焊縫的超聲波探傷（課堂PPT）

1、匯匯 報報 內(nèi)內(nèi) 容容什么是超聲波什么是超聲波 超聲波是聲波的一種，是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中超聲波是聲波的一種，是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中傳播而形成的波動，通常以其波動頻率傳播而形成的波動，通常以其波動頻率 f f 和人的可和人的可聞頻率加以區(qū)分超聲波與其它聲波種類：聞頻率加以區(qū)分超聲波與其它聲波種類： 聲波聲波波動頻率波動頻率可聞頻率可聞頻率次次 聲聲 波波 f20Hz f10f103 3 MHzMHz人耳不可聞人耳不可聞 超聲波探傷用的頻率為超聲波探傷用的頻率為 0.25MHz0.25MHz15MHz15MHz，金屬材料超聲，金屬材料超聲波探傷常用頻率為波探傷常用頻率為0.5MHz 0.5MHz

2、 10MHz10MHz，其波長約，其波長約10mm 10mm 0.5mm0.5mm 。 超聲波特性超聲波特性束射特性束射特性反射特性反射特性傳播特性傳播特性波型轉(zhuǎn)換特性波型轉(zhuǎn)換特性 人們正是利用了超聲波的這些特性，發(fā)展了超聲波探傷技術(shù)。人們正是利用了超聲波的這些特性，發(fā)展了超聲波探傷技術(shù)。超聲波的波型超聲波的波型波傳播方向空氣固體介質(zhì)縱波縱波橫波橫波板波板波表面波表面波超聲波聲速超聲波聲速超聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換超聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換超聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換超聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換 第一臨界角第一臨界角 當(dāng)在第二介質(zhì)中的折射縱波角等當(dāng)在第二介質(zhì)中的折射縱波角等于于9090度時

3、稱這時的縱波入射角為第一度時稱這時的縱波入射角為第一臨界角臨界角 I I。這時在第二介質(zhì)中已沒。這時在第二介質(zhì)中已沒有縱波，只有橫波。焊縫探傷用的橫有縱波，只有橫波。焊縫探傷用的橫波就是，經(jīng)過界面波型轉(zhuǎn)換得到的。波就是，經(jīng)過界面波型轉(zhuǎn)換得到的。 第二臨界角第二臨界角 當(dāng)縱波入射角繼續(xù)增大時，在當(dāng)縱波入射角繼續(xù)增大時，在第二介質(zhì)中的橫波折射角也增大，當(dāng)?shù)诙橘|(zhì)中的橫波折射角也增大，當(dāng)S S達(dá)達(dá)9090度時，第二介質(zhì)中沒有超聲度時，第二介質(zhì)中沒有超聲波，超聲波都在表面，為表面波。波，超聲波都在表面，為表面波。超聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換超聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換在有機(jī)玻璃與鋼的介面：在有機(jī)玻璃與

4、鋼的介面：第一臨界角為第一臨界角為=27.2=27.2，S S=33.3=33.3第二臨界角為第二臨界角為=56.7=56.7，S S=90=90用于焊縫檢測的超聲波斜探頭的入射用于焊縫檢測的超聲波斜探頭的入射角必須大于第一臨界角而小于第二臨角必須大于第一臨界角而小于第二臨界角。界角。我國習(xí)慣：斜探頭的橫波折射角用橫我國習(xí)慣：斜探頭的橫波折射角用橫波折射角度的正切值表波折射角度的正切值表示，如示，如K=2K=2超聲波探傷儀超聲波探傷儀超聲波探傷儀超聲波探傷儀超聲波探頭超聲波探頭超聲波探頭超聲波探頭超聲波探頭參數(shù)表示超聲波探頭參數(shù)表示基本頻率基本頻率晶片材料晶片材料晶片尺寸晶片尺寸探頭種類探頭種

5、類特征特征2.5 20 直探頭直探頭園晶片直徑園晶片直徑2020鈦酸鋇陶瓷鈦酸鋇陶瓷頻率頻率2.5MHz 5 P 66 3表示折射角表示折射角矩形晶片矩形晶片66鈦酸鉛陶瓷鈦酸鉛陶瓷頻率頻率5MHz值為值為3超聲波探傷用試塊超聲波探傷用試塊超聲波探傷用試塊超聲波探傷用試塊CSK-IA超聲波探傷用試塊超聲波探傷用試塊調(diào)節(jié)：探頭的前沿、調(diào)節(jié)：探頭的前沿、K K值、聲速值、聲速超聲波探傷用試塊超聲波探傷用試塊CSK-IIIA距離距離- -波幅（波幅（DAC)DAC)曲線繪制曲線繪制 三條曲線生成后，按三條曲線生成后，按“增益增益”鍵，使用方向鍵調(diào)節(jié)曲線的高底，鍵，使用方向鍵調(diào)節(jié)曲線的高底，使判廢線達(dá)

6、到屏幕的高度，進(jìn)入探傷界面，進(jìn)行探傷檢測。使判廢線達(dá)到屏幕的高度，進(jìn)入探傷界面，進(jìn)行探傷檢測。探測靈敏度的選定探測靈敏度的選定DACDAC曲線曲線級別級別A A B BC C板厚，板厚，mmmm8 850508 83003008 8300300判廢線判廢線DACDACDAC-4dBDAC-4dBDAC-2dBDAC-2dB定量線定量線DAC-10dBDAC-10dBDAC-10dBDAC-10dBDAC-8dBDAC-8dB評定線評定線DAC-16dBDAC-16dBDAC-16dBDAC-16dBDAC-14dBDAC-14dB 探測靈敏度決定了檢測缺陷的能力探測靈敏度決定了檢測缺陷的能力

7、靈敏度高，檢測缺陷的能力大，探傷時反射的雜波太多靈敏度高，檢測缺陷的能力大，探傷時反射的雜波太多,影響缺陷波影響缺陷波的識別的識別 ；靈敏度低，檢測缺陷的能力也低，會漏掉缺陷；靈敏度低，檢測缺陷的能力也低，會漏掉缺陷 。表表 距離距離- -波幅（波幅（DAC)DAC)曲線的靈敏度曲線的靈敏度焊接接頭類型焊接接頭類型角接接頭角接接頭對接接頭對接接頭T型接頭型接頭搭接接頭搭接接頭焊接坡口形式焊接坡口形式常見焊接缺陷常見焊接缺陷裂紋裂紋氣孔氣孔咬邊咬邊夾渣夾渣未熔合未熔合未焊透未焊透焊瘤焊瘤燒穿燒穿下塌下塌超聲波探傷基本方法超聲波探傷基本方法直接接觸法直接接觸法 垂直入射法垂直入射法采用直探頭將聲束

8、垂直入射工件探傷面進(jìn)行探采用直探頭將聲束垂直入射工件探傷面進(jìn)行探傷的方法。傷的方法。TTTFB 斜角探傷法斜角探傷法是采用斜探頭將聲束傾斜入射工件探傷面進(jìn)行探是采用斜探頭將聲束傾斜入射工件探傷面進(jìn)行探傷的方法。傷的方法。超聲波探傷基本方法超聲波探傷基本方法直接接觸法直接接觸法探測面的修整探測面的修整二次波探傷二次波探傷一次波探傷一次波探傷 采用二次波探傷，探測面修整寬度為采用二次波探傷，探測面修整寬度為： S S 2KT+50 (mm) 2KT+50 (mm) 采用一次波探傷，探測面修整寬度為采用一次波探傷，探測面修整寬度為： SKT+50SKT+50 (mm) (mm) 式中式中: : K-

9、 K-探頭的探頭的K K值；值； T-T-工件厚度。工件厚度。耦合劑的選用耦合劑的選用耦合劑耦合劑 流動性、粘度、附著力適當(dāng)，易清洗；流動性、粘度、附著力適當(dāng)，易清洗； 聲阻抗高，透聲性好；聲阻抗高，透聲性好； 價格便宜價格便宜; ; 對工件無腐蝕，對人無害，不污染環(huán)境；對工件無腐蝕，對人無害，不污染環(huán)境； 性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)，能長期保存。性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)，能長期保存。常用耦合劑有常用耦合劑有 機(jī)油、水、水玻璃、甘油、漿糊等。機(jī)油、水、水玻璃、甘油、漿糊等。探頭（探頭（K K值）角度的選擇值）角度的選擇板厚（板厚（mm)mm)6 6252525254646464612012012012040

10、0400K K值值3.03.02.02.02.52.51.51.52.02.01.01.02.02.01.01.0 727260606868 56 56 60604545 60604545推薦采用的斜探頭推薦采用的斜探頭K K值值探頭探頭K K值（角度）值（角度） 使聲束能掃查到整個焊縫（檢測區(qū)）截面使聲束能掃查到整個焊縫（檢測區(qū)）截面 使聲束中心線盡量與主要危險性缺陷垂直使聲束中心線盡量與主要危險性缺陷垂直 保證有足夠的探傷靈敏度保證有足夠的探傷靈敏度 注：條件允許時，盡量采用大注：條件允許時，盡量采用大K K值探頭。值探頭。 探頭頻率的選擇探頭頻率的選擇GB11345GB113458989

11、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：檢驗頻率標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：檢驗頻率f f一般在一般在2 25MHz5MHz范圍內(nèi)選擇，范圍內(nèi)選擇， 推薦選用推薦選用2 22.5MHz2.5MHz公稱頻率檢驗。公稱頻率檢驗。 探測頻率增高，則其波長減小，可檢測的缺陷極限尺寸也小，探測頻率增高，則其波長減小，可檢測的缺陷極限尺寸也小，一般為一般為 /2/2。從這一角度出發(fā)，則頻率增高，有利于缺陷檢出。從這一角度出發(fā)，則頻率增高，有利于缺陷檢出。 另一方面，焊縫中的危險性缺陷大都與超聲束入射方向成一定另一方面，焊縫中的危險性缺陷大都與超聲束入射方向成一定角度，在這種情況下，若頻率過高，則缺陷的反射指向性也越角度，在這種情況下，若頻率過高，則缺陷

12、的反射指向性也越好，回波反而不易被探頭接收，故頻率不宜太高。好，回波反而不易被探頭接收，故頻率不宜太高。保證有足夠保證有足夠的探傷靈敏度。的探傷靈敏度。 檢驗等級檢驗等級A A級檢驗級檢驗 采用一種角度的探頭在焊縫的單面單側(cè)進(jìn)行檢驗采用一種角度的探頭在焊縫的單面單側(cè)進(jìn)行檢驗, ,只對允許掃只對允許掃查到的焊縫截面進(jìn)行探測查到的焊縫截面進(jìn)行探測. .一般不要求作橫向缺陷的檢驗一般不要求作橫向缺陷的檢驗. .母材厚母材厚度大于度大于50mm50mm時時, ,不得采用不得采用A A級檢驗。級檢驗。檢驗等級檢驗等級 B B級檢驗級檢驗 原則上采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗原則上采用一種角度探

13、頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗, ,對整個焊縫對整個焊縫截面進(jìn)行探測；截面進(jìn)行探測； 母材厚度大于母材厚度大于100mm100mm時時, ,采用雙面雙側(cè)檢驗；采用雙面雙側(cè)檢驗； 受幾何條件的限制受幾何條件的限制, ,可在焊縫的雙面單側(cè)采用兩種角度探頭進(jìn)行探可在焊縫的雙面單側(cè)采用兩種角度探頭進(jìn)行探傷傷. .條件允許時應(yīng)作橫向缺陷的檢驗。條件允許時應(yīng)作橫向缺陷的檢驗。檢驗等級檢驗等級C C級檢驗級檢驗 至少要采用兩種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗至少要采用兩種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗. .同時要作兩同時要作兩個掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗個掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗. .母

14、材厚度大于母材厚度大于100mm100mm時時, ,采采用雙面?zhèn)葯z驗用雙面?zhèn)葯z驗. .其他附加要求是其他附加要求是: : 對接焊縫余高要磨平對接焊縫余高要磨平, ,以便探頭在焊縫上作平行掃查以便探頭在焊縫上作平行掃查; ; 焊縫兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過的母材部分要用直探頭作檢查焊縫兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過的母材部分要用直探頭作檢查; ; 受焊縫母材厚度大于等于受焊縫母材厚度大于等于100mm,100mm,窄間隙焊縫母材厚度大于等于窄間隙焊縫母材厚度大于等于 40mm40mm時時, ,一般要增加串列式掃查。一般要增加串列式掃查。探傷面及使用折射角探傷面及使用折射角板厚板厚/mm探探 傷傷 面面探傷方法探傷方

15、法使用使用K值值A(chǔ) A級級B B級級C C級級2525單面單面單側(cè)單側(cè)單面雙側(cè)單面雙側(cè)或或雙面單側(cè)雙面單側(cè)直射法直射法一次反射一次反射法法2.5；2.0252550502.5；2.0；1.55050100100無無A級級直射法直射法1 1或或1.51.5；1 1和和1.51.5并用；并用；1 1和和2.02.0并用并用100100雙面雙側(cè)雙面雙側(cè)1 1和和1.51.5或或2.02.0并并用用 探頭移動方式探頭移動方式小于晶小于晶片直徑片直徑轉(zhuǎn)動（約轉(zhuǎn)動（約1015） 鋸齒形掃查鋸齒形掃查是最常用的一種掃查方式，一般在初始檢測中使用，速是最常用的一種掃查方式，一般在初始檢測中使用，速度快，易于發(fā)

16、現(xiàn)缺陷，保持探頭垂直焊縫做前后移動的同度快，易于發(fā)現(xiàn)缺陷，保持探頭垂直焊縫做前后移動的同時，還應(yīng)做時，還應(yīng)做10151015左右轉(zhuǎn)動左右轉(zhuǎn)動。探頭移動方式探頭移動方式基本掃查基本掃查轉(zhuǎn)角掃查轉(zhuǎn)角掃查環(huán)繞掃查環(huán)繞掃查左右掃查左右掃查前后掃查前后掃查鋸齒掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，采用以下掃查以確定缺陷大小、方鋸齒掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，采用以下掃查以確定缺陷大小、方向和性質(zhì)。向和性質(zhì)。轉(zhuǎn)角掃查：推斷缺陷的方向；轉(zhuǎn)角掃查：推斷缺陷的方向；環(huán)繞掃查：推斷缺陷形狀；環(huán)繞掃查：推斷缺陷形狀；左右掃查：確定缺陷沿焊縫方向的長度；左右掃查：確定缺陷沿焊縫方向的長度；前后掃查：確定缺陷水平距離或深度。前后掃查：確定缺陷水平距離或

17、深度。探頭移動方式探頭移動方式斜平行掃查斜平行掃查1020o檢測焊縫或熱影響區(qū)橫向缺陷。檢測焊縫或熱影響區(qū)橫向缺陷。探頭移動方式探頭移動方式平行掃查平行掃查檢測焊縫或熱影響區(qū)橫向缺陷。檢測焊縫或熱影響區(qū)橫向缺陷。缺陷的水平、深度定位缺陷的水平、深度定位缺陷指示長度測定缺陷指示長度測定u6dB6dB相對靈敏度法相對靈敏度法缺陷指示長度測定缺陷指示長度測定u端點峰值法端點峰值法缺陷評定缺陷評定 超過評定線的信號應(yīng)注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特超過評定線的信號應(yīng)注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，如有懷疑時應(yīng)采取改變探頭角度、增加探傷面、觀察征，如有懷疑時應(yīng)采取改變探頭角度、增加探傷面、觀察動態(tài)波

18、形、結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征做判定。動態(tài)波形、結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征做判定。 最大反射波位于最大反射波位于區(qū)的缺陷，其指示長度小于區(qū)的缺陷，其指示長度小于10mm10mm時，按時，按5mm5mm計。計。 相鄰兩缺陷各向間距小于相鄰兩缺陷各向間距小于8mm8mm時，兩缺陷指示長度之和作為時，兩缺陷指示長度之和作為單個缺陷的指示長度。單個缺陷的指示長度。檢驗結(jié)果的等級分類檢驗結(jié)果的等級分類焊縫質(zhì)量等級根據(jù)焊縫質(zhì)量等級根據(jù)距離距離-波幅（波幅（DAC)DAC)曲線曲線進(jìn)行評定進(jìn)行評定: : 最大反射波幅不超過評定線的缺陷，最大反射波幅不超過評定線的缺陷，均評為均評為級；級； 最大反射波幅超過評定線的缺陷，檢最大反射波幅超過評定線的缺陷，檢驗者判定為裂紋等危害性缺陷時，無驗者判定為裂紋等危害性缺陷時，無論其波幅和尺寸如何，均評為論其波幅和尺寸如何，均評為級；級； 反射波幅位于反射波幅位于區(qū)的非裂紋性缺陷，區(qū)的非裂紋性缺陷，均評為均評為級級; ; 最大反射波幅位于最大反射波幅位于區(qū)的缺陷，根據(jù)區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷的指示長度按下表規(guī)定予以評級缺陷的指示長度按下表規(guī)定予以評級； 最大反射波幅超過判廢線進(jìn)入最大反射波幅超過判廢線進(jìn)入?yún)^(qū)的區(qū)的缺陷，無論其指示長度如何，均評定缺陷，無論其指示長度如何，均評定為為級。級。焊縫質(zhì)量評定焊縫質(zhì)量評定評定評定等級等級檢驗等級檢驗等級A A 級級B