超声波检测方法和通用工艺(20xx长春)

超声波检测方法和通用工艺(20xx长春)内容摘要：

点峰值法。 相对灵敏度测长法 6dB 法、端点 6dB 绝对灵敏度测长法 三、底波高度法 F/BF法、 F/BG法、 BG/BF法 底波高度法可用于测定缺陷的相对大小，密度程度、材质晶粒和石墨程度等。 第 七 节 影响缺陷定位、定量的主要因素 一、 影响缺陷定位的主要因素 仪器的影响 仪器水平线性、仪器水平刻度精度。 探头的影响 声束偏离、探头双峰、斜楔磨损（前磨 k 值减小，后磨 K值增大） 、探头指向性（半扩角小，指向性好） 工件的影响 1）、 工件表面粗糙度（工件表面粗糙，不仅耦合不良，而且由于表面凹凸不平，使声波进入工件的时间产生差异。 当凹槽深度为λ /2 时，则进入工件的声波相位正好相反， 使进入工件的声波相互干涉形成分叉，从而使缺陷定位困难。 ） 2）、工件材料（ 压缩应力，则应力作用使弹性增加，这时声速加快；反之，若应力为拉伸应力，则声速减慢。 ） 3）、工件表面形状 4）、工件边界 （侧壁干涉） 5）、工件温度（工件的温度改变，声速改变，探头折射角改变，温度增高 ， k 值增大 ） 6）、工件中缺陷情况 操作人员的影响 仪器时基线比例，入射点、 K 值，定位方法不当 三、影响缺陷定量的因素 仪器及探头性能的影响 1）、 频率的影响 Δ BF=20lgBffXfDCX2 22 2)、衰减器精度和垂直线性的影响 3)探头的形式和晶片的尺寸 4）、探头的 K 值 例如 检查焊缝根部未焊透，选用 K= 耦合与衰减的影响 1）、 耦合的影响 当耦合层厚度等于半波长的整数倍时，声强透射率与耦合剂性质无关。 当耦合层等于λ 2/4 的奇数倍，声阻抗为两侧介质声阻抗的几何平均值（ Z2= 31ZZ ）时，超声波全 透 射。 2）、衰减的影响 Λ =2α x Λ：介质衰减引起的分贝值 α :衰减系数 x:距离 3）、试件几何形状和尺寸的影响 凸曲面使反射波发散，回波降低；凹曲面使反射波聚焦，回波升高。 缺陷的影响 1）、缺陷形状的影响 平面形缺陷 Pf=220 XFFP fs (平底孔 ) 球形缺陷 Pf=204 XDFP fs (球孔 ) 长圆柱缺陷 Pf=232122 XDFP fso (长横孔 ) 2）、缺陷方位的影响 3）、缺陷波的指向性 垂直射入圆平面形缺陷时，当缺陷直径为波长的 23 倍以上时，具有较好的指向性，缺陷回波较高；反之较低 ；当缺陷直径大于波长的 3 倍时，不论是垂直入射还是倾斜入射，都可把缺陷对声波的反射看成镜面反射。 4）、缺陷表面粗糙度的影响 5）、 缺陷性质的影响 第 八 节 缺陷 性质分析 一、根据加工工艺分析缺陷性质 焊接过程 铸造过程 锻造过程 二、根据缺陷特征分析缺陷性质 缺陷的特性是指缺陷的形状、大小和密集程度。 三、根据缺陷波形分析缺陷性质 1 回波动态波形的类型 波形模式Ⅰ 图 13 表示点反射体产生的波形模式Ⅰ，即在荧光屏上显示出的一个尖锐回波。 当探头前后、左右扫查时，其幅度平滑地由零上升到最大值，然后又平滑地下降到零，这是尺寸小于分辨力极限（即缺陷尺寸小于超声探头在缺陷位置处声束直径）缺陷的信号特征。 图 13 点反射体的回波动态波形 波型模 式Ⅱ 探头在各个不同的位置检测缺陷时，荧光屏上均显示一个尖锐回波。 探头前后和左右扫查时，一开始波幅平滑地由零上升到峰值，探头继续移动时，波幅基本不变，或只在177。 4dB 的范围内变化，最后又平滑地下降到零。 图 H14 表示声束接近垂直入射时，由光滑的大平面反射体所产生的波型模式Ⅱ。 图 14 接近垂直入射时光滑大平面反射体的回波动态波形 波型模式Ⅲ 波形模式Ⅲ a 探头在各个不同的位置检测缺陷时，荧光屏上均呈一个参差不齐的回波。 探头移动时，回波幅度显示很不规则的起伏态（177。 6dB）。 图15表示声束 接近垂直入射，由不规则的大反射体所产生的波形Ⅲ a。 图 15 接近垂直入射时不规则大反射体的回波动态波形 波型模式Ⅲ b 探头在各个不同的位置检测缺陷时，荧光屏上显示脉冲包络呈钟形的一系列连续信号（有很多小波峰）。 探头移动时，每个小波峰也在脉冲包络中移动，波幅由零逐渐升到最大值，然后波幅又下降到零，信号波幅起伏较大（177。 6dB）。 图 16表示声束倾斜入射时，由不规则大反射体所产生的动态波形Ⅲ b。 图 16 倾斜入射时不规则大反射体的回波动态波形 波形模式Ⅳ 探头在各个不同的位置检 测缺陷时，荧光屏上显示一群密集信号（在荧光屏时基线上有时可分辨，有时无法分辨），探头移动时，信号时起时伏。 如能分辨，则可发现每个单独信号均显示波形Ⅰ的特征。 图 17 表示由密集形缺陷所产生的反射动态波形Ⅳ。 图 17 多重缺陷的回波动态波形 2 回波动态波形的区分 如要分清波形Ⅰ和Ⅱ，声程距离较大时就要特别仔细，因为平台式动态波形可能很难发现，除非反射体很大。 当距离超过 200mm 时，应对反射体标出衰减 20dB 的边界点，再将其间距和 20dB 声束宽度相比较，进行区分。 另外，探头在有曲率的表面扫查时也要特别 注意，因为回波动态波形有可能明显改变。 图 18 和图 19 所示两例即说明此点。 在图 18中，点反射体所显示的回波动态特征与波形Ⅱ相似，而不像波形Ⅰ。 在图 19 中，反射体的反射特征为波形Ⅲ a，而在平表面上则为波形Ⅲb。 图 18 曲表面对点反射体回波动态特性的影响 图 19 曲表面对平面状反射体回波动态特性的影响 第九节 非缺陷回波评定 一、迟到波 图 20 二、 三角反射 图 21 第 七 章 板材超声波检测 第一节 板材超声波检测 一、钢板加工及常见缺陷 分层、折迭、白点、裂纹 薄板 δ＜ 6mm 中板 6 mm≤δ≤ 40mm 厚板 δ＞ 40mm 二、检测方法 中厚板垂直检测法的耦合方式：直接接触法和充水偶合法， 有单晶直探头或聚焦探头 直接接触法 图 22 直接接触法 检查中厚板 图 23 当板厚较薄，板中的缺陷较小时，各次底波之前的缺陷波开始几次逐渐升高 ，然后再逐渐降低，这种现象是由于不同反射路径声波相互迭加的结果，称为迭加效应。 图 24 钢板检测中，如果出现迭加效应，一般应根据 F1 来评价缺陷，当板厚δ＜ 20mm时，用 F2 来评价缺陷，主要是 为了减少近场区的影响。 水浸法 图 25 H=n4 nCC 钢水 H：水层厚度，δ：钢板厚度 n：重合波次数 三、探头选择 表 1 板厚， mm 采用探头 公称频率， MHz 探头晶片尺寸 6～ 20 双晶直探头 5 晶片面积不小于 150mm2 20～ 40 单晶直探头 5 φ 14～ φ 20 mm 40～ 250 单晶直探头 φ 20～ φ 25 mm 四、标准试块 用双晶直探头检测厚度不大于 20mm的钢板时，采用如图 1所示的 CBⅠ标准试块。 用单直探头检测厚度大于 20mm 的钢板时， CBⅡ标准试块应符合图 2和表 2 的规定。 试块厚度应与被检钢板厚度相近。 如经合同双方协商同意，也可采用双晶直探头进行检测。 图 26 CBⅠ标准试块 图 27 CBⅡ标准试块 表 2 CBⅡ标准试块 mm 试块编号 被检钢板厚度 检测面到平底孔的距离 s 试块厚度 T CBⅡ 1 20～ 40 15 ≥ 20 CBⅡ 2 40～ 60 30 ≥ 40 CBⅡ 3 60～ 100 50 ≥ 65 CBⅡ 4 100～ 160 90 ≥ 110 CBⅡ 5 160～ 200 140 ≥ 170 CBⅡ 6 200～ 250 190 ≥ 220 五、 基准灵敏度 板厚不大于 20mm 时，用 CBⅠ试块将工件等厚部位第一次底波高度调整到满刻度的 50%，再提 10dB 作为基准灵敏度。 板厚大于 20mm 时，应将 CBⅡ试块 φ 5 平底孔第一次反射波高调整到满刻度的 50%作为基准灵敏度。 板厚不小于探头的 3 倍近场区时，也可取钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度， 六、 检测方法 检测面 可 选钢板的任一轧制表面进行检测。 若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可选钢板的上、下两轧制表面分别进行检测。 耦合方式 耦合方式可采用直接接触法或液浸法。 扫查方式 a) 探头沿垂直于钢板压延方向，间距不大于 100mm 的平行线进行扫查。 在钢板剖口预定线两侧各 50mm（当板厚超过 100mm时，以板厚的一半为准）内应作 100%扫查，扫查示意图见图 3。 b) 根据合同、技术协议书或图样的要求，也可采用其他形式的扫查。 （ 全面扫查、列线扫查、格子扫查、边缘扫查。 ） 图 28 探头扫查示意图 七、 缺陷的测定与记录 在检测过程中，发现下列三种情况之一即作为缺陷： a) 缺陷第一次反射波（ F1）波高大于或等于满刻度的 50%，即F1≥ 50%。 b) 当底面第一次反射波（ B1）波高未达到满刻度，此时，缺陷第一次反射波（ F1）波高与底面第一次反射波（ B1）波高之比大于或等于 50%，即 B1100%，而 F1/B1≥ 50%。 c) 底面第一次反射波（ B1）波高低于满刻度的 50%，即 B1＜ 50%。 缺陷的边界范围或指示长度的测定方法 a) 检出缺陷后，应在它 的周围继续进行检测，以确定缺陷的范围。 b) 用双晶直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直，并使缺陷波下降到基准灵敏度条件下荧光屏满刻度的 25%或使缺陷第一次反射波波高与底面第一次反射波波高之比为 50%。 此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。 两种方法测得的结果以较严重者为准。 c) 用单直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头使缺陷第一次反射波波高下降到基准灵敏度条件下荧光屏满刻度的 25%或使缺陷第一次反射波波高 与底面第一次反射波波高之比为 50%。 此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心即为缺陷的边界点。 两种方法测得的结果以较严重者为准。 d) 确定 c）中缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头（单直探头或双直探头）使底面第一次反射波升高到荧光屏满刻度的 50%。 此时探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。 e) 当板厚较薄，确需采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，基准灵敏度应以相应的第二次反射波来校准。 八、 缺陷的评定方法 缺陷指示长度的评 定规则 单个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。 若单个缺陷的指示长度小于 40mm时，可不作记录。 单个缺陷指示面积的评定规则 a) 一个缺陷按其指示的面积作为该缺陷的单个指示面积。 b) 多个缺陷其相邻间距小于 100mm 或间距小于相邻较小缺陷的指示长度（取其较大值）时，以各缺陷面积之和作为单个缺陷指示面积。 c） 指示面积不计的单个缺陷见表 3。 表 3 钢板质量分级 等级 单个缺陷 指示长度 mm 单个缺陷 指示面积 cm2 在任一 1m 1m 检测面积内存在的缺陷面积百分比 % 以 下单个缺陷 指示面积不计 cm2 Ⅰ ＜ 80 ＜ 25 ≤ 3 ＜ 9 Ⅱ ＜ 100 ＜ 50 ≤ 5 ＜ 15。