超声检测 5板材和管材检测-2013年

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1、超 声 检 测王涛全王涛全 （GS/RS/DS,RT/UT/PT/MT/TOFD） 中国特种设备检验协会鉴定评审员 四川省无损检测考委会委员 绵阳市特种设备监督检验所 Mob：13608128793 E-mail： QQ：1320188184第五章板材和管材超声检测本章主要内容： 板材超声检测 复合钢板超声检测 管材超声检测 级人员需要掌握的内容： 钢板检测： 检测方法 探头与扫查方式的选择 探测范围和灵敏度的调整 缺陷的判别与测定 钢板质量级别的判别第五章板材和管材超声检测5.1 5.1 板材超声检测板材超声检测5.1.1 5.1.1 钢板加工及常见缺陷钢板加工及常见缺陷普通钢板由板坯轧制而

2、成，板坯可用浇铸法或由坯料轧制或 锻造制成。 普通钢板包括碳素钢、低合金钢、奥氏体不锈钢板、镍及镍 合金板材以及双相不锈钢板材等。钢板中的常见缺陷有分层、折 叠、白点和裂纹（一般较少见）等。 分层分层: : 板坯中的缩孔、夹渣等缺陷在轧制过程中未熔合而形 成的分离层，大都平行于板面。分层破坏了钢板的整体连续性， 影响钢板承受垂直板面的拉应力作用的强度。 折叠折叠: : 钢板表面局部形成的互相折合的双金属层，通常平行 于钢板表面。第五章板材和管材超声检测白点白点: : 钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散而形成的， 其断面呈白色，多出现在厚度大于40mm的厚钢板中。图图5 5- -1 1 钢板

3、中的常见缺陷钢板中的常见缺陷 超声检测中常将钢板分为薄板和中厚板。 薄板: 板厚6mm，常用板波检测法。 中厚板: 板厚6mm（中板=640mm，厚板40mm）, 常采用纵波直探头垂直入射法检测。第五章板材和管材超声检测5.1.2 5.1.2 检测方法检测方法检测方法: 脉冲反射式垂直入射法 耦合方式: 直接接触法和水浸法 1.直接接触法 探头通过 薄层耦合剂与 工件接触进行 检测。如图5-2 所示，当探头 位于完好区时， 示波屏上显示图图5 5- -2 2 钢板接触法检测钢板接触法检测 多次等距离的a a）无缺陷）无缺陷b b）小缺陷）小缺陷c c）大缺陷）大缺陷第五章板材和管材超声检测 底

4、波，无缺陷波；当板中缺陷较小时，示波屏上缺陷波 与底波共存，底波有所下降；当板中缺陷较大时，示波 屏上出现缺陷波的多次反射，底波明显下降或消失。 叠加效应叠加效应 当板厚较薄且板中缺陷较小时，各次底 波之前的缺陷波开始几次逐渐升高，然后再逐渐降低的 现象。产生原因是由于不同反射路径声波互相叠加造成 的，如图5-3所示。图中F1只有一条路径，F2比F1多三条 路径，F3比F2多五条路径。路径多，叠加能量多，缺陷 回波高。但当路径进一步增加时，衰减也迅速增加，这 时衰减的影响比叠加效应更大，因此缺陷波升高到一定 程度后又逐渐降低。 在钢板检测中，若出现叠加效应，一般应根据F1来 评价缺陷。只有当板

5、厚20mm时，才以F2来评价缺陷， 以减小近场区的影响。第五章板材和管材超声检测图图5 5- -3 3 叠加效应叠加效应第五章板材和管材超声检测2.水浸法（充水耦合法） 探头与钢板不直接接触，而是通过一层水来耦合。 通过调整水层厚度，使水/钢界面（钢板上表面）回波 分别与钢板多次底波重合，这时示波屏上的波形就会变 得清晰以利于钢板检测。 这种方法称为多次重合法，如图5-4所示。当界面 各次回波分别与钢板底波一一重合时，称为一次重合法； 当界面各次回波分别与第2、第3、第4、次钢板底波 重合时，称为二次重合法，三、四次重合法，以此类推。 水层厚度H与钢板厚度的关系： （5-1）4cHnncdd=

6、水钢第五章板材和管材超声检测图图5 5- -4 4 水浸多次重合法水浸多次重合法第五章板材和管材超声检测例如用水浸法检测厚度30mm的钢板，若采用四次重合法检测， 则其水层厚度为（mm）应用水浸多次重合法检测不仅可以减小近场区的影响，而且 可以根据多次I底波衰减情况来判断缺陷严重程度。一般常用四 次重合法。5.1.3 5.1.3 探头与扫查方式的选择探头与扫查方式的选择1.探头的选择 探头的选择包括探头频率、直径和结构形式的选择。 频率频率 一般选择2.55MHz的较高频率的探头3043044dHn= ?第五章板材和管材超声检测 直径直径 为提高检测效率，宜选用直径较大的探头。但对于厚 度较小

7、的钢板，探头直径不宜过大，因大探头近场区长度大，对 检测不利。一般探头直径范围为1025mm。 结构形式结构形式 主要依据板厚确定。板厚较大时，常选用单晶直 探头；板厚较薄时可选用双晶直探头，以减少探头盲区的影响。 双晶直探头主要用于检测厚度为620mm的钢板。 探头数量根据需求确定，钢板生产厂一般选择多探头多通道 检测，以提高检测效率。 承压设备用钢板超声检测一般可按表5-1选择探头。 表表5 5- -1 1 承压设备用钢板超声检测探头选用承压设备用钢板超声检测探头选用板厚（板厚（mmmm）采用探头采用探头公称频率（公称频率（MHzMHz）探头晶片尺寸探头晶片尺寸6 62020双晶直探头双晶

8、直探头5 5晶片面积不小于晶片面积不小于150mm150mm2 220204040单晶直探头单晶直探头5 514mm14mm 20mm20mm4040250250单晶直探头单晶直探头2.52.520mm20mm 25mm25mm第五章板材和管材超声检测2.扫查方式选择 主要扫查方式包括全面扫查、列线扫查、边缘扫查 和格子扫查。 全面扫查全面扫查 对钢板作100%的扫查，每相邻两次扫查 应有10%重复扫查面，探头移动方向垂直于钢板压延方 向。全面扫查用于要求较高的钢板检测。 列线扫查列线扫查 在钢板上划出等距离的平行列线，探头 沿列线扫查。一般列线间距不大于100mm，并垂直于压 延方向。 边缘

9、扫查边缘扫查 在钢板边缘的一定范围内作全面扫查， 如图5-5b所示，在钢板四周50mm范围内作全面扫查。 格子扫查格子扫查 如图5-5c所示，在钢板边缘50mm范围内 作全面扫查，其余按200mm200mm的格子线扫查。第五章板材和管材超声检测图图5 5- -5 5 钢板检测扫查方式钢板检测扫查方式 a a）列线扫查）列线扫查b b）边缘扫查）边缘扫查c c）格子扫查）格子扫查 3.扫查速度选择 应根据所使用的仪器的脉冲重复频率和响应速度调第五章板材和管材超声检测节扫查速度，对于液晶显示屏和其他响应速度较慢的仪 器，使用较小的扫查速度。 手工检测时，扫查速度一般在0.2m/s以内。水浸自 动检

10、测系统的最大扫查速度与要求检出的最小缺陷尺寸、 所检钢板厚度以及超声检测仪器限定的脉冲重复频率有 关。 检测时，为避免因前一个脉冲的多次回波干扰形成 幻象波，超声脉冲之间的间隔时间，至少应大于超声波 在材料中传播时间（脉冲在材料中往返所需时间）的60 倍。脉冲最大重复频率应根据板厚确定。在高速扫查时， 脉冲重复频率应足够高，但至少是超声脉冲在钢板中传 播时间的3倍，以便最小尺寸的缺陷信号能够显示。第五章板材和管材超声检测5.1.4 5.1.4 检测范围和灵敏度的调整检测范围和灵敏度的调整1.检测范围的调整 检测范围的调整一般根据钢板厚度确定。用接触 法检测，板厚30mm时，应能看到B10，检测

11、范围调整 至300mm左右；板厚30mm80mm时，应能看到B5， 检测范围调整至400mm左右；板厚80mm时,可适当减 少底波的次数，但检测范围仍要保证在400mm左右。 2.灵敏度的调整 （1 1）CBCB标准试块法标准试块法 当板厚20mm时，可采用图5-6所示的CB标准 试块，使之与工件等厚度的底面第一次底波达满刻度的 50%，再提高10dB作为基准灵敏度。第五章板材和管材超声检测图图5 5- -6 CB6 CB标准试块标准试块 （2 2）CBCB标准试块法标准试块法 当板厚20mm时，可采用图5-7所示的CB标准第五章板材和管材超声检测试块，使其5mm平底孔第一次回波达满刻度的50

12、%。CB标准试 块的尺寸见表5-2。 表表5 5- -2 CB2 CB标准试块尺寸标准试块尺寸单位：单位：mmmm图图5 5- -7 CB7 CB标准试块标准试块试块编号试块编号被检钢板厚度被检钢板厚度检测面到平底检测面到平底 孔的距离孔的距离s s试块厚度试块厚度T TCBCB- -1 12020404015152020CBCB- -2 24040606030304040CBCB- -3 3606010010050506565CBCB- -4 41001001601609090110110CBCB- -5 5160160200200140140170170CBCB- -6 620020025

13、0250190190220220第五章板材和管材超声检测（3 3）底波法）底波法 利用多次底波来调节检测灵敏度。如要求示波屏上出现五次 底波，则底波B5达50%即可。当板厚大于探头的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，其结果应 与CB试块一致（通过计算法）。5.1.5 5.1.5 缺陷的判别与测定缺陷的判别与测定1.缺陷的判别 钢板检测中，一般根据缺陷波和底波来判别钢板中的缺陷情 况。JB/T4730.3-2005规定，发现下列三种情况之一即作为缺陷： （1）缺陷第一次反射波F150% ； （2）底面第一次反射波B1100%，缺陷第一次反射波F1与底 面第一次反射

14、波B1之比F1/B150%；第五章板材和管材超声检测（3）第一次底波B150%。 2.缺陷的测定 检测中发现缺陷以后，应测定缺陷的位置和大小， 并估判缺陷的性质。 （1 1）缺陷位置的测定）缺陷位置的测定 缺陷位置的测定包括确定缺陷的深度和平面位置。 前者可根据示波屏上缺陷波所对应的水平刻度来确定。 后者根据发现缺陷的探头位置来确定，并在工件或记录 纸上标出缺陷至工件相邻两边界的距离。 （2 2）缺陷定量）缺陷定量 钢板中缺陷常用测长法测定其指示长度和面积。 JB/T4730.3-2005规定： 当F150%或F1/B150%（ B1100% ）时，使F1达第五章板材和管材超声检测25%或F1

15、/B1达50%时探头中心移动的距离即为缺陷的指示 长度（以较严重者为准），探头中心轨迹即为缺陷边界。 当B150%时，使B1达50%时探头中心的移动距离即 缺陷指示长度，探头中心轨迹即为缺陷边界。 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。 （3 3）缺陷性质的估判）缺陷性质的估判 分层：缺陷波形陡直，底波明显下降或消失。 折叠：不一定有缺陷波，但底波明显降低，次数减 少甚至消失，始波加宽。 白点：波形密集尖锐活跃，底波明显降低，次数减 少，重复性差。移动探头，回拨此起彼伏。第五章板材和管材超声检测5.1.6 5.1.6 钢板质量级别判定钢板质量级别判定1.缺陷的评定方法 （1）缺陷指示长度的评定规则 单个缺陷指示长度是指缺陷指示的最大长度尺寸。 若单个缺陷的指示长度小于40mm时，可不作记录。 （2）单个缺陷指示面积的评定规则 缺陷指示面积是指缺陷边界范围内的面积。一个缺 陷按其指示的面积作为该缺陷的单个指示面积；多个缺 陷其相邻间距小于100mm或间距小于