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文檔簡介
1、無損檢測實驗指導書材料加工工程系二一三年五月10實 驗 要 求1實驗是鞏固課堂教學,培養(yǎng)實際工作能力的重要方面。因此學生在實驗前必須認真復習與本次實驗有關的教材和預習實驗指導書,明確實驗目的,了解實驗內容及注意事項等。2按規(guī)定時間準時進入實驗室。有特殊情況必須請假,并及時與實驗室聯系,盡快補做,不能無故缺席。為保證測量結果的正確性和儀器的正常使用,入室必先換拖鞋或穿上鞋套,入室后必須保持安靜、清潔、衛(wèi)生,不得隨地吐痰,嚴禁吸煙。3必須聽從實驗指導教師指揮,嚴格遵守紀律;不準打鬧,不得隨意動用與本次實驗無關的設備、試樣等,嚴格遵守操作規(guī)程,切實注意人身及設備、儀器安全。4實驗時應按操作程序正確使
2、用量具、量儀,不得任意拆卸、擺弄。實驗所用量具、量儀,在使用中發(fā)生故障時,應立即報告指導教師,不得自行處理。損壞儀器、設備根據情節(jié)輕重按學校規(guī)定須進行全部或部分賠償。5實驗時專心、細心。對量儀、量具要輕拿輕放,調整儀器的活動部分動作要緩慢,對鎖緊機構鎖緊時用力不要過大。6實驗完畢后,按量具、量儀等保養(yǎng)要求,進行清洗保養(yǎng),將所有物品歸還原位,并整理工作現場。按時完成并上交實驗報告,并須經指導教師評閱。目 錄實驗一 超聲波探傷儀探頭的標定1實驗二 工件內部缺陷的超聲波探傷6實驗三 磁粉探傷實驗9實驗一 超聲波探傷儀探頭的標定實驗目的1、熟練掌握數字探傷儀的使用方法;2、掌握超聲波探傷儀探頭校準方法
3、;3、理解探頭K值、探測靈敏度的含義。預習內容1、熟悉探傷儀使用說明書;2、了解實驗設備;3、深刻理解實驗內容和方法。實驗內容完成探頭如下標定內容:校距離、校K值、制作距離波幅曲線、確定檢測范圍、確定探傷靈敏度。注意事項探頭K值應為2(探頭規(guī)格2.5P 13´13 K2),由于要執(zhí)行GB4730-93標準,根據此標準可知,校準用的標準試塊為CSK-A,對比試塊為CSK-A,當工件厚度為20mm時,則判廢線為f 1´6+5dB,定量線為f 1´6-3dB,評定線為f 1´6-9dB,此三條線的f 1´6是指CSK-A試塊上的人工缺陷(短橫孔),三
4、條線分別加減多少dB是以f 1´6短橫孔為基準。實驗條件TS-2008E超聲波探傷儀、CSK-IA、CSK-IIIA試塊及2.5PX13 K2探頭。實驗方法1、校距離(或稱距離校準)準備好CSK-A型試塊和2.5P 13´13K2探頭,在儀器待命狀態(tài)下,光標F在A掃前閃動,按、鍵,推滾出“校準”功能, 光標F在掃查前閃動,按¿鍵進入掃查,按鍵,功能窗顯示,按鍵,使顯示刻度變成1:1,按鍵,功能窗顯示,按鍵,將100mm左、右刻度移到觀察范圍內。按兩次鍵,功能窗顯示,按鍵將閘門拉寬到適當寬度,再按鍵,功能窗顯示,按、鍵將閘門移動套住100mm左、右的適當范圍,見圖1
5、。圖1參考圖2,移動探頭,尋找R100圓弧的反射回波,按“峰值搜索”鍵,尋找最大反射回波,當找到最大反射回波后,坐標下方顯示S=×××mm,及××%,此時,S的值應大于100,大于的數既是超聲波在探頭楔塊中走過的距離,這個數對我們計算被檢工件中的近場長度是非常重要的,××%說明當前回波高度,按¿鍵退出掃查功能,光標在掃查前閃動。 圖2按鍵,將光標移至“校距離”前,按¿鍵進入校距離子功能,儀器自動進入閘門內最大回波搜索功能。移動探頭,找到R100弧的反射波,按dB鍵,功能窗顯示“dB”,按、鍵,將回波調至適
6、當高度,(注:也可用自動增益鍵,將回波幅度自動調到滿刻度的80%左、右)且回波一定要在閘門范圍以內,否則需要重新調整閘門寬度及所在位置。輕微移動探頭,找到最大反射波。按¿鍵退出“校距離”子功能。光標重新在“校距離”前閃動,表示已完成距離校準。注:未完成距離校準前,R100弧的反射波,在大于100mm刻度的某一位置出現,完成上述操作后,其回波將自動移至100mm刻度處見圖3。圖3按¿鍵進入校距離子功能,再按¿鍵退出,坐標下方同時顯示有關參數值。其中S表示對已知R100弧的實測值,如果100-S>0.1mm,說明上述校準精度不夠,則需要重新校準。當得到滿意的精度
7、時,固定探頭,用尺量出探頭至R100弧端點的距離,并用100減去這個距離,將差值輸入到探頭前沿參數中。2、K值校準:距離校準結束后,將校準參數設置為15mm,坐標選擇H(垂直深度),其他參數不變。在“校準”功能中,按、鍵,將閃動的光標移到“掃查”子功能前,按¿鍵進入“掃查”子功能,按鍵,功能顯示窗變成,按鍵將15mm刻度移到屏幕適當位置,移動探頭在15mm座標附近找到15mm深的人工孔反射波,(CSK-A上的橫通孔)按dB鍵,功能窗變成dB,按、鍵,將反射波幅度調至適當高度(也可用自動增益鍵直接調節(jié))移動并調節(jié)閘門使其套住該反射波,閘門移動、調節(jié)過程與距離校準過程中閘門移動調節(jié)相同。
8、按¿鍵退出“掃查”,光標將在“掃查”前重新閃動。按鍵將閃動的光標移到“校K值”子功能前,按¿鍵進入,找到最大反射波,按¿鍵退出校K值子功能,光標將重新閃動,表示K值校準完畢,此時,被測探頭的實際K值顯示在坐標軸的左下方,參數表中的探頭K值同時被修改,見圖4。圖43、制作距離波幅曲線:距離波幅曲線在實際探傷中,可以直接同反射波進行當量大小比較。由于同一規(guī)格型號的探頭其靈敏度、K值等項指標均存有差別,所以在制作曲線時,一只探頭只能對應一組曲線,也就是說,對于不同的探頭,需用不同的曲線圖,彼此間不能互用。為方便現場探傷,QKS-958型探傷儀可予先存入四組不同探頭分別制
9、作的曲線。準備好CSK-A標準試塊,在圖四狀態(tài)下,按鍵,推滾出波幅曲線功能,光標在選擇“O”前閃動,按¿鍵進入選擇子功能,光標“-”在選擇后閃動,選擇范圍由“1-4”,如選擇“1”,按“1”鍵,再按¿鍵,選擇結束,光標重新在選擇前閃動,按將閃動的光標移至制作前,按¿鍵進入,閃動的光標“-”在制作后閃動,提示準備用幾個不同深度的橫孔做制作點(要求最少三個點,最多九個點),如選用3個制作點,則按“3”鍵,再按¿鍵。儀器進入準備制作狀態(tài),第01次提示可制作第一點,按鍵,功能窗顯示,按或鍵,將10mm坐標移至整刻度,把探頭放在10mm深橫孔一側輕微移動,找出該孔
10、反射回波,調節(jié)閘門使其套住該回波,按“dB”鍵和、鍵將波高調至滿刻度的80%(也可用自動增益鍵調節(jié)波高),按“峰值搜索”鍵,再輕微移動探頭尋找最大反射波。確認波高無誤后,按¿鍵,第一點測試結束,儀器自動將測試結果記錄,此時第02次提示可做第2點,即用20mm深橫孔做測試點。按上述操作步驟,將20mm、30mm深橫孔的深度坐標移至整刻度,波高分別調至滿刻度的80%進行測試,當測試結束后,儀器自動繪制出一組曲線,這組曲線就是在CSK-A試塊上,利用10mm、20mm、30mm深度1×6三個橫孔制作的,由上至下分別為判廢線、定量線、評定線,三條曲線形成三個區(qū)域,“1、2、3”區(qū),
11、至此,曲線制作完畢,并自動存入儀器內,可長期掉電保存,見圖5。圖5說明:如執(zhí)行的標準不同,即使用的試塊不同,則選用做測試點的橫孔深度不同,如使用SGB試塊則第一橫孔深度為5mm,做出曲線的起始點對應的深度坐標H值為5mm,其它操作過程如上述。對“波幅曲線”功能中,選擇子功能有如下解釋:(1)選擇“1-4”,是對準備使用的4只探頭制作的曲線進行編號,并相互對應。做完的曲線已分別存入儀器內部的曲線存儲區(qū),與其它存儲方式不能混用。探傷時,使用哪一只探頭則用選擇子功能調出與之相對應的曲線。 (2)對使用過的探頭需要重新測試或探頭已報廢,需要更換新的時,需重新做距離和值校準,并要重新制作曲線。如此時,其
12、它探頭和與之對應的曲線還沒有使用,而且不想將其報廢,在選擇曲線存儲區(qū)時則要有針對性,因為任何一個存儲區(qū)只記憶最后一次存入的信息,先前存入的將被取消。(3)用準備使用的探頭做完距離校準、K值校準和制作完曲線后,參數表中設置過的所有參數都將隨曲線一起存儲起來,使用時調出與使用的探頭對應的曲線則相應的參數同時調出。 (4)利用選擇子功能鍵調出要用的曲線,準備探傷時,由于實際探傷過程中被檢工件的厚度經常變化,因此,參數表中工件厚度這項參數要隨之進行修改,使之與實際被檢工件厚度相同,否則,在利用焊縫判傷圖形確定缺陷在焊縫中具體位置時,將出現錯誤。實際探傷中,有時需要用L(水平)或H(深度)做坐標,用“選
13、擇”子功能調出曲線后,也要將參數中的坐標一項做相應的設置.4、確定檢測范圍:在圖5狀態(tài)下,按鍵,儀器顯示圖6。圖6光標F在A掃前閃動,按¿鍵進入A掃,此時坐標顯示H(深度),現場探傷使用深度(H)坐標較為方便,這里不做變化,觀看圖6坐標顯示最大范圍為24.2mm,實際探傷時坐標顯示的最大范圍應大于被檢工件厚度的兩倍。按鍵,功能顯示,按鍵,坐標顯示最大范圍為48.4mm,按鍵,功能窗顯示,按或鍵,將閘門的左側起點移至曲線的起點一齊,再按鍵,功能窗顯示,按鍵,將閘門拉寬到H坐標40mm的位置,檢測范圍確定完畢。5、確定探傷靈敏度:在圖6基礎上,按dB鍵,功能窗顯示dB,按鍵,將定量線起點
14、升高至滿屏的80%,見圖七,探傷靈敏度確定完畢。至此,探傷前的準備工作全部結束,可用儀器的當前狀態(tài)到實際工件上去探傷。 實驗報告1、客觀記錄校準過程。2、對校準過程進行分析,說明其原因。3、解答思考題。思考題 圖71、為何進行探頭校準?校準的主要方法是什么?2、超聲波探傷儀的使用需注意哪些問題?3、何為K值校準?實驗二 工件內部缺陷的超聲波探傷實驗目的1、了解超聲波探傷儀、探頭和試塊的性能及使用方法;2、熟悉超聲波探傷相關標準的內容及要求;3、掌握焊縫的超聲波探傷方法及缺陷的評定方法。實驗原理超聲波是超聲振動在介質中的傳播,其實質是以波動形式在彈性介質中傳播的機械波。超聲波探傷主要是通過測量信
15、號往返于缺陷的穿越時間,來確定缺陷和表面間的距離。通過測量回波信號的幅度和發(fā)射換能器的位置,來確定缺陷的大小和方位。這就是通常所說的脈沖反射法或A掃描。此外還有B掃描和C掃描等方法。超聲波檢測對于平面狀的缺陷(如裂紋),只要波束與裂紋平面垂直就可以獲得很高的缺陷回波。但對于球狀缺陷(如氣孔),若缺陷不大或者不密集,就難以獲得足夠的回波。超聲波檢測的最大優(yōu)點是對裂紋、夾層、折疊、未焊透等類型的缺陷具有很高的檢測能力,其缺點是難以識別缺陷的種類。本實驗采用A型顯示超聲波探傷儀橫波脈沖反射法探測對接焊縫內部缺陷。橫波探傷法是采用斜探頭將聲束傾斜入射工件表面進行探傷,原理如圖1所示。此方法能夠發(fā)現與探
16、測表面呈角度的缺陷,常用于焊縫、環(huán)狀鍛件以及管材的檢測。超聲波探傷在石油化工、壓力容器和航空航天等領域應用非常廣泛。目前常用的標準是GB/T11345-1989鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級,本標準規(guī)定了檢驗焊縫及熱影響區(qū)缺陷、確定缺陷位置、尺寸和缺陷評定的一般方法及探傷結果的分級方法。TTTFB圖1 超聲波橫波法探傷原理示意圖實驗設備及材料1、實驗設備:TS-2008E超聲波探傷儀、斜探頭、CSK-IA試塊、CSK-III試塊、耦合劑、鋼板尺;2、實驗材料:具有人工缺陷的鋼板對接焊縫試樣(材質可選20鋼或其他低碳鋼)。實驗內容及步驟1、了解被檢工件的材質、焊接時所采用的坡口形式、焊接
17、方法及過程,熟悉實驗所使用的標準內容;2、根據被檢工件的厚度和探傷標準的要求選擇合適的探頭;3、探傷儀探頭的標定(參考實驗一);4、對焊縫進行探傷當儀器探頭標定完畢并確定探傷起始靈敏度后,就可以對焊縫進行探傷掃查了。1)在探傷掃查過程中,探頭垂直于焊縫呈鋸齒形運動;2)探頭的移動距離為: 3)在探傷掃查過程中,若在儀器的熒光屏上發(fā)現有高于滿刻度之反射,這個反射波隨著移動距離的變化,反射波在水平掃描線上的位置發(fā)生變化,且高度也發(fā)生變化,那么這個反射波有可能是缺陷反射波。4)在有可能是缺陷波的情況下,用衰減器將此波降到一定高度(在比較好觀察的情況下)移動探頭,找出反射波的最大反射位置,用衰減器把此
18、波打到基準波高,讀出衰減器的讀數,讀出水平掃描線的位置讀書 ,看的讀數是否在焊縫區(qū)域,若在焊縫區(qū)域則該反射波為缺陷反射波,反之亦然。5)缺陷在距離-dB曲線中區(qū)域的確定。在上面的第4)條中知道了缺陷的水平讀數及dB讀數 ,用和兩個讀數在圖中就可以求出缺陷反射波所在的區(qū)域。6)缺陷的深度確定若是一次聲程探測到的缺陷,則缺陷的深度為: 若是二次聲程探測到的缺陷,則缺陷的深度為: 為板厚)。安全及注意事項實驗過程中要防止觸電;試塊在使用過程中要防止跌落,避免損壞試塊和人員受傷;若發(fā)生以上事故,應當及時送醫(yī)院救治。實驗結果處理及分析探頭前沿與K值,記錄在表1中,缺陷記錄在表2中。將探測到的缺陷對照標準
19、進行評級,并在圖2上標出缺陷位置。表1 探頭前沿與K值名稱探頭前沿/mmK值測量次數 平均值 平均值測量值表2 缺陷記錄名稱缺陷長度/mm缺陷深度/mm缺陷所在區(qū)域測量值圖2 探傷用焊板及缺陷定位用參考坐標系問題與討論1、試分析對接焊縫進行超聲波探傷時,如何正確選擇探頭?2、如何判斷所測得的缺陷是通過一次聲程還是二次聲程發(fā)現的?3、本次實驗的感受是什么?對該實驗有何建議?實驗報告撰寫要求1、實驗前要求做好預習,熟悉實驗目的、具體實驗內容及實驗原理,并事先繪制好數據記錄表格等準備工作。2、實驗報告內容包括:1)實驗名稱;2)實驗目的;3)實驗內容與步驟,包括實驗內容、原理分析及具體實驗步驟;4)
20、實驗設備及材料,包括實驗所使用的器件、儀器設備名稱及規(guī)格;5)實驗結果、實驗數據的處理與分析方法;6)回答思考與討論題目,總結實驗心得體會等內容。3、實驗報告書寫在專用實驗報告紙上,要求自己公正,繪圖和表格要用直尺等繪圖工具。實驗三 磁粉探傷實驗實驗目的1、了解磁粉探傷儀和試樣的A型試片及磁場指示器的使用方法;2、熟悉焊縫磁粉檢測的相關標準;3、掌握平板對接焊縫的磁粉探傷方法及缺陷的評定方法。實驗原理當鐵磁性物體被磁化時,被磁化物體內部的磁力線在缺陷或磁路截面處發(fā)生突變,離開或進入物體表面形成漏磁場。漏磁場的成因在于磁導率的突變。如果被磁化的工件上存在缺陷,由于缺陷內物質的磁導率一般遠低于鐵磁
21、材料的磁導率,因而造成缺陷附近磁力線的彎曲或壓縮。如果該缺陷位于工件表面或近表面,則部分磁力線就會在缺陷處溢出工件表面進入空氣,繞過缺陷后再折回工件,由此形成漏磁場,如圖1所示。圖1 工件表面的漏磁場圖2 缺陷的漏磁場與磁粉的吸附磁粉探傷的基礎是缺陷的漏磁場與外加磁粉的相互作用。通過磁粉的聚集來顯示被檢工件表面出現的漏磁場,再根據磁粉的聚集形成磁痕的形狀和位置分析漏磁場的成因和評價缺陷。若在被檢工件表面上有漏磁場存在,如果在漏磁場處撒上磁導率很高的磁粉,因為磁力線穿過磁粉比穿過空氣更容易,所以磁粉會被該處的漏磁場所吸附,被磁化后磁粉沿缺陷漏磁場的磁力線排列。在漏磁場力作用下,磁粉向磁力線最密集
22、處移動,最終被吸附在缺陷上,如圖2所示。通過分析磁痕的形狀和大小來判斷缺陷的形狀和大小,此即磁粉探傷的基本原理。本探傷方法常用的標準有JB/T4730.4-2005承壓設備無損檢測:磁粉檢測,本標準適用于鐵磁性材料制承壓設備的原材料、零部件和焊接接頭表面、近表面缺陷的檢測,不適用于奧氏體不銹鋼和其他非鐵磁性材料的檢測。實驗設備及材料1、實驗設備:磁粉探傷儀、磁場指示器、磁粉(或磁粉膏);2、實驗材料:具有人工缺陷的鋼板對接焊縫試樣(材質可選20鋼或其他低碳鋼)。實驗內容及步驟1、了解被檢工件的材質、焊接時所采用的坡口形式、焊接方法及過程,熟悉實驗所使用的標準內容;2、工件表面預處理:采用打磨機或砂紙清除掉工件表面的防銹漆,使待檢工件表面平整光滑,以使探頭能和工件表面良好接觸;3、將電源電纜的插頭插入儀器電源插座,將電纜的單相頭插入電網配電板;4、磁膏充分溶化于適量水中并攪拌均勻,形成磁性溶液,裝
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