焊接質(zhì)量檢驗 課件 超聲波檢測

超聲波檢測目錄知識點1

基本知識超聲波檢測的原理及特點超聲波檢測分類及設(shè)備試塊A型脈沖反射法知識點2平板對接焊縫超聲波檢測目錄知識點1

基本知識01知識點1

基本知識超聲波檢測介紹超聲波檢測是一種利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性進行檢測的方法，可以用于檢測各種材料和結(jié)構(gòu)。超聲波檢測的應(yīng)用超聲波檢測的原理超聲波檢測廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)診斷、材料檢測、非破壞性評價等。超聲波檢測的原理是利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性進行檢測，根據(jù)接收到的超聲波信號判斷介質(zhì)的狀態(tài)和性質(zhì)。超聲波檢測的原理及特點02超聲波檢測的優(yōu)勢空氣儲罐作為壓力容器，其制造過程中需要采用焊接方法，而超聲波檢測是無損檢測的重要手段，可以高效檢測焊縫中的裂紋、未熔合等面狀危害性缺陷。超聲檢測工藝的完善超聲波檢測的局限性超聲波檢測的原理及特點隨著現(xiàn)代科技快速發(fā)展，技術(shù)進步，超聲儀器數(shù)字化，探頭品種類型增加，使得超聲波檢測工藝可以更加完善，檢測技術(shù)更為成熟。超聲波檢測中人為因素對檢測結(jié)果影響甚大，工藝性強，對超聲波檢測人員的素質(zhì)要求高，存在操作誤差、定性困難、無直接見證記錄等局限性。超聲波是機械波，與可聞聲波具有相同的性質(zhì)，可以在固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的彈性介質(zhì)中傳播，但不能在真空中傳播，類似光束，可被反射、折射和衍射。超聲波檢測的應(yīng)用范圍超聲波可檢測的接頭形式包括對接接頭、角接接頭、T型接頭和搭接，其中搭接接頭在壓力容器中是不允許采用的。超聲波檢測的接頭形式超聲波檢測的原理及特點超聲波檢測分類及設(shè)備03A型顯示波形A型顯示是一種波形顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時間（或距離），縱坐標(biāo)代表反射波的聲壓幅度?；夭ㄐ畔@示A型顯示可以認為顯示的是沿探頭發(fā)射聲束方向上一條線上的不同點的回波信息。A型顯示B型顯示B型顯示B型顯示是一種超聲檢測方式，可以顯示試件的一個二維截面圖。屏幕縱坐標(biāo)屏幕縱坐標(biāo)代表探頭在探測面上沿一直線移動掃查的位置坐標(biāo)。橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)是聲傳播的時間（或距離），可以反映缺陷的深度等信息。缺陷分布B型顯示可以直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布情況。C型顯示C型顯示試件平面投影圖，探頭二維掃查對應(yīng)屏幕坐標(biāo)，接收信號幅度轉(zhuǎn)光點輝度表示。圖像顯示C型顯示可形象地顯示工件內(nèi)部缺陷的平面投影圖像，但不能顯示缺陷的深度。C型顯示超聲波檢測儀是超聲檢測的主體設(shè)備，專門用于超聲檢測，產(chǎn)生電振蕩并加于換能器探頭，激勵探頭發(fā)射超聲波。超聲波檢測儀超聲波檢測儀的作用是將探頭送回的電信號進行放大處理后以一定方式顯示出來，得到被探測工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息。超聲波檢測儀的作用超聲波檢測設(shè)備和器材水平線性檢測儀示波屏?xí)r基線上的傷波前沿讀數(shù)與實際聲程成正比關(guān)系的程度，又稱時基線性、掃描線性或距離線性，涉及對缺陷的定位，合格儀器一般要求≤2%。垂直線性回波波高與放大系統(tǒng)的回波電壓信號成正比關(guān)系的程度，又稱為放大線性或波幅線性，涉及對缺陷的定量，合格儀器一般要求≤8%。動態(tài)范圍回波波高從100％至完全消失，衰減器db值的改變量，一般大于26db。超聲波檢測儀基本性能試塊04試塊在測試前，需要對探頭進行標(biāo)定，以確定其K值。K值是探頭的重要參數(shù)，影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。標(biāo)定探頭K值測試分辨力是檢測儀器性能的重要指標(biāo)，通過測試分辨力，可以評估儀器對細節(jié)的感知能力。測試斜探頭的入射點是為了確保探頭與被測物體表面之間的位置關(guān)系符合要求，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。測試分辨力水平線性是指檢測儀在水平方向上的測量精度，通過測試水平線性，可以確保檢測儀在水平方向上的測量準(zhǔn)確性。測試水平線性01020403測試入射點A型脈沖反射法05斜探頭檢測法采用斜探頭將聲束傾斜入射工件檢測面進行檢測的方法，簡稱斜射法，使用橫波檢測，也稱橫波法。直射法與一次反射法為了保證斜探頭檢測靈敏度，盡可能使用直射法或一次反射法檢測，根據(jù)板厚選擇合適的探頭和定位方法。斜探頭參數(shù)斜探頭的主要參數(shù)包括橫波折射角βs、探頭K值和超聲波頻率f，選擇合適的探頭和定位方法對檢測結(jié)果至關(guān)重要。直探頭檢測法采用直探頭將聲束垂直入射工件的檢測方法，利用縱波進行探測，通過回波在時基線上的位置和脈沖大小反映缺陷情況。A型脈沖反射法知識點2平板對接焊縫超聲波檢測06超聲波檢測方法焊縫的超聲波檢測可用直射聲束法或斜射聲束法進行，無需磨平余高。超聲波傳播與反射超聲波在均勻物質(zhì)中傳播，遇缺陷時形成反射，缺陷可看作新的波源。缺陷長度測定方法缺陷長度的測定可以在缺陷波端點下移動探頭，觀察波降至50%時的位置。當(dāng)量法測定缺陷尺寸掃查法是移動探頭測定缺陷長度，當(dāng)量法測定的不是缺陷尺寸，而是聲束寬度?；莞乖聿▌邮钦駝訝顟B(tài)的傳播，介質(zhì)中任何質(zhì)點的振動都將引起鄰近質(zhì)點的振動，惠更斯原理。焊縫超聲波檢測0102030405超聲檢測條件確定檢測技術(shù)等級根據(jù)工件材質(zhì)、厚度和焊縫特點，確定相應(yīng)的檢測技術(shù)等級（A級、B級或C級），以確保檢測結(jié)果的有效性和可靠性。頻率選擇對于一般焊縫，可選擇較高頻率；對于板厚較薄焊縫，采用高頻率可提高分辨力。對于厚板焊縫和材質(zhì)衰減明顯的焊縫，應(yīng)采用較低頻率檢測，以保證檢測靈敏度。選用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)圖紙和合同要求，選用合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)（如NB/T47013.3-2015），確保檢測工作的準(zhǔn)確性和一致性。030201K值選擇K值選擇需考慮使主聲束能掃到整個焊縫截面、聲束中心線盡量與主要危害性缺陷垂直、保證有足夠的檢測靈敏度。超聲檢測條件工件厚度與K值關(guān)系薄工件采用大K值探頭，避免近場檢測，提高定位、定量精度。厚工件采用小K值探頭，以縮短聲程、減小衰減、提高檢測靈敏度，并減少打磨寬度。K值校驗K值會因工件聲速變化和檢測中探頭的磨損而產(chǎn)生變化，所以要經(jīng)常對K值進行校驗，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。標(biāo)準(zhǔn)試塊型號：規(guī)定檢測焊接接頭的標(biāo)準(zhǔn)試塊為CSK-ⅠA，對比試塊的型號為CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA。試塊用途：CSK-ⅠA試塊用于超聲波儀器、探頭系統(tǒng)性能校準(zhǔn)和檢測校準(zhǔn)，CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA試塊用于超聲波檢測校準(zhǔn)。人工反射體：CSKⅡA、CSKⅣA試塊的人工反射體為長橫孔，長橫孔反射波與焊縫光滑直線熔渣相似，通過繪制曲線測定靈敏度，適用于未焊透類缺陷控制。短橫孔回波分貝差變化規(guī)律：短橫孔遠場變化規(guī)律似球孔，繪制曲線可控制點狀缺陷，但此靈敏度對條狀缺陷偏嚴，對中厚板檢測靈敏度偏高。兩種反射體試塊：因反射體類型不同，兩種反射體試塊的靈敏度不相同，反射規(guī)律和曲線規(guī)律亦不同，所控制的檢測對象不同，故二者不得混用。試塊選擇0102030405耦合劑的重要性常用耦合劑聲阻抗值操作者技術(shù)耦合劑的作用耦合劑的特性在超聲波直接接觸法檢測中，探頭和被檢物之間如不加入合適的耦合劑，檢測是無法完成的，耦合劑應(yīng)具備可靠的聲耦合性能。耦合劑可以是液體、半液體或為膏狀，并具備潤濕被檢物表面與探頭表面，消除空氣，使用方便，不會很快地從表面流溢等性能。耦合劑的主要作用是提供可靠的聲耦合，潤濕被檢物與探頭，消除空氣，使探頭在被檢物表面易于移動，并避免污染和腐蝕。常用耦合劑有機油、化學(xué)漿糊、甘油、潤滑脂（黃油）、變壓器油、水及水玻璃等，而機油不利于清除，會給焊縫返修帶來不利。耦合劑的聲阻抗值應(yīng)介于探頭晶片與被檢材料聲阻抗值之間，有助于提高聲強透射率，使超聲全透射，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。操作者的技術(shù)對良好的耦合是重要因素，整個過程對探頭施加均勻、固定壓力，有助于排除空氣泡和獲得均勻的耦合層厚度。耦合劑使用準(zhǔn)備檢測表面清除焊接飛濺、氧化皮、銹蝕、油漆，處理凹坑，確保表面平整，便于探頭掃查移動。檢測區(qū)寬度焊縫本身加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30%的一段區(qū)域（5～10mm），以確保檢測的準(zhǔn)確性和完整性。探頭移動區(qū)寬度根據(jù)次反射法或直射法檢測要求，探頭移動區(qū)寬度應(yīng)大于或等于1.25P或0.75P，以確保檢測的靈敏度和分辨率。母材檢測在C級檢測有要求時，應(yīng)進行母材檢測，以發(fā)現(xiàn)并記錄可能影響斜探頭檢測結(jié)果的分層類缺陷。母材檢測要求使用2～5MHz直探頭，晶片直徑10～25mm；檢測靈敏度為無缺陷處第二次底波調(diào)為屏幕滿刻度的100%；缺陷信號幅度超過20%時標(biāo)記記錄。檢測面準(zhǔn)備0102030405超聲檢測技術(shù)等級超聲檢測技術(shù)等級分為A、B、C級，選擇應(yīng)符合制造、安裝等規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)圖樣規(guī)定。超聲檢測技術(shù)等級承壓設(shè)備焊接接頭一般采用B級超聲檢測技術(shù)等級進行檢測，重要設(shè)備可采用C級。B級超聲檢測A級適合于工件厚度為6mm~40mm焊接接頭的檢測，可用一種折射角（K值）斜探頭進行檢測。A級檢測B級檢測B級檢測適用于工件厚度為6mm~200mm焊接接頭檢測，需進行橫向缺陷檢測。C級檢測C級檢測適用于工件厚度為6mm~500mm焊接接頭檢測，應(yīng)將余高磨平并進行直探頭檢測。檢測方法工件厚度大于15mm的焊接接頭應(yīng)在雙面雙側(cè)進行檢測，并增加檢測與坡口表面平行缺陷的有效方法。超聲檢測技術(shù)等級直探頭檢測對于單側(cè)坡口角度小于5o的窄間隙焊縫，應(yīng)增加檢測與坡口表面平行缺陷的有效方法。橫向缺陷檢測工件厚度大于40mm的對接接頭應(yīng)增加直探頭檢測，所有焊接接頭應(yīng)進行橫向缺陷檢測。超聲檢測技術(shù)等級前沿長度測定、K值測定K值測定將探頭置于CSK－ⅠA試塊另一端上前后移動，保持與試塊側(cè)面平行，通過測量特定距離來計算折射角β(K值)。前沿長度測定將探頭置于CSK－ⅠA試塊上前后移動，保持與試塊側(cè)面平行，通過測量反射波在顯示屏上的距離來計算探頭前沿長度。掃描速度定義檢測前應(yīng)根據(jù)探測范圍來調(diào)節(jié)掃描速度，以便在規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷并對缺陷定位。調(diào)節(jié)掃描速度縱波掃描速度縱波檢測一般按縱波聲程來調(diào)節(jié)掃描速度，將縱波探頭對準(zhǔn)厚度適當(dāng)?shù)钠降酌婊蚯酌?，使兩次不同的底波分別對準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值。儀器示波屏上時基掃描線的水平刻度值τ與實際聲程x（單程）的比例關(guān)系稱為掃描速度或時基掃描線比例。掃描速度（時基線）調(diào)節(jié)深度調(diào)節(jié)法深度調(diào)節(jié)法是使示波屏上的水平刻度值τ與反射體深度d成比例，這時示波屏水平刻度值直接顯示深度距離。橫波掃描方式橫波檢測時，缺陷位置可由折射角β和聲程x來確定，也可由缺陷的水平距離l和深度d來確定。聲程調(diào)節(jié)法聲程調(diào)節(jié)法是使示波屏上的水平刻度值τ與橫波聲程x成比例，這時儀器示波屏上直接顯示橫波聲程。水平調(diào)節(jié)法水平調(diào)節(jié)法是指示波屏上水平刻度值τ與反射體的水平距離l成比例，這時示波屏水平刻度值直接顯示反射體的水平投影距離。掃描速度（時基線）調(diào)節(jié)距離——波幅曲線的繪制01距離--波幅曲線通常是依據(jù)在試塊上一組不同深度的人工反射體的反射波幅，實測得到一條基準(zhǔn)線繪制而成。距離--波幅曲線一般由評定線；定量線；判廢線三條線組成，分三個區(qū)域，各線靈敏度依不同標(biāo)準(zhǔn)而定。目前國內(nèi)焊縫檢測標(biāo)準(zhǔn)大都規(guī)定采用具有同一孔徑，不同距離的橫孔試塊制作距離-波幅曲線，此處采用CSK－ⅢA標(biāo)準(zhǔn)試塊為例。0203距離波幅曲線曲線組成采用試塊探頭入射點根據(jù)所測得的探頭入射點和折射角，對時基軸進行深度1:1調(diào)節(jié)，把探頭對準(zhǔn)試塊上深度為40mm橫通孔，回波調(diào)至最高，再調(diào)至基準(zhǔn)波高，記下dB讀數(shù)。聲程減少把探頭對準(zhǔn)試塊上深度為30mm橫通孔，此時聲程減少了，回波將高于基準(zhǔn)高度，可調(diào)節(jié)儀器的“衰減器”，將回波調(diào)至基準(zhǔn)高度，記下相應(yīng)dB值。距離——波幅曲線的繪制測定dB讀數(shù)依次測定探測距離20mm、10mm橫通孔的dB讀數(shù)，對表中數(shù)據(jù)進行修正，使其相差不要太大，根據(jù)距離—波幅曲線的靈敏度表格，計算出判廢線、定量線和評定線的dB值。作出距離波幅曲線根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作出判廢線、定量線、評定線的距離-波幅曲線，三條線分別代表焊縫檢測中的合格、預(yù)警和失敗標(biāo)準(zhǔn)。距離——波幅曲線的繪制聲能傳輸損耗差的測定聲能損失原因01工件本身影響反射波幅的兩個主要因素是材質(zhì)衰減和工件表面粗糙度及耦合狀況造成的表面聲能損失。材質(zhì)衰減規(guī)定02在頻率低于2.5MHz、聲程不超過200mm時，或者衰減系數(shù)小于0.01dB/mm時，碳鋼和低合金鋼板材的材質(zhì)衰減可以不計。超聲材質(zhì)衰減測定03制作與受檢工件材質(zhì)相同、表面粗糙度與對比試塊相同的平面試塊，使用斜探頭進行檢測，測量波幅值H1和H2，計算衰減系數(shù)α。傳輸損失差測定04在測定傳輸損失差時，需要調(diào)節(jié)斜探頭的時基掃描線，確保其與工件表面垂直，然后測量傳輸損失差的值。串列掃查用于厚板窄間隙焊縫或垂直于表面缺陷檢測，多采用K1兩個探頭串列式掃查，存在掃查死區(qū)。鋸齒形掃查粗掃查，沿W軌跡前后移動探頭，并作10~15o左右轉(zhuǎn)動，目的是發(fā)現(xiàn)傾斜缺陷。左右、前后掃查左右掃查可測得缺陷長度，前后掃查可測定缺陷自身高度和深度。轉(zhuǎn)角掃查通過轉(zhuǎn)角掃查可以推斷缺陷的方向，環(huán)繞掃查時波高不變可定為點狀缺陷。平行掃查在焊縫邊緣或焊縫上作平行于焊縫的移動掃查，可探測焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷。斜平行掃查探頭與焊縫方向成一定角度的平行掃查，有助于發(fā)現(xiàn)焊縫及熱影響區(qū)的橫向裂紋和傾斜角度的缺陷。掃查方式010402050306面曲率半徑與對比試塊：檢測面曲率半徑R≤W2/4時，距離-波幅曲線的繪制應(yīng)在與檢測面曲率相同的對比試塊上進行。橫向缺陷靈敏度：檢測橫向缺陷時，需提高各線靈敏度6dB，以發(fā)現(xiàn)更小的缺陷，確保產(chǎn)品質(zhì)量。距離波幅曲線靈敏度：按執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選擇距離波幅曲線靈敏度，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。傳輸損失差與補償：在一跨距聲程內(nèi)最大傳輸損失差大于2dB時應(yīng)進行補償，確保信號的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。掃查靈敏度：掃查靈敏度應(yīng)不低于最大聲程處的評定線靈敏度，確保在全過程中捕捉到所有相關(guān)信號。0102030405檢測靈敏度選擇將探頭移至缺陷出現(xiàn)最大反射信號的位置，測定波幅大小，確定區(qū)域。確定缺陷位置最大波幅的確定對于缺陷位置的確定，以及缺陷大小的確定都很重要。最大波幅的作用缺陷最大波幅測定水平定位法時基線調(diào)節(jié)為水平1：n，屏幕讀數(shù)40，缺陷水平距離為n*40mm，埋藏深度為n*40/K。深度定位法時基線調(diào)節(jié)為深度1：n，屏幕讀數(shù)40，缺陷埋藏深度為n*40，水平距離為n*40*K。缺陷指示長度測定缺陷波單高點位于Ⅱ區(qū)及以上時，用-6dB法測量指示長度；多點時，用端點-6dB法測量。缺陷波