超聲波檢測方法和通用工藝(2010長春)

1、第五章 超聲波檢測方法和通用工藝第一節(jié) 超聲波檢測方法概述一、按原理分類脈沖反射法、穿透法和共振法1、脈沖反射法：超聲波探頭發(fā)射脈沖到被檢試件內，根據(jù)發(fā)射波的情況來檢測試件缺陷的方法，稱脈沖反射法。包括：缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。2、穿透法：依據(jù)脈沖或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況的一種方法，稱穿透法。3、共振法：若超聲波在被檢工件內傳播，當試件的厚度為超聲波的半波長的整數(shù)倍時，將引起共振，儀器顯示出共振頻率，但試件內存在缺陷或工件厚度發(fā)生變化時，將改變試件的共振頻率。依據(jù)試件的共振特性，來判斷缺陷情況和工件厚度變化情況的方法稱共振法。二、按波形分類縱波法、橫波法、表面波

2、法、板波法、爬波法1、縱波法：使用直探頭發(fā)射縱波，進行檢測的方法。包括：單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法。2、橫波法：將縱波通過楔塊、水等介質傾斜入射至試件檢測面，利用波型轉換得到橫波進行檢測的方法，稱橫波法。3、表面波法：使用表面波進行檢測的方法，稱表面波法。4、板波法：使用板波進行檢測的方法，稱為板波法。5、爬波法：（爬波是指表面下的縱波，它是當?shù)谝唤橘|中的縱波入射角位于第一臨界角附近時在第二介質中產(chǎn)生的表面下橫波，這種表面下縱波不是純粹的縱波，還有折射橫波。）爬波對于檢測表面比較粗糙的工件表面缺陷，靈敏度分辨率比表面波高。三、按探頭數(shù)目分類1、單探頭法使用一個探頭兼在發(fā)射和接收超聲

3、波的檢測方法稱為單探頭法。特點：對于與波束軸線垂直的片狀缺陷和立體缺陷的檢出效果好。與波束軸線平行的片狀缺陷難以檢出。2、雙探頭法使用兩個探頭（一個發(fā)射，一個接收）進行檢測的方法稱為雙探頭法。其主要用于發(fā)現(xiàn)單探頭法難以檢出的缺陷。方法：并列式、交叉式、V型串列式、K型串列式、串列式等。 并列式K形式 交叉式 V形式 串列式 圖13、多探頭法使用二個以上的探頭成對的組合在一起進行檢測的方法，稱為多探頭法。例如：相控陣檢測方法。四、按探頭接觸方法分類1、直接接觸法探頭與試件探測面之間，涂有很薄的耦合劑層，這種檢測方法稱直接接觸法。特點：檢測圖形較簡單，判斷容易，檢出缺陷靈敏度高。操作方法簡單，但要

4、求檢測面光潔度高。2、液浸法 將探頭和工件浸于液體中以液體耦合劑進行檢測的方法，稱為液浸法。分為全浸沒式和局部浸沒式（噴液式、通水式、滿溢式）。第二節(jié) 儀器與探頭的選擇一、檢測儀器選擇1、儀器和各項指標要符合檢測對象標準規(guī)定的要求。2、對于定位要求高的情況，應選擇水平線性誤差小的儀器。3、對于定量要求的情況，應選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器。4、對于大型零件檢測，應選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大的儀器。5、為了有效的發(fā)現(xiàn)近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，應選擇盲區(qū)小、分辨力好的儀器。6、對于室外檢測，應選擇重量輕，熒光屏亮度好，抗干擾能力強的攜帶儀器。二、探頭選擇1、型式選擇：原則為根據(jù)檢測對

5、象和檢測目的的決定例如：焊縫斜探頭 鋼板、鑄件直探頭 鋼管、水浸板材聚焦探頭（線、點聚焦） 近表面缺陷雙直探頭 表面缺陷表面波探頭 不銹鋼焊縫與螺栓檢測縱波斜探頭 2、探頭頻率選擇超聲波檢測靈敏度一般為，對于鋼工件用2.5-5MHZ，為：縱波2.361.18，橫波1.290.65，則縱波檢測缺陷最小值為0.61.2mm之間，橫波檢測缺陷最小值：0.30.6mm之間.這對承壓類設備檢測要求已能滿足。對晶粒較細的鑄件、軋制件、焊接件等常采用2.5-5MHz。對晶粒較粗的鑄件、奧氏體鋼等會出現(xiàn)許林狀反射，（由材料中聲阻抗有差異的微小界面反射面），也和材料噪聲干擾缺陷檢測，故采用較低的0.5-2.5M

6、Hz的頻率，主要是提高信噪比，減少晶粒反射。另外還要考慮以下因素：1）、由于波的繞射，使超聲波檢測靈敏度約為，因此提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。(f= f升高 減少)C光速、f頻率、波長 2）、頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰缺陷。 =arcsin1.22 3)、由=arcsin1.22可知，頻率高，波長短，則半擴散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并定位。4）、由N=,頻率高，波長短，近場區(qū)長度大，對檢測不利。5）、=C2Fd3f4，頻率增加，衰減急劇增加。3、晶片尺寸選擇原則：1）、晶片尺寸要滿足標準要求，如滿足JB/T4730-2005的要求，即晶片面積一般不應大

7、于500mm2，且任一邊長原則上不大于25mm。 2）、其次考慮檢測目的，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷，如工件較薄，則晶片尺寸可小，此時N小。鑄件、厚工件則晶片尺寸可大些，N大、小，發(fā)現(xiàn)遠距離缺陷能力強。3）、考慮檢測面的結構情況如對小型工件，曲率大的工件、復雜形狀工件為便于耦合要用小晶片，對平面工件，晶片可大一些。4、斜探頭K值選擇 原則：1）、保持聲束掃到整個檢測斷面，對不同工件形狀要具體分析選擇。 2)、盡可能是檢測聲束與缺陷垂直，在條件許可時，盡量用K大些的探頭。薄工件K大些，厚工件K可小些。 3）、根據(jù)檢測對象選K: 單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時檢測靈敏度最高。第

8、三節(jié) 耦合與補強耦合就是實現(xiàn)聲能從探頭向工件的傳遞，它是用檢測面上聲強透過率來表示耦合的好壞，聲強透過率高，表示耦合好。一、 耦合劑：在工件與探頭之間表面，涂敷液體、排除空氣，實現(xiàn)聲能傳遞該液體即耦合劑。實際耦合劑聲阻抗在1.5-2.5×106kg/m2，而鋼聲阻抗為45×106kg/m2。所以靠耦合劑是很難補償曲面和粗糙表面對檢測靈敏度的影響。所以探傷時都要加補償。水銀耦合效果最好，聲阻抗為19.8×106kg/m2與鋼接近，但有毒、很貴，故不推薦。對耦合劑的要求：）、對工件表面和探頭表面有足夠浸潤性，并既有流動性，又有附著力，且易清洗。）、聲阻抗大，應盡量和被

9、檢工件接近3）、對人體無害，對工件無腐蝕作用，不污染環(huán)境。4）、來源廣，價格低廉。5）、性能穩(wěn)定，不易變質，能長期保存。二、影響耦合的主要因素1、耦合層厚度d2: d2=n d=0最好d2=n 即半波長整數(shù)倍時聲壓透射率為1，幾乎無反射，聲壓全部透射 ，在工件中的反射回波高。最不好d2=(2n+1)（四分之一波長奇數(shù)倍時，聲壓透射率最低，反射率最高，在工件中的反射回波低。）實際上，當耦合層d= 時，r=0 ,t=1,靈敏度可以保證，但發(fā)射脈沖和發(fā)射脈沖后面干擾振蕩增加，也影響缺陷檢測，故實際上常使用d 0的光滑工件使耦合層d 0，效果好，使圖形變得很清晰，如果控制在底面回波在第二次界面回波前出

10、現(xiàn)，對缺陷判斷有力。（這是水浸檢測中的水層耦合原理）為使耦合層耦合效果最好，則必須使r0，t=1，即聲能從探頭全部透到工件，r= sin0 即d=0即工件表面越平整，t=耦合劑層厚d越接近零，耦合越好。2、工件表面粗糙度影響由上面式可知d 0時，可得r0。耦合效果越好。表示工件表面光潔度越光越好，表面粗糙度越差， 但是當表面太光后探頭和工件之間耦合層由于表面張力吸附作用，變成真空使探頭移動困難。一般工件粗糙度Ra=6.3m 。3、耦合劑聲阻抗影響一般液體耦合劑聲阻抗均比工件聲阻抗小，故對同一探測面（光潔度相同，工件材質相同）聲阻抗越大的耦合劑耦合效果越好。4、工件表面形狀影響平面工件耦合最好，

11、凸曲面次之，凹曲面最差。不同曲率半徑的耦合效果也不相同，曲率半徑大，耦合效果好。三、 表面耦合損耗測定與補償1、耦合損耗測定 表面狀況不同 對比試塊 待測試塊 （材料相同和工件形狀相同） 一次波檢測又稱直接反射法1S 1STR1R2工件RT試塊R1RdBR2 試塊工件dB圖2第四節(jié) 探傷儀調整一、掃描線比例調整 1、縱波：一般將工件二次底波調節(jié)10格 （直探頭）一般將工件一次底波調節(jié)5格 多次反射：Bn.根據(jù)工件厚和反射次數(shù)決定 例如：t=50mmT B1 B250mm 50 100mmt=20mm CSK-IA20mm 0 20 40 60 80 100mmTB1100mm400 1:42、

12、橫波1）、聲程調節(jié)法 IIW IIW2IIW2R25R500 25 100mm50 100mm 圖32）、水平調節(jié)法 CSK-IA R50 R100 L1=L2=2L1 K:為斜探頭的K值K=2 L1=44 L2=88K=1L1=35 L2=70 例如：2.5P9×9K2 前沿距離15 CSK-IIIA 45mm4010mm 20mm65mm 0 20 40mm 圖43）、深度調節(jié)法 CSK-IA CSK-IIIA CSK-IIAd1=d2=2d1K=2 d1=22 d2=44 0 22 44 45mm4010mm 20mm65mm 0 1 0 20mm 圖5二、檢測靈敏度的調節(jié)檢測

13、靈敏度是指聲程范圍內發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。實際檢測中，在粗查時為了提高掃查速度而又不至于引起漏檢，1、試塊調節(jié)根據(jù)工件對靈敏度的要求選擇相應的試塊，將探頭對準試塊上的人工缺陷，調整儀器上的有關靈敏度旋鈕，使示波屏上人工缺陷的最高反射 回波達到基準高，這時儀器的靈敏度調節(jié)好。例如：板厚大于20mm鋼板檢測時。 100%CBII 50%50例如：工件檢測距離大于等于45mm的鍛件100%60% CSI 2 圖62、工件底波調節(jié)法利用工件底波調節(jié)檢測靈敏度是根據(jù)工件底波回波與同深的人工缺陷（如平底孔）回波分貝差為定值，一般要求工件底面和探測面平行，工件底面和探測面形狀相同，且規(guī)則。=20lg x3

14、N例如：用2.5P20Z直探頭檢測x=400mm的餅形鍛件，鋼的CL=5900m/s,檢測靈敏度為400mm處平底孔400/2(JB/T4730.3-2005規(guī)定掃查靈敏度為最大檢測距離的2平底孔)。工件底波調整靈敏度利用的方法如下：=2.36mm=20lg=20lg=43.5(dB)44(dB)調整：將探頭對準工件大平底，衰減器50dB，跳增益使底波B1達到80%，然后使衰減器的衰減量減少44dB，即衰減器保持6dB，這時2平底孔靈敏度調好了。第五節(jié) 缺陷位置的測定一、縱波（直探頭）檢測是缺陷定位儀器按1：n 調節(jié)縱波掃查速度，缺陷波前沿所對的水平刻度值為f、測量缺陷至探頭的距離xf為：xf

15、=nf 例如：利用縱波檢測某鍛件，儀器按1：5調節(jié) TBF XfL 0 7080 圖7 Xf=5×70=350mm L=5×80=400mm二、表面波檢測時缺陷定位儀器表面波為1:1 Xf= nf T B70 Xf=70mm 圖8三、橫波檢測平面時缺陷定位1、直射波進行檢測TlfBXf df T圖9f1）、聲程調節(jié)掃查速度lf=Xfsin df= Xfcos 2）、按水平調節(jié)掃查速度采用水平距離進行調節(jié)，即示波器的水平刻度為探頭到缺陷的水平距離。稱水平1：n lf=nf df= ( K=)例如；采用2.5P13×13K2探頭檢測，儀器按水平1：1調節(jié)，檢測T=40

16、mm鋼板焊縫，在水平刻度40mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷，求缺陷的深度。Lf=40mm ，df=3）、按深度調節(jié)掃查速度采用水平距離進行調節(jié)，即示波器的水平刻度為探頭到缺陷的深度距離。lf=K nf df= nf例如：用2.5P13×13K1.5探頭檢測，儀器按深度1：1調節(jié)，檢測T=60mm鋼板焊縫，在水平刻度40mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷，求缺陷的水平距離。df=40mm lf= Kdf=1.5×40=60mm2、一次反射波進行檢測1）、聲程調節(jié)掃查速度TlfBXf df T圖10flf= Xf sin=nf sindf=2T- Xfcos=2T- nfcos2）、按水平調節(jié)掃查速度lf

17、= nfdf=2T-例如：用2.5P13×13K2探頭檢測，儀器按水平1：1調節(jié)，檢測T=20mm鋼板焊縫，在水平刻度50mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷，求缺陷的垂直距離。lf=50mmdf=2T-=2×20-=15mm3）、按深度調節(jié)掃查速度lf=K nfdf=2T- nf例如：用2.5P13×13K1.5探頭檢測，儀器按深度1：1調節(jié)，檢測T=30mm鋼板焊縫，在水平刻度40mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷，求缺陷的垂直距離。lf=K nf=1.5×40=60mmdf=2T- nf=2×30-40=20mm四、橫波周向探測園軸曲面時缺陷定位1、外圓周向檢測缺陷的位置

18、由深度H和弧長L來確定，AC=d（平板工件中缺陷深度）BC=dtg=Kd=lAO=R CD=R-dtg= =tg-1 BO= 圖11H=OD-OB=R-L=2、內壁周向檢測缺陷的位置是由深度h和弧長L來確定。AC=d (平板工件中缺陷的速度)BC=dtg=Kd=l（平板工件中缺陷的水平距離）AO=r CD=r+dtg= =tg-1BO= 圖12h=OB-OD=L=例如:K1.5橫波斜探頭外圓周檢測1080×85壓力容器縱縫。儀器按深度1：2調節(jié)掃描速度，檢測中在水平刻度40處出現(xiàn)一缺陷波，試確定此缺陷的位置。解：d=2×40=80mm k=1.5l=kd=1.5×

19、80=120mm R=mmH=R-L=當探頭從圓柱曲面外壁作周向檢測時，弧長總比水平距離大，但深度卻總比d值小但探頭從圓柱曲面內壁作周向檢測時，弧長總比水平距離小，但深度卻總比d值大第六節(jié) 缺陷大小的測定當量法、底波高度法和測長法三種當量法和底波高度法用于缺陷尺寸小于聲束截面的情況，測長法用于缺陷尺寸大于聲束截面情況。一、當量法 當量試塊比較法、當量計算法和當量 AVG曲線法。1、當量試塊比較法當量試塊比較法是將工件中的自然缺陷回波與試塊上的人工缺陷回波進行比較來對缺陷當量的方法。利用試塊比較法對缺陷定量要盡量使試塊與被檢工件的材質、表面光潔度和形狀一致，并且氣體其它檢測條件不變，如儀器、探頭

20、、靈敏度旋鈕的位置、對探頭施加的壓力等。僅在X<3N的情況下或特別重要零件的精度定量是使用。優(yōu)點：直觀易懂，當量觀念明確，當量比較穩(wěn)妥可靠。缺點：需要制作大量試塊，成本高；同時操作也比較繁瑣，現(xiàn)場檢測要攜帶很多試塊，很不方便。2、當量計算法 當x3N 時，規(guī)則反射體的回波聲壓變化規(guī)律符合理論回波聲壓公式。當量計算法就是根據(jù)檢測中測得的缺陷波高的 dB 值，利用各種規(guī)則反射體的理論回波聲壓公式進行計算來確定缺陷定量尺寸的定量方法。當量計算法對缺陷定量不需要任何試塊。平底孔和大平底的回波聲壓公式為： PB=(大平底X3N)Pf=(平底孔X3N)不同距離處的大平底與平底孔回波分貝差為Bf=20

21、lg=20lg+2(xf-xB)Bf:底波與缺陷的dB差Xf:缺陷至檢測面得距離XB:底波至檢測面得距離Df:缺陷的當量平底孔直徑:波長：材料衰減系數(shù)（單程）不同平底孔回波分貝差為12=20lg12:平底孔1、2的dB 差Df1、Df2:平底孔1、2的當量直徑X1、X2:平底孔1、2的距離例 ：用2.5P14Z探頭檢測厚度為420mm餅形鋼制工件，鋼中CL=5900m/s,不考慮介質衰減，利用底波調整2平底孔檢測靈敏度，檢測中在210mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其回波比底波低26dB ,求此缺陷的當量大小。解：=N=3N=3×21=63<210mm設420處大平底回波聲壓為PB，210m

22、m處缺陷回波聲壓為Pf，則Bf=20lgdBDf=答：該缺陷當量平底孔為2.8mm例 ：用2.5P20Z探頭徑向檢測直徑為500mm的實心圓柱鋼工件，CL=5900m/s，=0.01dB/mm，利用底波調整500/2靈敏度，檢測在400mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其回波比靈敏度基準波高22 dB，求此缺陷的當量大小。解：=N=3N=3×42.4=127.2<400mm設400mm處缺陷回波聲壓為Pf1，500mm處大平底回波聲壓為Pf2，則12=20lg=22dB40lgDf1=答：該缺陷當量平底孔尺寸為5.1mm二、測長法當工件中缺陷尺寸大于聲束截面時，采用測長法來確定缺陷長度。測長法

23、是根據(jù)缺陷高與探頭移動距離來確定缺陷的尺寸。其缺陷長度為缺陷的指示長度。實際由于缺陷的取向、性質、表面狀況等都會影響缺陷回波高度，因此缺陷的指示長度總是小于或等于缺陷的實際長度。其方法：相對靈敏度法、絕對靈敏度法和端點峰值法。1、相對靈敏度測長法6dB法、端點6dB2、絕對靈敏度測長法三、底波高度法1、F/BF法、F/BG法、BG/BF法底波高度法可用于測定缺陷的相對大小，密度程度、材質晶粒和石墨程度等。第七節(jié) 影響缺陷定位、定量的主要因素一、影響缺陷定位的主要因素1、儀器的影響儀器水平線性、儀器水平刻度精度。2、探頭的影響聲束偏離、探頭雙峰、斜楔磨損（前磨k值減小，后磨K值增大）、探頭指向性

24、（半擴角小，指向性好）3、工件的影響1）、工件表面粗糙度（工件表面粗糙，不僅耦合不良，而且由于表面凹凸不平，使聲波進入工件的時間產(chǎn)生差異。當凹槽深度為/2時，則進入工件的聲波相位正好相反，使進入工件的聲波相互干涉形成分叉，從而使缺陷定位困難。）2）、工件材料（壓縮應力，則應力作用使彈性增加，這時聲速加快；反之，若應力為拉伸應力，則聲速減慢。）3）、工件表面形狀4）、工件邊界 （側壁干涉）5）、工件溫度（工件的溫度改變，聲速改變，探頭折射角改變，溫度增高，k值增大）6）、工件中缺陷情況4、操作人員的影響儀器時基線比例，入射點、K值，定位方法不當三、影響缺陷定量的因素1、儀器及探頭性能的影響1）、

25、頻率的影響 BF=20lg2)、衰減器精度和垂直線性的影響3)探頭的形式和晶片的尺寸4）、探頭的K值 例如檢查焊縫根部未焊透，選用K=0.7-1.52、耦合與衰減的影響1）、耦合的影響當耦合層厚度等于半波長的整數(shù)倍時，聲強透射率與耦合劑性質無關。當耦合層等于2/4的奇數(shù)倍，聲阻抗為兩側介質聲阻抗的幾何平均值（Z2=）時，超聲波全透射。2）、衰減的影響=2x ：介質衰減引起的分貝值 :衰減系數(shù) x:距離3）、試件幾何形狀和尺寸的影響凸曲面使反射波發(fā)散，回波降低；凹曲面使反射波聚焦，回波升高。4、缺陷的影響1）、缺陷形狀的影響平面形缺陷 Pf= (平底孔)球形缺陷 Pf= (球孔)長圓柱缺陷 Pf

26、= (長橫孔)2）、缺陷方位的影響3）、缺陷波的指向性垂直射入圓平面形缺陷時，當缺陷直徑為波長的2-3倍以上時，具有較好的指向性，缺陷回波較高；反之較低；當缺陷直徑大于波長的3倍時，不論是垂直入射還是傾斜入射，都可把缺陷對聲波的反射看成鏡面反射。4）、缺陷表面粗糙度的影響5）、缺陷性質的影響第八節(jié) 缺陷性質分析一、根據(jù)加工工藝分析缺陷性質焊接過程 鑄造過程 鍛造過程二、根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質 缺陷的特性是指缺陷的形狀、大小和密集程度。三、根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質1 回波動態(tài)波形的類型1.1 波形模式圖13表示點反射體產(chǎn)生的波形模式，即在熒光屏上顯示出的一個尖銳回波。當探頭前后、左右掃查時，其

27、幅度平滑地由零上升到最大值，然后又平滑地下降到零，這是尺寸小于分辨力極限（即缺陷尺寸小于超聲探頭在缺陷位置處聲束直徑）缺陷的信號特征。圖13 點反射體的回波動態(tài)波形1.2 波型模式探頭在各個不同的位置檢測缺陷時，熒光屏上均顯示一個尖銳回波。探頭前后和左右掃查時，一開始波幅平滑地由零上升到峰值，探頭繼續(xù)移動時，波幅基本不變，或只在±4dB的范圍內變化，最后又平滑地下降到零。圖H14表示聲束接近垂直入射時，由光滑的大平面反射體所產(chǎn)生的波型模式。圖14 接近垂直入射時光滑大平面反射體的回波動態(tài)波形1.3 波型模式1.3.1 波形模式a探頭在各個不同的位置檢測缺陷時，熒光屏上均呈一個參差不齊

28、的回波。探頭移動時，回波幅度顯示很不規(guī)則的起伏態(tài)（±6dB）。圖15表示聲束接近垂直入射，由不規(guī)則的大反射體所產(chǎn)生的波形a。圖15 接近垂直入射時不規(guī)則大反射體的回波動態(tài)波形1.3.2 波型模式b探頭在各個不同的位置檢測缺陷時，熒光屏上顯示脈沖包絡呈鐘形的一系列連續(xù)信號（有很多小波峰）。探頭移動時，每個小波峰也在脈沖包絡中移動，波幅由零逐漸升到最大值，然后波幅又下降到零，信號波幅起伏較大（±6dB）。圖16表示聲束傾斜入射時，由不規(guī)則大反射體所產(chǎn)生的動態(tài)波形b。圖16 傾斜入射時不規(guī)則大反射體的回波動態(tài)波形1.4 波形模式探頭在各個不同的位置檢測缺陷時，熒光屏上顯示一群密集

29、信號（在熒光屏時基線上有時可分辨，有時無法分辨），探頭移動時，信號時起時伏。如能分辨，則可發(fā)現(xiàn)每個單獨信號均顯示波形的特征。圖17表示由密集形缺陷所產(chǎn)生的反射動態(tài)波形。圖17 多重缺陷的回波動態(tài)波形2 回波動態(tài)波形的區(qū)分如要分清波形和，聲程距離較大時就要特別仔細，因為平臺式動態(tài)波形可能很難發(fā)現(xiàn)，除非反射體很大。當距離超過200mm時，應對反射體標出衰減20dB的邊界點，再將其間距和20dB聲束寬度相比較，進行區(qū)分。另外，探頭在有曲率的表面掃查時也要特別注意，因為回波動態(tài)波形有可能明顯改變。圖18和圖19所示兩例即說明此點。在圖18中，點反射體所顯示的回波動態(tài)特征與波形相似，而不像波形。在圖19

30、中，反射體的反射特征為波形a，而在平表面上則為波形b。圖18曲表面對點反射體回波動態(tài)特性的影響圖19曲表面對平面狀反射體回波動態(tài)特性的影響第九節(jié) 非缺陷回波評定一、遲到波圖20 二、 三角反射圖21第七章 板材超聲波檢測第一節(jié) 板材超聲波檢測一、鋼板加工及常見缺陷分層、折迭、白點、裂紋薄板 6mm中板 6 mm40mm厚板 40mm二、檢測方法中厚板垂直檢測法的耦合方式：直接接觸法和充水偶合法，有單晶直探頭或聚焦探頭1、直接接觸法 圖22直接接觸法 檢查中厚板 圖23當板厚較薄，板中的缺陷較小時，各次底波之前的缺陷波開始幾次逐漸升高，然后再逐漸降低，這種現(xiàn)象是由于不同反射路徑聲波相互迭加的結果

31、，稱為迭加效應。 圖24鋼板檢測中，如果出現(xiàn)迭加效應，一般應根據(jù)F1來評價缺陷，當板厚20mm時，用F2來評價缺陷，主要是為了減少近場區(qū)的影響。2、水浸法 圖25H=n H：水層厚度，：鋼板厚度 n：重合波次數(shù)三、探頭選擇 表1板厚，mm采用探頭公稱頻率，MHz探頭晶片尺寸620雙晶直探頭5晶片面積不小于150mm2>2040單晶直探頭51420 mm>40250單晶直探頭2.52025 mm四、標準試塊 1、 用雙晶直探頭檢測厚度不大于20mm的鋼板時，采用如圖1所示的CB標準試塊。2、 用單直探頭檢測厚度大于20mm的鋼板時，CB標準試塊應符合圖2和表2的規(guī)定。試塊厚度應與被檢

32、鋼板厚度相近。如經(jīng)合同雙方協(xié)商同意，也可采用雙晶直探頭進行檢測。圖26 CB標準試塊圖27 CB標準試塊表2 CB標準試塊 mm試塊編號被檢鋼板厚度檢測面到平底孔的距離s試塊厚度TCB-1>20401520CB-2>40603040CB-3>601005065CB-4>10016090110CB-5>160200140170CB-6>200250190220五、基準靈敏度1、板厚不大于20mm時，用CB試塊將工件等厚部位第一次底波高度調整到滿刻度的50%，再提10dB作為基準靈敏度。2、 板厚大于20mm時，應將CB試塊5平底孔第一次反射波高調整到滿刻度的5

33、0%作為基準靈敏度。3、板厚不小于探頭的3倍近場區(qū)時，也可取鋼板無缺陷完好部位的第一次底波來校準靈敏度，六、 檢測方法1、 檢測面可選鋼板的任一軋制表面進行檢測。若檢測人員認為需要或設計上有要求時，也可選鋼板的上、下兩軋制表面分別進行檢測。2、耦合方式 耦合方式可采用直接接觸法或液浸法。3、 掃查方式 a) 探頭沿垂直于鋼板壓延方向，間距不大于100mm的平行線進行掃查。在鋼板剖口預定線兩側各50mm（當板厚超過100mm時，以板厚的一半為準）內應作100%掃查，掃查示意圖見圖3。b) 根據(jù)合同、技術協(xié)議書或圖樣的要求，也可采用其他形式的掃查。（全面掃查、列線掃查、格子掃查、邊緣掃查。）圖28

34、 探頭掃查示意圖七、 缺陷的測定與記錄1、 在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)下列三種情況之一即作為缺陷： a) 缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于滿刻度的50%，即F150%。 b) 當?shù)酌娴谝淮畏瓷洳ǎ˙1）波高未達到滿刻度，此時，缺陷第一次反射波（F1）波高與底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于50%，即B1<100%，而F1/B150%。 c) 底面第一次反射波（B1）波高低于滿刻度的50%，即B150%。2、 缺陷的邊界范圍或指示長度的測定方法 a) 檢出缺陷后，應在它的周圍繼續(xù)進行檢測，以確定缺陷的范圍。 b) 用雙晶直探頭確定缺陷的邊界范圍或指示長度時，探頭的移動方向應與探頭的隔

35、聲層相垂直，并使缺陷波下降到基準靈敏度條件下熒光屏滿刻度的25%或使缺陷第一次反射波波高與底面第一次反射波波高之比為50%。此時，探頭中心的移動距離即為缺陷的指示長度，探頭中心點即為缺陷的邊界點。兩種方法測得的結果以較嚴重者為準。 c) 用單直探頭確定缺陷的邊界范圍或指示長度時，移動探頭使缺陷第一次反射波波高下降到基準靈敏度條件下熒光屏滿刻度的25%或使缺陷第一次反射波波高與底面第一次反射波波高之比為50%。此時，探頭中心的移動距離即為缺陷的指示長度，探頭中心即為缺陷的邊界點。兩種方法測得的結果以較嚴重者為準。 d) 確定4.1.6.1 c）中缺陷的邊界范圍或指示長度時，移動探頭（單直探頭或雙

36、直探頭）使底面第一次反射波升高到熒光屏滿刻度的50%。此時探頭中心移動距離即為缺陷的指示長度，探頭中心點即為缺陷的邊界點。e) 當板厚較薄，確需采用第二次缺陷波和第二次底波來評定缺陷時，基準靈敏度應以相應的第二次反射波來校準。八、 缺陷的評定方法1、 缺陷指示長度的評定規(guī)則單個缺陷按其指示的最大長度作為該缺陷的指示長度。若單個缺陷的指示長度小于40mm時，可不作記錄。2、 單個缺陷指示面積的評定規(guī)則 a) 一個缺陷按其指示的面積作為該缺陷的單個指示面積。b) 多個缺陷其相鄰間距小于100mm或間距小于相鄰較小缺陷的指示長度（取其較大值）時，以各缺陷面積之和作為單個缺陷指示面積。c） 指示面積不

37、計的單個缺陷見表3。表3 鋼板質量分級等級單個缺陷指示長度mm單個缺陷指示面積cm2在任一1m×1m檢測面積內存在的缺陷面積百分比%以下單個缺陷指示面積不計cm28025391005051512010010251501001025超 過 級 者3、 缺陷面積百分比的評定規(guī)則在任一1m×1m檢測面積內，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。九、 鋼板質量分級1、 鋼板質量分級見表3。2、 在坡口預定線兩側各50mm（板厚大于100mm時，以板厚的一半為準）內，缺陷的指示長度大于或等于50mm時，應評為級。3、 在檢測過程中，檢測人員如

38、確認鋼板中有白點、裂紋等危害性缺陷存在時，應評為級。十、 橫波檢測1、 在檢測過程中對缺陷有疑問或合同雙方技術協(xié)議中有規(guī)定時，可采用橫波檢測。2、 鋼板橫波檢測見JB/T4730.3附錄B（規(guī)范性附錄）進行。第六章 鍛件檢測一、鍛件加工及常見缺陷鍛件是由熱態(tài)鋼錠經(jīng)鍛壓變形而形成。鍛壓過程包括加熱、變形和冷卻。鍛件的加工方式分為鍛粗、拔長和滾壓。為了改善的組織性能，鍛后還要進行正火、退火和調質等熱處理。鍛造缺陷主要有：折疊、白點、裂紋等。熱處理缺陷主要有：裂紋。二、檢測方法1軸類鍛件的檢測軸類鍛件的鍛造工藝主要以拔長為主，應而大部分缺陷取向與軸線平行，此類缺陷的檢測以縱波直探頭從徑向探測效果最佳

39、。檢查方法：直探頭徑向和軸向檢測、斜探頭周向及軸向檢測。2、餅類、碗類鍛件的檢測餅類和碗類鍛件的鍛造工藝主要以鐓粗為主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探頭在端面檢測是檢出缺陷的最佳方案。3、筒類鍛件的檢測筒類鍛件的制造工藝是先鐓粗、后沖孔，在滾壓。因此筒類鍛件的檢測以直探頭外圓面檢測為主，但對于較厚的筒類鍛件，須加用斜探頭。1）、直探頭檢測用直探頭從筒體外圓面或端面進行檢測，其目的發(fā)現(xiàn)與軸線平行的周向缺陷。端面檢測其目的是發(fā)現(xiàn)與軸向垂直的橫向缺陷。 圖292）、雙晶探頭檢測檢測筒體近表面缺陷3）、斜探頭檢測對于某些重要的筒形鍛件還要用斜探頭從外圓進行軸向和周向檢測。軸向檢測主要發(fā)現(xiàn)與軸線垂

40、直的徑向缺陷，周向檢測主要發(fā)現(xiàn)與軸線平行的徑向缺陷。一般原則鍛件應進行縱波檢測，對筒形和環(huán)形鍛件還應增加橫波檢測。三、檢測條件的選擇1、探頭雙晶直探頭的公稱頻率應選用5MHz。探頭晶片面積不小于150mm2；單晶直探頭的公稱頻率應選用25MHz，探頭晶片一般為1425mm。2、試塊（1）、單直探頭標準試塊采用CS試塊，其形狀和尺寸應符合圖30和表4的規(guī)定。如確有需要也可采用其他對比試塊。圖30 CS標準試塊 表4 CS標準試塊尺寸 mm試塊序號CS-1CS-2CS-3CS-4L50100150200D50608080（2）、雙晶直探頭試塊 a) 工件檢測距離小于45mm時，應采用CS標準試塊。

41、 b) CS試塊的形狀和尺寸應符合圖31和表5的規(guī)定。圖31 CS標準試塊表5 CS標準試塊尺寸 mm試塊序號孔徑檢 測 距 離 L123456789CS-1251015202530354045CS-23CS-34CS-46（3）、 檢測面是曲面時，應采用CS 標準試塊來測定由于曲率不同而引起的聲能損失，其形狀和尺寸按圖32所示。圖32 CS 標準試塊3、耦合劑選擇應采用透聲性好，且不損傷檢測表面的耦合劑，如機油、漿糊、甘油和水等。4、掃查方法的選擇鍛件檢測時，應在檢測面上從兩個互相垂直的方向進行全面掃查。為確保檢測時超聲聲束能掃查到工件的整個被檢區(qū)域，探頭的每次掃查覆蓋率應大于探頭直徑的15

42、%。探頭的掃查速度不應超過150mm/s。當采用自動報警裝置掃查時，不受此限。鍛件厚度超過400mm時，應從相對兩端面進行100%的掃查。5、材料衰減系數(shù)的測定1)、衰減系數(shù)的計算公式（T3N，且滿足n3N/T，m =2n）=（Bn-Bm）-6/2（m - n）T （1）式中：衰減系數(shù)，dB/m（單程）； （Bn - Bm）兩次衰減器的讀數(shù)之差，dB； T工件檢測厚度，mm； N單直探頭近場區(qū)長度，mm；m、n底波反射次數(shù)。2）、衰減系數(shù)（T3N）按式(2)計算=（B1-B2）-6/2T （2）式中:（B1-B2）兩次衰減器的讀數(shù)之差，dB；其余符號意義同式（1）的。3）、 工件上三處衰減系數(shù)

43、的平均值即作為該工件的衰減系數(shù)。計算缺陷當量時，若材質衰減系數(shù)超過4dB/m，應考慮修正。6、檢測時機檢測原則上應安排在熱處理后，孔、臺等結構機加工前進行，檢測面的表面粗糙度Ra6.3m。四、掃查靈敏度的調整調整鍛件靈敏度的方法有兩種：利用鍛件底波來調整；利用試塊來調整。1、單直探頭基準靈敏度的確定當被檢部位的厚度大于或等于探頭的3倍近場區(qū)長度，且探測面與底面平行時，原則上可采用底波計算法確定基準靈敏度。對由于幾何形狀所限，不能獲得底波或壁厚小于探頭的3倍近場區(qū)時，可直接采用CS標準試塊確定基準靈敏度。2、雙晶直探頭基準靈敏度的確定使用CS 試塊，依次測試一組不同檢測距離的3平底孔（至少三個）

44、。調節(jié)衰減器，作出雙晶直探頭的距離波幅曲線，并以此作為基準靈敏度。3、 掃查靈敏度一般不得低于最大檢測距離處的2mm平底孔當量直徑。4、底波調節(jié)法1）、計算 ：對于平底面或實心圓柱底面，同距離處=20lg：波長 D:平底孔直徑 x: 被檢測部位的厚度對于空心圓柱，同距離處底波與平底孔回波的分貝差為：=20lg±10lg2)、調節(jié)：探頭對準完好區(qū)的底面，衰減（+510dB），調“增益”使底波B1達到基準高，然后用“衰減器”增益dB，這時靈敏度就調好了。例如1用2.5P20Z探頭徑向檢測500mm的實心圓柱鍛件，C=5900m/s,問如何利用底波調節(jié)500/2靈敏度？解： = 500mm

45、處底波與2平底孔回波的分貝差為=20lg=20lg探頭對準完好區(qū)圓柱底面，衰減55dB，調“增益”使底波B1最高基準60%高，然后用“衰減器”增益46dB，即去掉46dB ,保留9dB,這時2靈敏度就調節(jié)好了。五、缺陷大小的測定對于尺寸小于聲束截面的缺陷一般用當量法定量。當缺陷長度X3N時，常用當量計算法或當量AVG曲線法定量，當缺陷長度X3N時，用試塊比較法定量。必要時還可以采用底波高度法來確定缺陷的相對大小。六缺陷回波的判定1當量直徑超過4mm的單個缺陷（其缺陷間距大于50mm），要測定波幅，缺陷大小和位置（缺陷較小時，用當量法當量，當缺陷較大時，用6dB法測定其邊界和面積范圍。2密集區(qū)缺

46、陷（50mm范圍內有不少于5個2缺陷）：記錄密集區(qū)缺陷中最大當量缺陷和缺陷分布。餅形鍛件記錄大于或大于4mm當量直徑缺陷密集區(qū)，其他鍛件應記錄大于或大于3mm當量直徑的缺陷密集區(qū)，密集區(qū)密集為50mm×50mm的方塊最為最小量度單位，其邊界可用6dB法決定。3當缺陷回波很高，并有多次重復回波，而底波嚴重下降甚至消失時，說明鍛件中存在平行于檢測面的大面積缺陷。4當缺陷回波和底面波都很低甚至消失時，說明鍛件中存在大面積且傾斜的缺陷或在檢測面附近有大缺陷。5當示波屏上出現(xiàn)密集的互相彼連的缺陷回波，底波明顯下降或消失時，說明鍛件中存在密集性缺陷。七鍛件評定見JB/T4730.3-2005標準

47、例：用2.5P20Z探頭檢測400mm厚的鋼鍛件，鋼中CL=5900m/s，衰減系數(shù)=0.005dB/mm，檢測靈敏度為400mm/4mm平底孔，檢測中在250mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷，其波高比基準波高20dB，根據(jù)JB/T4730.3-2005標準評定該鍛件的質量級別。解：=N=3N=3×42.4=127.2<250mm=20lg+2(X2-X1)=40lg+2×0.005×(400-250)=9.5dB4+20-9.5=4+10.5dB該鍛件評為級。例：用2.5P20Z探頭檢測面積為400cm2鍛件，檢測中發(fā)現(xiàn)一密集缺陷，其面積為24cm2,該處底波為30dB

48、，無缺陷處底波為44dB，根據(jù)JB/T4730.3-2005標準評定該鍛件的質量級別。解：根據(jù)密集缺陷評級：×100%=6%5% 評為級根據(jù)底波降低量評級 BG-BF=44-30=14dB評為級，答該鍛件評為級。第九章 焊縫超聲波檢測第一節(jié) 焊縫加工及常見缺陷 焊接過程：手工電弧焊、埋弧電弧焊、氣體保護焊和電渣焊接頭形式：對接、角接、搭接和T型接頭 例如破口形式 I型 V型 X 型 U型 單邊V型 K型缺陷：氣孔、未焊透、未熔合、夾渣、裂紋 第二節(jié) 對接焊縫超聲波檢測一、超聲檢測技術等級選擇超聲檢測技術等級分為A、B、C三個檢測級別。超聲檢測技術等級選擇應符合制造、安裝、在用等有關規(guī)范、標準及設計圖樣規(guī)定。不同檢測技術等級的要求1、 A級僅適用于母材厚度為8mm46mm的對接焊接接頭。可用一種K值探頭采用直射波