板材超声波探伤资料

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1、 1 / 26 板材超声波探伤板材超声波探伤 姚志忠姚志忠 1 板材超声波探伤板材超声波探伤 板材分类： 40mm 厚板 1.1 钢板中常见缺陷 存在于内部： 分层钢锭中非金属夹杂物，金属氧化物，硫化物以及夹渣 在轧制过程中被轧扁而形成。 这些缺陷有的是钢水本身产生，如脱氧时加脱氧剂造成，或炼 钢炉混入钢水中的耐火材料等，这些缺陷在钢锭中位置没有一 定规律，故出现在钢板中位置也无序。 分层是以上缺陷轧制而成，大多与钢平行，且具有固定走向。 为平面状缺陷，严重时形成完全剥离的层状裂纹，对小的点状 夹杂物则形成小的局部分层。 白点存在于内部 钢中氢在加工过程来不及向外扩散，在 钢板成型后，氢原子逐

2、渐在钢板中的微缺陷（如非金属夹杂物） 旁缓慢地以氢气形式析出，造成氢裂纹。其断面呈白色故称白 2 / 26 点。 常见于锻钢中和厚钢板中。 折迭和重皮存在于表面 钢板表面因局部折、轧形成的双 层金属，基本平行于表面。 裂纹轧制工艺和温度不合适时造成。存在于钢板表面，偶 尔在内部。 裂纹较少见，如轧制工艺稳定，这类缺陷不常见。 1.2 探伤方法 1. 2.1 直接接触法 探头通过耦合层直接与钢板接触，当探头位于完好区时，仪器上 出现底波多次反射。 采用底波多次反射法探伤应满足下面三条件： 工件的探伤面与底面互相平行，确保产生多次反射。 （如工件 加工倾斜就不合适） 。 钢板材质晶粒度必须均匀，保

3、证无缺陷处底面多次反射波次数 的稳定。 （各次相同） 。 材质对超声波的衰减要小。保证反射底波有足够数量，以利探 伤观察。一般碳钢、不锈钢均能满足这些条件。 采用多次底波探测钢板时应注意： 缺陷波出现在每次底波之前，可根据缺陷波显示情况和底波高 3 / 26 度变化情况判断缺陷。 当钢板较薄时，多次反射底波有可能靠得很近不易分辨时，不 适用多次反射波探伤。 当钢板厚度很大时，也可采用一次底波法探伤，缺陷波位于钢 板界面波与底波之间。 1.2.2 水浸法 探头晶片离开钢板一段距离，通过水耦合，其目的是提高耦合效 果，增加声强透过率，提高检测速度。 在 探伤 仪荧光 屏上 将同 时出现 水层 多次

4、 反射和 钢板 底面 多次 反 射 波， 如水层 厚度 控制 不好会 出现 水层 波和底 波互 相干 扰的 情 况，不利探伤。 探伤时调节水层厚度，使水层波与某钢板多次底波重合。称多次 重合法，使探伤图形清晰。 水层厚 H 和板厚 关系为： H= 4 n C C n 钢 水 ，n 为重合次数。 对充水直探头的要求： 为满足多次重合法要求，水层厚度要连续可调。 调至不同厚度时，必须保证发射的声束与钢板表面垂直。 充水探头内水套管内径必须大于最大水层厚度时声束直径。 进出水口位置应大于最大水层可调厚度，且出水口应小于进 4 / 26 水口，保证水套充满水。 探伤时应及时注意排除水中气泡。或采用消泡

5、剂去除气泡。 探伤图形分析： 图形：当钢板中出现缺陷，则缺陷波出现在钢板底波之前，如采 用一次重合法探伤，则缺陷波出现在第二次水层波与第一次底波 重合波之前，如采用二次重合法，则缺陷亦出现在第二次水层波 之前，且在第一次底波和第二次底波之前均显示缺陷波，荧光屏 上第三次波为钢板二次底波和水层二次波的重合波。 1.2.3 叠加效应： 采用直接接触法探伤，当缺陷比较小时，且缺陷位于钢板中心位 置时，缺陷回波从第一次波开始会随着出现的二次、三次波高逐 渐增高，几次以后又逐渐降低，这是由于对同一个小缺陷会产生 不同反射路径且互相迭加后造成的一种波形动态现象，随探头移 动有所变化，这种情况称叠加效应。当

6、缺陷比较小且位于中心部 位以外的其他位置时，一般不出现叠加效应，此时一个缺陷可能 显示二个缺陷波，前面一个缺陷波是声波自检测面进入钢板后直 接扫查到缺陷，由缺陷引起的反射波，后面一个缺陷波是声波经 钢板底面反射后扫查到缺陷，由缺陷反射后再经下表面反射形成 的缺陷波。 出现这种叠加现象，一般在 640mm 厚度范围的中板中较多。 5 / 26 利用 F1评价缺陷。 出现叠加效应时，当板厚较薄时可用 F2评价缺陷，其目的是减 少近场区影响。实际上，应根据晶片直径的尺寸大小及 F1不清 晰时，可用 F2来评价缺陷，用 F2和 B2评价时，基准灵敏度以 第二次反射波校正。 如采用直径为1420的直探头

7、探伤钢板，一般当板 厚20时，可采用 F2评价缺陷。 1.3 探头与扫查方式 1. 3.1 频率 2.55MHz，40mm 以下钢板检测频率为 5MHz，40mm 以上钢板检测频率为 2.5MHz 晶片直径：1425mm 探头形式： 单晶直探头 适用于板厚 较大的钢板检测，用于 20mm 以上 钢板检测 联合双晶直探头 适用于板厚 较薄的钢板检测，因盲区小， 对近表面缺陷检测具有较高灵敏度，一般用于 =6-20mm 钢板 检测。 1.3.2 扫查方式 根据标准要求，一般可采用全面扫查，列线扫查、边缘扫查和 格子扫查， 当发现缺陷后应在缺陷周围附近认真细查测出缺陷 6 / 26 面积。 1.3.

8、3 扫查速度 手工检测扫查速度0.2m/s。 水浸自动检测，脉冲间隔时间60t（t 为脉冲在钢板中往返一次 所需时间） 。 1.4 探测范围和灵敏度调整 1.4.1 探测范围调整（扫描线要求有 400mm 范围） 30mm 时，要求 B10 30mm80mm B5（仪器有 400mm 范围） 80mm 时 B2B5 由实际情况决定， 但 B2 以上必须出现。 1.4.2 灵敏度调整 阶梯试块法： 20mm，将与工件等厚度的试块底面第一次底波高 50%满幅再 提高 10dB。 平底孔试块： 20mm，试块上 5 平底孔第一次底波 50%满幅。 注意： a. 试块钢板与被探钢材质相近。 b. 试块

9、钢板不得有 2 当量以上缺陷。 c. 试块上 5 平底孔垂直于表面，平底孔底面与表面平行，光滑。 7 / 26 d. 平底孔距离按 JB/T4730-2005 标准表 2 CB标准试块要求。 底波法（必须与 CB5 平底孔灵敏度比较，下面是经验数据， 不可作为定量评定的灵敏度） ： 3N，可用 B1 达 50% 当 20mm 时也可用 B5 达 50%计，但要和 5 平底孔波作试 验比较，使灵敏度一致。 1.5 缺陷判别与测定 1. 5.1 缺陷判别按 JB/T4730-2005 标准 4.1.6.1 条要求执行。 缺陷第一次反射波 F150； 第一次底波 B1100，第一次缺陷波 F1与第一

10、次底波 B1之 比 F1/ B150； 第一次底波 B150 1.5.2 缺陷位置测定： 深度位置测定： 可直接从荧光屏上缺陷波与底波相对位置中测出。 平面位置测定：可根据直探头在钢板上位置画出在板材表面的位 置直接确定。最后记录在报告上。 1.5.3 缺陷性质判断： 结合：波型特点和钢板制造工艺综合判断。 波型特点大致为： 分层或夹层 8 / 26 缺陷波形整齐、均匀、陡直、规律性强，大多处在钢板中心部 位，底波明显下降或消失。 折叠 折叠位于探测面附近时不一定直接产生缺陷波，但对底波多次 反射波次数有影响。 （一般会减少底波次数，或使多次反射底 波位置改变）并使始波加宽，有时使底波消失。

11、折叠位于底面附近时，使底波反射条件变差，造成底波高度减 小，或使底波位置前移。 （缩短声波路程） 白点 波形尖锐活跃，重复性差，底波明显降低，次数减少，移动探 头时回波起伏大，此起彼落，且在板厚方向对称。 分散夹杂物： 缺陷位置无规律性。 缺陷分布有一定范围，呈分散性。 缺陷特点：位置不一定，一片片出现，无序变化，不一定影响 底波多次反射次数。 1.5.4 缺陷定量（用探头移动法测缺陷大小） 按 JB/T4730-2005 标准 4.1.6 条规定方法测定。 （主要测长度即指 示长度及面积）. 在板厚方向尺寸标准中未规定测。 9 / 26 1.6 质量等级判定： 按 JB/T4730-2005

12、 标准 4.1.7 条规定评定。 单个缺陷指示长度按 4.1.7.1 规定， 单个缺陷指市面积按 4.1.7.2 规定。 JB/T4730-2005 标准标准中表 3 钢板质量分级表中数据适用于非 白点、裂纹等危险缺陷，即非危险缺陷。白点、裂纹等危险缺 陷，都判为 V 级。 1.7 钢板横波检验按附录 B 规定要求 适用范围 非夹层性缺陷 探头 K1 2MHz5MHz 人工缺陷 25mm 长 V 形槽 深为板厚 3 灵敏度 V 形槽的距离波幅曲线， 按不同板厚根据 B.4 规定调节 验收标准按 B.6 规定：等于或超过距离波幅曲线信号不合格， 发现分层类缺陷按纵波检测规定处理。 10 / 26

13、 2 复合材料超声波探伤复合材料超声波探伤 2.1 复合板材常见缺陷 2.1.1 制造方法： 母材碳钢或低合金钢或不锈钢板 复合层不锈钢、钛及钛合金、铜及铜合金，铝及铝合金，镍 及镍合金等（加复合层目的：改进和提高耐腐蚀性能） 。 制造方法：轨制、粘接、堆焊和爆炸。 2.1.2 常见缺陷： 脱层（脱接）即母材和复合层未粘合牢。 接合不良，界面处未全部复合好。 脱层和接合不良可以是完全脱接，也可以是部分脱接。 母材和复合层内的缺陷按钢板检验方法检测。 2.2 检测方法： 探头： 14mm25mm 直探头或联合双直探头， 纵波检测频率： 2.55MHz， 一般采用 5MHz 较好。 探伤灵敏度：复

14、合板完好区第一次底波 B1达 80%满幅高。 探测面：母材一侧，也可以从复合层一侧。 扫查方式：类似于探中厚板的钢板探伤。按 JB/T4730-2005 标准 4.4.3.3 条规定扫查。其中坡口预定线两侧各 50 范围内应做 100扫查必须实施， 其他扫查方式可根 11 / 26 据实际情况确定。 2.3 缺陷判别 2.3.1 两种材料声阻抗相近 如不锈钢/碳钢 可从母材侧探测，也可从复合层侧探测： 当结合完好时，界面无反射波，只有底波；当结合不好或不完 全结合时，从母材侧探测，在底波前出现缺陷波，缺陷波多次相 连，底波将下降，从复合层探测，在紧随始波后及底波后出现缺 陷波，缺陷波多次相连，

15、底波将下降。 当结合面完全脱接时，从母材侧探测，底波消失，缺陷波很高， 始波和缺陷波之间声程与母材厚度对应，从复合层侧探测，底波 消失，缺陷波紧随始波，多次相连。 2.3.2 两种材料声阻抗相差较大，如钛/碳钢。 声阻抗相差较大的界面对入射声波均有反射波，故复合好时始 终存在出现界面回波的情况，此时根据复合界面反射波宽度、高 度和底波变化，可用试块上反射体回波与工件界面波在扫描线上 所占的宽度和高度及底波高度进行比较确定缺陷。一般认为，从 复合层侧探测，工件底波高于试块底波，工件界面波在扫描线宽 度小于试块反射体回波宽度时为复合良好。从母材侧探测，工件 底波高于试块底波，工件界面波低于试块中反

16、射体回波高度时为 12 / 26 复合良好。 2.3.3 未结合区缺陷的测定 按 JB/T4730-2005 标准 4.4.5 条规定，也可用钢板底波来确定 缺陷： 当第一次底波高度低于荧光屏满刻度的 5%，且明显有未结合 缺陷反射波存在，且波高5%，则该部位称为未结合区。其尺 寸大小测定方法为：移动探头，使第一次底波升高到荧光屏满 刻度的 40，以此时探头中心作为未结合区边界点。 2.3.4 利用底波和复合界面波高 dB 差来判别复合情况。 条件：不考虑材质衰减与扩散衰减： 底面全反射时： B（dB）= or oa PP PP S B / / lg20lg20 1 = r r r T 2 1 lg20lg20 底面不是全反射（即存在第三介质，底面反射率 r） B（dB）= r rT