第7章板材和管材超聲波檢測(cè)

第7章板材和管材超聲波檢測(cè)第一頁，共73頁。7.1板材超聲波檢測(cè)板材按材質(zhì)分類有碳素鋼、低合金鋼、鋁及鋁合金鋼、鈦及鈦合金鋼、奧氏體鋼、鎳及鎳合金鋼、雙相不銹鋼等，這里主要介紹常用的碳素鋼、低合金鋼中厚板（板厚≥6mm）的超聲波檢測(cè)。第二頁，共73頁。7.1.1板材中的常見缺陷

板材在加工過程中產(chǎn)生的缺陷有分層、非金屬夾雜物、折迭、重皮、白點(diǎn)、裂紋等，

其中折迭、重皮、裂紋是產(chǎn)生在鋼板表面的缺陷，白點(diǎn)多出現(xiàn)在厚度大于40mm的鋼板中，分層、非金屬夾雜物是產(chǎn)生在鋼板內(nèi)部的缺陷。分層、非金屬夾雜物也是鋼板中常見的缺陷，分層缺陷大都平行于鋼板表面。較小的分層、非金屬夾雜物類缺陷存在于鋼板中一般是允許的，但分層、非金屬夾雜物類的缺陷存在于板材焊接坡口處會(huì)使板材在焊接時(shí)產(chǎn)生缺陷，因此，板材坡口處的位置從焊接角度考慮要求較為嚴(yán)格，在有關(guān)質(zhì)量評(píng)定中可以看到。

第三頁，共73頁。由于板材中缺陷的取向跟原材料中的缺陷位置及扎制工藝有關(guān)，而且這些缺陷直接影響焊接和冷加工，在檢測(cè)過程中主要控制焊接部位。重要工件在冷成型后對(duì)焊接部位及鄰近區(qū)域進(jìn)行一次超聲波探傷檢查，有助于焊接件的質(zhì)量控制。第四頁，共73頁。7.1.2常用檢測(cè)方法鋼板中的主要缺陷平行于鋼板表面，為檢測(cè)鋼板中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的縱波檢測(cè)，如有特殊要求，可輔以其他波型的檢測(cè)方式，其耦合方式有直接接觸法和液浸法。第五頁，共73頁。1直接接觸法探頭通過耦合劑與工件接觸進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)探頭位于被檢對(duì)象完好區(qū)（無缺陷）時(shí)，顯示屏上顯示多次等距離的底波，無缺陷波(如下圖)。圖7.1（a）鋼板接觸法檢測(cè)中常見的波形第六頁，共73頁。當(dāng)探頭位于缺陷較小的區(qū)域（缺陷截面小于聲束截面積）時(shí)，顯示屏上缺陷回波與底波共存，底波有所下降(如下圖)。

圖7.1（b）鋼板接觸法檢測(cè)中常見的波形第七頁，共73頁。當(dāng)探頭位于缺陷較大區(qū)域（缺陷截面大于等于聲束截面積）時(shí)，顯示屏上只有缺陷的多次反射波，底波消失(如下圖)。

圖7.1（c）鋼板接觸法檢測(cè)中常見的波形第八頁，共73頁。2液浸法液浸法是探頭與鋼板通過一層耦合液體（常用水）來耦合，見圖7.2。為使鋼板上（耦合液體/鋼）下（鋼板底面）表面的多次反射波不互相干擾，常調(diào)整液體層厚度使耦合液體/鋼界面的反射波和鋼板底面多次反射波重合，這種方法稱為多次重合法,見圖7.3。

圖7.2局部液浸法鋼板檢測(cè)

第九頁，共73頁。圖7.3鋼板液浸重合法檢測(cè)第十頁，共73頁。當(dāng)耦合液體/鋼界面的界面波S第2、3、4……次反射波分別與鋼板的第1、2、3……次底波一一重合時(shí)，稱為一次重合法；當(dāng)耦合液體/鋼界面的第2、3、4……次反射波分別與鋼板的第2、4、6……次底波重合時(shí)，稱為二次重合法。一般較為常用的是四次重合法。

第十一頁，共73頁。液浸法超聲波檢測(cè)中，耦合液體層厚度的確定可由（7.1）式通過計(jì)算求得：（7.1）當(dāng)以水為耦合液體時(shí)（＝1/4）

h－耦合液體層厚度n－重合次數(shù)（即一次重合法n=1、二次重合法n=2）c液－耦合液體中的聲速c鋼－鋼中的聲速T－鋼板厚度第十二頁，共73頁。例1：用超聲波水浸法檢測(cè)厚度為32mm的鋼板，若采用四次重合法檢測(cè)，求水層厚度？已知：T=32mmn=4求：h解：

答：采用四次重合法檢測(cè)時(shí)，水層厚度為32mm。第十三頁，共73頁。7.1.3板材超聲波檢測(cè)過程7.1.3.1表面要求鋼板檢測(cè)時(shí)表面為軋制面，當(dāng)表面比較粗糙或氧化皮較為嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)做適當(dāng)?shù)奶幚?，如用鋼絲刷及打磨等。一般選取鋼板的任意一個(gè)軋制面進(jìn)行檢測(cè)，如有需要也可選上下兩個(gè)軋制面進(jìn)行檢測(cè)。第十四頁，共73頁。7.1.3.2探頭選用探頭的頻率一般為2.5MHz～5MHz，這是因?yàn)殇摪宓木Я１容^細(xì)，較高的頻率可以獲得較高的分辨力。一般探頭的直徑為Φ10mm～Φ30mm，對(duì)于較大面積的鋼板為提高工作效率可采用較大直徑的探頭，對(duì)于較薄的鋼板為減小近場(chǎng)區(qū)影響應(yīng)使用雙晶直探頭或采用小直徑的探頭,探頭選用應(yīng)符合表7.1的要求。第十五頁，共73頁。表7.1板材超聲波檢測(cè)探頭選用板厚㎜采用探頭公稱頻率MHz探頭晶片尺寸6～20雙晶直探頭

5晶片面積不小于150㎜2＞20～40單晶直探頭

5Φ14㎜～Φ20㎜＞40～250單晶直探頭

2.5Φ20㎜～Φ25㎜第十六頁，共73頁。7.1.3.3試塊選用板材檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)試塊有CBⅠ階梯試塊、CBⅡ平底孔試塊，兩種試塊形狀及尺寸見圖3.18、圖3.19及表7.2。其中階梯試塊用于板厚小于等于20mm鋼板檢測(cè)，平底孔試塊適用于板厚大于20mm的鋼板檢測(cè)。當(dāng)板厚不小于三倍近場(chǎng)區(qū)時(shí)，且板材上下兩個(gè)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(zhǔn)靈敏度，其結(jié)果應(yīng)與平底孔試塊校準(zhǔn)靈敏度的要求相一致。第十七頁，共73頁。7.1.3.4儀器系統(tǒng)的校準(zhǔn)1.掃描速度調(diào)節(jié)（檢測(cè)范圍）掃描速度的調(diào)節(jié)應(yīng)保證足夠的檢測(cè)范圍，以便可以觀察多次底波或缺陷波的情況。第十八頁，共73頁。2.靈敏度的調(diào)節(jié)在鋼板檢測(cè)中一般用階梯試塊、平底孔試塊、鋼板底波法來進(jìn)行靈敏度的調(diào)節(jié)。板厚不大于20mm時(shí)，利用CBⅠ階梯試塊調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度時(shí)，探頭對(duì)準(zhǔn)試塊與工件等厚（或不小于鋼板板厚的近似厚度）處將第一次底波高度調(diào)整到滿刻度的50%，再提高10dB作為基準(zhǔn)靈敏度。利用平底孔試塊調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度時(shí)，探頭對(duì)準(zhǔn)表7.2規(guī)定的平底孔，調(diào)節(jié)儀器使平底孔反射波達(dá)到顯示屏滿刻度的50%作為基準(zhǔn)靈敏度。第十九頁，共73頁。表7.2CBⅡ標(biāo)準(zhǔn)試塊第二十頁，共73頁。利用工件底波調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度時(shí)，取鋼板完好區(qū)域的第一次底波達(dá)基準(zhǔn)波高（一般為顯示屏滿刻度的50%），但底波法調(diào)節(jié)的靈敏度應(yīng)與表7.2要求的靈敏度相一致。掃查時(shí)掃查靈敏度一般在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高6dB，在測(cè)定缺陷當(dāng)量時(shí)應(yīng)將靈敏度調(diào)回基準(zhǔn)靈敏度。第二十一頁，共73頁。7.1.3.5掃查掃查方式：常用的掃查方式有全面掃查、列線掃查、邊緣掃查、格子掃查。1.全面掃查探頭移動(dòng)方向沿垂直于鋼板壓延方向?qū)︿摪遄?00%的全面積掃查，相鄰兩次掃查的覆蓋面積一般不小于探頭直徑的15%，見圖7.4a）。對(duì)于要求較高的鋼板常采用這種掃查方式。第二十二頁，共73頁。圖7.4（a）全面掃查第二十三頁，共73頁。2.列線掃查在鋼板上劃出垂直于鋼板壓延方向的等間距的平行線（如有需要也可沿平行于鋼板的壓延方向進(jìn)行），一般列線間距不大于100mm，見圖7.4b）。探頭沿這些平行線進(jìn)行掃查，在發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)再在缺陷周圍擴(kuò)大掃查范圍，但在鋼板剖口預(yù)定線兩側(cè)各50mm（當(dāng)板厚超過100mm時(shí)，以板厚的一半為準(zhǔn)）內(nèi)應(yīng)作100%掃查。第二十四頁，共73頁。圖7.4（b）列線掃查第二十五頁，共73頁。3.邊緣掃查在鋼板邊緣的一定范圍內(nèi)做全面積掃查，見圖7.4c）。這個(gè)范圍一般由相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范給出。4.格子劃線掃查在鋼板周邊50mm范圍內(nèi)做全面積掃查，其余部分畫成方格子線，一般取100mm×100mm或200mm×200mm，探頭沿格子線掃查，在發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)再在缺陷周圍擴(kuò)大掃查范圍。見圖7.4(d）第二十六頁，共73頁。圖7.4（c）列線掃查圖7.4（d)格子掃查第二十七頁，共73頁。7.1.3.6缺陷的識(shí)別與測(cè)定1.缺陷識(shí)別在鋼板檢測(cè)中一般根據(jù)缺陷波和底波來判別鋼板中的缺陷情況，滿足下列條件之一的均作為缺陷予以標(biāo)識(shí)和記錄：a)缺陷第一次反射波F1≥50%；b)第一次底波B1＜100%，第一次缺陷反射波F1與第一次底波B1之比F1/B1≥50%；c)第一次底波B1＜50%。第二十八頁，共73頁。2.缺陷的測(cè)定檢測(cè)中達(dá)到要求記錄水平的缺陷應(yīng)測(cè)定其位置、大小、并估判缺陷的性質(zhì)。1）缺陷位置測(cè)定：根據(jù)缺陷波對(duì)應(yīng)的水平刻度值和掃描速度確定缺陷的深度，根據(jù)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)探頭的位置確定缺陷的平面位置。2）缺陷大小的測(cè)定：一般使用絕對(duì)靈敏度法測(cè)定缺陷的大小。在板材超聲波檢測(cè)中常按下述方法測(cè)定缺陷的范圍和大小。第二十九頁，共73頁。a）檢出缺陷后，應(yīng)在它的周圍繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)，以確定缺陷范圍。b）用雙晶直探頭確定缺陷的邊界范圍或指示長(zhǎng)度時(shí)，探頭的移動(dòng)方向應(yīng)與探頭的隔聲層相垂直，并使缺陷波下降到基準(zhǔn)靈敏度條件下顯示屏滿刻度25%或使缺陷第一次反射波波高與底面第一次反射波高之比為50%。此時(shí)探頭中心的移動(dòng)距離即為缺陷的指示長(zhǎng)度，探頭中心點(diǎn)即為缺陷的邊界點(diǎn)。兩種方法測(cè)得的結(jié)果以較嚴(yán)重者為準(zhǔn)。第三十頁，共73頁。c）用單直探頭確定缺陷的邊界范圍或指示長(zhǎng)度，移動(dòng)探頭使缺陷第一次反射波波高下降到基準(zhǔn)靈敏度條件下顯示屏滿刻度25%或使缺陷第一次反射波波高與底面第一次反射波高之比為50%。此時(shí)探頭中心的移動(dòng)距離即為缺陷的指示長(zhǎng)度，探頭中心點(diǎn)即為缺陷的邊界點(diǎn)。兩種方法測(cè)得的結(jié)果以較嚴(yán)重者為準(zhǔn)。第三十一頁，共73頁。d）按底面第一次反射波（B1）波高低于滿刻度50%確定的缺陷在測(cè)定缺陷的邊界范圍或指示長(zhǎng)度時(shí)，移動(dòng)探頭（單直探頭或雙直探頭）使底面第一次反射波升高到顯示屏滿刻度的50%。此時(shí)探頭中心的移動(dòng)距離即為缺陷的指示長(zhǎng)度，探頭中心點(diǎn)即為缺陷的邊界點(diǎn)。此外在測(cè)定缺陷的大小時(shí)還應(yīng)注意疊加效應(yīng)的識(shí)別。所謂疊加效應(yīng)是指在薄板中當(dāng)缺陷較小時(shí)，缺陷反射波從第一次開始，第二次、第三次反射波逐漸增高，增高到一定程度以后的反射波又逐漸降低的現(xiàn)象。第三十二頁，共73頁。3.缺陷性質(zhì)的識(shí)別：根據(jù)缺陷反射波和底波特點(diǎn)來估計(jì)缺陷的性質(zhì)。分層：缺陷波形陡直，底波明顯下降或完全消失。折迭：不一定有缺陷波，但始脈沖加寬，底波明顯下降或消失。白點(diǎn)：波形密集、互相彼連、移動(dòng)探頭此起彼伏、十分活躍，重復(fù)性差。第三十三頁，共73頁。7.1.3.7缺陷的評(píng)定與質(zhì)量分級(jí)JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)缺陷的性質(zhì)、指示長(zhǎng)度、指示面積來進(jìn)行缺陷的評(píng)定與質(zhì)量分級(jí)，規(guī)定如下：1.缺陷的評(píng)定1）缺陷的指示長(zhǎng)度的評(píng)定規(guī)則單個(gè)缺陷按其指示的最大長(zhǎng)度作為該缺陷的指示長(zhǎng)度。若單個(gè)缺陷的指示長(zhǎng)度小于40㎜時(shí)，可不作記錄。第三十四頁，共73頁。2）單個(gè)缺陷指示面積的評(píng)定規(guī)則單個(gè)缺陷的指示面積=缺陷的指示長(zhǎng)度×缺陷的指示寬度(與長(zhǎng)度方向垂直的最大尺寸)a）一個(gè)缺陷按其指示的面積作為該缺陷的單個(gè)指示面積。b）多個(gè)缺陷其相鄰間距小于100㎜或間距小于相鄰較小缺陷的指示長(zhǎng)度（取其最大值）時(shí)，以各缺陷面積之和作為單個(gè)缺陷指示面積。c）指示面積不計(jì)的單個(gè)缺陷見表7.3第三十五頁，共73頁。3）缺陷面積百分比的評(píng)定規(guī)則在任一1m×1m的檢測(cè)面積內(nèi)，按缺陷面積所占的百分比來確定。如鋼板面積小于1m×1m，可按比例折算。第三十六頁，共73頁。2.質(zhì)量分級(jí)1）鋼板質(zhì)量分級(jí)見表7.3。2）在剖口預(yù)定線兩側(cè)各50㎜（當(dāng)板厚超過100㎜時(shí)，以板厚的一半為準(zhǔn)）內(nèi)，缺陷的指示長(zhǎng)度大于或等于50㎜時(shí)，應(yīng)評(píng)為Ⅴ級(jí)。3）在檢測(cè)過程中，檢測(cè)人員如確認(rèn)鋼板中有白點(diǎn)、裂紋等危害性缺陷存在時(shí)，應(yīng)評(píng)為Ⅴ級(jí)。第三十七頁，共73頁。表7.3鋼板質(zhì)量分級(jí)第三十八頁，共73頁。7.2復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè)7.2.1復(fù)合鋼板的加工及主要缺陷復(fù)合板是由基板和復(fù)合層板組成的?；逋ǔ２捎锰间摗⒌秃辖痄摪寤虿讳P鋼板，復(fù)合層板通常采用不銹鋼、鈦及鈦合金、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、銅及銅合金板。復(fù)合層板用來提高耐磨、耐腐蝕等性能，基板用來保證復(fù)合板的強(qiáng)度?；搴蛷?fù)合層板的結(jié)合采用軋制法、爆炸復(fù)合法和堆焊法等。復(fù)合板中的缺陷主要是復(fù)合層板和基板結(jié)合層界面上的未結(jié)合，未結(jié)合部分的缺陷呈完全脫開或不完全脫開狀態(tài)。超聲波檢測(cè)主要是檢測(cè)基板和復(fù)合層板結(jié)合狀態(tài)的。第三十九頁，共73頁。7.2.2復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè)的反射波分析復(fù)合板的基板和復(fù)合層板即使完全結(jié)合，由于復(fù)合層板的聲阻抗和基板的聲阻抗一般不相同，因此對(duì)復(fù)合板作縱波垂直檢測(cè)時(shí)，在基板和復(fù)合層板的結(jié)合界面上會(huì)產(chǎn)生反射波，超聲波檢測(cè)儀顯示屏上同時(shí)收到界面反射波和底面反射波。復(fù)合板縱波垂直檢測(cè)時(shí)超聲波的傳播路徑和檢測(cè)圖形見示意圖7.5。第四十頁，共73頁。圖7.5鈦復(fù)合鋼板縱波垂直檢測(cè)時(shí)的超聲波傳播路徑及反射波示意圖圖中I、I1為界面反射波，I2為界面多次反射波；B為底面反射波，B1的傳播路徑較為復(fù)雜：一條是I1經(jīng)復(fù)合板表面反射然后在界面處透射，而后經(jīng)基板底面反射，這個(gè)反射波在界面處透射最后回到復(fù)合板表面；另一條是B經(jīng)復(fù)合板表面反射后，在界面處再次反射并回到復(fù)合板表面。

第四十一頁，共73頁。設(shè)界面的聲壓反射率（取決對(duì)值）為r,按第一章第三節(jié)講述的理論，即：

（7.2）

表7.4表示由計(jì)算得出的基板和幾種復(fù)合層材料組成的界面的聲壓反射率。這里基材（鋼）的聲阻抗取46×106kg/m2s。第四十二頁，共73頁。表7.4基板（鋼）和復(fù)合層板的界面聲壓反射率復(fù)合層板Z2

106kg/m2sZ1/Z2r鎳53.50.8600.07518-8不銹鋼47.71.0070.0035銅44.61.0310.152鈦27.41.6790.253鋁17.32.6590.453第四十三頁，共73頁。在圖7.5中,如以I1/B或I/B作表示界面反射波大小的指標(biāo),則其間關(guān)系如下:

（7.3）

用表7.4中的數(shù)值用式（5-3）計(jì)算I/B,結(jié)果見表7.5

第四十四頁，共73頁。表7.5界面反射波的大小復(fù)合層板I/B

I/B的分貝值

鎳0.0755-22.5dB18-8不銹鋼0.0035-49.1dB銅0.155-18.2dB鈦0.270-11.4dB鋁0.570-4.9dB由此表可知,復(fù)合層板是18-8不銹鋼的復(fù)合板,界面反射波極小,幾乎看不到.而復(fù)合層板是鋁和鈦的復(fù)合板,界面反射波就相當(dāng)大.圖7.5是按復(fù)合層板是鈦的情況畫出來的。第四十五頁，共73頁。7.2.3復(fù)合鋼板的超聲波檢測(cè)過程7.2.3.1探頭選用探頭的選用應(yīng)按表7.1的規(guī)定進(jìn)行。7.2.3.2耦合方式耦合方式可采用直接接觸法或液浸法。7.2.3.3檢測(cè)面一般從基板側(cè)表面進(jìn)行檢測(cè)，需要時(shí)也可以從復(fù)合板材側(cè)進(jìn)行檢測(cè)。第四十六頁，共73頁。7.2.3.4掃查方式a)掃查方式可采用100%掃查或沿鋼板寬度方向，間隔為50mm的平行線掃查；b)根據(jù)合同、技術(shù)協(xié)議書或圖樣的要求，也可采用其他掃查形式；c)在坡口預(yù)定線兩側(cè)各50mm內(nèi)應(yīng)作100%掃查。7.2.3.5基準(zhǔn)靈敏度的確定將探頭置于復(fù)合鋼板完全結(jié)合部位，調(diào)節(jié)第一次底波高度為顯示屏滿刻度的80%。以此作為基準(zhǔn)靈敏度。第四十七頁，共73頁。7.2.3.6未結(jié)合區(qū)的測(cè)定第一次底波高度低于顯示屏滿刻度的5%，且明顯有未結(jié)合缺陷反射波存在時(shí)（≥5%），該部位稱為未結(jié)合區(qū)。移動(dòng)探頭，使第一次底波升高到顯示屏滿刻度的40%，以此時(shí)探頭中心作為未結(jié)合區(qū)邊界點(diǎn)。第四十八頁，共73頁。7.2.3.7未結(jié)合缺陷的評(píng)定和質(zhì)量分級(jí)不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未結(jié)合缺陷的評(píng)定與質(zhì)量分級(jí)有不同要求，JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未結(jié)合缺陷的評(píng)定和質(zhì)量分級(jí)的規(guī)定如下：1.缺陷指示長(zhǎng)度的評(píng)定一個(gè)缺陷按其指示的最大長(zhǎng)度作為該缺陷的指示長(zhǎng)度。若單個(gè)缺陷的指示長(zhǎng)度小于25mm時(shí)，可不作記錄。第四十九頁，共73頁。2.缺陷面積的評(píng)定多個(gè)相鄰的未結(jié)合區(qū)，當(dāng)其最小間距小于等于20mm時(shí)，應(yīng)作為單個(gè)未結(jié)合區(qū)處理，其面積為各個(gè)未結(jié)合區(qū)面積之和。3.未結(jié)合率的評(píng)定未結(jié)合區(qū)總面積占復(fù)合板總面積的百分比。4.質(zhì)量分級(jí)評(píng)定1)復(fù)合鋼板質(zhì)量分級(jí)評(píng)定按表7.6的規(guī)定。2)在剖口的預(yù)定線兩側(cè)各50mm的范圍內(nèi)，未結(jié)合的指示長(zhǎng)度大于或等于25mm時(shí)，定級(jí)為Ⅳ級(jí)。第五十頁，共73頁。表7.6復(fù)合鋼板質(zhì)量等級(jí)評(píng)定第五十一頁，共73頁。7.3無縫鋼管超聲波檢測(cè)鋼管按其加工方法分為無縫鋼管和焊接管，無縫鋼管加工有熱軋和冷拔兩種方法，焊接管加工有螺旋焊縫和直縫電焊鋼管兩種方法，本節(jié)介紹碳鋼和低合金鋼及奧氏體不銹鋼無縫鋼管的超聲波檢測(cè)。第五十二頁，共73頁。7.3.1無縫鋼管的常見缺陷無縫鋼管加工方法有熱軋（擠壓無縫鋼管）和冷拔，無縫鋼管中缺陷與加工方法有關(guān)。無縫鋼管中常見缺陷有裂紋、折迭、分層等；折迭屬表面缺陷；裂紋存在于無縫鋼管的內(nèi)部和表面；分層屬內(nèi)部缺陷，本節(jié)介紹的超聲波檢測(cè)方法不適用于分層缺陷的檢測(cè)。第五十三頁，共73頁。7.3.2無縫鋼管的常用檢測(cè)方法無縫鋼管中缺陷按其方向有縱向缺陷和橫向缺陷，鋼管的檢測(cè)主要針對(duì)縱向缺陷。檢測(cè)縱向缺陷時(shí)超聲聲束應(yīng)由鋼管外圓橫截面中心線一側(cè)傾斜入射，在管壁內(nèi)沿周向呈鋸齒形傳播（如圖7.6所示）。檢測(cè)橫向缺陷時(shí)超聲聲束應(yīng)沿軸向傾斜入射呈鋸齒形傳播（如圖7.7所示）。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，通常希望管材中存在的波形單一，形成的A型顯示波形清晰簡(jiǎn)單，以便于缺陷信號(hào)的正確判斷和解釋。因此將管材檢測(cè)的傾斜入射聲束入射角選擇在第一臨界角和第二臨界角之間，使管材中只存在橫波進(jìn)行檢測(cè)且聲束軸線能掃查到內(nèi)壁。無縫鋼管檢測(cè)按耦合方式分為接觸法和液浸法，下面介紹兩種方法的特點(diǎn)。第五十四頁，共73頁。第五十五頁，共73頁。7.3.2.1接觸法檢測(cè)接觸法檢測(cè)使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭。管材曲率半徑小時(shí)，接觸法檢測(cè)耦合不良，聲束嚴(yán)重?cái)U(kuò)散，靈敏度低，一般采用聚焦探頭、將有機(jī)玻璃斜楔塊加工成與管材表面吻合良好的曲面,也可在探頭前加裝與管材吻合良好的滑塊（見圖7.8）等方法提高檢測(cè)靈敏度。接觸法檢測(cè)效率低、探頭損耗大適用于單件小批量及規(guī)格多的情況。接觸法檢測(cè)為保證管材內(nèi)只有橫波并使橫波掃查到管材內(nèi)壁（見圖7.9）斜探頭的折射角按下面方法確定：第五十六頁，共73頁。圖7.8探頭前加裝滑塊圖7.9管材接觸法檢測(cè)第五十七頁，共73頁。接觸法檢測(cè)斜探頭的折射角按下面方法確定：1.管材內(nèi)只有橫波：2.橫波檢測(cè)到管材內(nèi)壁：；3.滿足管材內(nèi)只有橫波并檢測(cè)到內(nèi)壁的條件為：（7.4）式中：CL有—有機(jī)玻璃中的縱波聲速CS鋼—鋼中的橫波聲速r—檢測(cè)的管內(nèi)徑R—檢測(cè)的管外徑第五十八頁，共73頁。例題2：用單斜探頭直接接觸法檢測(cè)Φ325×40mm無縫鋼管，求探頭的最大K值？已知：D0=325mmT=40mm求:解:

滿足橫波檢測(cè)到管材內(nèi)壁的最大折射角：答:探頭的最大K值為1.15。第五十九頁，共73頁。7.3.2.2液浸法將液浸縱波探頭置于液體中，利用縱波傾斜入射到液體/鋼界面，當(dāng)入射角α在第一臨界角和第二臨界角之間時(shí)，在管材內(nèi)對(duì)縱向缺陷進(jìn)行全橫波檢測(cè)，見圖7.10（圖中所示反射波表示的是相對(duì)位置，實(shí)際檢測(cè)中它們不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在顯示屏上）。液浸法耦合效果好、檢測(cè)速度快、靈敏度高、探頭損耗小、特別適用于對(duì)小徑管的全周長(zhǎng)自動(dòng)化檢測(cè)。

第六十頁，共73頁。簡(jiǎn)單介紹一下液浸法的幾個(gè)工藝參數(shù)的選擇：1.偏心距：探頭聲束軸線與管材中心軸線的水平距離?？刂破木嗑涂梢钥刂迫肷浣铅?。偏心距的范圍由兩個(gè)條件決定，一是保證聲束軸線能夠檢測(cè)到管材內(nèi)壁，二是保證全橫波檢測(cè)。聲束軸線檢測(cè)內(nèi)壁的條件：全橫波檢測(cè)的條件：同時(shí)滿足上述條件時(shí)：（7.5）第六十一頁，共73頁。第六十二頁，共73頁。∵∴偏心距的范圍（7.6）耦合液體如果用水，將水和鋼中的聲速代入有（7.7）實(shí)際工作總常取偏心距的平均值即（7.8）式中：cL液－液體中縱波聲速cL鋼－鋼中縱波聲速cS鋼－鋼中橫波聲速R－小徑管外半徑r－小徑管內(nèi)半徑X－偏心距第六十三頁，共73頁。2.液體層厚度：液體層厚度要保證液體/鋼界面的第二次反射波位于管子的內(nèi)壁缺陷的一次波和二次波之后，這樣便于對(duì)缺陷的識(shí)別。如果用水作為耦合液體的話，由水和鋼的聲速可知水層厚度大于管材中橫波聲程的一半就能滿足上述要求，即：（7.9）第六十四頁，共73頁。3.焦距：（7.10）4.聚焦探頭聲透鏡的曲率半徑：（7.11）以有機(jī)玻璃探頭水耦合為例（7.12）式中：—聲透鏡中縱波聲速