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1、 焊缝检测部分一NB/T47013-2015标准第122页图16规定的V型坡口热映区宽度是否符合焊接规范？X形坡口的热映区宽度是多少？答：不符合，宽度应该是5mm。答：X形坡口热映区宽度是10mm。二NB/T47013-2015标准第123页图17规定的V型坡口探头移动区宽度1.25P是否满足检测要求？为什么？答：不满足。答：探头移动区宽度的确定参考图1，确定探头移动区域宽度的目地，是要清楚探头如何移动？移动多远的距离？探头前沿与探头K值分别是多少？采用几次波扫查超声场才能将检测区域完全覆盖。 图1 V型与X型坡口检测区示意图参考图2，声场完全覆盖检测区是随着探头移动由一次波覆盖一部分，二次波
2、覆盖两部分完成的，每个覆盖范围实现的参考点是以探头入射点水平移动位置为基准。探头移动区域长度与选用探头的K值和母材厚度T有关，探头入射点由位置1移动到位置2一次波覆盖了图2涂黑部分，二次波覆盖了图3涂黑部分。入射点由位置2移动到位置3，二次波又覆盖了图4涂黑部分。三个涂黑部分交叉覆盖，实现了检测区的全覆盖。 图2 一次波覆盖检测区示意图 图3二次波覆盖检测区示意图 图4二次波覆盖检测区示意图参考图4，探头入射点由位置1移动到位置2，入射点移动距离为KT。由位置2移动到位置3，入射点移动距离也为KT，实现检测区全覆盖入射点移动距离的理论值为2KT。以使用2.5P1313K2探头检测厚度20mm焊
3、缝为例，P=2KT=2220=80mm，1.25P=1.2580=100mm。焊接时焊缝两侧会产生电焊飞溅，同时焊缝两侧一定距离内钢板表面有时也存在锈蚀、氧化皮以及油污等影响探头耦合的物体需要进行清理。如果探头移动距离为1.25P，将会出现图5所示的漏检区域。 图5因此图4位置1探头入射点到探头前端距离(探头前沿长度)，位置3探头入射点到探头后端的距离也应计入探头移动区域内。 图6 2.5P1313K2探头实际长度参考图6，P+探头实际长度=80+37=117mm，不等于1.25P=100mm。由上述分析可知，采用一次反射波检测，探头移动区应为2KT+探头实际长度。采用一次波检测，探头移动区应
4、为KT+探头实际长度。 三.参考下图，超声教材规定的斜探头K值选择公式，是否能够使声束扫查到检测区的全部（以上、下焊缝余高宽度相等为例）？ K （bc+cg+l0）/T 答：不能，没有扫查到焊缝另一侧的热映区宽度ab，探头K值选择公式应该是 K （ab+bc+cg+l0）/T四. NB/T47013-2015标准第126页6.3.10.1条规定，“检测曲面工件时，如检测面曲率半径RW2/4时（W为探头接触面宽度，环缝检测时为探头宽度，纵缝检测时为探头长度），应采用与检测面曲率相同对比试块，反射孔的位置可参照对比试块确定。 标准第127页，第6.3.10.3.2条款规定“曲面环向对接接头超声检测
5、方法见附录K(170页)”1. 什么叫超声耦合？满足耦合要求的最低条件是什么？答：探头表面与被检工件表面的接触状态称作超声耦合。答：参考下图，满足耦合要求的最低条件是探头表面与被检工件表面之间的缝隙小于耦合层波长的2/4。 耦合剂层厚度对回波高度的影响2. 以容器的环缝（或钢管对接焊缝）检测为例试举例说明，检测什么规格的容器（或钢管对接焊缝）可以满足公式RW2/4的计算条件？可以使用到附录K所示RB-C型试块？使用什么规格型号的探头？探头宽度（W）是多少mm？答：到目前还没有发现哪一种曲面工件环缝检测可以满足上述计算公式。3. 以容器的纵缝检测为例试举例说明，检测什么规格的容器可以满足公式RW
6、2/4时的计算条件？答：到目前还没有发现哪一种曲面工件纵缝检测可以满足上述计算公式。五.钢管环向对接焊缝超声检测问题（标准第129页表30）不同标准的规定SY/T4109标准规定，钢管直径600mm时，探头与试块都应具备与被检钢管相同或相近的轴向曲率半径。ASME标准规定，钢管直径500mm时，探头与试块都应具备与被检钢管相同或相近的轴向曲率半径。NB/T47013-2015标准规定，钢管直径159mm时，探头与试块都应具备与被检钢管相同或相近的轴向曲率半径（直径大于159mm需要满足公式RW2/4时的计算条件）。问：上述哪一个标准的规定更符合超声耦合的要求？理论依据是什么？答：SY/T410
7、9标准。答：斜探头外圆轴向曲率的要求参考图1，平面斜探头外圆轴向检测时探头中心沿轴向方向呈线接触，由C点至DA耦合剂层厚度按一定规律逐渐增厚。超声波在不同厚度耦合剂层两侧界面引起多次反射和透射，形成的一系列反射波和透射波，不但降低了检测灵敏度，同时产生大量噪声信号。 图1平面探头曲面工件耦合状态示意图斜探头外圆轴向检测环向对接接头，超声纵波是以一定的倾斜角度通过耦合剂层进入被检工件，此时声强透射率的分析相对复杂。因此以0纵波垂直通过不同厚度耦合剂层时的状态，分析声强透射率的变化规律。由薄层界面声强透射率的特性可知，声强透射率T主要与耦合剂层厚度d2和耦合剂中超声波的波长2这两个因素有关。 1)
8、 当耦合剂层厚度d2=n2/2 (n为整数)时，即 2/2的整数倍，声强透射率 T = 4Z1Z3/(Z1+Z3)2，即透射声强与耦合剂的性质无关，而仅与耦合剂层两侧介质的声阻抗有关。2) 当耦合剂层厚度d2=(2n+1)2/4 (n为整数)时，即2/4的奇数倍，且Z2 = 时，声强透射率T= =1，即超声波完全透射，透射声强与介质的声阻抗Z1、Z2、Z3有关。参考图2，耦合剂层厚度 d2 无论是控制在 2/4 的奇数倍或是 2/2 的整数倍，反射回波幅度都随着耦合剂层厚度的增加而逐渐降低。当耦合剂层厚度 d2 不断小于 2/4 时，反射回波幅度将逐渐增加。 检测时将耦合剂层厚度d2 控制在2
9、/2的整数倍或2/4的奇数倍，且Z2 =是很难实现的。通过探头曲率与工件曲率的配合，将耦合剂层厚度控制在d22/4 的状态是可以实现的。 图2 耦合剂层厚度对回波高度的影响 图3 9mm9mm以下晶片斜探头宽度示意图直径 600 mm钢管对接环焊缝外圆横波轴向检测，常用频率5MHz晶片尺寸小于等于9 mm 9mm横波斜探头，其探头宽度如图3所示为13 mm。参考图1，DC = AB =13/2= 6.5mm，DA = CB =R1- cos(sin-1 AB/R)。如果使用机油作为耦合剂，其纵波声速cL为1434 m/s。以检测频率5MHz为例，机油耦合剂层波长2 = cL/f = 0.287
10、mm，其 2/4为0.072 mm。按照上述DA的计算公式，不同直径钢管对应的DA与2/4的比较结果如下表所示。 外圆轴向检测不同直径钢管对应DA与2/4的比较 单位: mm钢管直径ABDA5M时2/41686.50.25190.0722196.50.19310.0722736.50.15490.0723256.50.13010.0724266.50.09920.0725086.50.08320.0726006.50.07040.0726106.50.06930.072通过上表的比较结果可知，直径600mm钢管对应DA位置耦合剂层厚度d2=0.0704 mm，与频率 5 MHz时对应的2/4=
11、0.072 mm 基本相等，这说明DA位置耦合剂层厚度的声强透射率T已经达到最小。直径小于600mm钢管对应 DA 位置的耦合剂层厚度 d2，随着钢管直径的减小逐渐增加，d2/2 的值越来越大,声强透射率T逐渐减小。因此斜探头外圆轴向检测直径600 mm环向对接接头时，考虑耦合因素所用斜探头的底面应具备与被检工件相同的外圆轴向曲率。为最大限度减少探头与标准试块或对比试块的数量，外圆轴向曲率斜探头的曲率半径可以是被检工件的 0.9 1.1倍。 六奥氏体焊缝检测1.奥氏体焊缝的晶粒组织见下图 2. NB/T47013-2015标准第162页I.3.1.1条规定，“纵波斜探头标称频率应在1MHz5M
12、Hz范围内。”举例说明，检测哪一种材料牌号的奥氏体焊缝可以采用5MHz频率？采用5MHZ检测频率依据的哪一项基础理论？这种材料牌号的奥氏体焊缝是否属于粗晶？1答：略2答：略3答：略对奥氏体焊缝检测频率的分析 图1奥氏体焊缝区与母材晶粒大小的比较 图2材质晶粒粗大引起的草状回波示意图 参考图1，奥氏体焊缝区域一定是晶粒粗大的状态！ 参考图2，材质晶粒粗大引起的噪声信号，严重影响了信噪比！超声基础理论对散射衰减系数的叙述如下： 散射衰减系数 s=式中 f声波频率； d介质的晶粒直径； 波长；F各向异性系数； c1、c2、c3、c4常数。由上述公式可知：散射衰减系数与f、d、F有关，当d时，散射衰减
13、系数与f4、d3成正比。 频率5MHz，f4=625。频率2MHz，f4=16。在实际检测中，当介质晶粒较粗大时若采用较高的频率，将会引起严重衰减，检测仪显示器上出现大量草状波，使信噪比明显下降，超声波穿透能力显著降低，若采用低频，则灵敏度与信噪比显著提高。下图是使用前沿长度11 mm的2P1313K 2低频纵波单晶窄脉冲斜探头，一次波检测厚度16 mm V形焊口模拟试块，深度11 mm， 2 mm横通孔反射回波示意图 。由图示可知，灵敏度余量与信噪比均可满足对奥氏体不锈钢焊缝的检测要求。 3. NB/T47013-2015标准第162页I.3.1.3条规定，“使用双晶纵波斜探头或聚焦纵波斜探头检测时，应根据声束会聚范围和检测深度选择探头。当壁厚较厚时，可选用多探头厚度分区扫查，”表I.1规定，检测厚度50mm80mm，双晶纵波斜探头或聚焦纵波斜探头会聚深度60mm80mm。问：依据上述检测厚度，会聚深度设置在60mm80mm的理论依据是什么？在保证检测灵敏度与信噪比的前提下，双晶纵波斜探头或聚焦纵波斜探头的最大聚焦半径是多少mm？答：会聚深
