無損檢測-超聲波檢測

1、子項目一 超聲波檢測 超聲波檢測是利用超聲波能在彈性介質(zhì)中傳播，在界面上產(chǎn)生反射、折射等特性來檢測材料內(nèi)部或表面缺陷的檢測方法。超聲波檢測不但檢測厚度大，而且靈敏度高，速度快，成本低，能對缺陷準確定位和對缺陷定當量。超聲波對人體無害。然而超聲波檢測，缺陷顯示不直觀，檢測技術(shù)難度大，易受主、客觀條件的影響，檢測結(jié)果不便保存。1子項目一 超聲波檢測超聲檢測的優(yōu)點與局限性優(yōu)點有：（1）適用于金屬、非金屬、復合材料等多種材料制件的無損評價； （2）穿透能力強；（3）靈敏度高；（4）可較準確地測定缺陷的深度位置；（5）對大多數(shù)超聲技術(shù)的應用來說，僅需從一側(cè)接近試件；（6）設備輕便，對人體及環(huán)境無害，可作

2、現(xiàn)場檢測。2子項目一 超聲波檢測超聲檢測的主要局限性是：（1）對位于表面和非常近表面的某些缺陷常常難于檢測；（2）試件形狀的復雜性，對超聲檢測的可實施性有較大影響；（3）材料的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)會使小缺陷的檢測靈敏度和信噪比變差；（4）對材料及制件中的缺陷作定性、定量表征，需要檢驗者較豐富的經(jīng)驗 3項目1 超聲波檢測的物理基礎學習目標1.了解機械波。2.熟悉超聲波的分類。3.掌握超聲波的傳播特性及衰減原因。4一、機械波1.機械波的產(chǎn)生振動的傳播過程稱為波動，現(xiàn)實生活中，我們經(jīng)?？吹剿ā⒙暡ǖ仍诮橘|(zhì)中的傳播現(xiàn)象，那么機械是如何實現(xiàn)傳播的？機械波傳播時必要的條件是什么呢？產(chǎn)生機械波的必要條件有兩個：1

3、）要有作機械振動的波源，即有一個力使質(zhì)點在其平衡位置附近作往復運動。2）要有能傳播機械振動的彈性介質(zhì)。5機械振動與機械波是互相關聯(lián)的，振動是波動的根源，而波動是振動的傳播。在機械波傳播的過程中，各質(zhì)點在其平衡位置附近做往復運動，并不隨著機械波的傳播而向前運動。因此，機械波的傳播是振動和能量的傳播。液體和氣體也能傳播機械波，液體與氣體介質(zhì)中的彈性波是由液體和氣體受到壓力時的體積收縮和膨脹產(chǎn)生的。62.描述機械波的物理量（1）周期 在波動過程中，任意一個質(zhì)點完成一個完整波的傳播過程所需的時間稱為周期。常用T來表示，單位常用秒（s）。（2）頻率 波動過程中，任意給定在1秒內(nèi)所通過的完整波的個數(shù)，稱為

4、波動頻率，用表示，單位為赫茲（Hz）。（3）波長 同一波線上相鄰兩振動相位相同的質(zhì)點間的距離，稱為波長，用表示，常用單位為毫米（mm）。（4）波速 波速是指在單位時間內(nèi)波在介質(zhì)中所傳播的距離，用C表示，常用單位為米/秒（m/s）。7二、超聲波通常把頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波，而頻率高于20kHz的聲波稱為超聲波。1.超聲波的分類（1）根據(jù)質(zhì)點的振動方向與波傳播方向的關系分1）縱波縱波L。介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相平行的波。2）橫波橫波S。介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波。3）表面波表面波R。當介質(zhì)表面受到交變應力時，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟?，稱為表面波。4）板波板波。在

5、板厚與波長相當?shù)谋“逯袀鞑サ牟?，稱為板波。89（3）根據(jù)振動的持續(xù)時間分類1）連續(xù)波波源持續(xù)不斷地振動所發(fā)射的波稱為連續(xù)波，如圖2-7a所示。超聲波穿透法檢測時常采用連續(xù)波。2）脈沖波波源振動持續(xù)時間很短（通常是微秒數(shù)量級）、間歇發(fā)射的波稱為脈沖波，如圖2-7b所示。脈沖波是目前超聲檢測中廣泛采用的波型。102.超聲波的特性（1）指向特性具有良好的指向性，有利用檢測時發(fā)現(xiàn)缺陷并對缺陷準確定位。（2）反射、折射和波型轉(zhuǎn)換的特性超聲波在傳播過程中，當遇到兩種物質(zhì)的異質(zhì)界面時，能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。（3）穿透特性超聲波在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時，傳播能量損失小，傳播距離大，穿透能力強，在一些

6、金屬材料中其穿透能力可達數(shù)米。（4）超聲波能量高113.超聲場的特征值（1）聲壓超聲場中某一點在某一時刻的壓強P1與沒有超聲場存在時的靜態(tài)壓強P0之差，稱為該點的聲壓，用P表示。即：P=P1-P0cucAp12（2）聲阻抗超聲場中任一點的聲壓與該處質(zhì)點振動速度之比稱為聲阻抗，常用Z表示。即： Z=P/u=cu/u=c 在同一聲壓P的情況下，聲阻抗越大，質(zhì)點的振動速度u越??；反映，聲阻抗越小，質(zhì)點的振動速度u越大。因此聲阻抗可理解為介質(zhì)對質(zhì)點振動的阻礙作用。13（3）聲強單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的聲能稱為聲強，常用I表示。單位是瓦/厘米2（W/cm2）或焦耳/厘米2秒（J/cm2s）。14三、

7、超聲波在異質(zhì)界面的反射、透射、折射與波型轉(zhuǎn)換1.超聲波垂直入射到單一平界面時的反射和透射 當超聲波垂直入射到兩種介質(zhì)的界面時，如圖2-8所示，一部分能量透過界面進入第二種介質(zhì)，成為透射波（聲強為It），波的傳播方向不變；另一部分能量則被界面反射回來，沿與反射波相反的方向傳播，成為反射波（聲強Ir）。15界面上反射聲壓Pr與入射聲壓P0之比稱為界面的聲壓反射率，用r表示，即r=Pr/P0。界面上透射聲壓Pt與入射聲壓P0之比稱為界面的聲壓透射率，用t表示，即t=Pt/P0。根據(jù)超聲波傳播的連續(xù)性，在界面處的質(zhì)點應滿足如下條件：（1）根據(jù)力的平衡原理，界面兩側(cè)的總聲壓相等，故有P0+Pr=Pt（2

8、）界面上質(zhì)點的振動速度幅值相等，故（P0-Pr）/Z1=Pt/Z2由上述兩邊界條件和聲壓反射率、透射率定義得： 1+r=t（1-r）/Z1=t/Z2161212012202zzzzPPrzzzPPtrt212122202120120)(22ZZZZrPPZPZPIIRrrr21212221202120220)(422ZZZZtZZPPZPZPIITttt17超聲波垂直入射到平界面時，聲壓或聲強的分配比例僅與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗有關。當界面兩側(cè)的介質(zhì)的聲阻抗相差越大時，R越大，則射聲能越大，透射聲能越小。當界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗相差很小時，反射率幾乎等于0，聲波近似于全透射，無反射。182. 超聲

9、波傾斜入射到界面時的反射和折射（1）縱波傾斜入射時的反射和折射如圖2-9所示，當縱波L以一定的入射角度傾斜入射到固/固平界面時，除會形成反射的縱波與折射的縱波外，還會轉(zhuǎn)換出反射的橫波與折射橫波，超聲波的傳播方向用波的傳播方向與界面的法線的夾角來描述，各種反射波和折射波的傳播符合反射、折射定律：22111sinsinsinsinsinSSLLSsLLLLCCCCC19第一臨界角：如果CL2 CL1，當L增加到一定程度時，L=90，這時所對應的縱波入射角稱為第一臨界角。1=arcsin(CL1/CL2)第二臨界角：CS2 CL1，當L增加到一定程度時，S=90，這時所對應的縱波入射角稱為第二臨界角

10、。=arcsin(CL1/CS2）20（2）橫波傾斜入射時的反射與折射如圖2-10所示，當橫波S以一定的入射角度傾斜入射到固/固平界面時，除會形成反射的橫波與折射的橫波外，還會轉(zhuǎn)換出反射的縱波與折射縱波，超聲波的傳播方向用波的傳播方向與界面的法線的夾角來描述，各種反射波和折射波的傳播符合反射、折射定律：22111sinsinsinsinsinSSLLSsLLSSCCCCC21第三臨界角：當S增加到一定程度時，L=90，這時所對應的橫波入射角稱為第三臨界角。22四、超聲波的衰減特性1.擴散衰減超聲波在傳播過程中，由于聲束的擴散，使超聲波的聲強隨距離增加而逐漸減弱的現(xiàn)象稱為擴散衰減。擴散衰減僅取決

11、于波陣面的形狀，與介質(zhì)的性質(zhì)無關。2.散射衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時，遇到晶粒的界面晶界時產(chǎn)生散亂反射引起衰減的現(xiàn)象，稱為散射衰減。當材質(zhì)晶粒度粗大時，散射誤減嚴重。3.吸收衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)中質(zhì)點間的內(nèi)摩擦（即粘滯性）和熱傳導引起超聲波的衰減，稱為吸收衰減或粘滯衰減。通常所說的介質(zhì)的衰減是指吸收衰減和散射衰減，不包括擴散衰減。23項目2 超聲波檢測設備器材學習目標1.了解超聲波檢測儀的類型及工作原理。 2.了解超聲波檢測探頭的種類、結(jié)構(gòu)，掌握探頭的主要性能參數(shù)。3.掌握超聲檢測試塊的種類及主要用途。24一、超聲檢測儀1.超聲檢測儀的分類（1）按照超聲波的連續(xù)性，可分為以下三類1

12、）脈沖波探傷儀。2）連續(xù)波探傷儀。3）調(diào)頻波探傷儀。25（2）按缺陷的顯示方式分1）A型顯示超聲波檢測儀。2）B型顯示超聲波檢測儀。3）C型顯示超聲波檢測儀。26（3）按儀器的通道數(shù)目分1 1）單通道檢測儀）單通道檢測儀 這種檢測儀是由一個或一對探頭單獨工作，是目前超聲波檢測中應用最廣泛的儀器。2 2）多通道檢測儀）多通道檢測儀 這種檢測儀是由多個或多對探頭交替工作，每一個通道相當于一臺單通道檢測儀，適用于自動化檢測。272.模擬式超聲檢測儀（1）A型脈沖反射式模擬式超聲波檢測儀主要組成A型脈沖反射式模擬式超聲波檢測儀的主要組成如圖2-15所示。28（2）A型脈沖反射式模擬式超聲波檢測儀器的工

13、作原理同步電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖同時加至掃描電路和發(fā)射電路，掃描電路受觸發(fā)開始工作，產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓，加至示波管水平偏轉(zhuǎn)板，使電子束發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)，在熒光屏上產(chǎn)生一條水平掃描線。同時，發(fā)射電路受觸發(fā)產(chǎn)生高頻脈沖，施加至探頭，激勵壓電晶片振動，產(chǎn)生超聲波，超聲波在工件中傳播時，遇到缺陷或底面產(chǎn)生反射，反射回的超聲波返回探頭時，又被探頭中的壓電晶片將振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)接收電路放大和檢波，加至示波管垂直偏轉(zhuǎn)板上，使電子束發(fā)生垂直偏轉(zhuǎn)，在水平掃描線的相應位置上產(chǎn)生缺陷回波和底波。29（3）模擬式超聲波檢測儀主要開關旋鈕的作用及調(diào)整303.數(shù)字式超聲波檢測儀（1）數(shù)字式超聲波檢測儀的主要組成部分及作用如圖

14、2-17所示，數(shù)字式超聲波檢測儀主要由電源、發(fā)射電路、接收電路、微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器等組成。31（2）儀器的功能數(shù)字式儀器可提供模擬式儀器具有的所有功能。數(shù)字式超聲波檢測儀可自動按存儲的參數(shù)重新對儀器進行調(diào)整。檢測波形的數(shù)字化使得儀器可進一步提供波形的記錄與存儲、波形參數(shù)的自動計算與顯示（波高、距離等）、距離波幅曲線的自動生成、時基線比例的自動調(diào)整以及頻譜分析等附加工功能。32（3）儀器主要部件名稱3334二、探頭1.探頭的結(jié)構(gòu)（1）壓電晶片 壓電晶片的作用是發(fā)射和接收超聲波，實現(xiàn)電聲能量轉(zhuǎn)換。晶片的性能決定著探頭的性能，晶片的尺寸和諧振頻率，決定發(fā)射聲場的強度、距離波幅特性與指向性

15、。（2）阻尼塊 阻尼塊是由環(huán)氧樹脂和鎢粉等按一定比例配成的阻尼材料，將其粘附在晶片或楔塊后面。阻尼塊可以增大晶片的振動阻尼，縮短晶片持續(xù)振動時間，使振動著的晶片盡快恢復到靜止狀態(tài)，有利于晶片對反射波信號的接收。阻尼塊除了可以起到增大阻尼的作用外，還可以吸收晶片向其背面發(fā)射的超聲波，同時對晶片也起到支承作用。35（3）保護膜保護膜的作用是保護壓電晶片不被磨損或損壞。（4）斜楔斜楔是斜探頭中為了使超聲波以一定的角度傾斜入射到檢測面而裝在晶片前面的楔塊。（5）電纜線探頭與檢測儀間的連接需采用高頻同軸電纜，這種電纜可消除外來電波對探頭的激勵脈沖及回波脈沖的影響，并防止這種高頻脈沖以電波形式向外輻射。（

16、6）外殼外殼的作用在于將各部分組合在一起，并對進行保護。362.探頭的主要種類（1）直探頭聲束垂直于被探工件表面入射的探頭稱為直探頭，可發(fā)用于發(fā)射和接收縱波。直探頭結(jié)構(gòu)如圖2-19所示。37（2）斜探頭1）橫波斜探頭。橫波斜探頭是入射角在第一臨界角與第二臨界角之間，折射波為純橫波的探頭。橫波斜探頭適宜于檢測與檢測面成一定角度的缺陷，主要用于焊接接頭、管材、鍛件的檢測。2）縱波斜探頭。縱波斜探頭的入射角小于第一臨界角，主要利用小角度的縱波進行缺陷檢測，在工件中由于波型轉(zhuǎn)換，在工件中同時會產(chǎn)生橫波，使用時需注意橫波對檢測結(jié)果的干擾。3）瑞利波（表面波）探頭。表面波探頭用于發(fā)射和接收表面波，探頭的入

17、射角略大于第二臨界角，以獲得較大強度的表面波。主要用于表面或近表面缺陷的檢測。4）蘭姆波探頭。蘭姆波探頭的角度需根據(jù)板厚、頻率和所選定的蘭姆波模式來確定，主要用于薄板中缺陷的檢測。3839（3）聚焦探頭根據(jù)焦點形狀不同分為點聚焦和線聚焦兩種，根據(jù)耦合方式不同分為水浸聚焦與接觸聚焦兩種。當聲透鏡為球面時，所形成的焦點的理想形狀是一點，稱為點聚焦。當聲透鏡為柱面時，所形成的焦點為一條線，稱為線聚焦。當以水為耦合介質(zhì)時，檢測時探頭與工件間不直接接觸，形成聚焦探頭，稱為水浸聚焦。40三、試塊超聲波檢測的試塊通常分為標準試塊和對比試塊兩大類。1.常用的標準試塊（1）W試塊 4142（2）CSKA試塊43

18、（3）CSKA試塊 44CSKA試塊的主要用途如下：1）調(diào)節(jié)時基線比例。2）用16的短橫孔測定斜探頭K值。3）制作距離波幅曲線。4）調(diào)節(jié)檢測靈敏度。5）進行缺陷判定比較。452.常用的對比試塊（1）半圓試塊46（2）RB-1、RB-2、RB-3試塊RB-1試塊主要用于厚度為825mm的鋼板焊接接頭檢測。RB-2試塊主要用于厚度為8100mm的鋼板焊接接頭檢測。RB-3試塊主要用于8150mm的鋼板焊接接頭檢測.試塊的主要用途：1）調(diào)節(jié)時基線比例和檢測范圍。2）測定斜探頭的K值。3）測定橫波AVG曲線。4）調(diào)節(jié)檢測靈敏度。5）進行缺陷定量。47項目3 中厚板對接焊接接頭超聲波檢測學習目標1.掌握

19、對接焊接接頭的超聲波檢測的方法。2.能根據(jù)被檢件確定檢測條件、掃描速度和靈敏度，編制檢測工藝。3.能獨立進行檢測的操作，正確的進行缺陷的定位與定量。4.根據(jù)檢測結(jié)果進行質(zhì)量級別的評定及出具檢測報告。48任務描述 現(xiàn)有一批材質(zhì)為16MnR的對接焊接接頭試板，規(guī)格為600mm500mm54 mm，已經(jīng)射線檢測合格，按要求射線檢測合格后應進行100%的超聲波檢測，根據(jù)資料查得為：X型坡口，采用半自動焊+手工電弧焊接，測得焊縫大約寬度為24mm，檢測要求按JB/T4730.3-2005標準B級檢驗，驗收級別為級。49相關知識1.焊接接頭的形式在焊件需連接的部位，用焊接方法制造而成的接頭稱為焊接接頭，由

20、焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)組成。焊接接頭的基本形式有四種：對接接頭、搭接接頭、T形接頭和角接接頭（如圖2-28所示）。其中對接接頭是廣泛采用的接頭形式之一，主要用于板材、管道的焊接。502.焊接坡口形式513.焊接接頭中常見的缺陷52二、焊接接頭的超聲波檢測技術(shù)等級1.A級檢測技術(shù)等級的技術(shù)要求A級檢測僅適用于母材厚度8mm46mm的焊接接頭檢測，一般用一種K值探頭，可采用直射波法和一次反射波法（或稱為二次波法）在焊接接頭的單面單側(cè)進行檢測。一般不要求進行橫向缺陷的檢測。主要適用于與承壓設備有關的支承件和結(jié)構(gòu)件焊接接頭檢測。532.B級檢測技術(shù)等級的技術(shù)要求適用于一般承壓設備對接焊接接頭檢測。

21、其技術(shù)要求如下：（1）母材厚度為8mm46mm時，一般用一種K值探頭，采用直射波法和一次反射波法在對接焊接接頭的單面雙側(cè)進行檢測。如圖2-31所示。（2）母材厚度為46mm120mm時，一般用一種K值探頭，采用直射波法在焊接接頭的雙面雙側(cè)進行檢測，如圖2-32所示。如受幾何條件限制，也可在焊接接頭的雙面單側(cè)或單面雙側(cè)采用兩種K值探頭進行檢測。（3）母材厚度為120mm400mm時，一般用兩種K值探頭，采用直射波法在焊接接頭的雙面雙側(cè)進行檢測。兩種探頭的折射角相差應不小于10 。（4）為檢測焊接接頭及熱影響區(qū)的橫向缺陷應進行斜平行掃查。檢測時，可在焊接接頭兩側(cè)邊緣使探頭與焊接接頭中心線成10 2

22、0作兩個方向的斜平行掃查，如焊接接頭余高磨平，探頭應在焊接接頭及熱影響區(qū)上作兩個方向的平行掃查。54553.C級檢測技術(shù)等級的技術(shù)要求（1）母材厚度為846mm時，一般用兩種K值探頭采用直射波法和一次反射波法在焊接接頭的單面雙側(cè)進行檢測。兩種探頭的折射角相差應不小于10 ，其中一個折射角應為45 。（2）母材厚度為46400mm時，一般用兩種K值探頭采用直射波法在焊接接頭的雙面雙側(cè)進行檢測。兩種探頭的折射角相差應不小于10 。對于單側(cè)坡口角度小于5 的窄間隙焊縫，如有可能應增加對檢測與坡口表面平行缺陷的有效檢測方法。（3）應進行橫向缺陷的檢測。檢測時，將探頭放在焊縫及熱影響區(qū)上作兩個方向的平行

23、掃查。56三、焊接接頭超聲波檢測靈敏度1.檢測靈敏度的基本概念檢測靈敏度是指在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。檢測靈敏度太高或太低，都會對檢測不利。靈敏度太高，顯示屏上雜波多，判斷分析困難。靈敏度太低，容易造成漏檢。572.靈敏度的設定（1）基準靈敏度 超聲波檢測靈敏度是一個相對靈敏度，它必須采用一個標準的反射體作為基準，調(diào)試儀器系統(tǒng)對該基準反射體的反射回波信號，以便對儀器系統(tǒng)進行標定，這個標定后的靈敏度稱為基準靈敏度。（2）掃查靈敏度 實際檢測中，在粗探時為了提高掃查速度而又不致引起漏檢，常常將靈敏度適當提高，這種在基準靈敏度的基礎上適當提高的靈敏度稱為掃查靈敏度。（3）評定線靈敏度

24、 在焊接接頭檢測中，通常采用初始檢測的掃查靈敏度進行粗掃查，其目的是對疑似缺陷顯示信號進行分析判斷，進而對缺陷進行定性。為保證缺陷不漏檢，標準常規(guī)定一個較高的靈敏度作為最低限，要求達到或超過此靈敏度基準波高的缺陷信號均進行分析評定，且掃查靈敏度不得低于這個最低線靈敏度，該靈敏度在標準中常稱為評定線靈敏度。58（4）定量線靈敏度 在焊接接頭檢測中，在初始檢測的掃查靈敏度下進行粗掃查，當缺陷的定性分析評定后，則進入缺陷的定量判定階段，此階段所采用的靈敏度低于評定線靈敏度，稱為定量線靈敏度。（5）判廢線靈敏度 在焊接接頭檢測時，標準設定了一個低于定量線的靈敏度，當缺陷反射波高達到和超過這個靈敏度時，

25、該缺陷則判廢，這個靈敏度稱為判廢線靈敏度。59任務實施 一、中厚板對接焊接接頭超聲檢測工藝1.檢測方法的選擇被檢工件檢測技術(shù)等級要求為按JB/T4730.3-2005標準B級檢驗，母材的厚度為54mm，根據(jù)檢測標準的規(guī)定，采用一種K值探頭直射波法在焊接接頭的雙面雙側(cè)進行檢測。2.檢測面的準備在超聲檢測探頭移動的部位，為了保證探頭與工件之間有良好的耦合，一般檢測要求探頭移動區(qū)表面粗糙度Ra不大于6.3m。對于粗糙的表面或者局部脫落的氧化皮，應采用機械打磨處理，直到露出金屬光澤和平整光滑的表面。603.儀器和探頭的選擇（1）儀器的選擇儀器的性能、儀器與探頭的組合性能等，必須符合JB/T4730.3

26、-2005標準以及JB/T10061-1999標準的規(guī)定。（2）探頭的選擇1）探頭頻率選擇探頭頻率將影響超聲波的衰減、穿透能力、分辨力、檢測精確度、檢測速度等。表2-5為焊接接頭檢測時推薦的探頭頻率。612）探頭晶片尺寸的選擇中厚板、厚板焊接接頭檢測，若被檢測面很平整，使用大晶片探頭進行檢測也能達到良好的接觸，在此種情況下，為了提高檢測速度，可以使用晶片尺寸較大的探頭。如果板較薄且變形較大，或者具有一定弧度的結(jié)構(gòu)件焊接接頭檢測，為了使探頭與被檢測面之間很好的接觸，以達到良好的耦合，應選擇晶片尺寸較小的探頭。623）探頭K值選擇探頭K值的選擇應遵循以下三方面原則使聲束能掃查到整個焊縫截面；使聲束

27、中心線盡量與主要缺陷垂直；保證有足夠的檢測靈敏度。為保證聲束能掃查到整個焊縫截面，探頭K值的選擇最低必須滿足下述要求，即當探頭前沿緊貼焊縫邊緣時，如圖2-33所示，主聲束應掃查到遠離探頭的焊縫下焊角。為保證直射波與一次反射波能掃查到焊縫整個截面K值應滿足下式：TbaLK063644.檢測區(qū)域的確定焊接接頭檢測時的檢測區(qū)應是焊縫本身與焊接熱影響區(qū)的部位，檢測區(qū)的寬度為焊縫本身加上焊縫兩側(cè)各相當于母材厚度30%的一段區(qū)域，這個區(qū)域最小為5mm，最大為10mm。則該焊接接頭檢測區(qū)域為：L=焊縫寬度+20mm=24+20=44mm。655.探頭移動區(qū)域的確定探頭的移動區(qū)與檢測方法和母材的厚度有關。當采

28、用一次反射法檢測時，探頭移動區(qū)大于或等于1.25P： P=2TK 或P=2Ttan 666.耦合劑的選擇耦合的好壞決定著超聲能量傳入工件的聲強透射率高低。在焊接接頭檢測中，常用的耦合劑材料有：水甘油、機油、變壓器沒、化學糨糊和潤滑脂等。677.標準試塊超聲檢測焊接接頭用的標準試塊是用來校準儀器探頭系統(tǒng)性能和檢測靈敏度?？衫肅SK-A試塊校準儀器系統(tǒng)性能，利用CSK-A或CSK-A調(diào)節(jié)檢測靈敏度。688.靈敏度設定根據(jù)檢測標準JB/T4730.3-2005規(guī)定，焊接接頭的靈敏度曲線可利用CSK-A或CSK-A試塊進行設定。根據(jù)被檢工件的板厚54mm，利用CSKA或CSK-A試塊設定的靈敏度。（

29、1）壁厚為6mm120mm的焊接接頭，其距離一波幅曲線靈敏度選擇見表2-7。69（2)壁厚為120mm400mm的焊接接頭，其距離一波幅曲線靈敏度選擇見表2-8。（3）檢測橫向缺陷時，應將各線靈敏度均提高6dB。（4）若工件的表面耦合損失和材質(zhì)衰減與試塊不同，應進行傳輸修正。70二、操作步驟1.被檢測面的準備在超聲檢測探頭移動部位，必須要有良好的表面粗糙度。對于粗糙的表面或者局部脫落的氧化皮，應采用機械打磨處理，直到露出金屬光澤和平整光滑（新軋制的鋼板氧化皮沒有脫離，可以不用打磨）。通過耦合探頭能平滑地移動。2.確定檢測范圍焊接接頭在檢測之前，可在檢測面上劃出0.5P和1.0P的聲程檢測范圍線

30、，根據(jù)線的位置，可將探頭移動足夠的距離，避免掃查范圍不夠而造成缺陷漏檢。同時，根據(jù)探頭和這些線的位置關系，就能知道聲束通過焊接接頭的那一部份，這對回波的判定很有幫助。713.橫波探頭及儀器掃描速度的校準（1）斜探頭入射點及K值的測定可利用CSK-A試塊測定斜探頭的入射點及K值。具體的測定方法見任務一。K值測試時要測試三次，取平均值。（2）超聲檢測儀掃描速度的校準根據(jù)被檢測工件的規(guī)格及檢測要求，選擇聲程1：1調(diào)節(jié)掃描速度。724.距離波幅曲線的繪制及檢測靈敏度選擇利用CSK-A試塊繪制距離波幅曲線，根據(jù)板厚及標準，該產(chǎn)品的檢測靈敏度設定為:評定線166dB，定量線16，判廢線16+10dB。（1

31、）儀器系統(tǒng)靈敏度校準。探頭對準CSKA試塊上深度為10mm的16橫孔，找到最高回波，將回波高度調(diào)到80%波高，記錄此時的儀器的增益值。固定增益旋鈕和衰減器，分別檢測深度為20mm、30mm、40mm、50mm、60mm的16橫孔，找到最高回波，并在面板上標記相應波峰對應的點、，然后連接點、得到一條16的參數(shù)曲線，形成基準靈敏度曲線。73（2）經(jīng)參數(shù)輸入得到評定線166dB，定量線16，判廢線16+10dB。（3）掃查靈敏度的設定掃查靈敏度不低于最大聲程處的評定線靈敏度。這里靈敏度四參數(shù)分別為：1）最大檢測聲程處深度為54mm。2）基準反射體評定當量尺寸166dB。3）基準波高為20%。4）儀器

32、對應增益值為67.0dB。745.缺陷掃查（1）對接焊接接頭縱向缺陷粗檢測掃查方式1）掃查方式：采用全面鋸齒形掃查方式進行掃查，如圖2-35所示。探頭在前后移動的范圍內(nèi)應保證掃查到全部焊接接頭截面，在保證探頭垂直焊縫作前后移動的同時，還應作100150的擺動。探頭的每次掃查覆蓋率應大于探頭晶片直徑的15，左右移動之間距為D（D=晶片直徑）。752）掃查速度：探頭移動速度一般為不大于150mm/s。3）掃查靈敏度：不得低于評定線靈敏度。4）缺陷標記：在全面掃查過程中，發(fā)現(xiàn)缺陷要隨時在焊縫上進行標記，以便于對其進行精確測量。76（2）對接接頭精確檢測采用定量靈敏度針對全面掃查發(fā)現(xiàn)的缺陷或異常部位，

33、作如下掃查：1）垂直于焊接接頭方向前后移動，用以判定真?zhèn)稳毕莼蛉毕莸钠矫婧蜕疃任恢谩?）沿焊接接頭方向左右移動掃查，測量缺陷的指示長度。3）根據(jù)需要作定點轉(zhuǎn)角掃查，用以判定缺陷的形狀和類型。77（2）橫向缺陷的掃查1）平行或斜平行掃查：將探頭放置在對接焊接接頭同一面的兩側(cè)并將探頭平行于焊縫或與焊縫軸線呈1545左右的角度作前后移動掃查，如圖2-36所示。探頭在焊縫邊緣順著焊縫前后掃查，主要檢測母材熱影響區(qū)及其附近部位的橫向缺陷。探頭與焊縫軸線呈1545的掃查，主要是檢測焊縫部位的橫向缺陷。2）焊縫上的平行掃查：對磨平余高的焊縫，將探頭放置在焊縫上并沿焊縫方向掃查。此時，聲束軸線與裂紋界面垂直，

34、掃查焊縫橫向缺陷。78796.缺陷位置的測定焊接接頭中發(fā)現(xiàn)缺陷以后，首先要確定缺陷是否在焊縫上，再根據(jù)缺陷最大反射波幅在時基線上的位置，確定缺陷的水平位置與垂直深度。80三、檢測結(jié)果的記錄、評定與報告1.缺陷的評定和質(zhì)量分級焊接接頭的缺陷評定包括確定缺陷的位置、缺陷性質(zhì)、缺陷幅度和缺陷的指示長度，然后結(jié)合所標準中的規(guī)定，對焊接接進行質(zhì)量分級。下面以JB/T4730.3-2005標準進行質(zhì)量評定。81（1）缺陷評定超過評定線的信號應注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，如有懷疑時，應采取改變探頭K值、增加檢測面、觀察動態(tài)波形并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征作判定，如對波形不能判斷時。82（2）質(zhì)量分級832.填

35、寫檢測報告84項目4 板材的超聲波檢測 學習目標1.掌握板材的超聲波檢測的方法。2.能根據(jù)被檢件確定檢測條件、掃描速度和靈敏度的設定、進行缺陷的定位與定量，并根據(jù)檢測結(jié)果進行板材（鋼板、復合鋼板）質(zhì)量級別的評定。3.獨立完成典型板材的超聲檢測的操作及出具檢測報告。85 任務描述有一批鋼板，用于制作三類容器，材料為Q235R，主要技術(shù)參數(shù)如下：設計壓力為1.8MPa，設計溫度為50，規(guī)格為2400120040mm，爐批號為WG2011210的鋼板，要求進行抽查20%超聲檢測，執(zhí)行JB/T4730.3-2005標準，級合格。86相關知識一、鋼板加工及常見缺陷普通板材是由板坯經(jīng)軋制而成的，板坯則可澆

36、鑄法或由坯料軋制或鍛造制成。普通鋼板包括碳素鋼、低合金鋼及奧氏體不銹鋼板等。若按厚度分類，可分為薄板和厚板，GB/T2970標準厚鋼板超聲波檢驗方法將板厚在6mm以下的板材稱為薄板，厚度大于6mm以上的板材稱為厚板。板材中常見的缺陷有分層、折疊、裂紋、白點等，其中折疊、重皮、裂紋是產(chǎn)生在鋼板表面的缺陷，折疊和重皮較常見，裂紋較少見。87二、板材常用的檢測方法1.縱波直探頭直接接觸法檢測直接接觸法檢測是探頭通過薄層耦合劑與工件接觸進行檢測的方法。當探頭位于鋼板中的完好位置時，示波屏上只有始波和多次底波，且多次底波間的距離相等，無缺陷波出現(xiàn)。如圖2-38（a）所示。當工件中存在小缺陷時，示波屏上缺

37、陷回波與底波共存，底波有所下降，如圖2-38（b）所示。當工件中存在大缺陷時，示波屏上出現(xiàn)缺陷波的多次反射，底波明顯降低或消失，如圖2-38（c）所示。882.縱波垂直入射水浸法檢測水浸法中探頭與鋼板不直接接觸，而是通過一層水來耦合。局部液浸法鋼板檢測如圖2-40所示。89由于水/鋼界面（鋼板上表面）多次回波與鋼板底面多次回波互相干擾，不利檢測?？赏ㄟ^調(diào)整水層厚度，可使水/鋼界面回波分別與鋼板多次底波重合，這時示波屏上波形就會變的清晰利于檢測，這種方法稱為多次重合法，如圖2-41所示。當界面二次回波分別與鋼板反射波一一重合時稱為一次重合法。當界面二次回波分別與第2、第3、第4、次鋼板底波重合時

38、稱為二次重合法，三、四次重合法，依此類推。9091任務實施一、板材檢測工藝1.檢測方法的選擇根據(jù)檢測標準，鋼板檢測應采用縱波直探頭法進行檢測，可采用水浸法和直接接觸法，檢測面和檢測方向是在任一軋制鋼板表面的垂直入射檢測。這里可選用直接接觸法檢測。922.探頭的選擇探頭的選擇包括探頭頻率、直徑和結(jié)構(gòu)形式的選擇。由于鋼板晶粒比較細，為了獲得較高的分辨力，宜選用較高的頻率，探頭的頻率一般為2.5MHz5 MHz。鋼板面積大，為了提高檢測效率，宜選用較大直徑的探頭。對于厚度較小的鋼板，為避免大探頭近場區(qū)長度大對檢測的不利影響，探頭的直徑不宜過大，一般探頭的直徑范圍為10mm25mm.探頭的結(jié)構(gòu)形式主要

39、根據(jù)板厚來確定，當板厚大于20mm時，可選用單晶直探頭。板厚較?。?mm20mm）時，為減小盲區(qū)，可選用雙晶直探頭。933.掃查方式的選擇（1）全面掃查如圖2-42（a）所示，對鋼板作100%的掃查，為避免缺陷漏檢，每相鄰兩次掃查應有10%的重復掃查面，探頭移動方向垂直于鋼板壓延方向。全面掃查用于要求較高的鋼板檢測。（2）列線掃查如圖2-42（b）所示，在鋼板上劃出等距離的平行列線，探頭沿列線掃查，一般列線間距不大于100mm，并垂直于壓延方向。在鋼板剖口預定線兩側(cè)各50mm（當板厚超過100mm時，以板厚的一半為準）內(nèi)應作100%掃查。（3）邊緣掃查在鋼板邊緣的一定范圍內(nèi)作全面掃查，例如某鋼

40、板四周各50mm內(nèi)作全面掃查。如圖2-42（c）所示。（4）格子掃查如圖2-42（d）所示，在鋼板邊緣50mm內(nèi)作全面掃查，其余按200mm200mm的格子線掃查。94954.試塊的選用及靈敏度的設定板材檢測使用的標準試塊有CB階梯試塊、CB平底也試塊。其中CB階梯試塊用于板厚小于等于20mm鋼板檢測，CB平底孔試塊適用于板厚大于20mm的鋼板檢測。當板厚不小于三倍近場區(qū)時，且板材上下兩個表面平行也可取鋼板無缺陷完好部位的第一次底波來校準靈敏度，其結(jié)果與平底孔試塊校準靈敏度的要求相一致。本檢測任務可選用平底孔試塊CB1調(diào)節(jié)檢測靈敏度。按JB/T 4703.32005標準規(guī)定，板厚大于20mm時，應將CB試塊中5平底孔第一次反射波高調(diào)整到滿刻度的50%作為基準靈敏度。965.掃查速度的選擇為了防止漏檢，手工檢測時掃查速度應在0.2m/s以內(nèi)，要根據(jù)所使用儀器的脈沖重復頻率和響應速度調(diào)節(jié)掃查速度，液晶顯示屏和其他響應速度較慢的儀器，應使用較小的掃查速度。水浸自動檢測系統(tǒng)的最大掃查速度與要求檢出的最小缺陷尺寸、所檢