型角焊縫超聲波探傷方法的探討

1、 目 錄1 緒論11.1 超聲波在無損檢測(cè)中的應(yīng)用11.2 T 型角焊縫缺陷特點(diǎn)22 本文的主要研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案32.1 本文主要的研究?jī)?nèi)容 32.2 實(shí)驗(yàn)方案53 編寫工藝63.1 直探頭的選擇63.2 斜探頭K值的選擇63.3 探頭前沿L允許的最大值的計(jì)算63.4 在腹板側(cè)用二次波側(cè)檢測(cè)時(shí)掃查范圍L的確定93.5 耦合劑的選擇103.6 探頭的選擇103.7 靈敏度補(bǔ)償113.8 距離波幅曲線113.9 掃查方式113.10缺陷位置測(cè)定及缺陷最大反射波幅的測(cè)定123.11 缺陷定量123.12 缺陷評(píng)定124 實(shí)驗(yàn)過程、檢測(cè)數(shù)據(jù)及分析134.1 缺陷L1的檢測(cè)步驟圖及分析164.2 缺陷

2、L2的檢測(cè)步驟圖及分析184.3 缺陷L3的檢測(cè)波形圖及分析20 4.4 實(shí)驗(yàn)的缺陷數(shù)據(jù)225 結(jié)論23參考文獻(xiàn)24致 謝25 緒 論1.1超聲波在無損檢測(cè)中的應(yīng)用 隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，壓力容器、橋_門式起重機(jī)和水工鋼閘門、大型橋梁架設(shè)設(shè)備和大型空間結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，鋼結(jié)構(gòu)焊縫越來越多，工程上對(duì)焊縫的要求也越來越高，T型貼角焊縫就是一種常見的典型焊縫。這種結(jié)構(gòu)一般要求有較大的承載能力，所以必須保證其焊接質(zhì)量，對(duì)焊縫要進(jìn)行探傷檢查。無損檢測(cè)技術(shù)(Nondestructive，NDT)是新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科，它是在不破壞被檢測(cè)對(duì)象的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谒鸬膶?duì)熱、聲、光、電、

3、磁等反應(yīng)的變化，來探測(cè)各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件等內(nèi)部和表面缺陷，并對(duì)缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評(píng)價(jià)，它是產(chǎn)品質(zhì)量控制中不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)，隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度增加和對(duì)安全性的嚴(yán)格要求，無損檢測(cè)技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。無損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，盡管它本身并非一種生產(chǎn)技術(shù)，但其技術(shù)水平能反映該部門、該行業(yè)、該地區(qū)甚至該國家的工業(yè)水平。無損檢測(cè)技術(shù)所能帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。無損檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)方面都有著廣泛的應(yīng)用，體現(xiàn)在改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、成品檢測(cè)以及設(shè)備服役的各個(gè)階段，體現(xiàn)在新材料和新技術(shù)的研究中，也體現(xiàn)在保證

4、機(jī)器零件、最終產(chǎn)品的可靠性和安全性上。超聲波檢測(cè)技術(shù)是工業(yè)無損檢測(cè)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)技術(shù)之一，也是無損檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用和研究最為活躍的技術(shù)之一。如用聲速法評(píng)價(jià)灰鑄鐵的強(qiáng)度和石墨含量，超聲衰減法和阻抗法確定材料的性能，超聲衍射和臨界角反射法來檢測(cè)材料的力學(xué)性能和表層深度，超聲顯像法和超聲頻譜分析法的進(jìn)展與應(yīng)用，以及激光等新型聲源的研究和超聲波的接收，及其新型超聲檢測(cè)儀器的研究等，都是比較典型和集中的研究方向。超聲檢測(cè)的基本應(yīng)用范圍大致為：（1）大型鍛件超聲檢測(cè)；（2）鑄件缺陷的超聲檢測(cè)；（3）小型壓力容器殼體超聲檢測(cè)；（4）復(fù)合材料超聲檢測(cè)； （5）各類構(gòu)件焊縫的超聲檢測(cè)等等。 T型角焊縫的

5、檢測(cè)應(yīng)用在我國水利、水電工程方面、水工機(jī)械設(shè)備上，如啟閉機(jī)、平面閘門、弧形閘門、航道船閘用人字閘門等,除了主梁、腹板及翼板上的對(duì)接焊縫和其它重要部位的對(duì)接焊縫以外,有很多T型焊縫或十字形焊縫允許有一定未焊透的特殊檢測(cè)方法凸顯出來，但是總體來說，而對(duì)其內(nèi)部質(zhì)量缺乏有效的檢測(cè)手段，不同行業(yè)對(duì)T型焊縫的研究也有不同的成果。 國內(nèi)外對(duì)于全熔透的對(duì)接接頭有較為成熟的探傷標(biāo)準(zhǔn), 探傷方法也經(jīng)過大量的實(shí)踐驗(yàn)證, 其內(nèi)部缺陷無論是采用射線探傷還是超聲波探傷都較容易檢出。而全熔透的T型接頭和角焊縫接頭, 采用射線的方法, 實(shí)施困難, 透照厚度也不一致, 底片黑度也不均勻, 檢測(cè)效果欠佳, 采用超聲波探傷, 將是

6、對(duì)這類焊縫較為合適的檢測(cè)方法。對(duì)這類接頭的檢測(cè)方法, 特別是超聲波檢測(cè)方法的研究遠(yuǎn)不及對(duì)接焊縫成熟。 T型角焊縫超聲波探傷主要有兩種方法：直探頭法和斜探頭法。但是，由于缺陷的形狀綜亂復(fù)雜及受到熱影響區(qū)的影響，檢測(cè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較多的雜波，對(duì)缺陷的定位比較困難，容易誤判，特別是當(dāng)條形缺陷與直探頭的激發(fā)波傳播方向平行時(shí)，條形缺陷很容易判為點(diǎn)狀缺陷。用斜探頭在腹板側(cè)進(jìn)行二次波探傷時(shí)，由于掃查面的對(duì)面還有焊縫，超聲波的反射點(diǎn)很可能出現(xiàn)在掃掃查面的對(duì)立面的焊縫內(nèi)，這樣會(huì)出現(xiàn)干擾波或檢測(cè)到對(duì)立面的焊縫缺陷，給掃查面所在的焊縫缺陷判斷帶來困難。 但是，這種焊縫最佳的無損檢測(cè)方式仍是超聲波探傷，此方法能最大限度地檢

7、測(cè)出焊縫中的危害性缺陷，所以在實(shí)際檢測(cè)中，一般采用超聲波探傷法，充分利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，可以既經(jīng)濟(jì)又迅速地檢測(cè)出焊縫中存在地缺陷。1.2 T型角焊縫的特點(diǎn) T型接頭焊縫由翼板和腹板焊接而成,坡口開在腹板上。 T型角焊縫一般可分為不開坡口、雙U形坡口、單邊V形坡口等 如下圖： （1）不開坡口 （2）雙U坡口 （3）單邊V形坡口 T型角焊縫常見的缺陷：熱影響區(qū)裂紋、焊口裂紋、條狀?yuàn)A渣、層狀撕裂、鈍邊未焊透、根部未焊透、焊跟裂紋、邊壁未熔合、焊趾裂紋等，如圖1所示。 圖 1 T型角焊縫常見缺陷的分布模式 T型貼角焊縫常見危險(xiǎn)性的缺陷是未焊透。未焊透常出現(xiàn)在單面焊的根部和雙面焊的中部。它不僅使焊接

8、接頭的力學(xué)性能降低，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后會(huì)引起裂紋。未焊透產(chǎn)生的原因是焊接電流太??；運(yùn)條速度太快；焊接角度不當(dāng)或電弧發(fā)生偏吹；坡口角度或根部隙太?。缓讣崽?；氧化物和熔渣等阻礙了金屬間充分熔合等。凡是造成焊條金屬和母材金屬不能充分熔合的因素都會(huì)引起未焊透的產(chǎn)生。2 本文的主要研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案2.1本文的主要研究?jī)?nèi)容 本文主要研究?jī)?nèi)容：T型角焊縫超聲波探傷方法的探討。T型接頭焊縫中的缺陷主要有裂紋、未焊透、未熔合、夾雜和氣孔等。焊縫中裂紋位于焊縫中心,約與腹板呈45度；翼板側(cè)裂紋位于翼板的熔合線附近, 呈層狀撕裂焊角裂紋位于焊縫近表面的腹板及翼板側(cè)的熔合線附近翼

9、板側(cè)未熔合缺陷位于翼板的熔合線附近腹板側(cè)未熔合缺陷位于腹板的坡口熔合線附近缺陷缺陷位于焊縫坡口的鈍邊附近夾雜、氣孔在焊縫任何部位都有可能產(chǎn)生。鑒于焊縫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不便于射線檢測(cè)，目前國內(nèi)對(duì)于T型角焊縫一般僅進(jìn)行外觀檢查或表面磁粉探傷，而對(duì)其內(nèi)部質(zhì)量缺乏有效的檢測(cè)手段。因此，在這里展開對(duì)T型角焊縫超聲波檢測(cè)方法的探討具有重要的意義。在實(shí)際檢測(cè)中，一般采用超聲波探傷法，充分利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，能經(jīng)濟(jì)又迅速地檢測(cè)出焊縫中存在的缺陷。 長期以來，T型貼角焊縫一直被視為超聲檢測(cè)的難點(diǎn)。究其原因，主要有形狀復(fù)雜、聲束寬而檢測(cè)區(qū)域小、影響因素多、近場(chǎng)干涉嚴(yán)重、波形不易識(shí)辨及缺陷定量困難等。其難點(diǎn)主要體現(xiàn)

10、在：（1）用斜探頭對(duì)T型角焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，有一部分焊縫掃查不到。如圖2 所示： 圖2 不同角度探頭在焊縫中的掃查區(qū)域（2）從圖3可以看出無論從翼緣板還是腹緣板側(cè)進(jìn)行直射法探傷，對(duì)探傷過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位都比較困難，故應(yīng)盡可能采用一次反射法進(jìn)行探傷即二次波檢測(cè)。圖3 一次波和二次波檢測(cè)的檢測(cè)示意圖（3） 探頭移動(dòng)范圍和聲程范圍的確定比較困難。由于T型角焊縫的自身特點(diǎn)，導(dǎo)致腹板與翼板連接出存在一個(gè)天然的“缺陷”，若探傷前不確定探頭的移動(dòng)范圍，避開這個(gè)然的“缺陷”，就容易在儀器上產(chǎn)生干擾波，影響探傷人員對(duì)真實(shí)缺陷的判斷。探傷人員必須根據(jù)板材的厚度和焊腳尺寸計(jì)算出探頭移動(dòng)范圍和檢測(cè)焊縫全截面聲

11、程范圍。 （4）用斜探頭在腹板側(cè)進(jìn)行二次波探傷時(shí)，由于掃擦面的對(duì)面還有焊縫，超聲波的反射點(diǎn)很可能出現(xiàn)在掃擦面的對(duì)立面的焊縫內(nèi)，這樣會(huì)出現(xiàn)干擾波或檢測(cè)到對(duì)立面的焊縫缺陷，給掃擦面所在的焊縫缺陷判斷帶來困難，同樣的，也必須據(jù)板材的厚度和焊腳尺寸計(jì)算出探頭移動(dòng)范圍。 針對(duì)上述問題，筆者在此對(duì)T型貼角焊縫探傷所選用的探頭K值及探頭移動(dòng)范圍與板厚、焊腳尺寸的關(guān)系進(jìn)行了探討，并編寫檢測(cè)工藝。2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方案2.2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： (1)設(shè)計(jì)與加工相關(guān)T型角焊縫； (2)相關(guān)探頭的選擇； (3)選擇T型角焊縫超聲檢測(cè)方法，確定檢測(cè)范圍；(4)編寫工藝；2.2.2實(shí)驗(yàn)方案： (1) 準(zhǔn)備好T型角焊縫試塊；

12、(2) 根據(jù)檢測(cè)焊縫，確定探頭和檢測(cè)范圍；(3) 調(diào)整好儀器，開始在試塊上進(jìn)行掃查，注意仔細(xì)觀察 當(dāng)探頭掃查 到缺陷，無缺陷的各部位時(shí)的波形； (4) 采用實(shí)驗(yàn)分析法，對(duì)不同探頭掃查在不同缺陷位置，時(shí)的波形進(jìn)行 觀察、記錄、分析和對(duì)照、比較，總結(jié)出T型角焊縫不同檢測(cè)方法 的規(guī)律。3 編寫工藝3.1 直探頭的選擇 根據(jù)JB/T4730-2005 對(duì)于頻率為2.5MHz的探頭，寬度不大于15mm； 對(duì)于頻率為5MHz的探頭，寬度不大于10mm；3.2 斜探頭K值的選擇 根據(jù)JB/T4730-2005 在翼板側(cè)進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，使用K1的探頭 在腹板一側(cè)檢測(cè)時(shí)根據(jù)表1進(jìn)行選擇。板厚T，mmK值6 2

13、53.0 2.0（7260）25 462.5 1.5（6856）46 1202.0 1.0（6045）120 4002.0 1.0（6045） 表1 3.3探頭前沿L允許的最大值的計(jì)算 圖4 焊縫未能完全被掃查 根據(jù)圖 4，探頭頂?shù)胶缚p時(shí)，焊縫仍未能完全被掃查，所以必須對(duì)探頭的最大值進(jìn)行計(jì)算。3.3.1在翼板外側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)時(shí)探頭前沿不作嚴(yán)格要求 圖5 斜探頭在翼板外側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)示意圖根據(jù)圖5，由于探頭在掃查過程中沒受到焊縫的阻礙，焊縫都能被掃查到，所以斜探頭在翼板外側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)時(shí)，對(duì)探頭前沿不作嚴(yán)格要求。3.3.2 在翼板內(nèi)側(cè)進(jìn)行二次波檢測(cè)時(shí)探頭最大前沿L的確定 圖6 在翼板內(nèi)側(cè)進(jìn)

14、行二次波檢測(cè)示意圖根據(jù)圖6 ，得L+ Hf 2KT翼 ，即L 2KT翼Hf （1）3.3.3在腹板側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)時(shí)探頭最大前沿L的確定 圖7在腹板側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)示意圖 根據(jù)圖7，得 KT腹-L-Hf0，即L KT腹Hf （2）3.3.4在腹板側(cè)進(jìn)行二次波檢測(cè)時(shí)探頭最大前沿L的確定圖8 在腹板側(cè)進(jìn)行二次波檢測(cè)示意圖根據(jù)圖8 ，得2KT腹-L-Hf0，即L 2KT腹Hf （3）3.4在腹板側(cè)用二次波側(cè)檢測(cè)時(shí)掃查范圍L的確定 圖9 在腹板側(cè)用二次波檢測(cè)時(shí)一次波反射點(diǎn)受對(duì)立面焊縫的影響 根據(jù)圖9，斜探頭在腹板側(cè)進(jìn)行二次波探傷時(shí)，由于掃查面的對(duì)面還有焊縫，超聲波的反射點(diǎn)很可能出現(xiàn)在掃查面的對(duì)立面的焊

15、縫內(nèi)，這樣會(huì)出現(xiàn)干擾波或檢測(cè)到對(duì)立面的焊縫缺陷，給掃查所在的焊縫缺陷判斷帶來困難，所以必須進(jìn)行掃查范圍的計(jì)算。 圖10 腹板二次波檢測(cè)時(shí)一次波反射點(diǎn)的極限圖為了保證探頭的二次波檢測(cè)時(shí)一次波反射點(diǎn)不在掃查面的對(duì)立面的焊縫內(nèi)， 根據(jù)圖10 得：當(dāng) KT腹-L L （4）時(shí)，是二次波檢測(cè)；同樣的，當(dāng)KT腹-L L （5）時(shí)，是一次波檢測(cè)。本工藝根據(jù)JB/T4730-2005編寫工件尺寸：T翼為16mm，T腹為9mm，焊角尺寸Hf為13mm。 （如圖11所示） 圖11 實(shí)驗(yàn)所用的工件3.5耦合劑的選擇 本工件應(yīng)采用透聲性好，且不損傷檢測(cè)表面的耦合劑，如 機(jī)油、漿糊、甘油、水等，這里推薦使用30#機(jī)油。

16、（涂耦合劑前應(yīng)對(duì)工件表面進(jìn)行清潔）3.6探頭的選擇 （1）斜探頭的前沿L、K值的選擇及掃擦范圍的確定 A. 在翼板外側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)時(shí)，對(duì)前沿L不作嚴(yán)格要求， K值選K1； B. 在翼板內(nèi)側(cè)進(jìn)行二次波檢測(cè)時(shí)，K值使用K1； 根據(jù)公式（1）L 2KT Hf ，其中T=16mm，Hf=13mm，求出前沿L小于 19mm； C. 在腹板一側(cè)進(jìn)行一次波檢測(cè)時(shí)，K值選3.0 2.0（7260）， 根據(jù)公式（2）L KTHf， 求出前沿允許的最大值（其中T=9mm， Hf=13mm）。掃查范圍，根據(jù)公式（5）當(dāng)K，T腹-L L 求出。 D. 在腹板一側(cè)進(jìn)行二次波檢測(cè)時(shí)，K值選3.0 2.0（7260），

17、根據(jù)公式（3）L 2KTHf， 求出前沿允許的最大值（其中T=9mm， Hf=13mm）。掃查范圍根據(jù)公式（4）KT腹-L L 求出。 （1）直探頭的選擇 對(duì)于頻率為2.5MHz的探頭，寬度不大于15mm； 對(duì)于頻率為5MHz的探頭，寬度不大于10mm；3.7靈敏度補(bǔ)償 包括耦合劑補(bǔ)償和衰減補(bǔ)償，一般補(bǔ)償4dB3.8距離波幅曲線 斜探頭： 試塊類型 評(píng)定線 定量線 判廢線 CSKA 24018dB 24012dB 2404 dB CSKA 16 12dB 16 6 dB 16 2 dB 直探頭： 評(píng)定線 定量線 判廢線 2mm平底孔 3mm平底孔 4mm平底孔 3.9掃查方式a） 用斜探頭從翼

18、板的外側(cè)進(jìn)行一次波掃查，見圖12位置1；b） 用斜探頭從翼板一側(cè)進(jìn)行二次波掃查，見圖12位置3；c）用直探頭或雙晶直探頭在翼板外側(cè)沿焊接接頭探測(cè)，見圖 12位置2；d）用斜探頭從腹板一側(cè)進(jìn)行二次波掃查，見圖12位置4； 圖12 掃查方式 缺陷指示長度小于10mm時(shí)，按5mm計(jì)； 相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小于其中較小的缺陷長度時(shí)， 應(yīng)作為一條缺陷處理，以兩缺陷長度之和。3.10缺陷位置測(cè)定及缺陷最大反射波幅的測(cè)定 缺陷位置測(cè)定應(yīng)以獲得缺陷最大的反射波的位置為準(zhǔn)； 將探頭移至缺陷出現(xiàn)最大反射波信號(hào)的位置，測(cè)定波幅的大 小，并確定它在距離波幅曲線中的區(qū)域。3.11缺陷定量 根據(jù)缺陷最大反射波幅確

19、定缺陷當(dāng)量直徑或缺陷指示長度 L.(1) 缺陷當(dāng)量直徑，用當(dāng)量平底孔直徑表示，主要用于直探頭檢測(cè)，可采用公式計(jì)算，距離波幅曲線和試塊對(duì)比來確定缺陷的當(dāng)量尺寸。(2) 缺陷指示長度L的檢測(cè)采用以下方法： a）當(dāng)缺陷反射波只有一個(gè)高點(diǎn)，且位于區(qū)或區(qū)以上時(shí)，使波幅降到熒光屏滿刻度的80%后，用6dB法側(cè)其指示長度。 b）當(dāng)缺陷反射波波峰值起伏變化，有多個(gè)高點(diǎn)，且位于或區(qū)以上時(shí)，應(yīng)以端點(diǎn)6dB法側(cè)其指示長度。 c）當(dāng)缺陷反射波位于區(qū)，如有認(rèn)為有必要記錄時(shí)，將探頭左右移動(dòng)，使波幅降到評(píng)定線，以此測(cè)定缺陷指示長度。3.12缺陷評(píng)定 超過評(píng)定線的信號(hào)應(yīng)注意其是否具有裂紋性缺陷，如有 懷疑時(shí)，應(yīng)采取改變探頭K

20、值、增加檢測(cè)面、觀察動(dòng)態(tài)波形并 結(jié)合構(gòu)件工藝特征作判定； 缺陷指示長度小于10mm時(shí)，按5mm計(jì)； 相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小于其中較小的缺陷長度時(shí)，應(yīng)作為一條缺陷 處理，以兩缺陷長度之和作為其指示長作為其指示長（間距不計(jì)入缺陷長度）。 質(zhì)量分級(jí)（對(duì)缺陷進(jìn)行等級(jí)評(píng)定時(shí)均以腹板厚度為準(zhǔn)）mm等級(jí)反射波幅所在區(qū)域單個(gè)缺陷的指示長度L多個(gè)缺陷累計(jì)長度L 區(qū) 非裂紋類缺陷區(qū) LT/3，最小為10，最大不超過30在任意9T焊縫長度范圍內(nèi)L不超過T區(qū)L2T/3，最小為12最大不超過40在任意4.5T焊縫長度范圍內(nèi)L不超過T區(qū)超過者超過者區(qū)所有缺陷 、區(qū) 裂紋等危害性缺陷4 實(shí)驗(yàn)過程、檢測(cè)數(shù)據(jù)及分析工件

21、尺寸：T翼=16，T腹=9mm，Hf=13mm（圖11）探頭參數(shù)：1. 直探頭 2.5P 14Z （圖12中，位置3）2. 斜探頭 a）在翼板側(cè)掃查，2.5P 1313 K1-D,前沿 9mm，實(shí)測(cè)K值 0.97 b）在腹板側(cè)一律使用二次波掃查，選K2.5，探頭前沿允許最大值根據(jù)公式（4） L 2KTHf， 求出前沿L 12mm（其中T=9mm，Hf=13mm），所選探頭為 2.5P 99 K2.5-D,前沿 12mm，實(shí)測(cè)K值 2.56。掃查范圍根據(jù)公式（4）KT腹-L L 求出11 L 見圖10.3. 儀器選擇儀器的要求如下：(1)為了更好的定位，要求其水平線性誤差較小。(2)要求探傷儀要

22、具有較高的靈敏度余量、信噪比高、功率大。(3)為了有效的地發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)螺栓近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，要求儀器盲區(qū)小、分辨力好。(4)要求探傷儀要體積小、重量輕、熒光屏亮度高、抗干擾能力強(qiáng)。綜上所述,本次實(shí)驗(yàn)選用檢測(cè)儀器為PXUT27數(shù)字型超聲波探傷儀(如圖下 所示)。本實(shí)驗(yàn)用到的儀器是PXUT-27型，如下圖 圖13 PXUT-27 儀器1增益/補(bǔ)償；2聲程/標(biāo)度；3聲速/抑制；4位移/始偏；5探頭/通道；6K值/折射角；7波門；8回車鍵；9DAC記錄鍵；10記錄/查詢；11“”鍵；12“”鍵 PXUT27型全數(shù)字智能超聲波探傷儀是一款緊密結(jié)合了無損檢測(cè)實(shí)際應(yīng)用的數(shù)字式超聲波探傷儀。其功能實(shí)用、性

23、能穩(wěn)定、可靠性好、操作簡(jiǎn)便，在數(shù)字化超聲波探傷儀的技術(shù)和性能取得了突破性的進(jìn)展?；镜牟僮鳎涸鲆嫜a(bǔ)償，測(cè)前沿，測(cè)K值，定標(biāo)，做DAC曲線等；儀器的重復(fù)頻率及參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)由數(shù)碼管顯示, 循環(huán)工作的通道數(shù)及屏幕顯示的通道均由面板開關(guān)控制選擇, 并由數(shù)碼管顯示。儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如下： （1）重復(fù)頻率：1-10KHz； （2）工作頻率：2.5MHz ，5MHz； （3）顯示：四個(gè)通道中任意通道； （4）探測(cè)深度：分三檔10mm、50mm、250mm ，最大為1000mm； （5）水平線性誤差：1%； （6）垂直線性誤差：51%； （7）衰減器：總衰減100dB，最小0.1 dB； （8）動(dòng)態(tài)范圍：3

24、0dB； （9）報(bào)警閘門：閘門起位5S120s，閘門寬度5S120s，觸發(fā)方式為同步脈沖觸發(fā)或跟蹤界面觸發(fā)； （10）報(bào)警方式聲：聲、光報(bào)警, 燈光有總報(bào)警燈和通道報(bào)警燈4. 試塊：2-25mm平底孔，CSKA； 圖14 CSKA試塊5. 靈敏度：按上文工藝中的靈敏度； 圖15 直探頭在試塊2-25mm 上的反射波形，波高50%，顯示22.8dB4.1缺陷L1的檢測(cè)步驟圖及分析 直探頭聲程 16.2mm 波高50%，衰減器讀數(shù)16.7dB，當(dāng)量 2-25mm6dB 圖16 直探頭的檢測(cè)位置和波形圖 圖16.1 端角反射 PY15.9分析： 在圖16.1中，移動(dòng)探頭，使左起的第一個(gè)波波高達(dá)到坐高

25、時(shí)，檢測(cè)時(shí)位置正好處于腹板焊接面處，左起第一個(gè)波形PY為15.9，接近T翼16，是端角反射。在圖16中，移動(dòng)探頭使左起第二個(gè)波達(dá)到最高，探頭位置距離腹板焊接面2mm，該波是缺陷波，T翼直探頭PY T翼+Hf，即1616.216+13，缺陷在焊縫上，缺陷中心距翼板焊接面0.2mm，距離腹板焊接面2mm。 K1 PS 24.1mm，PX 16.8mm，PY 17.2mm，當(dāng)量 SL+12.8dB 圖17 翼板外側(cè)一次波檢測(cè)K1的位置和波形圖分析： T翼K1的PYT翼+Hf ，即1617.216+13，且L+X-PX=xHf，即9+12-16.8=4.213，說明缺陷在焊縫上，缺陷中心距翼板焊接面y

26、（1.2mm），距離腹板焊接面x（4.2mm）。 K2.5 PS 50.9mm ，PX 47.4mm ，PY 21.4mm ，當(dāng)量SL+9.6dB 圖18 腹板側(cè)二次波檢測(cè)K2.5的位置和波形圖分析： 探頭到焊縫端部的距離24（X-Hf=24）11，排除了對(duì)立面焊縫的影響。 2T腹K2.5的PY 2T腹+Hf ，即1821.418+13 ，且L+X-PX=xHf，即12+37-47.4=1.613，說明缺陷在焊縫上。缺陷中心距翼板焊接面x（1.6mm），距離腹板焊接面y（y=PY-2T腹，即21.4-18=3.4 mm）。4.2缺陷L2的檢測(cè)步驟及分析 直探頭聲程 15.7mm ，衰減器讀數(shù)1

27、6.9dB，直探頭當(dāng)量 2-25mm6dB 圖19 直探頭的檢測(cè)位置和波形圖 分析：直探頭聲程 T翼，即15.7 16，且與T翼（16）很接近，說明是翼板上的熱影響區(qū)裂紋，缺陷中心距翼板焊接面-0.3mm，距離腹板焊接面4mm(熱影響區(qū)裂紋）。 K1 PS :23.2mm，PX :16.2mm ，PY:16.6mm ，當(dāng)量 SL+12.2dB 圖20 翼板外側(cè)一次波檢測(cè)K1的位置和波形圖分析： T翼K1的PYT翼+Hf ，即1616.216+13，且L+X-PX=xHf，即9+10-16.2=2.813，說明缺陷在焊縫上，缺陷中心距翼板焊接面y（0.6mm），距離腹板焊接面x（3mm）。 K2

28、.5 PS:47.6mm，PX:44.3mm，PY:21.3mm，當(dāng)量SL+2.9dB 圖21 腹板側(cè)二次波檢測(cè)K2.5的位置和波形圖分析： 探頭到焊縫端部的距離21（X-Hf=24）11，排除了對(duì)立面焊縫的影響。2T腹K2.5的PY 2T腹+Hf ，即1821.318+13 ，且L+X-PX=xHf，即12+34-44.3=1.713，說明缺陷在焊縫上。缺陷中心距翼板焊接面x(1.7mm)，距離腹板焊接面y(3.3mm)。4.3缺陷L3的檢測(cè)波形圖及分析 直探頭聲程：27.2mm ，衰減器讀數(shù)25.3dB，當(dāng)量 2-25mm+2.5dB 圖22 直探頭的檢測(cè)位置和波形圖分析： T翼直探頭PY

29、 T翼+Hf，即1627.216+13，說明缺陷在焊 縫上，缺陷中心距翼板焊接面11.2mm，距離腹板焊接面4mm。 K1 PS:38.3mm，PX:26.8mm，PY:27mm，當(dāng)量SL+136dB 圖23 翼板外側(cè)一次波檢測(cè)K1的位置和波形圖 分析： T翼K1的PY T翼+Hf ，即162716+13，且L+X-PX=xHf，即9+21-26.8=3.213，說明缺陷在焊縫上；K1探頭的PY 27.4mm和直探頭的PY 27.2mm很接近，檢測(cè)時(shí)，用尺子量斜探頭到直探頭的水平距離加上探頭前沿的值后和K1的PX相符，兩個(gè)探頭的位置基本在一個(gè)平面內(nèi)，說明兩個(gè)探頭檢測(cè)到的是同一個(gè)缺陷。缺陷中心距

30、翼板焊接面y(11mm)，距離腹板焊接面x(3mm)。 K2.5 PS:61.0mm ，PX :56.8mm，PY:22.1mm，當(dāng)量SL+7.9dB 圖24 腹板側(cè)二次波檢測(cè)K2.5的位置和波形圖分析： 探頭到焊縫端部的距離42（X-Hf=24）11，排除了對(duì)立面焊縫的影響。 2T腹K2.5的PY 2T腹+Hf ，即1822.118+13 ，且L+X-PX=xHf，即12+55-56.8=10.213，說明缺陷在焊縫上。缺陷中心距翼板焊接面x(10mm)，距離腹板焊接面y(4.1mm)4.4實(shí)驗(yàn)的缺陷數(shù)據(jù) 圖24 缺陷定位坐標(biāo)系 mm缺陷序號(hào) （半波法）缺陷兩端在x軸位置S1 S2 缺陷中心

31、在x軸上的位置S3 缺陷指長度S2-S1缺陷中心坐標(biāo)（x，y，z）缺陷最大反射dB距波線區(qū)域 L1025 10 25（10，-4.2，1.2） SL+12.8 L2020 15 20（15,12,1.7） SL+12.2 L369 8 3（8，-3，11） SL+13.6 L1 直探頭當(dāng)量 2-25mm-6dB L2 直探頭當(dāng)量 2-25mm-6dB L3 直探頭當(dāng)量 2-25mm+2.5dB其中DAC曲線定量線 SL為16 6 dB （+4dB)L1、L2、L3均為級(jí)焊縫5 結(jié)論 本文主要研究?jī)?nèi)容：在不同探測(cè)面對(duì)T型貼角焊縫進(jìn)行探傷時(shí)探傷方法的探討。探頭前沿允許最大值的計(jì)算是為了保證焊縫能全

32、部被掃查；確定探頭移動(dòng)的范圍是為了保證在腹板進(jìn)行二次波掃查時(shí)，排除掃查面的對(duì)立面焊縫的影響。5.1 K值的選擇 在翼板側(cè)不管用一次波還是二次波檢測(cè)，K值都選K1； 在腹板側(cè)檢測(cè)時(shí)，K值選擇K2K3。5.2 探頭前沿允許最大值的計(jì)算 若使用一次波檢測(cè)，探頭前沿應(yīng)滿足 L KTHf ； 若使用二次波檢測(cè)，探頭前沿應(yīng)滿足 L 2KTHf ； 其中T指的是探頭所在檢測(cè)面對(duì)應(yīng)的板厚。5.3在腹板側(cè)用二次波檢測(cè)時(shí)，探頭移動(dòng)范圍L與板厚T、焊腳尺寸Hf的關(guān)系探頭移動(dòng)范圍L應(yīng)滿足 2KT腹-Hf-L L 5.4個(gè)人總結(jié)5.4.1在檢測(cè)過程中，本人發(fā)現(xiàn)用直探頭和K1檢測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)果比較直觀，對(duì)缺陷的定位也比較容易，用K2.5在腹板檢測(cè)時(shí)，雜波較多，缺陷定位也比較困難。所以應(yīng)先用直探頭和K1探出缺陷，然后再用K2.5的探頭進(jìn)行驗(yàn)證。5