超聲波探傷方法與探傷工藝

1、超聲波探傷方法與探傷工藝超聲波探傷方法與探傷工藝超聲波探傷超聲波探傷補(bǔ)充教材補(bǔ)充教材 (修改版修改版) 編寫：姚志忠編寫：姚志忠 中國鍋爐壓力容器檢驗協(xié)會中國鍋爐壓力容器檢驗協(xié)會 教育工作委員會教育工作委員會 二二00六年四月六年四月 超聲波探傷方法與探傷工藝超聲波探傷方法與探傷工藝(修改版修改版) 編寫說明編寫說明根據(jù)鍋爐壓力容器壓力管道特種設(shè)備無損檢測人員級資格考核培訓(xùn)班組織委員會的安排，于2004年4月將將本人負(fù)責(zé)超聲波探傷方法和工藝講課部分的講稿編印成冊，作為級人員超聲波探傷專業(yè)培訓(xùn)的補(bǔ)充教材。閱讀本補(bǔ)充教材時，應(yīng)同時閱讀超聲波探傷教材。本補(bǔ)充教材內(nèi)容為：第四章超聲波探傷方法和通用探傷

2、技術(shù)，第五章板材和管材超聲波探傷，第六章鍛件與鑄件超聲波探傷，第七章焊縫超聲波探傷，第八章超聲波探傷工藝。每章中的內(nèi)容和順序均與超聲波探傷教材全部對應(yīng)。自JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測頒布后發(fā)現(xiàn)原補(bǔ)充教材涉及超聲檢測標(biāo)準(zhǔn)部分的相關(guān)內(nèi)容與JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測第3部分超聲檢測中相應(yīng)規(guī)定不完全符合，為了更好地貫徹執(zhí)行JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測標(biāo)準(zhǔn)，對原補(bǔ)充教材涉及JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容均按JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測標(biāo)準(zhǔn)第3部分超聲檢測規(guī)定內(nèi)容要求進(jìn)行了修改，現(xiàn)印刷的為修改版。由于本人的局限性、缺點(diǎn)和錯

3、誤難免，請閱讀本補(bǔ)充教材的人員提出寶貴意見和建議，使本補(bǔ)充教材更加完善。本補(bǔ)充教材編寫過程中得到中國鍋爐壓力容器檢驗協(xié)會教育工作委員會杜京社同志的支持與幫助，在此表示感謝！編寫者：姚志忠2006.4第四章第四章 超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù)超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 超聲波探傷方法概述超聲波探傷方法概述 超聲波探傷方法按波的類型可分為脈沖波法和連續(xù)波法，按探傷方法原理可分為反射法、穿透法和共振法，按波形可分為縱波法、橫波法、表面波法、板波法和爬波法，按耦合方式可分為直接接觸法和液浸法，按探頭個數(shù)可分為單探頭法、雙探頭法和多探頭法，現(xiàn)將各種探傷方法分類列于下圖4.1：超聲波探傷方法

4、圖例4-1.doc第二節(jié)第二節(jié) 儀器與探頭的選擇儀器與探頭的選擇一、探傷儀選擇1.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。2.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，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。二、探頭選擇1. 型式選擇：原則為根據(jù)檢測對象和檢測目的決定：如：焊縫斜探頭鋼板、鑄件直探頭鋼管、水浸板材聚焦探頭（

5、線、點(diǎn)聚集）近表面缺陷雙晶直探頭表面缺陷表面波探頭 2. 探頭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。2這對壓力容器檢測要求已能滿足。故對晶粒較細(xì)的鑄件、軋制件、焊接件等常采用2.55MHZ。對晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等因會出現(xiàn)許多林狀反射，（由材料中聲阻抗有差異的微小界面作為反射面產(chǎn)生的反射），也和材料噪聲干擾缺陷檢測，故采用較低的0.52.5MHZ的頻率比較

6、合適，主要是提高信噪比，減少晶粒反射。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。 3. 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(qiáng)?？紤]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

7、，晶片可大一些。4. 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：如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時檢測靈敏度最高。第三節(jié)第三節(jié) 耦合與補(bǔ)償耦合與補(bǔ)償耦合就是實(shí)現(xiàn)聲能從探頭向工件的傳遞，它可用探測面上聲強(qiáng)透過率來表示耦合的好壞，聲強(qiáng)透過率高，表示聲耦合好。一、耦合劑在工件與探頭之間表面，涂敷液體、排除空氣，實(shí)現(xiàn)聲能傳遞該液體即耦合劑。實(shí)際耦合劑聲阻抗在1.52.5106公斤/米2，而鋼聲阻抗為45106公斤/米2。所以靠耦

8、合劑是很難補(bǔ)償曲面和粗糙表面對探測靈敏度的影響。水銀耦合效果最好，聲阻抗為：19.8106kg/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，又有附著力強(qiáng)，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。二、影響聲耦合的主要因素3.耦合層厚度d： 在均勻介質(zhì)中：最好：d=n 即半波長整數(shù)倍時聲壓透射率為1，幾乎無反射，聲能全部透射。好象耦合層不存在。最不好：d=（2n+1）即四分之一波長奇數(shù)倍時，聲壓透射率最低，反射率最高。24此時相當(dāng)于鋼保護(hù)膜直探頭探測鋼件。根據(jù)均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對聲

9、波的反射特性，其聲壓反射r為：在非均勻介質(zhì)中，根據(jù)教材1.37式，當(dāng)d=n時和d=（2n+1） ,且Z2= 時，聲強(qiáng)透射率最大，超聲檢測大多情況滿足次種條件。 2431ZZ22221222222122241124111dSinZZZZdSinZZZZr由式可看出：當(dāng)耦合層d=時，r=0、t=1，靈敏度可以保證，但發(fā)射反射脈沖后面干擾振蕩增加，也影響缺陷檢測，故實(shí)際上常使用d0的光滑工件使耦合層d0，效果好。如果再增加耦合層厚度，可以使界面波和工件多次反射波分得很開，探傷圖形變得很清晰，如控制在底面回波在第二次界面回波前出現(xiàn)，對缺陷判斷有利（這是水浸探傷中的水層耦合原理）。為使耦合層耦合效果好，

10、由教材1.36式和1.37式可知，則必須使r0，此時t1，或T= 達(dá)最大，即聲能從探頭全部透到工件，則由聲壓反射率表示式知，r0得Sin 0，即d0或d0，但d0，即工件表面越平整，耦合劑層厚d越接近零，耦合越好。22121)(4ZZZZd24.工件表面粗糙度影響由上面均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對聲波的聲壓反射率表示式可知d0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。則d越大耦合越差。但是當(dāng)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。同時因真空不能傳播聲波，使耦合變差。一般工件要求粗糙度Ra=6.3m5.耦合劑聲阻抗影響一般液體耦合劑聲阻抗

11、均比工件聲阻抗小，故對同一探測面（光潔度相工件材質(zhì)相同）聲阻抗越大的耦合劑耦合效果越好。6. 工件表面形狀影響平面工件耦合最好。凸曲面和凹曲面均耦合不好。在實(shí)際工作中，T最大處聲壓透射率為平面接觸時，透射率一半時的曲率半徑為聲耦合臨界曲率半徑R0。圖4-2則：R0=0.45fD2Zt/C0Z0（1+Zt/Zm）f頻率，D晶片直徑，Zt保護(hù)膜或斜透聲楔聲阻抗，Z0耦合劑聲阻抗，Zm工件聲阻抗，C0耦合劑聲速。當(dāng)工件曲率半徑R與臨界曲率半徑R0比較R/R0=1時，修正值2.5dB以下，R/R01時，可不修正，此時修正值為2.5dB以下，當(dāng)R/R0d 1.1時修正條件，可求得： K=1.0 r/R0

12、.86 K=2.0 r/R0.96 K=2.5 r/R3N時做試塊不易，故僅在X3N時應(yīng)用。13.當(dāng)量計算方法當(dāng)量：不同類型和不同大小的工件中的任何缺陷反射回波高與同聲程的某標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的反射回波高相同時，則該標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的類型和尺寸即為該缺陷的當(dāng)量。由于實(shí)際缺陷的幾何形狀，表面狀況、方向，缺陷性質(zhì)各不相同，其聲吸收、聲散射比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則幾何反射體復(fù)雜的多。一般實(shí)際缺陷總比所定的當(dāng)量值大35倍，或更多。當(dāng)量計算方法：利用規(guī)則形狀反射體回波聲壓（第二章中介紹的幾種）與缺陷回波聲壓（缺陷波高dB值）進(jìn)行比較得到缺陷當(dāng)量?；竟剑海ǜ鳂?biāo)準(zhǔn)反射體回波聲壓）大平底：21PPB平底孔： 長橫孔：

13、短橫孔： Lf短橫孔長，Df短橫孔直徑。球孔： Xpp42XPP221ffDXLPP2短XdPPd4園柱曲面：PC= 凸面 r內(nèi)半徑 PC= 凹面 R外半徑。 RrP21rRP21考慮材質(zhì)衰減應(yīng)均乘上：e- 式中：P=2P0Sin 在X3N時P= 具體計算：用公式計算：應(yīng)根據(jù)缺陷波高與所定探傷靈敏度比較或和底波高比較，再與探傷靈敏度比較。 68. 82 XXXD224XDPO4*2 計算時應(yīng)考慮： 材質(zhì)衰減。 如題中不考慮，就不管。如題中告訴衰減，要弄清是雙程還是單程的。 是否要不同孔型之間相互換算。如靈敏度為平底孔，題中要求求出長橫孔當(dāng)量，這要互換。X3N近似準(zhǔn)確。 用AVG圖計算，可直接查

14、得缺陷相對大小G，再乘探頭晶片尺寸DS則可得缺陷尺Df。 用實(shí)用當(dāng)量曲線可在曲線上直接查得缺陷當(dāng)量直徑。二、測長法：適用于缺陷尺寸大于聲束截面時的缺陷。指示長度：根據(jù)缺陷波高，用探頭移動距離的方法。按規(guī)定方法測得的缺陷長稱指示長度。特點(diǎn)：由于工件中實(shí)際缺陷取向、性質(zhì)、表面狀態(tài)均影響缺陷回波高度。故指示長度一般小于或等于實(shí)際長度（此時所用dB值即缺陷波最高波下降dB值6dB時），當(dāng)dB6dB時，一般將缺陷測大，即指示長度大于實(shí)際長度。1. 相對靈敏度測方法相對靈敏度法是以缺陷最高回波為基準(zhǔn)，使探頭沿缺陷長度方向兩端移動，使缺陷波下降一定的dB值。常用6dB（半波）、12dB（波高）、20dB（全

15、波消失）。 6dB法（半波） 適用于： 缺陷只有一個高點(diǎn) 缺陷基本垂直聲束 缺陷沿探頭移動方向基本均勻 缺陷長度大于聲束截面 指所用波束截面這里指6dB波束截面 端點(diǎn)6dB法：一般將缺陷測大缺陷有多個高點(diǎn)時，用端部6dB法即使端部波高下降6dB。關(guān)鍵：確定端部缺陷回波峰值（最高值），找到了缺陷端部峰值后，和6dB法同樣操作。2. 絕對靈敏度法探傷儀在規(guī)定靈敏度條件下沿缺陷方向移動（不管缺陷最高在何值）。使缺陷波下降至規(guī)定的位置如評定線，如JB/T4730中區(qū)缺陷規(guī)定降到測長線即為絕對靈敏度法。特點(diǎn)： 測長是與缺陷最高波多少無關(guān)。 缺陷長度（指示長度）與缺陷波高和所規(guī)定的測長值位置有關(guān)，如缺陷波

16、高只比規(guī)定測長靈敏度高3dB，即為3dB測長，一般將缺陷測短。如缺陷波高比規(guī)定測長靈敏度高20dB，即為20dB測長，一般將缺陷測大。3. 端點(diǎn)峰值法：一般將缺陷測少。在探頭移動過程中發(fā)現(xiàn)缺陷有多個高點(diǎn)，則將缺陷兩端點(diǎn)最大波高處探頭位置的距離作為端點(diǎn)峰值法指示長度。關(guān)鍵：尋找端點(diǎn)峰值位置。 以上測長法適用：長條形缺陷 對于缺陷回波包絡(luò)線只有一個極大值的缺陷，可用最大波高衰減法，常用6dB法。 對缺陷回波包絡(luò)線有多個極大值缺陷，可用端點(diǎn)6dB法或端點(diǎn)峰值法。 對條形氣孔、未焊縫等宜用6dB法。 對裂紋、未熔合、條形夾渣等宜用1012dB法。對小于10mm缺陷宜用3dB法。（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指示長度小于1

17、0mm，以5mm計）。 對中間粗、兩端細(xì)或細(xì)長缺陷（裂紋、未熔合）用端點(diǎn)法可獲得較好的結(jié)果。 用20dB法時應(yīng)考慮聲場修正。（即測得移動長度應(yīng)減去聲場直徑才為缺陷指示長度）三、底波高度法在遠(yuǎn)場（X3N），當(dāng)缺陷比聲束截面小時，缺陷波高與面積成正比（此時可用當(dāng)量法定缺陷大?。?；當(dāng)小缺陷數(shù)量很多，或缺陷面積逐漸增加，則缺陷越大，所遮擋的聲束愈多，造成缺陷處工件底波下降越大，此時可用缺陷波與底波相對波高來評價缺陷的大小。1. ：BF為缺陷處底波高度，F(xiàn)缺陷波高 2. ：BG無缺陷處底波高度3. 此方法在鋼板、鍛件探傷中常應(yīng)用。第七節(jié)第七節(jié) 缺陷自身高度的測定缺陷自身高度的測定一、表面波波高法：利用表

18、面波傳播時遇到深度較小缺陷時反射回波隨深度增加而升高的特點(diǎn)。只適用：表面開口缺陷 缺陷深度小于2的情況。該法存在許多問題，未說清，現(xiàn)介紹一下表面波探傷的情況： （）表面波的性質(zhì)：14.表面波即瑞利波，介質(zhì)表層質(zhì)點(diǎn)具有縱波和橫波的綜合特性。15.表面波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只限于在傳播方向與垂直于表面的平面內(nèi)，其軌跡為橢圓。16.表面波聲場的深度范圍為2，可探測的深度范圍也為2。17.當(dāng)表面波傳播時，深度=0.183時，質(zhì)點(diǎn)不作水平方向振動（在此深度上有缺陷將不會引起反射，也就是檢測不出）。此即表示表面波能檢測的最小深度（此深度對鋼材，用5MHZ，就相當(dāng)于0.1mm）。18.表面波的傳播速度，

19、對平面波而言，與頻率無關(guān)，與材料的泊松比和橫波聲速CS有關(guān)。CR= （二） 表面波產(chǎn)生1. 直接用石英進(jìn)行Y切割產(chǎn)生。2. 利用縱波斜入射到工件表面產(chǎn)生表面波。sinR= SC112. 187. 0RLCCCL=斜楔有機(jī)玻璃縱波速度 CR=鋼中表面波速度對鋼和有機(jī)玻璃而言。R=6264較好。3.探頭晶片一般用矩形晶片。4.實(shí)用中無近場長度影響（N已全部在透場楔內(nèi)）。（即透聲楔內(nèi)縱波行程較大。）（即大于N）（三） 表面波的傳播特性1. 對表面柱孔和近表面橫孔隨孔徑增大反射率增加，頻率越高，反射率增大越快。2. 對棱角邊的反射有下列特性（棱角可認(rèn)為相當(dāng)于裂紋）。用2.55MHZ頻率表面波，反射信號

20、在棱角小于或等于90時有較強(qiáng)的反射；大于90之后，反射逐漸降低；大于170時，棱邊反射降為零。 因工件中裂紋與表面之間會成各種角度，為防止漏檢，必須從兩個方向上探測。表面波傳到棱邊時會產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換，變型波遇到反射面時，同樣會產(chǎn)生反射回波，形成干擾回波。如圖：表面波在A、B反射間還有S變型橫波到底面的反射，波型為：S表面波RACSB在C 處產(chǎn)生變形橫波S 的反射圖4-5TASB棱邊曲率半徑R5時，表面波幾乎全部跨越傳播，無反射；棱 邊曲率半徑Rh。 當(dāng)裂紋內(nèi)有油、或水時，裂紋表面粗糙時及下端裂太尖時，裂紋尖端B回波可能不出現(xiàn)。表面波探傷應(yīng)用程序：頻率：5MHZ耦合劑：甘油、粘度較大的機(jī)油表面要求

21、：光潔度要高一些，除油、污、除銹蝕，露出金屬光澤。掃描速度調(diào)節(jié)：為調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，一般不用試塊（如試塊和工件材質(zhì)，表面完全相同也可以用試塊）。將探頭垂直對準(zhǔn)工件的一個棱邊，探頭前沿距棱邊40mm，熒光屏出現(xiàn)棱邊波B1，將B1調(diào)在4格。再將探頭后移至離棱邊65mm，將棱邊波B2調(diào)在6.5格。2圖 4 - 814 格T6 . 5 格注意，在調(diào)節(jié)時，探頭在位置1和2時棱邊波B1和B2要通過水平，細(xì)調(diào)深度，反復(fù)調(diào)。靈敏度調(diào)節(jié)：利用工件本身直角棱邊反射波作參考信號。據(jù)實(shí)驗：對6.5mm長，深度為0.1mm的表面開口裂紋用5MHZ探頭表面波探測（垂直探測），在距離40mm時比直角棱邊反射波低21dB。則調(diào)節(jié)時，

22、只要在40mm處探直角棱邊使回波調(diào)到基準(zhǔn)波高（如50%），再提高21dB，靈敏度就調(diào)好了。三、端部回波峰值法 利用超聲波入射到裂紋端部，出現(xiàn)一個較強(qiáng)的回波（稱端部峰值回波，實(shí)質(zhì)是由端部強(qiáng)裂散射引起回波峰值）。測量裂紋深度（開口裂紋）裂紋深h為h= = 如用K=1探頭，則h= （實(shí)際測量時常用K1斜探頭）l0探頭前沿長度，a探頭前沿至缺陷距離。tgaokaooaTF圖 4-9利用此法測表面未口裂紋高度，聚焦探頭測效果好對上端點(diǎn)深度小于5mm困難將掃描線按深度1:1調(diào)，h1和h2分別表示缺陷上、下端點(diǎn)離開探測面距離，可直接在掃描線讀取，則裂紋高度h：h=h2 h1= （a為探頭分別探測到缺陷上、下

23、端點(diǎn)時的探測位置處探頭入射點(diǎn)之間的距離，可以在工件上測量出來，k探頭k值。）四、橫波端角反射法 橫波射到下表面開口缺陷（根部未焊透，下表面裂紋等）回波高h(yuǎn)與波長以及探頭K值有關(guān)。經(jīng)試驗在矩形槽深2mm以內(nèi)，回波高度dB值與h/的變化不是單調(diào)的，而是起伏的。因此，此種方法光靠波高無法確定缺陷深度，實(shí)際應(yīng)用時，用不同深度槽形試塊對比得出缺陷深，故誤差較大。當(dāng)橫波探測到下表面開口缺陷時，形成角鏡反射條件，可用角鏡反射法測量：將探傷儀掃描線按深度1:1調(diào)節(jié)，當(dāng)探測面與缺陷不在同一面時使探頭置于表面開口背側(cè)，聲束軸線對準(zhǔn)缺陷與下表面直角處（此處角鏡），將此波調(diào)至熒光屏高80%，此波用C表示，然后提高靈敏

24、度1525dB，探頭向前移動，當(dāng)聲束軸線掃查到開口缺陷頂部時，出現(xiàn)缺陷波反射波DE，當(dāng)DE達(dá)到最大值聲束軸線完全離開缺陷端點(diǎn)時，在近靠DE的前方，將出現(xiàn)第一個峰值加波，稱端點(diǎn)衍射波DW，則開口缺陷自身高度H=C-DW，當(dāng)探測面與開口缺陷在同一面上時，只需探測到開口缺陷的下端點(diǎn)，此時DW位于DE后方，則缺陷深度H=DW。用此法可測量單面焊未焊透高度。用此種方法，還可探測焊縫中埋藏缺陷高度，探頭置于焊縫任一探測面上，探測到缺陷上端點(diǎn)的衍射波為DW上，探測到下端點(diǎn)的衍射波為DW下，則缺陷本身高度H=DW下DW上五、橫波串列式雙探頭法兩個探頭一發(fā)一收，特點(diǎn)：工件中無缺陷時，接收探頭收不到回波。工件中有

25、缺陷時，發(fā)射探頭發(fā)出的聲波通過工件底面反射至接收探頭。示波屏只出現(xiàn)一個缺陷波且位置固定不動，出現(xiàn)在半跨距處。只能檢測厚工件中垂直于表面的大缺陷，（如窄間隙厚焊縫電渣焊縫中未焊透）。發(fā)和收兩探頭移動方向相反。當(dāng)兩個探頭靠在一起時，可測缺陷下端點(diǎn)最下部位置，該位置離工件下表面距離h為：h= 稱死區(qū)范圍，b為兩探頭靠近時入射點(diǎn)之間距離。此式為近似式，即認(rèn)為 時得出。K=1時完全正確。即當(dāng)缺陷下端離下表面距離小于h時測不到。見書P143，圖4.41。 Kb22hbtg六、相對靈敏度10dB法先用一次波找到缺陷最高波，再前后移動探頭，確定探頭在探測面上的位置A和B，再根據(jù)位置A、B的聲程X1、X2和探頭

26、K值，確定缺陷高度：h。h= X2COS2- X1COS1（書上式4.35）。這里關(guān)鍵是如何確定X1、X2和1和2可用試塊人工缺陷測定得到。也可通過98年練習(xí)中例3說明。用計算法得到。七、散射法（衍射法）：該法特點(diǎn)： 兩探頭在裂紋兩側(cè)相對移動，以裂紋為中心線。 一定要找到裂紋端部最高回波。 適用于開口裂紋，且深度3mm。第八節(jié)第八節(jié) 影響缺陷定位、定量的主要因素影響缺陷定位、定量的主要因素一、影響缺陷定位的主要因素：19.儀器的影響：水平線性、水平刻度精度。20.探頭：主聲束偏向，探頭波束雙峰，斜探頭斜楔磨損使K值變化，探頭晶片發(fā)射、接收聲波指向性。21.工件影響表面粗糙：表面凹凸不平引起進(jìn)入

27、工件聲束分叉。工件材質(zhì)：材質(zhì)晶粒引起林狀反射，即材料噪聲，試塊與工件材質(zhì)差異，引起聲速變化，試塊與工件應(yīng)力差異，引起聲速變化使K值變。壓力應(yīng)力聲速增加，拉應(yīng)力聲速減小每1kg/mm2引起0.01%。工件表面形狀曲面工件探測時探頭平面時為點(diǎn)或線接觸探頭磨成曲面，使入射點(diǎn)改變，從而引起K值變化。工件邊界：靠工件邊界探測時，由于側(cè)壁干擾，使主聲束偏向，改變K值。 工件溫度：工件溫度升高K值增大。工件溫度下降K值變小。工件中缺陷：缺陷反射指向性引起不在主聲束入射缺陷時出現(xiàn)高反射，引起誤判。22.操作人員影響調(diào)儀器掃描線比例不準(zhǔn)。測探頭入射值，K值不準(zhǔn)。定位方法不當(dāng)：曲面工件未修正等。二、影響缺陷定量的

28、因素1. 儀器、探頭性能影響頻率偏差（使調(diào)靈敏度引起偏差也影響定量垂直性偏差，衰減器精度誤差）。探頭形式，晶片尺寸（影響N大小）探頭K偏差（往復(fù)透過率與入射角有關(guān)）。2. 耦合偏差及材質(zhì)衰減測量偏差，傳輸損失等。3. 工件幾何形狀和尺寸（曲率變化要補(bǔ)償）4. 缺陷的影響缺陷的形狀，方位與入射波夾角等，指向性（回波指向性），表面粗糙度，性質(zhì)，位置（在近場或遠(yuǎn)場等）等。第九節(jié)第九節(jié) 缺陷性質(zhì)分析缺陷性質(zhì)分析一、根據(jù)加工工藝分析缺陷性質(zhì)： 對各種工件根據(jù)加工工藝不同進(jìn)行分析。如鍛鋼：則可能產(chǎn)生白點(diǎn)，裂紋這是最危險的缺陷。 鑄鋼：易在洗胃口附近產(chǎn)生疏松或縮孔。 焊縫：產(chǎn)生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等。

29、二、根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質(zhì)缺陷特征為：大小、形狀、密集程度、位置等幾方面：大?。河行┤毕菀怀霈F(xiàn)往往比較大，如鑄件中縮孔，疏松一出現(xiàn)就一大片，如探傷時發(fā)現(xiàn)大面積缺陷，就可斷定這類缺陷。形狀分為：平面形缺陷：在不同探測面上探測這種缺陷，其回波高顯著不同，探測時聲束垂直于平面時回波很高，聲束平行于平面時回波很低，一般此類缺陷為裂紋、夾層類。點(diǎn)狀缺陷：各個方向探測，缺陷回波差不多，無明顯變化，大多為氣孔、夾渣、夾砂等。缺陷密集程度：在熒光屏掃描線某一范圍內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)一系列簇狀缺陷，在不同方向探測缺陷回波情況差不多。缺陷位置分析：如大型鑄件（如大的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）在中心和端部鍛壓部位易出現(xiàn)裂紋。在焊縫中

30、心有一定長度的缺陷大多為未焊透。在焊縫根部為單面焊未焊透。在熔合線附近，如連續(xù)或間斷為坡口邊緣未熔合等。三、根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質(zhì) 缺陷波高度變化23.靜態(tài)波形探測時探頭和缺陷相同穩(wěn)定時波形。各種缺陷內(nèi)部含的物質(zhì)不同，對入射的聲波吸收情況不同。探頭探測時回波高度、形狀各不相同。24.動態(tài)波形探測時探頭和缺陷相對移動，移動方式為：平移、前后移、環(huán)繞缺陷、轉(zhuǎn)動等。觀察缺陷波的變化情況，并用缺陷波尖端的包絡(luò)線來分析得到缺陷性質(zhì)判斷結(jié)論。四、根據(jù)底波分析缺陷性質(zhì)，在鋼板中大量應(yīng)用根據(jù)一次底波B1情況：缺陷波很強(qiáng)，B1消失大面積缺陷（夾層、裂紋等）。缺陷波和B1共存，缺陷較小，可能為單個缺陷波和B1均

31、很底或消失，可能傾斜形缺陷或疏松等。根據(jù)多次底波情況：鋼板中重皮處多次反射消失，無缺陷處多次反射清晰可見。薄鋼板中小缺陷用一次波較難發(fā)現(xiàn)，可用多次反射可觀察到，也可觀察多次反射衰減情況。第十節(jié)第十節(jié) 非缺陷回波的判別非缺陷回波的判別一、遲到波一、遲到波條件：探頭在細(xì)長工件（板或棒）一端縱條件：探頭在細(xì)長工件（板或棒）一端縱波探測，擴(kuò)散聲束縱波射到側(cè)壁產(chǎn)生變型波探測，擴(kuò)散聲束縱波射到側(cè)壁產(chǎn)生變型橫波，再變成給縱波經(jīng)底面反回探頭引導(dǎo)橫波，再變成給縱波經(jīng)底面反回探頭引導(dǎo)成遲到波。成遲到波。二、二、61反射：反射：特定反射。當(dāng)縱波入射到鋼特定反射。當(dāng)縱波入射到鋼/空氣界面?？諝饨缑?。+=90 縱波入射

32、角縱波入射角 橫波反射角。橫波反射角。由及即入射角=61時，出現(xiàn)=29的很強(qiáng)的橫波反射。SLCCsinsin6182. 132305900cossinsinsin得SLCCtg三、三角反射回波直探頭在實(shí)心園柱體探測得的遲到反射。B1L底波聲程dH1L等邊三角形反射波聲程1.3dH2L-S-L反射波聲程1.67d。探測此類工件如工件中無缺陷，則出現(xiàn)三角形反射，如無此三角形波，則此工件中存在缺陷。四、其它非缺陷波：25.探頭雜波26.工件輪廓波各種形狀工件輪廓波不相同要具體分析。27.耦合劑反射表面波及大K值探頭探傷時出現(xiàn)。28.幻象波重復(fù)頻率太高時產(chǎn)生，可降低重復(fù)頻率。29.草狀回波（林狀回波）

33、工件晶粒粗大引起，可降低頻率。30.其它變型波根據(jù)具體工件情況及橫波探傷時特定條件，要具體分析。第十一節(jié)第十一節(jié) 側(cè)壁干涉?zhèn)缺诟缮婵v波探頭靠近側(cè)壁，經(jīng)側(cè)反射的縱波和變型橫波與直接傳播的縱波互相干涉，造成越靠近側(cè)壁，回波反而下降，探頭離開一定位置回波反而上升。避免側(cè)壁干擾條件：側(cè)壁反射波聲程與直接傳播聲程差大于4。1. 軸線小缺陷無側(cè)壁干擾條件： 對鋼 2. 底面無干擾： 對鋼 試塊寬最小要滿足上述條件。ad2minfad5.3minad2minfad5min第五章第五章 板材和管材超聲波探傷板材和管材超聲波探傷第一節(jié)第一節(jié) 板材超聲波探傷板材超聲波探傷一、板材分類一、板材分類40mm厚板厚板二

34、、鋼板中常見缺陷存在于內(nèi)部分層鋼錠中非金屬夾雜物，金屬氧化物，硫化物以及夾渣在軋制過程中被軋扁而形成。 這些缺陷有的是鋼水本身產(chǎn)生，如脫氧時加脫氧劑造成，或煉鋼爐混入鋼水中的耐火材料等，這些缺陷在鋼錠中位置沒有一定規(guī)律，故出現(xiàn)在鋼板中位置也無序。分層是以上缺陷軋制而成，大多與鋼平行，且具有固定走向。為平面狀缺陷，嚴(yán)重時形成完全剝離的層狀裂紋，對小的點(diǎn)狀夾雜物則形成小的局部分層。白點(diǎn)存在于內(nèi)部 鋼中氫在加工過程來不及向外擴(kuò)散，在鋼板成型后，氫原子逐漸在鋼板中的微缺陷（如非金屬夾雜物）旁緩慢地以氫氣形式析出，造成氫裂紋。其斷面呈白色故稱白點(diǎn)。常見于鍛鋼中和厚鋼板中。折迭和重皮存在于表面 鋼板表面因

35、局部折、軋形成的雙層金屬，基本平行于表面。 裂紋軋制工藝和溫度不合適時造成。存在于鋼板表面，偶爾在內(nèi)部。裂紋較少見，如軋制工藝穩(wěn)定，這類缺陷不常見。三、探傷方法1.接觸法探頭通過耦合層直接與鋼板接觸，當(dāng)探頭位于完好區(qū)時，儀器上出現(xiàn)底波多次反射。采用底波多次反射法探傷應(yīng)滿足下面三條件：工件的探傷面與底面互相平行，確保產(chǎn)生多次反射。（如工件加工傾斜就不合適）。鋼板材質(zhì)晶粒度必須均勻，保證無缺陷處底面多次反射波次數(shù)的穩(wěn)定。（各次相同）。材質(zhì)對超聲波的衰減要小。保證反射底波有足夠數(shù)量，以利探傷觀察。一般碳鋼、不銹鋼均能滿足這些條件。2.水浸法探頭晶片離開鋼板一段距離，通過水耦合。在探傷儀熒光屏上將同時

36、出現(xiàn)水層多次反射和鋼板底面多次反射波，如水層厚度控制不好會互相干擾，不利探傷。探傷時調(diào)節(jié)水層厚度，使水層波與某次底波重合。水層厚H和板厚關(guān)系為：H= ，n為重合次數(shù)。對充水直探頭的要求：4nCCn鋼水 為滿足多次重合法要求，水層厚度要連續(xù)可調(diào)。 調(diào)至不同厚度時，必須保證發(fā)射的聲束與鋼板表面垂直。 充水探頭內(nèi)水套管內(nèi)徑必須大于最大水層厚度時聲束直徑。 進(jìn)出水口位置應(yīng)大于最大水層可調(diào)厚度，且出水口應(yīng)小于進(jìn)水口，保證水套充滿水。 探傷時應(yīng)及時注意排除水中氣泡?；虿捎孟輨┤コ龤馀?。3.探傷圖形分析：圖形：當(dāng)鋼板中出現(xiàn)缺陷，則缺陷波出現(xiàn)在鋼板一次波之前，如一次重合法，則缺陷波在第二次波之前，如二次重合

37、法，則缺陷亦出現(xiàn)在第二次波之前，第三波為鋼板二次波和水層二次波重合。疊加效應(yīng)：當(dāng)缺陷比較小時，缺陷回波從第一次開始會隨著出現(xiàn)的二次、三次波高逐漸增高，幾次以后又逐漸降低，這是由于對同一個小缺陷會產(chǎn)生不同反射路徑且互相迭加后造成的一種波形動態(tài)現(xiàn)象，隨探頭移動有所變化。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，在中板中較多（即640mm范圍）。利用F1評價缺陷。當(dāng)80mm時 B2B5由實(shí)際情況決定，但B2以上必須出現(xiàn)。2.靈敏度調(diào)整階梯試塊法：20mm，將與工件等厚度的試塊底面第一次底波高50%滿幅再提高10dB。平底孔試塊：20mm，試塊上5平底孔第一次底波50%滿幅。注意：a. 試塊鋼板與被探鋼材質(zhì)相近。 b. 試塊鋼板

38、不得有2當(dāng)量以上缺陷。 c. 試塊上5平底孔垂直于表面，平底孔底面與表面平行，光滑。 d. 平底孔距離按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)表2 CB標(biāo)準(zhǔn)試塊要求。底波法：3N，可用B1達(dá)50%當(dāng)20mm時也可用B5達(dá)50%計，但要和5平底孔波作試驗比較，使靈敏度一致。五、缺陷判別與測定1.缺陷判別按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。2.缺陷位置測定：深度位置測定：可直接從熒光屏上缺陷波與底波相對位置中測出。平面位置測定：可根據(jù)直探頭在鋼板上位置畫出在板材表面的位置直接確定。最后記錄在報告上。3.缺陷性質(zhì)判斷：結(jié)合：波型特點(diǎn)和鋼板制造工藝綜合判斷。波型特點(diǎn)大致為：分層或夾層缺陷波形整齊、均勻、

39、陡直、規(guī)律性強(qiáng)，大多處在鋼板中心部位，底波明顯下降或消失。折迭在探測面附近時不一定直接產(chǎn)生缺陷波，對底波多次反射波次數(shù)。（減少次數(shù)，并使多次反射波位置改變）始波加寬，有時使底波消失。在底面附近時反射條件變差，使底波位置前移。（縮短聲波路程）白點(diǎn)波形尖銳活躍，重復(fù)性差，底波明顯降低，次數(shù)減少，移動探頭時回波起伏大，此起彼落，且在板厚方向?qū)ΨQ。分散夾雜物：缺陷位置無規(guī)律性。缺陷分布有一定范圍，呈分散性。缺陷特點(diǎn)：位置不一定，一片片出現(xiàn)，無序變化，不一定影響底波多次反射次數(shù)。4.缺陷定量（用探頭移動法測缺陷大?。┌碕B/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)4.1.6條規(guī)定方法測定。（主要測長度即指示長度及面積）

40、在板厚方向尺寸標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定測。六、質(zhì)量等級判定：按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)4.1.7條規(guī)定評定。JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)中表3鋼板質(zhì)量分級表中數(shù)據(jù)適用于非白點(diǎn)、裂紋等危險缺陷，即非危險缺陷。第二節(jié)第二節(jié) 復(fù)合材料超聲波探傷復(fù)合材料超聲波探傷一、復(fù)合板材常見缺陷1.制造方法：母材炭鋼或低合金鋼或不銹鋼板復(fù)合層不銹鋼、鈦及鈦合金、銅及銅合金，鋁及鋁合金，鎳及鎳合金等（加復(fù)合層目的：改進(jìn)和提高耐腐蝕性能）。制造方法：軌制、粘接、堆焊和爆炸。2.常見缺陷：脫層（脫接）即母材和復(fù)合層未粘合牢。接合不良，界面處未全部復(fù)合好。脫層和接合不良可以是完全脫接，也可以是部分脫接。 二、探傷方法：二

41、、探傷方法： 探頭：探頭：14mm25mm直探頭或聯(lián)直探頭或聯(lián)合雙直探頭，縱波檢測頻率：合雙直探頭，縱波檢測頻率：2.55MHZ，一般采用一般采用5MHZ較好。較好。探傷靈敏度：復(fù)合板完好區(qū)第一次底波探傷靈敏度：復(fù)合板完好區(qū)第一次底波B1達(dá)達(dá)80%滿幅高。滿幅高。探測面：母材一側(cè)，也可以從復(fù)合層一側(cè)。探測面：母材一側(cè)，也可以從復(fù)合層一側(cè)。掃查方式：類似于探中厚板的鋼板探傷。按掃查方式：類似于探中厚板的鋼板探傷。按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)4.4.3.3條規(guī)定掃查。條規(guī)定掃查。三、缺陷判別1. 兩種材料聲阻抗相近如不銹鋼/碳鋼（可從母材側(cè)探，也可從復(fù)合層側(cè)探）（當(dāng)完好時，界面無反射波）2

42、. 兩種材料聲阻抗相關(guān)較大，如鈦/碳鋼。因復(fù)合好時也存在出現(xiàn)界面回波。因此可用試塊比較確定缺陷。按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)4.4.5條規(guī)定，也可用鋼板底波來確定缺陷：當(dāng)?shù)谝淮蔚撞ǜ叨鹊陀跓晒馄翝M刻度的5%，且明顯有未結(jié)合缺陷反射波存在，且波高5%，則該部位稱為未結(jié)合區(qū)。其尺寸大小測定方法為：移動探頭，使第一次底波升高到熒光屏滿刻度的40，以此時探頭中心作為未結(jié)合區(qū)邊界點(diǎn)。3. 利用底波和復(fù)合界面波高dB差來判別復(fù)合情況。條件：不考慮材質(zhì)衰減與擴(kuò)散衰減：底面全反射時：B（dB）= = oroaPPPPSB/lg20lg201rrrT21lg20lg20底面不是全反射（即存在第三介質(zhì)，底面反

43、射率r） B（dB）= = r= T=1-r2 r= rrTSBlg20lg201rrr1lg2022112ZZZZ2323ZZZZ如碳鋼和不銹鋼等界面回波dB值為：復(fù)合材料 界面波/底波（比例） 界面波/底波（分貝）188不銹鋼 0.0035 -49.1鎳 0.0755 -22.5銅 0.155 -16.2鈦 0.270 -11.4鋁 0.570 -4.9四、缺陷的測定與評級按JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)4.4.6條規(guī)定評定。1.缺陷指示長度：按該缺陷最大長度作為其指示長度。單個缺陷指示長度小于25mm時不作記錄。2.缺陷測面積多個相鄰的未結(jié)區(qū)，當(dāng)其最小間距20mm時，應(yīng)作為單個未結(jié)合區(qū)處

44、理，其面積為各個未結(jié)合區(qū)面積之和。未結(jié)合區(qū)總面積占復(fù)合板總面積的百分比為未結(jié)合率。3.評級復(fù)合鋼板質(zhì)量等級評定按下表：等級缺陷指示長度mm未結(jié)合區(qū)面積cm2未結(jié)率00050202%75455%大于級者在坡口預(yù)定線兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)，缺陷指示長度大于等于25mm時均定為級。第三節(jié)第三節(jié) 電薄板超聲波探傷（板波探傷）電薄板超聲波探傷（板波探傷） 板波產(chǎn)生：利用縱波斜入射至薄板，為提高效率。 當(dāng)入射縱波波長L和板波波長B對應(yīng)時，。BLSin并可得 （CL透聲楔中縱波速度，CP板中板波相速度）。板波衰減： 隨傳播距離起伏變化，無變化規(guī)律，不呈單調(diào)。 SinCCLP 與板面清潔有關(guān)，板面有水、油時衰減

45、大。板波在薄板中傳播時，遇到板端部或缺陷會產(chǎn)生反射，同時會產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換（即板波模式波型轉(zhuǎn)換）。板波探傷程序：1.方法：一個探頭單收發(fā)（用穿透法即二個探頭一收一發(fā)的也有，不常用）。2.探傷條件儀器：0.55MHZ功率較大的探傷儀。探頭：接觸式、水浸式或輪胎式單收發(fā)探頭。試塊：與板材質(zhì)、板厚相等的板材試塊。反射體：1或2 豎通孔。尺寸：200300探傷頻率：根據(jù)板厚選擇f，使板中波長與板厚相當(dāng)。 板波類型：與入射選擇： 端面反射波高，傳播距離大，波型單一。 群速度快，易識別缺陷為原則。 儀器調(diào)節(jié)：利用試塊調(diào)節(jié)掃描線比例和靈敏度。（試塊端部或人工孔） 探測與缺陷測定： 探頭沿軋制方向移動，聲束與軋制

46、方向垂直，先觀察端面回波情況，即找出出現(xiàn)端面回波最大距離，然后以此范圍將鋼板分段檢查。缺陷位置： 可根據(jù)掃描線上缺陷波位置估算工件上位置。 也可用手拍打缺陷波來確定工件中位置。 指示長度測定：半波法或全波法。 最后根據(jù)指示長度范圍確定缺陷面積。第四節(jié) 管材超聲波探傷管材超聲波探傷一、管材制造工藝及常見缺陷 無縫鋼管用穿孔法和高速擠壓法制成。穿孔法是將園鋼在軋輥滾軋的同時用穿孔機(jī)穿孔。穿孔后的管子形狀不規(guī)整，表面毛糙，再通過心棒軋管機(jī)或心棒減徑機(jī)，定徑機(jī)等工藝壓延，平整成型。高速擠壓法是通表面潤滑的原材料在擠壓機(jī)中直接擠壓成型，加工精度較高。焊接管：先將原材料卷成管形再焊接，大口徑管多用此焊接管

47、。電阻焊接管：由經(jīng)熱軋成型的管型卷材送到電阻焊接管成型機(jī)中自動卷成管材，在焊口上通以高頻電流，產(chǎn)生電阻熱，利用這種熱量焊接口，這種焊口都是直的，又稱直焊管。埋弧自動焊接管：鋼板卷成螺旋形或加工成縱向接縫形式。用埋弧自動焊進(jìn)行焊接，這種管主要用于大口徑管子，如天然氣輸氣管的加工。大口徑管：也有用鋼錠經(jīng)鍛造、軋制等加工成。管材中的缺陷：無縫鋼管中：有裂紋、折迭、夾層、夾雜和翹皮，內(nèi)壁拉裂等，大多與管軸方向平行，也有重皮缺陷，但形狀不定，對它檢驗也較困難。大口徑管管材中及直接由鍛壓方式制成的大口徑管中缺陷與鍛件類似。有裂紋、白點(diǎn)、砂眼、非金屬夾雜等。鋼管中的上述缺陷由下列原因產(chǎn)生：縱裂紋是由加熱不良

48、、熱處理加工不當(dāng)引起。橫向裂紋是由軋制過于劇烈，加熱過度或者冷態(tài)加工過多而引起。表面劃傷是由加工時的導(dǎo)管和拉模的形狀不良以及燒傷等引起，翹皮、折迭是由園鋼表面夾入雜質(zhì)或有偏析或有非金屬夾渣物、裂紋缺陷，在穿孔時產(chǎn)生。 夾雜和分層是由園鋼內(nèi)部非金屬夾雜物和片狀缺陷在穿孔軋制時產(chǎn)生。焊接管的焊縫中缺陷與焊縫類似，有裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等。二、小口徑管探傷 外徑小于100mm的管材，大多為無縫鋼管，對平行于管軸的徑向缺陷，即管內(nèi)縱缺陷：可用橫波進(jìn)行周向掃查檢測。對垂直于管軸的徑向缺陷，即管內(nèi)橫向缺陷。用橫波進(jìn)行軸向掃查檢測。探傷前準(zhǔn)備： 清理被探管材表面的氧化皮，銹蝕、油污。 考慮管材與探頭相對

49、運(yùn)動的軌跡，相鄰探頭軌跡間距離考慮聲束復(fù)蓋范圍。為避免由于缺陷取向等原因產(chǎn)生聲波反射呈現(xiàn)定向性而發(fā)生漏檢，應(yīng)從兩個相反方向各探一次。接觸法探傷適用于手工探傷，特點(diǎn)：管徑小，波束擴(kuò)散，耦合不好。要采取措施： 有機(jī)玻璃斜楔磨成與管子外徑曲率相近。 采用接觸式聚焦探頭。1.縱向缺陷探測斜探頭晶片一般用810，1012，1214，最長不大于25mm。頻率：2.55MHZ。試塊：檢測管子縱向缺陷的對比試塊應(yīng)選取與被檢鋼管的規(guī)格相同，材質(zhì)、熱處理工藝和表面狀況相同或相似的鋼管制備，對比試塊上不得有影響人工缺陷正常指示的自然缺陷。對比試塊上人工缺陷為尖角槽，角度為60，槽深度t分別為管壁厚度的5%（I級，0

50、.2mmt1mm），8%（II級，0.2mmt2mm），10%（III級，0.2mmt3mm），槽長均為40mm，尖角槽可加工在管內(nèi)壁與外壁，且平行于管軸。靈敏度：可直接在對比試樣上將內(nèi)壁人工尖角槽的回波高度調(diào)到熒光屏滿刻度的80%，再移動探頭，找出外壁人工尖角槽的最大回波，在熒光屏上標(biāo)出，連接兩點(diǎn)即為該探頭的距離-波幅曲線，作為檢測的基準(zhǔn)靈敏度，在此基準(zhǔn)靈敏度基礎(chǔ)上一般提高6dB，作為掃查靈敏度。探頭掃查：保證管材100%掃查到。探頭不動，管旋轉(zhuǎn)同時作軸向前進(jìn)。探頭軸向前進(jìn)，管轉(zhuǎn)動。管不動，探頭作螺旋運(yùn)動。記錄：缺陷回波幅基準(zhǔn)波高靈敏度的缺陷，不合格。2.橫向缺陷檢測斜探頭晶片1012、12

51、14最大不超過25mm。頻率2.55MHZ試塊：檢測管子橫向缺陷的對比試塊應(yīng)選取與被檢鋼管規(guī)格相同、材質(zhì)、熱處理工藝相同或相似的鋼管，不得有影響人工缺陷顯示的缺陷，人工缺陷為V形槽，角度為60，長40mm，槽深度t分別為管壁厚度的5%（I級，最小為0.2mm，最大為1mm），8%（II級，最小為0.2mm，最大為2mm），10%（III級，最小為0.2mm，最大為3mm）。V形槽一般加工在管子外表面，當(dāng)外徑80mm，且壁厚10mm時，應(yīng)同時在內(nèi)、外表面加工V形槽。同一塊試塊內(nèi)，外表面人工缺陷沿鋼管軸向應(yīng)有足夠的間距，以使調(diào)節(jié)時內(nèi)、外人工缺陷回波容易分辨。靈敏度： 只有外表面尖角槽。試塊上人工尖

52、角槽回波50%高以此作為基準(zhǔn)靈敏度。內(nèi)外均有尖角槽，將內(nèi)表面槽波高調(diào)至熒光屏80%，然后再將外表面槽的反射回波幅度點(diǎn)標(biāo)在熒光屏上作距幅曲線。檢測靈敏度一般比上述基準(zhǔn)靈敏度高6dB。掃查探測：探頭沿管軸線按螺旋線前進(jìn)掃查。缺陷波高基準(zhǔn)靈敏度波高的缺陷不合格。（二）水浸探傷采用水浸縱波聚焦探頭，超聲縱波在與管軸線垂直的平面內(nèi)斜入射到管子的管壁中，當(dāng)入射角=III范圍內(nèi)時在管壁中產(chǎn)生純橫波。 1.探測參數(shù)選擇： 實(shí)際探傷時，使縱波離開管軸中心一段距離（這段距離稱偏心距X）垂直入射到管壁中達(dá)到縱波斜入射到壁中的效果。偏心距X滿足純橫波探測到內(nèi)壁條件滿足純橫波探測到內(nèi)壁條件 且 及： RrCCSinCC

53、SinSLLL211211RXSin1rCCXRCCSLLL2121水層厚度H即為探頭晶片離開管壁的距離H大于鋼管中橫波全程1/2?？墒顾畬硬ǖ牡诙畏瓷洳ㄎ挥阡摴軆?nèi)外壁反射波之后。設(shè)橫波全聲程為S。 則 因 這樣S2次水層波位于SF外后，辨于觀察和判別缺陷。焦距選擇焦點(diǎn)落在與聲束軸線垂直的管子中心線上。此時進(jìn)入管壁中的橫波聲束基本成平行SH21外內(nèi)FFSSS2132301480SCC水聲束。使聲束邊緣與聲束中心入射到管壁的入射角基本相等，減少聲束發(fā)散。則焦距 式中：R管子外半徑，X偏心距。22XRHF2探測條件：探頭：線聚焦或點(diǎn)聚焦探頭，2.55MHZ。聚焦探頭的聲透鏡曲率半徑r與焦距F的關(guān)

54、系為：r= FCCCLLL121F 水中焦距CL1 聲透鏡中縱波聲速CL2 水中焦距聲耦合：水中加活性劑和防銹劑。掃查方式：聲束沿管壁作螺旋線掃查?？墒固筋^不動，鋼管作螺旋運(yùn)動，或探頭沿管子轉(zhuǎn)動，或探頭沿管軸轉(zhuǎn)動，管子作直線前進(jìn)等方式達(dá)到掃查目的。 3. 靈敏度與評定靈敏度調(diào)整時，一面用適當(dāng)速度轉(zhuǎn)動管子，一面將探頭慢慢偏心，使對比試樣管內(nèi)、外表面人工缺陷所產(chǎn)生的回波幅度均達(dá)到熒光屏滿刻度的50%，以此作為基準(zhǔn)靈敏度如不能達(dá)到此要求，也可在內(nèi)、外槽設(shè)立不同波高的控制基準(zhǔn)，作為報警電平。掃查靈敏度比基準(zhǔn)靈敏度高6dB，當(dāng)缺陷回波基準(zhǔn)靈敏度波高時的缺陷，就判為不合格。小口徑管子浸探傷步驟： 1. 選

55、合適聚集探頭固定在調(diào)整架上2.按 調(diào)整水層距離（X偏心距）3聚集探頭對準(zhǔn)管軸。4放入有內(nèi)、外壁標(biāo)準(zhǔn)人工槽試塊，使內(nèi)壁槽第一次反射波調(diào)在34格間，第二次反射波調(diào)在68格間。22XRFH5. 旋轉(zhuǎn)人工試樣，緩慢調(diào)節(jié)聚焦探頭偏心距X，使第一次和第二次水層波出現(xiàn)，并使第二次水層波調(diào)在外壁槽反射波后，即第二次反射波調(diào)在89格間。6. 按JB/T4730-2005要求調(diào)節(jié)靈敏度探測比基準(zhǔn)靈敏度高6dB。評定按基準(zhǔn)靈敏度，發(fā)現(xiàn)缺陷波高基準(zhǔn)靈敏度波高時不合格。三、大口徑管探傷：1. 探測方式 直探頭縱波垂直探傷 雙晶直探頭檢測缺陷：與管軸平行缺陷（周向，即平行外表面）。當(dāng)缺陷F較小時，F(xiàn)波與底波B同時存在，當(dāng)

56、缺陷F較大時，B可能消失。 可用半波法測缺陷面積。橫波周向探傷單、雙斜探頭探測探測缺陷：與管軸平行的徑向缺陷。探測時應(yīng)從正反兩個方向檢測。用雙斜探頭探測時，可能出現(xiàn)同一缺陷有二個回波，要注意區(qū)分。橫波軸向探傷：單斜或雙晶斜探頭用雙晶在聲束交區(qū)復(fù)蓋管子內(nèi)外壁時，內(nèi)、外壁缺陷靈敏度基本一致。檢測缺陷：與軸線垂直的徑向缺陷。水浸聚焦探傷一般用線聚焦探頭，焦點(diǎn)落管子中心線上，使聲束在管壁內(nèi)多次反射聲束寬基本一致，內(nèi)外壁檢測缺陷基本相同。2. 大口徑管周向探傷缺陷定位大口徑管周向探傷缺陷定位應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 考慮聲程修正和跨距修正，其方法與橫波外園探測筒體縱向缺陷方法。 當(dāng)探頭磨成和鋼管外園的弧面曲率一

57、致時，聲束不僅發(fā)散，而且入射點(diǎn)改變，入射角也改變。此時入射點(diǎn)和折射角應(yīng)在專用試塊上測定。四、厚壁管探傷：管材橫波一次掃查到內(nèi)壁條件： t管壁厚 D管外徑。利管中折射縱波在外壁產(chǎn)生61反射產(chǎn)生較強(qiáng)的變型反射橫波，則檢測管壁厚t可擴(kuò)大為：26.0Dt但變型橫波靈敏度較低，一般不宜采用。管子探傷特點(diǎn)： 垂直于管軸1. 探測方向聲波入射方向二個： 與管成交角2. 管壁內(nèi)聲束在管內(nèi)外壁反射時引起聲能擴(kuò)散。3. 管子壁厚折射橫波在內(nèi)壁上的入射角隨管子壁厚改變而改變，并非像平板固定不變。4. 進(jìn)行純橫波探傷條件：入射角Sin-1 CL1第一介質(zhì)縱波聲速。CL2管材中縱波聲速。21LLCC5.橫波入射到內(nèi)壁條

58、件折射角SSin-16.能夠?qū)φ麄€管壁進(jìn)行純橫波探傷條件：鋼管和壁厚和外徑必須： （r=R-t ，D=2R）RrCCCCSCLL2121Rr即 （t厚，D外徑）。對鋼材 CL2=5850，CS2=3230則可得，即一般在時，可純橫波探到內(nèi)壁，故一般標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定適用于內(nèi)外徑之比大于或等于80%，如用壁厚外半徑R和壁厚內(nèi)徑D0表示，則需滿足： 2222121LSLSCCDtRrCC即40.0Rt33.00Dt第六章第六章 鍛件與鑄件超聲波探傷鍛件與鑄件超聲波探傷 第一節(jié)第一節(jié) 鍛件超聲波探傷鍛件超聲波探傷一、鍛件加工及常見缺陷：加工：由熱態(tài)鋼錠經(jīng)鍛壓而成。 為改善鍛件組織性能，鍛后要進(jìn)行正火，退火或調(diào)

59、質(zhì)等熱處理。缺陷：鑄造缺陷：縮孔殘余、疏松、夾雜、裂紋等。 縮孔和縮管是鍛錠時，因冒口切除不當(dāng)，鑄模設(shè)計不良以及鍛造條件（溫度、澆注速度、澆注方法、熔煉方法等）不良所產(chǎn)生的縮孔沒有被鍛合而遺留下來的缺陷，是由于鍛造時切頭留量不足殘留下來的，多見于鍛件端部，故也稱縮孔殘余。非金屬夾雜物是由熔燒不良及鑄錠不良，混進(jìn)硫化物和氧化物等非金屬夾雜物，或者混進(jìn)耐火材料等造成的缺陷。疏松是由鋼錠凝固時形成的不致密和孔穴，鍛造時鍛壓比不夠未全熔合造成，主要存在于鋼錠中心及頭部。鑄造引起裂紋主要是指鍛鋼件表面上出現(xiàn)的較淺的龜狀表面缺陷也稱龜裂，是由于原材料成份不當(dāng)，表面狀況不好，加熱溫度和加熱時間不合適等原因產(chǎn)

60、生。 鍛造缺陷：折疊、白點(diǎn)、裂紋等。鍛造裂紋可出現(xiàn)在工件中不同位置，可由縮孔殘余在鍛造時擴(kuò)大產(chǎn)生，表面下氣泡鍛造產(chǎn)生，柱狀晶粗大引起，軸芯晶間裂紋鍛造時引起，非金屬夾雜物引起，鍛造加熱不當(dāng)引起，鍛造變形不當(dāng)引起，經(jīng)鍛溫度過低等原因引起。 白點(diǎn)是因鋼中含氫量較高時由鍛造過程中殘余應(yīng)力熱加工后的相變應(yīng)力和熱應(yīng)力等原因產(chǎn)生，是一種細(xì)微的氫裂紋，在白點(diǎn)縱向斷口上呈銀白色的園點(diǎn)或橢圓形斑點(diǎn)，故稱白點(diǎn)。 熱處理缺陷：裂紋。由熱處理工藝參數(shù)不良引起。二、探傷方法概述軸類鍛件探傷縱波（直探頭）可在軸的園周方向和軸端部探測。當(dāng)軸很長時在軸端部方向一般不查只在軸園周方向查。帶中心孔鍛件只在軸園周方向探。橫波斜探頭