一种复合覆层超声检测参考试块及检测方法与流程

本发明涉及无损检测，特别是涉及一种复合覆层超声检测参考试块及检测方法。

背景技术：

1、现有技术的复合金属材料，一般采用焊接、轧制、爆炸和粘接等工艺将一种或多种化学成分、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成复合材料，其极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，且能够制成复合板材、复合带材、复合箔材、复合管材、复合型材、复合锻件、复合零件等。因而被广泛应用于航空航天、石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工业领域。

2、金属复合材料界面结合状态对复合材料影响重大，很多复合材料产品标准都按界面结合率或结合度进行分级。由于超声检测技术是针对于材料内部不连续的检测，是无损检测方法中一项重要的检测方法，它进行较准确的检测，是国内外最成熟、应用最广泛的复合材料界面结合质量的检测方法。

3、目前，国内《无损检测超声检测焊接、轧制和爆炸复合覆层检测技术》（gb/t41655-2022）标准是专门针对焊接、轧制和爆炸形成包覆层的超声检测方法标准，该标准是国内首次制定，标准中未给出用于复合覆层超声检测设定和校准检测设备时基线、设定检测范围、设定检测灵敏度及检测结果对比的参考试块。

4、现有技术中虽然有一些超声检测参考试块，但不能适应于《无损检测超声检测焊接、轧制和爆炸复合覆层检测技术》（gb/t41655-2022）标准，不能对由于焊接、轧制和爆炸复合金属材料而引起的基材内部的缺陷进行无损检测。例如：

5、专利号为zl201820614017.x实用新型专利公开了一种相控阵超声检测现场灵敏度校验的参考试块，包括参考试块主体以及设置于参考试块主体上的反射体a、反射体b和v型焊缝，且v型焊缝上分别设置有气孔缺陷、未熔合缺陷和裂纹缺陷。本实用新型参考试块主体与被检工件材料相同，设置有v型焊缝内置气孔缺陷、未熔合缺陷和裂纹缺陷涵盖焊缝上、中、下三个位置深度和位置，有效、灵活的完成检测了对焊缝本体的无损检测，对《火力发电厂焊接接头相控阵超声检测规程》（dl/t1718-2017）标准能够符合，但不能适应于《无损检测超声检测焊接、轧制和爆炸复合覆层检测技术》（gb/t41655-2022）标准。

6、专利号为zl202111345728.4发明专利公开了一种适用于堆焊层缺陷检测的对比试块及检测方法，其中，对比试块包括第一金属块和第二金属块，第一金属块和第二金属块之间堆焊连接并形成堆焊层，第一金属块的焊接面开设有多个平底孔，与焊接面相邻的第一金属块的侧面开设有多个大侧钻孔，第二金属块与焊接面相邻的侧面开设有小侧钻孔，堆焊层侧面开设有若干个堆焊层孔，堆焊层孔与大侧钻孔、小侧钻孔的钻孔方向一致；该发明对堆焊产品进行质量检测，确保堆焊产品的质量，该发明所述的堆焊层为两金属对接之间间隙内堆焊而非复合堆焊，同样不能对由于焊接、轧制和爆炸复合金属材料而引起的基材内部的缺陷进行超声探测。

7、专利号为zl202110952962.7发明专利公开了一种缺陷检测参考试块及其制作方法。该缺陷检测参考试块制作方法包括：根据待检测件的参数，选择纤维层进行铺设；在纤维层的铺设制程中预埋缺陷件，得到缺陷试块；根据缺陷件的预埋位置和待检测件上的钻孔尺寸，在缺陷试块上制孔，得到复合材料制孔分层缺陷检测的参考试块。该缺陷检测参考试块专用于复合材料制孔分层缺陷检测，复合材料是指以碳或玻璃纤维为增强体的树脂基复合材料，同样不能对由于焊接、轧制和爆炸复合金属材料而引起的基材内部的缺陷进行超声探测。

8、因此急需设计一种既符合现行标准要求又能满足各行业使用特点、适合检测覆层内、结合层及基材内体积型缺陷、面积型缺陷及垂直于结合层方向裂纹的复合覆层超声检测参考试块来满足市场使用需求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种复合覆层超声检测参考试块及检测方法，解决了既满足设定和校准检测设备时基线、检测范围，又能满足设定检测灵敏度，以及能够对比结合层完好位置与脱粘位置波形变化，能够检测覆层及基材内体积型缺陷、面积型缺陷及垂直方向裂纹缺陷的定量评定的技术问题，本发明具体实施的技术方案为：

2、所述的复合覆层超声检测参考试块，包括脱粘层、横孔ⅰ、覆层、结合层、横孔ⅱ、平底孔、基材和竖槽。

3、所述基材与覆层通过焊接、轧制、爆炸或粘接的结构形式制作在一起形成复合覆层，所述基材与覆层之间形成结合层，基材、覆层和结合层的水平投影大小形态相同。

4、所述覆层通过焊接、轧制、爆炸或粘接的结构形式制作时，根据设计方案以及制作工艺的要求采用一次性制作或若干次制作，当采用一次性制作完成时，只在覆层与基材结合位置形成结合层；当采用若干次制作完成时，除在覆层与基材结合位置形成结合层外，相邻覆层之间也形成结合层，所述覆层的厚度为0.5mm～10mm。

5、所述结合层的一端设置有脱粘层，所述脱粘层的中心水平面与结合层的中心水平面处于同一平面内，所述脱粘层按预定面积设置在结合层的端部，脱粘层的外侧边与结合层平齐，所述脱粘层的长度和宽度满足检测复合覆层时所选探头发射声波的全反射要求，即脱粘层的长度和宽度大于探头直径，用于对比单/双晶直探头、双晶斜探头检测时覆层缺陷的检测情况和具体波形显示。

6、所述脱粘层的内侧端设置有竖槽，所述竖槽的深度方向从结合层开始向基材内延伸，用于模拟由于焊接、轧制、爆炸或粘接的结构形式制作时对基材造成的创伤缺陷，所述竖槽的长度与基材的宽度相等，所述竖槽的深度满足灵敏度设置要求，为表征不同角度竖向裂纹的特征及反射情况，竖槽的角度选择0°～45°，用于设定双晶斜探头检测垂直于覆层结合层缺陷的灵敏度及对比垂直与覆层结合层缺陷的反射波形情况。

7、所述竖槽的内侧设置有平行于竖槽的横孔ⅰ，所述横孔ⅰ垂直于焊接、轧制、爆炸或粘接的方向，所述横孔ⅰ的中心线处于结合层的中心水平面内。

8、所述结合层的另一端设置有横孔ⅱ，所述横孔ⅱ平行于焊接、轧制、爆炸或粘接的方向，所述横孔ⅱ的中心线处于结合层的中心水平面内。

9、所述横孔ⅰ和横孔ⅱ的中心线处于结合层的中心水平面内，所述横孔ⅰ和横孔ⅱ的直径满足设置灵敏度的需求，所述横孔ⅰ和横孔ⅱ的长度相对于使用的探头满足长横孔的要求，用于双晶斜探头检测时设定和校准检测设备时基线、设定检测范围、设定检测灵敏度。

10、所述基材上间距横孔ⅰ和横孔ⅱ预设距离处设置有平底孔，平底孔孔底与结合层中心平面一致，平底孔中心线垂直于结合层，用于单/双晶直探头检测时设定和校准检测设备时基线、设定检测范围、设定检测灵敏度。

11、当基材和覆层的组织结构各向同性时，只设置横孔ⅰ或横孔ⅱ。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在基材、结合层和覆层内设置横孔、平底孔、脱粘层、竖槽作为反射体，来模拟复合覆层材料的体积型缺陷、面积型缺陷及垂直方向裂纹缺陷，解决了复合覆层材料超声检测中单/双晶直探头、双晶斜探头检测及竖直缺陷检测和缺陷定量评定问题，实现了减少试块数量，方便携带的优点，既满足复合覆层检测时单/双晶直探头、双晶斜探头、垂直于检测面缺陷检测时设定和校准检测设备时基线、检测范围又满足设定检测灵敏度，以及可对比完好位置与脱粘位置波形变化，能够有效地检测由于焊接、轧制、爆炸或粘接的结构形式制作时对基材造成的创伤缺陷，并且能满足gb/t41655-2022要求的用于超声检测复合覆层的参考试块，并能够拓展到其他行业。