第四章超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù)

1、中級(jí)人員超聲波講稿第四章 超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù) 第一節(jié) 超聲波探傷方法1、 按原理分類a.脈沖反射法：缺陷回波高度法：用回波幅度判斷缺陷大小，可進(jìn)行當(dāng)量計(jì)算、比較或測(cè)長(zhǎng)底波高度法：F/B， F/BF， F/BG用缺陷波與底波高的比值表示缺陷的大約尺寸。底面多次回波法：觀察衰減規(guī)律PX =P0ex 來(lái)確定材料有無(wú)缺陷，晶粒度等b.穿透法：利用缺陷擋住聲束多少程度來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷。缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) c.共振法：利用駐波來(lái)判斷缺陷或測(cè)厚（老式測(cè)厚儀）2、按顯示方法分類：a. A顯示：幅度顯示提供信息： 幅度缺陷大少 聲程缺陷位置（時(shí)間）b. B顯示：縱截面顯示提供信息 深度縱截面面積（長(zhǎng)×高）

2、c. C顯示：水平截面顯示 提供信息 水平截面面積（長(zhǎng)×寬） 無(wú)深度3、按波型分類：a.縱波：鋼板、鍛件、鑄件（波長(zhǎng)長(zhǎng)，穿透力強(qiáng)，可用于粗晶材料）b.橫波：焊縫，鋼管及厚鋼板、鍛件輔助檢測(cè)（波長(zhǎng)短，衰減快，檢測(cè)深度小，不適用粗晶材料）c.表面波：表面開(kāi)口缺陷，時(shí)延法可較精確檢測(cè)開(kāi)口裂紋的高度d.板波：用于6mm以下的薄板e(cuò).爬波：檢測(cè)粗糙表面(角焊縫、堆焊)的近表面缺陷4、按探頭數(shù)目：a.單探頭（收、發(fā)共用）b.雙探頭（一收、一發(fā)）雙晶直探頭20mm以下的鋼板，45mm以下的鍛件，堆焊層未結(jié)合雙晶斜探頭薄壁管焊縫，堆焊層焊縫串列掃查或TOFD法厚焊縫（坡口角度小于5度的未熔合和垂直于

3、表面的面狀缺陷）c.多探頭：多對(duì)探頭交替發(fā)、收，適用鋼板自動(dòng)化檢測(cè)5、按接觸方法分類：a.直接接觸法：用一層薄的耦合劑（）特點(diǎn)：探傷簡(jiǎn)便，適用于手工操作，靈敏度高；工件表面粗糙度控制在6.3m，探頭易磨損；耦合效果與接觸力有關(guān)（12Kg）b.液（水）浸法：全浸和局部水浸特點(diǎn)：耦合穩(wěn)定，粗糙表面對(duì)探傷無(wú)影響；探頭不接觸工件，不易磨損；盲區(qū)小（因?yàn)樗摻缑娌▽挾群苄。{(diào)整入射角，可獲得任意角度的橫波 ，但聲能損耗較大。第二節(jié) 儀器與探頭的選擇1、探傷方法：根據(jù)工件的形狀及工件中缺陷的分布方向來(lái)選擇a.鋼板：分層，因此用直探頭縱波探傷. b鍛件：缺陷垂直于鍛壓方向。45用雙晶直探頭45用單直探頭c

4、.鋼管：檢測(cè)縱向缺陷為主，采用水浸法自動(dòng)探傷時(shí)，用線聚焦探頭d.焊縫：一般用單斜探頭，當(dāng)厚度大時(shí)用串列法或TOFD法不銹鋼焊縫檢測(cè)難點(diǎn)：晶粒粗大 ： 雜波多，衰減大“形似”信號(hào)：當(dāng)相鄰晶粒晶界回波疊加，如晶界回波足夠長(zhǎng)，幾個(gè)分波幅的合成，形成一個(gè)假回波解決辦法：用低頻（0.52MHz）, 用縱波斜探頭 ,用一次波探傷 ( JB4730 ) 用 2.5MHz ,高阻尼，窄脈沖，45°縱波斜探頭，或者縱波聚焦斜探頭或雙晶縱波斜探頭。2、探傷儀選擇：常用模擬機(jī)或數(shù)字機(jī)，裂紋測(cè)高必須用數(shù)字機(jī)3、探傷方向和掃查面：根據(jù)缺陷種類和方向來(lái)選擇a.鋼板垂直于壓延方向100mm列線掃查，坡口邊緣50m

5、m或壁厚的一半，取大者100%掃查；b.焊縫根據(jù)不同厚度，46mm,單面雙側(cè)；46mm雙面4側(cè) 橫向缺陷，平行，斜平行掃查電渣焊八字裂紋45°掃查c.軸類鍛件徑向檢測(cè)，餅形鍛件端面檢測(cè)(大于400mm兩個(gè)端面檢測(cè))4、頻率選擇：a.選用高頻：優(yōu)點(diǎn)： 小檢測(cè)靈敏度高，可檢出小缺陷能力強(qiáng)f高脈沖窄，分辨率高（脈沖寬度一般為4）小指向性好缺點(diǎn)： 衰減大，穿透能力差 N大近場(chǎng)定量不利b.選用低頻：最大優(yōu)點(diǎn)是衰減小，穿透能力強(qiáng)，適用于檢測(cè)粗晶材料，如大的鍛件，不銹鋼焊縫等5、晶片尺寸選擇：a.大晶片：指向性好，幅射聲能大，遠(yuǎn)距離缺陷檢出能力高掃查范圍大，檢測(cè)效率高b.小晶片：檢測(cè)小工件，定量，

6、定位，精度高檢測(cè)有曲率的工件，耦合效果好第三節(jié) 耦合與補(bǔ)償耦合劑和耦合方法：a.耦合劑的作用：傳遞聲波直接接觸法時(shí)，減少探頭與工件間的摩擦力作用b.耦合劑選用原則：p120c.影響耦合效果的因素：耦合層厚度T：當(dāng)T（越薄越好）；T= 效果好 當(dāng)T=效果差探傷面：工件表面光滑度高，效果好。過(guò)于粗糙表面不僅耦合不良，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成聲束分叉，影響缺陷的定位。一般標(biāo)準(zhǔn)控制為粗糙度6.3m耦合劑聲阻抗大，效果好工件表面形狀：平面最好、凸曲面次之、凹曲面最差。曲率半徑大，耦合效果好d.耦合方法：粗糙面或豎面用粘度大的耦合劑（如水玻璃、凡士林、化學(xué)漿糊等）平面：一般用機(jī)油、甘油、水、化學(xué)漿糊等直接接觸法要加1

7、2Kg力曲面耦合：當(dāng)R應(yīng)用和檢測(cè)面曲率相近的試塊 縱縫為±10%（0.91.1）R工件環(huán)縫為（0.91.5）R工件或用弧形導(dǎo)塊第四節(jié) 探傷儀的調(diào)節(jié)一、 掃描速度的調(diào)節(jié)定義：。1 縱波探傷：（直探頭）一般按聲程調(diào)節(jié)：探頭對(duì)準(zhǔn)厚度適當(dāng)?shù)钠降酌婊蚯酌?，使兩次不同的底波分別對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值。圖9 直探頭定位示意圖a.定位時(shí)，應(yīng)讀脈沖前沿（不能讀峰 值或后沿）b.適用于鋼板、鍛件、鑄件c.檢測(cè)與探測(cè)面平行或稍有傾斜的 缺陷2、橫波探傷（斜探頭）：適用于焊縫,鋼管以及大鍛件和厚鋼板的輔助檢測(cè)，檢測(cè)與探測(cè)面垂直或與探測(cè)面傾斜較大的缺陷，主要用于焊縫。（1）掃描線三種調(diào)試方法： a.水平調(diào)試（

8、中薄板焊縫）20mm以下；圖10 斜探頭檢測(cè)時(shí)缺陷定位示意圖L=S.Sin=S. K.d b.垂直調(diào)試（厚焊縫）20mm以 上，d=S.Cos=S. c.聲程調(diào)試（形狀復(fù)雜工件） 如曲面焊縫，S（2）調(diào)試掃描線的幾種試塊a.CSK-IA CSK-IIIAb.R40半圓試塊c.w試塊(3)焊縫探傷時(shí)的偽缺陷波 a儀器雜波。b探頭雜波c耦合劑反射波d焊縫表面溝槽反射波e焊縫上下錯(cuò)位引起的反射波2基本操作：（1）探傷時(shí)機(jī)： 根據(jù)工件檢測(cè)面能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行檢測(cè)和工件中危險(xiǎn)缺陷發(fā)生的時(shí)間來(lái)選擇a鍛件：熱處理后，槽孔臺(tái)階加工前b焊縫：（i）有延遲裂紋傾向的,應(yīng)在焊后2448小時(shí) （ii）有再熱裂紋傾向的,應(yīng)

9、在熱處理后再增加一次檢測(cè)（沉淀強(qiáng)化材料，如含Cr, Mo, V, Ti ,Nb鋼） （iii）電渣焊應(yīng)在正火后進(jìn)行晶粒粗大（2）探傷方法：根據(jù)工件的形狀及工件中缺陷的分布方向來(lái)選擇a.鋼板：分層，因此用直探頭縱波探傷. b鍛件：缺陷垂直于鍛壓方向。45用雙晶直探頭45用單直探頭c.鋼管：檢測(cè)縱向缺陷為主，采用水浸法自動(dòng)探傷時(shí)，用線聚焦探頭d.焊縫：一般用單斜探頭，當(dāng)厚度大時(shí)用串列法或TOFD法不銹鋼焊縫檢測(cè)難點(diǎn)：晶粒粗大 ： 雜波多，衰減大“形似”信號(hào)：當(dāng)相鄰晶粒晶界回波疊加，如晶界回波足夠長(zhǎng)，幾個(gè)分波幅的合成，形成一個(gè)假回波解決辦法：用低頻（0.52MHz）, 用縱波斜探頭 ,用一次波探傷

10、( JB4730 ) 用 2.5MHz ,高阻尼，窄脈沖，45°縱波斜探頭，或者縱波聚焦斜探頭或雙晶縱波斜探頭。（9）探傷靈敏度：a.不同檢測(cè)對(duì)象有不同的靈敏度（見(jiàn)9.3.1(2)）b.靈敏度的補(bǔ)償表面粗糙度的補(bǔ)償（實(shí)測(cè)）（對(duì)同樣尺寸的反射體進(jìn)行測(cè)量）材質(zhì)衰減（）的補(bǔ)償（實(shí)測(cè)）：當(dāng),當(dāng)（用薄板），（m=2n n>3N/T 不考慮反射損失）曲率補(bǔ)償：用曲面試塊（實(shí)測(cè)）：當(dāng)X3N時(shí)可用大平底調(diào)靈敏度，只須考慮材質(zhì)衰減引起的補(bǔ)償（10）粗探傷和精探傷：粗探傷是一種快速檢測(cè)工件中是否有缺陷，采用的靈敏度又叫掃查靈敏度（通常比基準(zhǔn)靈敏度高6dB）如檢測(cè)焊縫縱向缺陷時(shí)，用評(píng)定線靈敏度沿焊縫長(zhǎng)度方面作距齒掃查。發(fā)現(xiàn)有疑問(wèn)時(shí)，再進(jìn)行精探傷，即用定量線靈敏度對(duì)疑問(wèn)點(diǎn)進(jìn)行前后（測(cè)深）、左右（測(cè)長(zhǎng)），轉(zhuǎn)角，環(huán)繞（測(cè)方向）掃查，確定缺陷的位置和尺寸、方向等。一般，粗掃查=精掃查6db（10）缺陷大小測(cè)定：a.小于聲速寬度W的缺陷X3N,用當(dāng)量試塊比較法；X3N,用當(dāng)量公式計(jì)算法；用AVG曲線法