檢測設計之超聲波檢測過程介紹

1、4 超聲波檢測的過程4.1 檢測前的準備(1) 選擇探頭1）K值的選擇探頭K值的選擇應從以下三個方面考慮：a. 使聲束能掃查到整個焊縫截面；b. 使聲束中心線盡量與主要危險性缺陷垂直；c. 保證有足夠的探傷靈敏度設工件厚度為T，焊縫上下寬度的一半分別為a和b，探頭K值為K，探頭前沿長度為L0，則有：K（a+b+L0）/T一般斜探頭K值可根據(jù)工件厚度來選擇，較薄厚度采用較大K值，如814厚度可選K3.0K2.0探頭,以便避免近場區(qū)探傷，提高定位定量精度；較厚工件采用較小K值，以便縮短聲程，減小衰減，提高探傷靈敏度。如1546厚度可選K2.0K1.5探頭，同時還可減少打磨寬度。在條件允許的情況下，

2、應盡量采用大K值探頭。探頭K值常因工件中的聲速變化和探頭的磨損而產生變化，所以探傷前必須在試塊上實測K值，并在以后的探傷中經常校驗。2）頻率選擇焊縫的晶粒比較細小，可選用比較高的頻率探傷，一般為2.55.0MHz。對于板厚較小的焊縫，可采用較高的頻率；對于板厚較大，衰減明顯的焊縫，應選用較低的頻率。(2) 探頭移動區(qū)寬度焊縫兩側探測面探頭移動區(qū)的寬度P一般根據(jù)母材厚度而定。圖4-1 探頭移動區(qū)和檢測區(qū)厚度為846mm的焊縫采用單面兩側二次波探傷，探頭移動區(qū)寬度為：P2KT+50 (mm)厚度為大于46mm的焊縫采用雙面兩側一次波探傷，探頭移動區(qū)寬度為： P KT+50 (mm)式中K-探頭的K

3、值；T-工件厚度。工件表面的粗糙度直接影響探傷結果，一般要求表面粗糙度不大于6.3mm，否則應予以修整(3) 耦合劑的選擇在焊縫探傷中，常用的耦合劑有機油、甘油、漿糊、潤滑脂和水等，實際探傷中用的最多的是漿糊和機油。而本次設計用到的耦合劑是機油。 4.2 探頭測定與儀器的調節(jié)(1) 探頭測試1）斜探頭入射點的測試斜探頭的入射點是指其主聲束軸線與探測面的交點。入射點至探頭前沿的距離稱為探頭的前沿長度。測定探頭的入射點和前沿長度是為了便于對缺陷定位和測定探頭的K值。將斜探頭放在CSK-IA試塊上，使R100的圓弧面反射回波達到最高時斜楔底圖4-2 用CSK-IA試塊斜探頭入射點的測試面與試塊圓心的

4、重合點就是該探頭的入射點。這時探頭的前沿長度L0為：L0 = R- MR為試塊圓弧的半徑；M為探頭前端部至試塊圓弧面邊緣的距離。2）測定斜探頭K值斜探頭K值是指被探工件中橫波折射角的正切值: K=tgsK值的測定一般常用CSK-IA試塊上的50孔來進行，具體方法是將探頭對準試塊上的50孔，找到最大反射回波，并測出探頭前沿至試塊端面的距離L，則：K=tgs = （L+l0-35）/30圖4-3 用CSK-IA試塊測定斜探頭K值斜探頭K值的測定，也可以用CSK-IIIA試塊在調節(jié)儀器掃描線比例時同時進行。具體方法是在測定某一深度的1*6短橫孔時，找到孔的最大反射回波后用入射點至該孔的水平距離除以該

5、孔的深度值，商即為K值?？捎貌煌疃鹊目诇y得數(shù)值反復計算幾次求得平均值，這樣較為精確。(2) 掃描線比例的調節(jié)1）按水平調節(jié)水平調節(jié)是使示波屏的水平刻度值直接顯示反射體的水平投影距離。該方法多用于較薄厚度（824）焊縫的檢測。圖4-4 調節(jié)儀器使兩弧面反射波B1和B2同時分別對準水平距離刻度常用CSK-IA或CSK-IIIA試塊進行調節(jié)。CSK-IA試塊調節(jié)方法如下：根據(jù)所用探頭的實測K值，先計算出R50 ，R100對應的水平距離l1和l2：l1= KR50/² l2 = 2l1然后將探頭同時對準CSK-IA試塊上的R50和R100，調節(jié)儀器使兩弧面反射波B1和B2同時分別對準水平距

6、離刻度l1和l2如圖4。則水平距離掃描速度為1：1。CSK-IIIA試塊調節(jié)方法如下：a.先將始脈沖對準零點再左移10mm，使入射點大致對零點；b.將探頭對準試塊上20深的橫孔，找到最高反射回波A，量出水平距離l1，調整微調旋鈕使A波前沿對準水平刻度l1，并記住讀數(shù)；c.將探頭對準試塊上40深的橫孔，找到最高反射回波B，量出水平距離l2，若此時示波屏上的B波讀數(shù)與水平距離l2不符應計算出二者的水平讀數(shù)差值 = l2 X 若為正值，應將B波向大讀數(shù)移動，順時針轉動微調旋鈕將B波調至X+2。若為負值，應將B波向小讀數(shù)移動至X-2。d.用脈沖位移旋鈕將B波調至l2。再用探頭找到A波看水平位置是否與l

7、1相符，若相符則水平1：1調整完畢。若不相符，則重復用A、B波反復調至與讀數(shù)相符。2）按深度調節(jié)深度調節(jié)是使示波屏的水平刻度值直接顯示反射體的垂直深度。該方法多用于較大厚度（>2446）焊縫的檢測。深度調節(jié)可在CSK-IA或CSK-IIIA試塊上進行。CSK-IA試塊調節(jié)方法如下：根據(jù)所用探頭的實測K值，先計算出R50 ，R100對應的深度數(shù)值d1和d2：d1= R50/² d2 = 2d1然后將探頭同時對準CSK-IA試塊上的R50和R100，調節(jié)儀器使兩弧面反射波B1和B2分別對準示波屏刻度值d1和d2。例如：當K=2.0時，d1=22.4，d2=44.8，反復調節(jié)儀器的微

8、調和脈沖位移旋鈕使B1和B2分別對準示波屏刻度值22.4和44.8，則深度1：1調整完畢。CSK-IIIA試塊調節(jié)方法如下：a.將探頭對準試塊上20深的橫孔，找到最高反射回波A，調整微調旋鈕使A波前沿對準水平刻度20處.b.再將探頭對準試塊上40深的橫孔，找到最高反射回波B，若此時示波屏上的B波讀數(shù)不在40處，應計算出二者的深度讀數(shù)差值 = 40X 若為正值，應將B波向大讀數(shù)移動，順時針轉動微調旋鈕將B波調至X+2。若為負值，應將B波向小讀數(shù)移動至X-2。c.用脈沖位移旋鈕將B波調至40處。再用探頭找到A波看水平位置是否在刻度20上，若相符則深度1：1調整完畢。若不相符，則重復用A、B波反復調

9、至與讀數(shù)相符。4.3 距離-波幅(dB)曲線的繪制與應用缺陷波高與缺陷大小及距離有關，大小相同的缺陷由于距離不同，回波高度也不相同。描述某一確定反射體回波高度隨距離變化的關系曲線稱為距離-波幅曲線。距離-波幅曲線(簡稱DAC曲線)由判廢線、定量線和測長線（又稱評定線） 組成圖4-5 距離-波幅(dB)曲線如圖4-5所示，測長線與定量線之間（包括測長線）稱為I區(qū)，定量線與判廢線之間（包括定量線）稱為II區(qū)，判廢線及以上區(qū)域稱為III區(qū)。不同板厚范圍的距離波幅曲線的靈敏度見下表：試 塊板厚mm測長線定量線判廢線CSK-IIIA8151*6-12dB1*6-6dB1*6+2dB>15461*6

10、-9dB1*6-3dB1*6+5dB表4-1 JB4730不同板厚范圍的距離波幅曲線的靈敏度(1) 曲線的制作（設板厚T=30）1）先測定好探頭的入射點和K值，根據(jù)板厚將掃描線比例調整為深度1：1。2）將探頭置于CSKIIIA試塊上，依次分別對準1070mm深的1*6短橫孔，調節(jié)衰減器，使不同深度的孔的最高反射回波達到基準高度（一般定為滿屏的60%），記下不同孔深的相應dB值，依次填入表5-2，并將該板厚對應的判廢線、定量線和測長線靈敏度dB值再加上表面補償-4dB一同分別依次填入表4-2。3）利用表4-2中所列數(shù)據(jù)，以孔深為橫坐標，以dB值為縱坐標，在坐標紙上依次描點連接分別繪出判廢線、定量

11、線和測長線，標出I區(qū)、II區(qū)和III區(qū)，并注明所用探頭的頻率、晶片尺寸和實測K值等。距離（孔深）mm10203040506070波幅(dB)1*648433935.5322926.51*6+5-4 dB（RL）49444036.5333027.51*6-3-4 dB（SL）41363228.5252219.51*6-9-4 dB（EL）35302622.5191613.5表 4-2 不同孔深對應的判廢線、定量線和測長線靈敏度dB值（表面補償） (2) 距離-波幅(dB)曲線的應用1）調整檢測靈敏度：JB4730標準要求檢測掃查靈敏度不低于最大聲程處的測長線靈敏度。這里T=30，二次波掃查最大深

12、度為60，由表4-2 可知深度60處的測長線靈敏度為16 dB，因此將衰減器讀數(shù)調至16dB，則掃查靈敏度調整完畢（同樣用一次波掃查時可將衰減器讀數(shù)調至26 dB即可）。2）比較缺陷大?。豪缣絺邪l(fā)現(xiàn)兩缺陷，缺陷1 、d1=10mm,波高為44dB，缺陷2 、d2=20mm,波高為42dB，試比較二者大小。由上表可以看出，缺陷1波高44dB，比相同深度的定量線（SL）高3dB。缺陷2波高42dB，比相同深度的定量線（SL）高6dB，所以缺陷2比缺陷1波高還要高出3dB。因此缺陷2比缺陷1大。3）確定缺陷所在區(qū)域：以上兩缺陷均位于定量線（SL）以上，但沒有超出判廢線（RL），因此兩缺陷均位于I

13、I區(qū)，應測定缺陷長度，再根據(jù)長度平定級別。4）測定缺陷指示長度：以上述缺陷1為例，由上表或查曲線圖可知，該深度位置的測長線（EL）靈敏度為35dB，則將儀器的衰減器調為35dB，將探頭對準缺陷沿焊縫方向平行移動至波高降到基準高度即滿屏的60%為止，該位置即缺陷指示長度的一端起點。然后將探頭向相反方向平行移動，同樣至波高降到基準高度即滿屏的60%為止，該位置即缺陷指示長度另一端的起點。兩點間的距離就是缺陷1的指示長度。4.4 掃查方式在中厚板焊縫檢測中常用如下幾種掃查方式：(1) 鋸齒型掃查如圖5-6 探頭以鋸齒的路線進行運動，每次前進的齒距不得超過探頭晶片直徑，間距過大會造成漏檢。為發(fā)現(xiàn)與焊縫

14、成一定角度的傾斜缺陷，探頭在做前后鋸齒運動時，可同時作 10º15º轉動。 圖4-6 鋸齒型掃查 (2) 斜平行和平行掃查為了發(fā)現(xiàn)并檢出焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷，可將探頭沿焊縫兩側邊緣與焊縫成一定角度（1030º）做斜平行掃查，見圖4-7 。對于磨平的焊縫可直接在焊縫及熱影響區(qū)作平行移動，見圖4-8。 圖4-7 斜平行掃查 圖4-8 平行掃查(3)其他方式掃查1）左右掃查與前后掃查：如圖4-9 當用鋸齒掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，可用左右掃查與前后掃查找到缺陷的最大回波，用左右掃查來確定缺陷沿焊縫方向的指示長度；用前后掃查來確定缺陷的水平距離或深度。圖4-9 發(fā)現(xiàn)缺陷后的四種

15、基本掃查方法2）轉角掃查：發(fā)現(xiàn)缺陷后用轉角掃查可以大致推斷缺陷的方向，如圖9。3）環(huán)繞掃查：發(fā)現(xiàn)缺陷后用環(huán)繞掃查可以大致推斷缺陷的形狀，如圖9。用此種方法掃查時，如果單一回波的高度變化不大，則可判斷為點狀缺陷，如果回波的高度變化較大，則可判斷為面積缺陷。 4.5 缺陷的測定與評定檢測中發(fā)現(xiàn)缺陷波后，應根據(jù)示波屏上缺陷波位置以及探頭與焊縫的距離，來確定缺陷在焊縫中的實際位置。還應根據(jù)不同距離的波高確定缺陷的大小以及指示長度。(1) 缺陷位置的測定 1）水平定位法：掃描線比例按水平1：1調節(jié)，發(fā)現(xiàn)缺陷示波屏上缺陷波前沿所對應的刻度值tf就是缺陷的水平距離lf。. 用一次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時： lf =

16、 n tf df = lf/K 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時： lf = n tf df = 2T-lf/K 例如： 用K2探頭探傷T=15mm的對接焊縫，按水平1：1調節(jié)掃描速度，探傷中示波屏上水平刻度50處發(fā)現(xiàn)一缺陷波，求此缺陷的位置。解：由題可知一、二次波的水平距離為： L1 = KT=2*15=30 L2 =2 KT=2*2*15=60 30 < lf = 50 < 60 可見此缺陷是二次波發(fā)現(xiàn)的，它的水平距離和深度分別為： L1 = n tf =1*50 = 50(mm) df = 2T-lf/K =2*15 -50/2= 50(mm)2）深度定位法：當儀器掃描線比例按深度1：

17、1調節(jié)時，示波屏上缺陷波前沿所對應的刻度值為tf。用一次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時： df = n tf lf = K df 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時： df = 2T- n tf lf = K n tf例如： 用K2探頭探傷T=40mm的對接焊縫，按深度1：1調節(jié)掃描速度，探傷中在示波屏上水平刻度30和60處各發(fā)現(xiàn)一缺陷波，求這兩個缺陷的位置。解：由題可知：tf1 = 30 < T = 40，說明F1是一次波發(fā)現(xiàn)的。其深度和水平距離分別為： df1 = n tf1 = 30 (mm) lf1 = K df1 = 2*30 = 60 (mm) 又由題可知：40<tf2 = 60 < 80

18、，說明F2是二次波發(fā)現(xiàn)的。其深度和水平距離分別為： df2 = 2T- n tf2 =2*30= 60 (mm) lf2 = K n tf2 =2*60 = 120 (mm)(2) 缺陷大小的測定 1）缺陷波幅度與指示長度的測定：見P.4（2. 距離-波幅(dB)曲線的應用）部分內容。2）缺陷指示長度計量的規(guī)定：當焊縫中存在兩個或兩個以上的相鄰缺陷時要計量缺陷總長。JB4730-2005規(guī)定：當相鄰兩缺陷間距小于較小缺陷長度時，以兩缺陷指示長度之合作為一個缺陷的指示長度（不包含間距長度）。缺陷指示長度小于10mm者，按5mm計。(3) 焊縫質量評定缺陷的大小測定以后，要根據(jù)缺陷的當量和指示長度

19、按標準規(guī)定評定焊縫的質量級別。JB4730-2005標準將焊縫質量級別分為I、II、III級。具體的焊縫質量分級按表4-3執(zhí)行：表4-3 焊接接頭質量分級4.6 清理現(xiàn)場a 關閉儀器 b 將儀器試塊擦干凈 c 將試件擦干凈并在適當?shù)奈恢么笊蠙z驗標記 d 將探傷記錄編號并妥善保存5 超聲波檢測工藝卡附表一：試件名稱鋼焊板材料牌號 Q235C試件厚度16mm坡口形式X形焊接方式焊條電弧焊表面狀態(tài)余高未清除檢驗標準JB/T4730.3-2005檢驗級別B級驗收級別II級儀器型號UFD-X5探頭型號2.5P13x13K2探頭前沿12mm探頭K值K2探頭標準試塊CSK-IA對比試塊CSK-IIIA檢測面單側雙面耦合劑機油表面補償4dB檢測區(qū)域20mm檢測方法橫波斜入射時基線調節(jié)深度2：1掃查方式鋸齒形掃查和焊縫兩側斜平行掃查探頭掃查區(qū)域大于110mm最大掃查間距 不大于13mm最大掃查速度不大于150mm/s檢測靈敏度縱向缺陷：評定線 39dB橫向缺陷：評定線 33dB探頭掃查區(qū)域：檢測區(qū)域：編制審核批準結論經過三個星期的努力，本次課程設計即將結束，在本次課程設計中我去圖書館以及網上查