《全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材 超声检测 第6章讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材 超声检测 第6章讲义（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章脉冲反射法超声检测通用技术 UT 取证考试培训 曹海军南通友联数码技术开发有限公司 脉冲反射法超声检测的基本步骤 1 工件情况2 检测前的准备工作3 仪器 探头 试块的选择4 仪器调节及灵敏度的确定5 耦合补偿6 扫查方式7 缺陷的测定 记录和评定8 出具报告9 仪器 探头系统的复核 目录 检测面的选择和准备仪器与探头的选择耦合剂的选用纵波直探头检测技术横波斜探头检测技术影响缺陷定位 定量的主要因素检测记录和报告 6 1检测面的选择和准备 根本原则 根据被检测缺陷的位置 取向 使入射声束尽可能垂直于缺陷反射面 缺陷的最大可能取向应根据被检工件材质 坡口形式 焊接工艺等判断 粗糙度应 6
2、3 m 表面应清除杂物 松动氧化皮 毛刺 油污等 6 2仪器与探头的选择 仪器的选择仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求 主要考虑 灵敏度 分辨力 定量要求 定位要求和便携 稳定等方面 1 对定位要求高时 应选择水平线性误差小的仪器2 对定量要求高时 应选择垂直线性误差小 衰减器精度高的仪器 3 对大型工件或粗晶材料工件探伤 可选择功率大 灵敏度余量高 信噪比高 低频性能好的仪器 4 对近表面缺陷检测要求高时 可选择盲区小 近区分辨好的仪器 5 室外现场检测 重量轻 荧光屏亮度高 抗干扰能力好的仪器 6 2仪器与探头的选择 探头的选择型式选择 原则为根据检测对象和检测目的决定焊缝 横波斜
3、探头 纵波斜探头钢板 铸件 纵波直探头钢管 水浸板材 聚焦探头 线 点聚焦 近表面缺陷 双晶探头表面缺陷 表面波探头螺栓端面检测及检测面较小 小角度纵波斜探头 6 2仪器与探头的选择 探头频率选择标准 0 5 10MHz 常用2 5 5MHz 1 超声波检测灵敏度 2 对钢用2 5 5MHz 为 纵波2 36 1 18 横波1 29 0 65 则纵波检测缺陷最小值为 0 6 1 2mm 横波检测缺陷最小值为 0 3 0 6mm 2 频率高 脉冲宽度小 分辨率高 3 频率高 半扩散角小 指向性好 发现小缺陷能力强 4 频率高 近场区大 对检测不利 5 频率高 衰减大 厚工件 粗晶材料选用低频 6
4、 2仪器与探头的选择 带宽的选择 带宽 超声脉冲频率具有无数个频率 在主频率附近可利用的频率有一个范围 称带宽 宽带探头 脉冲短 即脉冲宽度小 深度分辨率好 盲区小 灵敏度较低 信噪比好 适合粗晶材料探伤 窄带探头 脉冲长 即脉冲宽度大 深度分辨率差 盲区大 灵敏度高 穿透力强 6 2仪器与探头的选择 晶片尺寸选择晶片尺寸要满足标准要求 如满足JB T4730 2005要求 即晶片面积 500mm2 任一边长 25mm 1 晶片大 半扩散角小 指向性好 声束轴线附近缺陷检出能力强 2 晶片大 近场区大 对检测不利 辐射的超声波能量大 发现远距离缺陷能力强 3 考虑检测面的结构情况如对小型工件
5、曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小晶片 对平面工件 晶片可大一些 6 2仪器与探头的选择 探头K值的选择1 保证声束扫到整个检测断面 对不同工件形状要具体分析选择 2 尽可能使检测声束与缺陷垂直 在条件许可时 尽量用K大些的探头 薄工件K大些 声程大 避免近场检测 厚工件K可小些 3 根据检测对象选K 如单面焊根部未焊透 选K 0 7 1 43 检测灵敏度最高 6 3耦合剂的选用 耦合 实现声能从探头向工件的传递 它可用探测面上声强透过率来表示耦合的好坏 声强透过率高 表示声耦合好 耦合剂 在工件与探头之间表面 涂敷液体 排除空气 实现声能传递 该液体即耦合剂 常用 水 机油 甘油 水玻
6、璃 化学浆糊 纤维素 洗洁精等对耦合剂的要求对工件表面和探头表面有足够浸润性 并有流动性 附着力强 易清洗声阻抗大 应尽量和被检工件接近对人体无害 对工件无腐蚀作用来源广 价格低廉性能稳定 6 3 3影响声耦合的主要因素 耦合层厚度d工件表面粗糙度耦合剂声阻抗工件表面形状 6 3 3影响声耦合的主要因素 耦合层厚度d即半波长整数倍时声压透射率为1 几乎无反射 声能全部透射 好象耦合层不存在 即四分之一波长奇数倍时 声压透射率最低 反射率最高 d 0 最好 6 3 3影响声耦合的主要因素 工件表面粗糙度1 同一耦合剂 随粗糙度增大 耦合效果差 反射回波低 2 声阻抗低的耦合剂 随粗糙度增大 耦合
7、效果降低的更快 3 表面太光滑 耦合效果降不会显著增加 但探头移动困难 耦合剂声阻抗同一检测面 耦合剂声阻抗越大耦合效果越好 实际耦合剂声阻抗在1 5 2 5 106公斤 米2 而钢声阻抗为45 106公斤 米2 6 3 3影响声耦合的主要因素 工件表面形状平面工件耦合最好 凸曲面次之 点或线接触 凹曲面均耦合不好 中心不接触 曲率半径越大 耦合效果越好 6 4纵波直探头检测技术 6 4 1仪器调整时基线的调整 又叫扫描线比例调节 俗称定标 实际是扫描速度和零偏调整两步 仪器自动校准 是两步并作一步走 手动校准可分步校准 扫描速度调整的实质是声速校准 声速校准正确的标志是 荧光屏上两次底波之间
8、的距离等于板厚 扫描线比例1 1 或等于n分之一板厚 扫描线比例1 n 如 板厚为50mm 一二次底波在荧光屏4格和9格 扫描线比例1 1 板厚为100mm 一二次底波在荧光屏3格和5 5格 扫描线比例1 4 声速校准完成后 把一次底波在荧光屏板厚位置 或把二次底波在荧光屏2倍板厚位置 零偏调整完毕 荧光屏0刻度即为工件表面0点 时基线的读数直接表示反射回波深度 先校声速 后调零偏 6 4 1仪器调整 6 4 1仪器调整 检测灵敏度调整1 试块法将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达到某基准波高 再根据工件厚度 要求 调节衰减器达到要求的灵敏度 试块和工件材质不同 衰减不同的补偿 试块和工件
9、表面粗糙度不同的补偿 试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补偿 扩散 材质 试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引起补偿 6 4 1仪器调整 2 工件底波法调整灵敏度只要求出底波高与要求的检测灵敏度反射体之间回波高度差 方便 不用试块 不考虑表面补偿 不考虑材质衰减 底面缺陷和底波声程相同 大平底与平底孔的分贝差 2 5P20Z探头 400mm钢制大平底与同声程 2平底孔的分贝差 44dB 调整 6 4 1仪器调整 传输修正值的测定1 试块与工件厚度相同时试块上第一次回波B1调到基准波高时衰减器读数dB值V1 工件上第一次回波B1 读数dB值V2 则传输修正值 dB V1
10、V2 dB dB为正 提高增益 dB为负 降低增益 传输修正值是表面耦合损失和材质衰减的总和 2 试块与工件厚度不相同时按上述试块与工件同厚度测得的 dB值 再按下式修正 式中 X工 工件声程 mm X试 试块声程 mm 6 4 1仪器调整 工件材质衰减系数测定 1 衰减系数 T 3N 且满足n 3N T m 2n 式中 衰减系数 dB m 单程 Bn Bm 两次衰减器的读数之差 dB T 工件检测厚度 mm N 单直探头近场区长度 mm m n 底波反射次数 2 衰减系数 T 3N 材质衰减系数超过4dB m 应考虑修正 6 4纵波直探头检测技术 6 4 2扫查扫查到整个探伤面 声束扫查到整
11、个工件检测范围内全体积 探头移动间距相邻有一定范围覆盖重叠区 扫查速度满足JB T4730标准要求有效声束范围 6 4纵波直探头检测技术 6 4 3缺陷的评定缺陷位置确定缺陷平面位置 找到缺陷最大反射波 缺陷位于探头主声束上 即在探头正下方工件内 埋藏深度 根据缺陷波声程及扫描线比例计算得出 6 4纵波直探头检测技术 缺陷尺寸的评定 1 回波高度法a 缺陷回波高度法 根据缺陷回波高度比检测灵敏度下基准波高比较 确定缺陷大小 b 底波高度法 BF 为缺陷处底波高度 F 缺陷波高 BG 无缺陷处底波高度 6 4纵波直探头检测技术 2 缺陷当量评定法 适用于小于声场的缺陷的当量测定 a 试块对比法
12、将工件中自然缺陷与人工缺陷 试块上标准反射体 回波进行比较 定出的缺陷当量 当量尺寸 优点 明确直观 结果可靠 不受近场区的限制 对仪器的水平线性和垂直线性要求也不高 尤其是x 3N的情况 缺点 需要大量的试块 携带不方便 6 4纵波直探头检测技术 2 缺陷当量评定法 适用于小于声场的缺陷的当量测定 b 当量计算方法 利用规则形状反射体回波声压与缺陷回波声压 缺陷波高dB值 进行比较得到缺陷当量 测出缺陷回波高度与基准平底孔回波高度的分贝差 dB 则缺陷的当量尺寸d dj xj 基准平底孔的直径与埋深 d x 缺陷的当量直径与埋深 测出缺陷回波高度与大平底的回波高度的分贝差 dB 则缺陷的当量
13、尺寸d xD 大平底距探头的距离 6 4纵波直探头检测技术 2 缺陷当量评定法c 通用AVG曲线法 d GD例3 2 5P14Z直探头检测420mm钢工件 在210mm处发现一缺陷比工件底波低26dB 求当量尺寸 查图 G 0 2d 0 2 14 2 8mm 6 4纵波直探头检测技术 3 缺陷延伸长度的测定 适用于缺陷尺寸大于声束截面时的缺陷 a 相对灵敏度法相对灵敏度法是以缺陷最高回波为基准 使探头沿缺陷长度方向两端移动 使缺陷波下降一定的dB值 常用6dB法 半波 端点6dB法 半波 12dB法 1 4波高 20dB法 全波消失 6 4纵波直探头检测技术 b 绝对灵敏度法探伤仪在规定灵敏度
14、条件下沿缺陷方向移动 使缺陷波下降至规定的位置如评定线 如GB11345和NB T47013中 区缺陷规定降到测长线即为绝对灵敏度法 c 端点峰值法在探头移动过程中发现缺陷有多个高点 则将缺陷两端点最大波高处探头位置的距离作为端点峰值法指示长度 6 4纵波直探头检测技术 6 4 4非缺陷回波的判别迟到波61 反射三角反射回波探头杂波工件轮廓波 耦合剂反射幻象波草状回波侧壁干涉波其它变型波 波型转换与反射折射定律 1 迟到波 条件 探头在细长工件 板或棒 一端纵波探测 扩散声束纵波斜射到侧壁产生变型反射横波 再经反射变成纵波到达底面返回探头形成迟到波 迟到的纵波声程特定 X 0 76d d为板厚
15、或棒直径 L 70 S 33 变形横波很强 变型波的声程之间的关系 注意 以纵波来校准仪器 定标 或者说纵波斜探头检测时 出现变形横波 则示波屏上显示的声程SL与实际的横波声程SS之间的关系为 以横波来校准仪器 定标 或者说横波斜探头检测时 出现变形纵波 则示波屏上显示的声程SS与实际的纵波声程SL之间的关系为 2 61 反射 纵波入射角 与横波反射角 满足 90 在特定位置出现特定反射 90 sin cos 对于钢 61 29 61 反射的声程 2 61 反射 A处61 反射的声程 W试块上 B处反射的声程 C处反射的声程 2 61 反射 61 角反射应用 焊接结构的汽轮机大轴焊缝根部缺陷检
16、测 结论 61度反射波是位置特定的波 3 三角反射 底波 d 不发生变形转换 形成等边三角形 发生变形转换 形成等腰三角形 L S L 6 4 4非缺陷回波的判别 4 探头杂波5 工件轮廓回波6 幻象波 重复频率过高时产生 现重复频率于深度范围同步调节 一般不会产生 6 4 4非缺陷回波的判别 7 侧壁干涉 纵波探头靠近侧壁 经侧壁反射的纵波和变型横波与直接传播的纵波互相干涉 造成探头靠近侧壁正对缺陷检测缺陷回波低 探头远离缺陷检测反而缺陷回波高 缺陷位置给定时 有一个最佳位置 缺陷回波最高 但总是偏离缺陷 6 4 4非缺陷回波的判别 避免侧壁干扰条件 侧壁反射波声程与直接传播声程差大于4 1 轴线小缺陷无侧壁干扰条件 对钢 2 底面无侧壁干扰条件 对钢 6 5横波斜探头检测技术 6 5 1仪器调整入射点 折射角测定扫描线比例调节声程比例 水平比例 深度比例调节 6 5横波斜探头检测技术 数字机在CSK A试块上是声程1 1调节扫描比例 仪器自动校准 把R50和R100同时调整到荧光屏刻度5和10 实际是声程和零偏都校准完毕 声程校准的实质是声速校准 声速校准正确的标志是 荧光屏上R5
