周健敏-螺栓超聲波檢測

1、 螺栓超聲波檢測周健敏2013年6月一.檢測方式的選擇 根據(jù)DL/T694-1999高溫緊固螺栓超聲波檢驗技術(shù)導(dǎo)則要求規(guī)定，螺栓超聲波檢測方式有三種：a.小角度縱波斜探頭檢測方法；b.橫波斜探頭檢測方法；c.縱波直探頭檢測方法（輔助檢測手段）； 一般根據(jù)被檢工件的材質(zhì)、規(guī)格尺寸、結(jié)構(gòu)形式、制造工藝、運行狀況、檢測要求、現(xiàn)場檢測條件等方面來選擇檢測方式：1 小角度縱波斜探頭檢測方法: 適用于剛性無中心孔螺栓本側(cè)與對側(cè)、柔性無中心孔螺栓本側(cè)、長度符合下表要求柔性無中心孔螺栓對側(cè)和柔性有中心孔螺栓本側(cè)；螺栓規(guī)格螺栓規(guī)格( (柔性無中心孔柔性無中心孔) )可探測裂紋深度可探測裂紋深度(mm)(mm)裂

2、紋距工件表面距離裂紋距工件表面距離（mm）螺栓長度螺栓長度M32M321 1110110150150M36M361 1130130180180M42M421 1160160210210M48M481 1180180230230M52M521 1200200250250M56M561 1220220280280M64M641 1260260320320M72M721 1300300380380M76M761 1320320400400一.檢測方式的選擇 小角度縱波斜探頭檢測方法對螺栓邊緣及絲扣裂紋檢測靈敏度高，對檢測面、現(xiàn)場檢測條件有一定限制。2 橫波斜探頭檢測方法； 主要用于柔性有中心孔螺栓對

3、側(cè)、長度超過上表柔性無中心孔螺栓對側(cè)以及螺桿光桿部位。兩端無法放置探頭的螺栓應(yīng)采用橫波斜探頭檢測方法。 橫波斜探頭檢測方法對各類缺陷均有較高的檢測靈敏度高，介于螺栓結(jié)構(gòu)型式，該檢測方法適用性較差。3 縱波直探頭檢測方法（輔助檢測手段）； 主要用于在以上兩種因螺栓結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場檢測條件受到限制的情況下可采用縱波直探頭檢測方法。 縱波直探頭檢測方法是一種最常規(guī)螺栓檢測方法，它檢測效率高，對現(xiàn)場檢測條件、檢測面要求低，對螺栓結(jié)構(gòu)形式及長度適應(yīng)性強，對螺栓內(nèi)部各類缺陷檢出率高，對螺桿邊緣及絲扣裂紋檢測靈敏度稍低與上面二項檢測方法。二、檢測面的選擇和準(zhǔn)備檢測面的選擇應(yīng)考慮以下幾個方面： 1.探傷前應(yīng)了解螺栓

4、名稱、材質(zhì)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)型式、使用狀況、熱處理工藝、檢驗情況等 2 原則上應(yīng)拆下進(jìn)行檢測； 3 根據(jù)螺栓結(jié)構(gòu)形式選擇檢測面，檢測面應(yīng)是平面或規(guī)則面的工件表面，且與螺栓軸線垂直； 4 檢測面的表面粗糙度應(yīng)6.3m，表面應(yīng)清除雜物，松動氧化皮，毛刺等。 5 根據(jù)檢驗?zāi)康倪x擇檢測面，被檢測缺陷的位置、取向； 6 考慮入射聲束應(yīng)盡可能垂直于缺陷反射面； 7 被檢工件的材質(zhì)； 8 根據(jù)探頭的晶片尺寸、K值等確定檢測面寬度； 9 工件側(cè)面反射波的影響； 三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇1.探傷儀選擇儀器和各項指標(biāo)要符合檢測對象標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。其次可考慮檢測目的，如對定位要求高時，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器

5、，選擇數(shù)字式探傷儀更好。對定量要求高時，應(yīng)選擇垂直線性誤差小，衰減器精度高的儀器，對大型工件或粗晶材料工件探傷，可選擇功率大，靈敏度余量高，信噪比高，低頻性能好的儀器。對近表面缺陷檢測要求高時，可選擇盲區(qū)小，近區(qū)分辨好的儀器。主要考慮：靈敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便攜、穩(wěn)定等方面。2、試塊選擇LS-1三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇LS-2三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇螺栓裂紋對比試塊是按照螺栓形狀在螺栓兩端第一個螺紋絲扣上人工制作2個深度不同的模擬裂紋缺陷。三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇3.探頭選擇原則為根據(jù)檢測方式、檢測對象和檢測目的決定

6、：a 小角度縱波斜探頭檢測方法； 折射角L一般為8.5，頻率為5MHz，晶片尺寸見表b 橫波斜探頭檢測方法； 一般K值選用1.51.7，頻率為5MHz，晶片尺寸為8*12mm，對于直徑100mm螺栓宜選用頻率為2.5MHz探頭 對螺栓管個部位進(jìn)行檢測時小角度縱波斜探頭檢測方法選擇折射角L2.08.5探頭，橫波斜探頭檢測方法選擇K值選用1.02.0探頭。三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇c.縱波直探頭檢測方法 ： 一般選用頻率為2.5MHz.5MHz，晶片尺寸1020mm，螺栓規(guī)格較小宜較大頻率和較小晶片尺寸，探頭螺栓規(guī)格較大、較長宜使用較大頻率和較小晶片尺寸探頭。4. 探頭選擇基本原則a 探頭

7、頻率選擇 超聲波檢測靈敏度一般是指檢測最小缺陷的能力，從統(tǒng)計規(guī)律發(fā)現(xiàn)當(dāng)缺陷大小為/2時，可穩(wěn)定地發(fā)現(xiàn)缺陷波，對鋼工件用2.55MHZ，為：縱波2.361.18，橫波1.290.65，則縱波可穩(wěn)定檢測缺陷最小值為：0.61.2mm之間，橫波可穩(wěn)定檢測缺陷最小值為：0.30.6之間。 此外應(yīng)考慮檢測目的和檢測效果，如從發(fā)現(xiàn)最小缺陷能力方面，可提高頻率，但對大工件因聲程大頻率增加衰減急劇增加。對粗晶材料如降低頻率，且減小晶片尺寸時，則聲束指向性變壞，不利于檢測遠(yuǎn)場缺陷，所以應(yīng)綜合考慮。三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇 b 晶片尺寸選擇：原則：晶片尺寸要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，如滿足JB/T4730-2005

8、要 求，即晶片面積500mm2，任一邊長25mm。 其次考慮檢測目的，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷，如工件較薄，則晶片尺寸可小些，此時N小。鑄件、厚工件則晶片尺寸可大些，N大、0小。發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力強。c 考慮檢測面的結(jié)構(gòu)情況如對小型工件，曲率大的工件復(fù)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。d 斜探頭K值選擇：原則：保證聲束掃到整個檢測斷面，對不同工件形狀要具體分析選擇。 盡可能使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。 根據(jù)檢測對象選K：三.儀器、試塊、探頭和耦合劑的選擇4.耦合劑的選用 對工件表面和探頭表面有足夠浸潤性，并既有流動性，又有

9、附著力強，且易清洗。聲阻抗大，應(yīng)盡量和被檢工件接近。對人體無害，對工件無腐蝕作用。來源廣，價格低廉。性能穩(wěn)定。 由表中可知甘油耦合性能最好，四、儀器與靈敏度調(diào)整1 掃描線比例調(diào)整a 小角度縱波斜探頭檢測方法和橫波斜探頭檢測方法 用LS-1、LS-2試塊或試件進(jìn)行調(diào)整，掃描線比例應(yīng)使儀器顯示屏顯示出最大檢測深度；b.縱波直探頭檢測方法 以工件厚度聲程為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)，一般將工件二次底波調(diào)在10格，一次底波調(diào)在第5格。 也可按掃描線1：n的比例調(diào)節(jié)。 2.檢測靈敏度調(diào)整 a 小角度縱波斜探頭檢測方法用LS-1、LS-2試塊進(jìn)行調(diào)整按下表進(jìn)行，也可以將螺栓絲扣反射波最高波調(diào)整到60%的基準(zhǔn)高作為檢測靈敏度

10、。 四、儀器與靈敏度調(diào)整b 橫波斜探頭檢測方法 一般直接用螺栓檢測部位絲扣反射波最高波調(diào)整到60%的基準(zhǔn)高作為檢測靈敏度c.縱波直探頭檢測方法（參照DL/T694-1999) 可用小角度縱波斜探頭檢測方法進(jìn)行檢測靈敏度調(diào)整。 d 用螺栓裂紋對比試塊調(diào)整檢測靈敏度 根據(jù)檢測方法要求，在試塊檢測面移動探頭，找到模擬裂紋缺陷最高波，將模擬裂紋缺陷反射波最高波調(diào)整到80%的基準(zhǔn)高作為檢測靈敏度。四、儀器與靈敏度調(diào)整試塊法調(diào)整靈敏度根據(jù)工件探傷靈敏度要求。將探頭對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)試塊上人工缺陷探測使波高達(dá)到某基準(zhǔn)波高（如50%高），再根據(jù)工件厚度、要求、調(diào)節(jié)衰減器達(dá)到要求的靈敏度，這方法要注意下到幾點：1）試塊和

11、工件材質(zhì)不同，衰減不同的補償。2）試塊和工件表面粗糙度不同的補償。3）試塊反射體聲程和工件檢測靈敏度要求聲程不同引起補償（擴(kuò)散、材質(zhì)）。4）試塊反射體和工件檢測靈敏度要求的反射體種類不同引起補償。一般情況下補償24dB。五、檢測掃查與與缺陷評定1 掃查方式a 小角度縱波斜探頭檢測方法掃查兩端為平面的剛性無中心孔螺栓和柔性無中心孔螺栓檢測掃查方式掃查五、檢測掃查與與缺陷評定b 橫波斜探頭檢測方法掃查方式對于大于M48柔性有中心孔螺栓檢測，應(yīng)采用縱波斜探頭從兩端對螺栓本側(cè)進(jìn)行掃查，端面無法放置探頭的應(yīng)采用橫波斜探頭掃查。采用橫波斜探頭掃查時，先找到檢測部位手孔波，調(diào)整好靈敏度，沿螺栓光桿周向移動，

12、前后約作用的掃查一周。五、檢測掃查與與缺陷評定c. 縱波直探頭檢測方法掃查 兩端為平面的螺栓應(yīng)從兩端分別對螺栓對側(cè)和本側(cè)進(jìn)行掃查，單邊檢測螺栓長度400應(yīng)進(jìn)行分段掃查。d. 掃查應(yīng)考慮： 掃查到整個探傷面； 聲束掃查到整個工件檢測范圍內(nèi)全體積； 探頭移動間距相鄰有一定范圍覆蓋重疊區(qū)； 掃查速度滿足JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)要求 有效聲束范圍。五、檢測掃查與與缺陷評定 2 缺陷判定a 橫波探傷時絲扣部位裂紋的識別 當(dāng)螺栓某個絲扣部位出現(xiàn)裂紋時，其后鄰近的第一個絲扣反射波被裂紋遮擋。當(dāng)裂紋較大時，第二、第三個絲扣波也將被遮擋。如發(fā)現(xiàn)缺陷的反射波幅與其后的第一絲扣反射波幅只差大于或等于6db,且指示長度大

13、于或等于10mm時，即可判定為裂紋，見圖。五、檢測掃查與與缺陷評定螺栓內(nèi)孔缺陷的識別可參照表3判傷界限的規(guī)定。驗證方法縱波斜入射和橫波兩種檢測手段可以互相驗證。五、檢測掃查與與缺陷評定b 指示長度的測定 當(dāng)探傷時發(fā)現(xiàn)缺陷信號后，保持探傷靈敏度不變，探頭沿周向向兩側(cè)移動來測長。對于縱波斜入射法，缺陷波波幅降至與絲扣波波幅相同時，探頭移動距離為其指示長度。對于橫波法，被遮擋的絲扣反射波升到與正常絲扣反射波相同，此時探頭所移動的距離即為指示長度。c 評定凡評定為裂紋的螺栓應(yīng)判廢1）剛性螺栓縱波斜入射探傷缺陷信號波幅1mm反射當(dāng)量，且指示長度10mm，應(yīng)判定為裂紋。2）柔性螺栓:縱波斜入射探傷a）柔性

14、無中心孔螺栓。缺陷 信號位于本側(cè)，其反射波幅1mm-10db反射當(dāng)量，且指示長度10mm，應(yīng)判定為裂紋。b）柔性有中心孔螺栓。缺陷信號波幅1mm反射當(dāng)量，且指示長度10mm，應(yīng)判定為裂紋。五、檢測掃查與與缺陷評定 凡缺陷反射波幅大于或等于絲扣波幅6db，且指示長度10mm，應(yīng)判定為裂紋。3）橫波探傷 絲扣部位橫波探傷時，按2.a條判定裂紋。 缺陷當(dāng)量1mm模擬裂紋（聲程位置大致相同）當(dāng)量，且指示長度10mm，應(yīng)判定為裂紋。 對于不足以判定為裂紋的較小信號應(yīng)做好記錄，并對安裝位置進(jìn)行記錄跟蹤，便于復(fù)查。4）縱波直探頭探傷 螺栓內(nèi)、外壁和絲扣裂紋判定參照縱波斜入射探傷要求，內(nèi)部缺陷的判定參照J(rèn)B/T47