度探头结构的入射点；步骤2：保持步骤1中可变角度探头结构中超声波探头的角度不变，在待测新材料螺栓上前后移动可变角度探头结构的位置，使用可变角度探头结构测量待测新材料螺栓，利用超声波探伤仪测量待测新材料螺栓中螺纹处的超声波横波反射波幅，使得超声波横波反射波幅达到最大；步骤3：保持步骤2中可变角度探头结构的位置不变，在待测新材料螺栓上调整超声波探头的角度，利用超声波探伤仪测量待测新材料螺栓中螺纹处的超声波横波反射波幅，使得超声波横波反射波幅再次达到最大；步骤4：多次重复步骤2和步骤3，得到超声波探头发出的超声波波束与螺纹的牙型角的边垂直时在待测新材料螺栓中的折射角度值θ2，θ2与θ1相等；步骤5：锁定超声波探头的角度，在步骤1标定的入射点重新测得CSK‑ⅠA标准试块上的折射角度值θ′1；步骤6：根据斯涅耳定理，计算出超声波在待测新材料螺栓中的横波声速。5.根据权利要求4所述的一种新材料螺栓的横波声速测量方法，其特征在于，步骤1中的θ1等于(90°‑α/2)，其中，α为待测新材料螺栓中的螺纹的牙型角的角度值。6.根据权利要求4所述的一种新材料螺栓的横波声速测量方法，其特征在于，保持步骤1中可变角度探头结构中超声波探头的角度不变是指：超声波探头发出的超声波波束在CSK‑ⅠA标准试块上的折射角度值为θ1时的超声波探头的角度不变。7.根据权利要求4所述的一种新材料螺栓的横波声速测量方法，其特征在于，保持步骤2中可变角度探头结构的位置不变是指：超声波横波反射波幅达到最大时的可变角度探头结构的位置不变。2CN112557513A权利要求书2/2页8.根据权利要求4所述的一种新材料螺栓的横波声速测量方法，其特征在于，步骤2和步骤3中的螺纹处的超声波横波反射波幅为待测新材料螺栓的第2个螺纹处的超声波横波反射波幅。9.根据权利要求8所述的一种新材料螺栓的横波声速测量方法，其特征在于，所述第2个螺纹为待测新材料螺栓自上向上的第2