引言

锆合金拥有优异的耐侵蚀、耐高温及中子截面吸收系数幼蹬着点
，被普遍的用作核反映堆的包壳资料和结构资料；谄涮厥獾睦没肪澈涂瘫〉姆役前提
，要求对其进行100%无损检测。对于厚度为6mm以下的薄板
，通常需选取兰姆波进行超声检测。与通例的超声波相比
，兰姆波检测拥有快捷、高效的特点
，同时由于兰姆波的多模式和频散个性
，导致其在激励、传布和信号处置等方面较为复杂
，因而
，选择相宜的兰姆波模式对缺点探伤极度沉要。本文以Zr-4合金（δ1.50mm和δ4.50mm）板材为例
，对兰姆波探伤时的最佳参数、调伤环节过程进行尝试
，获得了较好的检测成效。

1、工艺尝试前的筹备

1.1兰姆波检测道理

兰姆波是一种板波
，一种以特殊大局存在并传布的超声波。且兰姆波的传布速度是变动的
，并与检测对象的介质性质、波的频率f、板的厚度d有关。

对于给定资料的薄板
，当工作频率和板厚确按时
，可通过扭转入射角在板中得到分歧模式的兰姆波。分歧模式兰姆波的活络度沿深度方向的散布情况也分歧。为了靠得住地发现分歧深度的缺点
，在现实检测时
，应选择两种或两种以上的模式
，并别离对统一板进行检测。

1.2群速度曲线和相速度曲线

通常将频率与板厚的乘积（f·d）作为一个因子思考
，由资料的纵波速度和横波速度推算得到f·d与兰姆波相速度Cp的关系曲线
，也就是相速度曲线；群速度（Cg）的严格推算极度复杂
，为了便于推算
，通常将一个脉冲谐波中最大振幅的频率及其左近频率成分的群速度定为该脉冲的群速度。因而
，可利用被检资料的纵波速度和横波速度求解兰姆波特点方程
，推算并绘造该资料的相速度曲线和群速度曲线。

对于Zr-4合金
，其纵波声速为4840m/s
，横波声速为2340m/s
，凭据推算了局绘造的相速度和群速度曲线如图1所示。

1.3检测模式选择

通常凭据探伤所用探头的频率和被检板材板厚的乘积
，在相应合金资料的相速度曲线图上
，查找分歧模式下的相速度
，别离推算出其相应的入射角。

再按理论推算的入射角进行设备调试
，要求检测成效好
，检测活络度高。

入射角α可由式（1）确定：

式中：

α——透声斜楔中纵波入射角；

c1——透声斜楔中纵波传布速度；

cp——板中所引发的兰姆波相速度。

2、尝试及尝试数据分析

2.1仪器选择

为了使激励的兰姆波模式相对单一
，超声检测仪发射的脉冲带宽和接管放大器的带宽要求尽可能窄。

目前市售的发射脉冲为方波的检测仪与通常的发射脉冲为尖脉冲的检测仪相比
，更适合用于兰姆波检测。本次工艺尝试选用机能不变的便携式数字超声探伤仪EPOCH1000。

2.2探头选择

兰姆波的引发与通常的纵波和横波检测时的要求存在很大的分歧
，扭转探头入射角可获得分歧模式的兰姆波
，本次工艺尝试选用探头为2.5MHz的可变角探头。

2.3对比试块

对比试块是用以调整探伤仪活络度和评价缺点当量大幼的凭据
，因产品技术要求尺度伤为1.0mm通孔
，拔取与被检板材一致的资料商标、状态和公称厚度一致的板材
，依照GJB3384—1998《金属薄板兰姆波检验步骤》尺度要求造作了1.0mm通孔对比试块
，对比试块的情况可见图2。

2.4尝试

凭据Zr-4相速度频散曲线图
，查找分歧模式下的相速度
，别离推算出其相应的入射角。在模式的选择中
，由于模阶越高
，其相速度越快
，能量越低
，因而高阶模式的兰姆波的端面回波会呈此刻低阶模式兰姆波的端面回波之前。选择的模阶过低会被高阶模式兰姆波信号滋扰
，而选择的模阶过高则会由于能量过低而受到杂波的影响
，所以模阶的选择因凭据现实情况而定
，尽量预防各类滋扰信号
，详见表1。

由表1能够看出
，在2.5MHz下前提
，检测Zr-4δ1.50mm的板材
，模式仅能拔取A1、S1、S2三种模式
，δ4.50mmZr-4板材
，检测模式可选择A3、S3、A4、S4、A5、S5等6种模式。对厚度为δ1.50mm试板进行三种模式的试验
，获得的检测成效别离如图3所示。

由图3能够看出
，理论分析确定的三种检测模式中
，A1、S2模式在现实检测中波形较为梦想
，拥有足够的信噪比和检测活络度
，S1模式下信号与板边的分辨率较差。检测过程中必要选取多种模式检测
，能够变换更高点的检测频率
，获取更多的检测模式。

厚度为δ4.50mmZr-4合金试板进行检测
，获得的检测成效如图4所示。

由图4尝试了局批注
，理论分析确定的几种检测模式
，在现实检测过程中A3、S3模式下信号与板边的分辨率较差
，S4模式下人为缺点波形不独立
，S5模式噪声偏高
，信噪比差
，其余波形较为梦想。

3、现场利用成效

对现场1.50mm板材选取A1、S2两种模式进前进行兰姆波超声检测时
，发现一例天然缺点（两种模式均可检出）。对信号处进行了分析及金相解剖
，该天然缺点检测波形如图5所示
，解剖了局可见图6。

由检测波形能够看出
，该天然缺点在A1模式下波幅较高明出满屏80%
，S2模式下波幅较低
，仅为满屏的40%
，进一步注明兰姆波在整个板厚上的能量不一致。凭据金相解剖了局显示
，该处显示信号为同化缺点
，在轧造过程中被耽搁
，长度为0.2mm。

4、工艺尝试过程的要领分析

凭据理论分析和尝试确定的检测模式
，在现实检测中得到充分利用
，实现了公司Zr-4合金薄板材的超声检测。为了进一步确保检测成效
，利用中该把稳以下重点。

（1）兰姆波的引发

兰姆波的引发与通常的纵波和横波检测时的要求存在很大的分歧
，为了易于引发兰姆波
，要求激励脉冲持续功夫长
，晶片尺寸大。为了使激励的兰姆波模式相对单一
，超声检测仪发射的脉冲带宽和接管放大器的带宽要求尽可能窄。目前市售的发射脉冲为方波的检测仪与通常的发射脉冲为尖脉冲的检测仪相比
，更合用于兰姆波检测。

（2）兰姆波的甄别

判断探头引发的波为兰姆波还是其他波
，能够将探头前沿垂直板的边缘搁置在紧靠棱边处
，再将探头垂直棱边后移
，观察荧光屏上的棱边反射回波宽度及幅度的变动。若是引发的是兰姆波
，随着探头后移
，探头与棱边的距离增大
，棱边反射波的宽度会随之变宽
，幅度逐步变幼。

若引发的是横波
，则当探头后移时
，棱边反射波的宽度不变
，幅度则会呈法规性跳跃。

（3）活络度确定

兰姆波检测用的对比试验块
，可在板材上距端面肯定距离处加工通孔
，或在板材端面厚度方向上的某些地位加工刻槽。活络度调整时
，将探头对准人为通孔
，使探头前沿与人为通孔间的间距蹬宗所确定的扫查行距
，擦净探头至通孔间的耦合剂
，调整增益
，使通孔反射波高达到划定的高度。

（4）前沿盲区确定

将探头对准人为通孔
，调整仪器使孔反射回波达到所要求的高度
，而后将探头向通孔移近
，当通孔反射波前沿与始波后沿刚好订交时
，探头后沿至通孔的距离为探头的前沿盲区。

（5）扫查方式选择

由于兰姆波在整个板厚领域内传布
，只有模式选择相宜
，在整个板厚领域内的活络度满足要求
，对板材的检测从一面进行即可
，无需正、反两面进行。每次扫查过程中
，要把稳探头前沿盲区
，检测区域应鄙人一次扫查中予以覆盖
，以免造成漏检。

（6）缺点的评价

兰姆波检测到的缺点回波的高杜纂缺点迎波面的状态有关
，与缺点面积并无肯定关系。因而
，兰姆波检测不能凭据反射高度来确定缺点大幼
，可使波从周围入射
，以定出周界或确定长度。

5、结论

通过理论分析和尝试验证
，确定了锆合金检测模式的选择步骤
，现实利用成效证了然步骤的可行性
，从而解决了检测中模式吞吐的现实问题
，对保障检测成效和产品质量起到了领导作用。

为了确保检测成效
，检测过程中该把稳兰姆波的引发、甄别、活络度、前沿盲区、扫查方式及缺点判定的检测要领。

凭据天然缺点的检测情况
，板材进行兰姆波检测时
，为了确保质量应需至少2种模式进行检测。