焊接檢驗(yàn)任務(wù)4----對(duì)接焊縫超聲波探傷課件

1、任務(wù)4 接焊縫超聲波探傷 本章將重點(diǎn)講述超聲波的性質(zhì)，直接接觸法超聲波探傷；簡(jiǎn)單介紹超聲波探傷設(shè)備。 知識(shí)目標(biāo)：1）了解超聲探傷的原理及應(yīng)用；2）了解常用超聲探傷設(shè)備和器材的性能特點(diǎn)；3）掌握超聲探傷的相關(guān)知識(shí)和條件。技能目標(biāo)：1）會(huì)按超聲探傷標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行探傷過(guò)程基本操作；2）能夠正確識(shí)別出缺陷；3）能夠按照格式要求填寫(xiě)超聲探傷檢驗(yàn)報(bào)告?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】一、超聲波的產(chǎn)生、性質(zhì)及衰減 二、超聲波探傷設(shè)備簡(jiǎn)介 三、超聲波探傷原理及其應(yīng)用 四、直接接觸法超聲波探傷 聲波及其分類(lèi)聲波是一種機(jī)械波，它的頻率（通常用字母f表示）范圍很寬，按照人的聽(tīng)力極限，將聲波劃分為三種：即次聲波、聲波和超聲波。其中：當(dāng)f2

2、0Hz時(shí)，叫做次聲波；當(dāng)f為20Hz20kHz時(shí)，叫做聲波；當(dāng)f20kHz時(shí)，叫做超聲波。 注：聲波是人耳可以聽(tīng)得見(jiàn)的，而次聲波和超聲波則是人耳聽(tīng)不見(jiàn)也感覺(jué)不到的 。一、超聲波的產(chǎn)生、性質(zhì)目前金屬探傷中最常用的產(chǎn)生超聲波的方法是壓電法。超聲波的產(chǎn)生與接收是利用超聲波探頭中壓電晶片的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 探傷使用的超聲波頻率一般為0.510Mz，其中以25Mz最為常用。（一）超聲波的產(chǎn)生與接收壓電法是利用壓電晶體（水晶、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛和硫酸鋰）來(lái)產(chǎn)生超聲波。用壓電晶體切出的晶片稱(chēng)為壓電晶片。壓電晶片具有壓電效應(yīng)，即晶片受拉應(yīng)力或壓應(yīng)力作用而變形時(shí)，會(huì)在晶片表面出現(xiàn)電荷；反之，在電荷或電場(chǎng)作用下，

3、晶片會(huì)發(fā)生變形，前者稱(chēng)為正壓電效應(yīng)；后者稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。超聲波是由壓電晶片的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的。 圖41 壓電效應(yīng)a)正壓電效應(yīng) b)逆壓電效應(yīng)1、超聲波具有良好的指向性2、超聲波能在彈性介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播3、異質(zhì)界面上的透射、反射、折射和波形轉(zhuǎn)換 4、具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性 （二）超聲波的性質(zhì)直線性在彈性介質(zhì)中能象光波一樣沿直線傳播，并符合幾何光學(xué)規(guī)律。超聲波在固定的介質(zhì)中傳播速度是常數(shù) 束射性聲源發(fā)出的超聲波能集中在一定區(qū)域內(nèi)定向輻射。 1、超聲波具有良好的指向性圖42 超聲波的指向性介質(zhì)在傳播超聲波時(shí)，根據(jù)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向之間相互關(guān)系的不同，可將超聲

4、波分為縱波、橫波、表面波和板波。1）縱波 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相同的波，稱(chēng)之為縱波，如圖43所示?？v波用字母“L”表示。它能在固體、液體和氣體中傳播?？v波的產(chǎn)生和接收都比較容易，因此在工業(yè)探傷和其它領(lǐng)域都得到較廣泛的應(yīng)用。2、超聲波能在彈性介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播2）橫波 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波，稱(chēng)之為橫波，如圖44所示。橫波用字母“S”表示。由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)傳播橫波是通過(guò)交變的切應(yīng)力作用，而液體、氣體沒(méi)有剪切彈性就不能傳播橫波。所以橫波只能在固體中傳播。橫波探傷具有靈敏度較高，分辨力好以及探測(cè)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，尤其是可以探測(cè)縱

5、波難以探測(cè)的場(chǎng)合和焊縫等，應(yīng)用也很廣泛。3）表面波 僅在固體表面?zhèn)鞑デ医橘|(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)的聲波，稱(chēng)之為表面波，如圖45所示。表面波用字母“R”表示。表面波的能量隨深度的增加迅速減弱，其深度約為一個(gè)波長(zhǎng)范圍。在實(shí)際探傷中，表面波常用來(lái)檢驗(yàn)工件表面裂紋和滲碳層表面質(zhì)量。波 形定 義傳播介質(zhì)應(yīng)用范圍縱波(L)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相同固體、液體、氣體鋼板、鍛件、焊縫橫波(S)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直固體焊縫、鋼管表面波(R)質(zhì)點(diǎn)僅在固體表面作橢圓形運(yùn)動(dòng)固體表面鋼板、鋼管、鍛件表面表41 各類(lèi)型超聲波的主要特點(diǎn) 超聲波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，縱波速度最快，橫波次之，表面波最慢。對(duì)同一頻率在同

6、一介質(zhì)中傳播的超聲波縱波波長(zhǎng)最長(zhǎng)，橫波次之，表面波最短。由于探測(cè)缺陷的分辨力（超聲波分辨相鄰缺陷的能力）與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越短分辨力越高，因此表面波的分辨力最高，橫波次之，縱波最低。常見(jiàn)固體材料中縱波與橫波的聲速見(jiàn)表42。材料種類(lèi)密度(g/cm3) 縱波CL(m/s) 橫波CS(m/s) 鋁2.762603080鑄鐵7.356003200鋼7.859503230銅8.947002260有機(jī)玻璃1.1827301460陶瓷2.456003500機(jī)油0.921400水(20)1.01500空氣0.0012340表42 常見(jiàn)固體材料的聲速 （1）垂直入射 當(dāng)超聲波垂直入射異質(zhì)界面時(shí)發(fā)生透射、反射和繞射

7、。超聲波從一種介質(zhì)垂直入射到第二種介質(zhì)上時(shí)，其能量的一部分被反射而形成與入射波方向相反的反射波，又稱(chēng)為回波。其余能量則透過(guò)界面產(chǎn)生與入射波方向相同的透射波，如圖46所示。3、異質(zhì)界面上的透射、反射、折射和波形轉(zhuǎn)換圖46 超聲波垂直入射異質(zhì)界面異質(zhì)界面上的反射是很?chē)?yán)重的，尤其是固氣界面K =100，因此探傷中應(yīng)在探頭和工件之間加耦合劑，以防超聲波全被反射而無(wú)法進(jìn)入工件；而焊縫與其中缺陷構(gòu)成的異質(zhì)界面也正因?yàn)橛袠O大的反射才使探傷成為可能，因?yàn)樘絺腥毕蒿@示是探頭接收到了缺陷的反射波。當(dāng)界面尺寸df很小時(shí)，聲波將能饒過(guò)其邊緣繼續(xù)前進(jìn)，即產(chǎn)生波的繞射，如圖47所示。圖47 超聲波的繞射現(xiàn)象（2）傾斜入

8、射 當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)傾斜入射到另一種介質(zhì)時(shí)，在異質(zhì)界面將會(huì)發(fā)生波的反射和折射，并發(fā)生波形轉(zhuǎn)換，如圖48所示。圖48 超聲波縱波傾斜入射時(shí)的反射和折射表43 異質(zhì)界面反射系數(shù)（）鋼鋼0鋼有機(jī)玻璃77鋼變壓器油81鋼水88鋼空氣100有機(jī)玻璃變壓器油17有機(jī)玻璃空氣100 超聲波的這一性質(zhì)與射線相似，但超聲波具有更強(qiáng)的穿透能力。因?yàn)槌暡ㄔ谖镔|(zhì)中的傳播實(shí)際上是聲能的傳播，而聲能與頻率的平方成正比，而探傷所用超聲波的頻率遠(yuǎn)高于聲波，所以超聲波的能量很大。 同時(shí)，超聲波在大多數(shù)介質(zhì)中，尤其是在鋼等金屬材料中傳播時(shí)，傳輸損失小，傳播距離大，一般可達(dá)數(shù)米遠(yuǎn)，因此超聲波穿透金屬的能力很強(qiáng)。這正是超聲波探傷

9、能探測(cè)較大深度的原因，這一點(diǎn)是其它探傷方法所不能比擬的。4、具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性1散射引起的衰減 超聲波在傳播過(guò)程中，遇到不均勻的和各向異性的金屬晶粒時(shí)則會(huì)在界面上發(fā)生散亂反射、折射和波形轉(zhuǎn)換，從而消耗超聲波的能量，這種衰減稱(chēng)為散射衰減。 2介質(zhì)吸收引起的衰減 由于質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互摩擦使部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能，通過(guò)熱傳導(dǎo)引起衰減，這種衰減稱(chēng)為介質(zhì)吸收引起的衰減。 3聲束擴(kuò)散引起的衰減 超聲波在傳播過(guò)程中會(huì)發(fā)生擴(kuò)散，且隨傳播距離的增加，擴(kuò)散程度也將會(huì)增大。聲束擴(kuò)散導(dǎo)致聲束的截面增大，從而使單位面積上的聲能減小。這種形式引起的超聲波能量衰減稱(chēng)為擴(kuò)散衰減。 5超聲波的衰減性圖49

10、 粗晶引起的散射和草狀回波（一）超聲波探傷儀（二）探頭（三）試塊二、超聲波探傷主要設(shè)備1.超聲波探傷儀的分類(lèi)：按超聲波的連續(xù)性分類(lèi)：脈沖波、連續(xù)波和調(diào)頻波三種。按缺陷顯示方式分類(lèi)：探傷儀分為A型顯示（缺陷波幅顯示）、B型顯示（缺陷側(cè)視圖象顯示）、C型顯示（缺陷俯視圖象顯示）和3D型顯示（ 缺陷三維圖象顯示） 三種。按超聲波的通道數(shù)目：按超聲波的通道數(shù)目又可將其分為單通道和多通道兩種。 焊縫探傷中廣泛使用的是A型顯示脈沖反射式單通道超聲波探傷儀。 （一）超聲波探傷儀2. A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀（1）工作原理 A型脈沖反射式超聲波探傷儀電路原理框圖如圖410所示。該探傷儀示波屏上橫坐標(biāo)反映

11、了超聲波的傳播時(shí)間，縱坐標(biāo)反映了反射波的振幅，因此通過(guò)始波T與缺陷波F之間的距離，即可確定缺陷距離表面的位置，同時(shí)缺陷波F的高度可確定缺陷的大小。（2）探傷儀主要性能圖410 A型脈沖反射式超聲波探傷儀原理3數(shù)字式超聲波探傷儀簡(jiǎn)介T(mén)UD500手持式超聲探傷儀如圖4-11所示，是一種便攜式工業(yè)無(wú)損探傷儀器，它能夠快速便捷、無(wú)損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷（裂紋、夾雜、氣孔等）的檢測(cè)、定位、評(píng)估和診斷。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工程現(xiàn)場(chǎng)。該探傷儀廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)、鋼鐵冶金業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)等需要缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制的領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領(lǐng)域的在役安全檢查與壽

12、命評(píng)估。圖411數(shù)字超聲波探傷儀a)探傷儀外觀 b)探傷儀的屏幕顯示圖4-12 數(shù)字超聲探傷儀各組成部分名稱(chēng)圖413數(shù)字超聲波探傷儀操作面板1、探頭種類(lèi)與結(jié)構(gòu)2、探頭的主要參數(shù)3、探頭型號(hào)（二）探頭（1）直探頭聲束垂直于被檢工件表面入射的探頭稱(chēng)為直探頭。直探頭用于發(fā)射和接收縱波。 組成：壓電元件：產(chǎn)生和接收超聲波吸收塊：吸收雜波保護(hù)膜：保護(hù)元件不受磨損殼體：安裝上述元件 1探頭種類(lèi)與結(jié)構(gòu)1-晶片 2-保護(hù)膜 3-接地銅圈4-吸收塊 5-金屬蓋 6-絕緣柱7-接觸座 8-導(dǎo)線螺桿 9-接地片10-晶片座 11-金屬外殼 12-地線圖414 直探頭（2）斜探頭利用透聲斜楔塊使聲束傾斜于工件表面射入

13、工件的探頭稱(chēng)為斜探頭。 用于發(fā)射和接收橫波。組成：探頭蕊斜楔塊殼體 圖4-16 系列斜探頭圖415 斜探頭結(jié)構(gòu)1吸收塊 2斜楔塊 3壓電元件 4內(nèi)部電源線 5外殼 6接頭（3）水浸聚焦探頭 該探頭是一種由超聲探頭和聲透鏡組合而成的探頭，可大幅度提高超聲波的指向性，從而提高靈敏度和分辨力。（4）雙晶探頭 雙晶探頭又稱(chēng)分割式TR探頭，內(nèi)含兩個(gè)壓電晶片，分別為發(fā)射、接收晶片，中間用隔聲層隔開(kāi)。主要用于探測(cè)近表面缺陷和薄工件的測(cè)厚。1）折射角（或探頭K值）K值大小決定聲束入射工件的方向和在工件中的傳播途徑，可以依據(jù)該值進(jìn)行缺陷的定位計(jì)算，因此探頭使用磨損后應(yīng)重新測(cè)量K值。2）前沿長(zhǎng)度 聲束入射點(diǎn)至探頭

14、前端面的距離稱(chēng)為前沿長(zhǎng)度。3）聲軸偏離角主聲束中心軸線與晶片中心法線的夾角。2、探頭的主要參數(shù)探頭型號(hào)由五部分組成，其排列順序如下：第一位表示基本頻率，用數(shù)字表示，單位為MHz。第二位表示晶片材料，用化學(xué)元素符號(hào)的縮寫(xiě)表示。第三位表示晶片尺寸，用數(shù)字表示，單位為mm。其中圓形晶片表示直徑；方形晶片用長(zhǎng)寬表示。第四位表示探頭種類(lèi)，用漢語(yǔ)拼音縮寫(xiě)字母表示，直探頭也可以不標(biāo)出，主要種類(lèi)見(jiàn)表47。3、探頭型號(hào)探 頭 種 類(lèi)代 號(hào)直探頭Z斜探頭(用K值表示)K斜探頭(用折射角表示)X水浸探頭SJ表面波探頭BM表47 常用探頭種類(lèi)及代號(hào)第五位表示探頭特征，斜探頭K值或折射角(單位為)；水浸聚焦探頭為水中焦

15、距，單位為mm，最末尾附加DJ表示點(diǎn)聚焦，附加X(jué)J表示線聚焦。表48 K值與折射角的關(guān)系K(tan)11.522.53折射角()4556636872直探頭2.5 B 20 Z 圓晶片直徑(mm)鈦酸鋇陶瓷晶片基本頻率2.5Mz5 P 6x6 K 3斜探頭k=3以K值表示的斜探頭方形晶片尺寸基本頻率5.0Mz鋯鈦酸鉛陶瓷晶片探頭舉例型號(hào)如下：試塊是按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單形狀人工反射體的試件。它是探傷標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)組成部分，是判定探傷對(duì)象的重要尺度。超聲波探傷的靈敏度通過(guò)試塊來(lái)確定。試塊分為標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)比試塊。（三）試塊 標(biāo)準(zhǔn)試塊是由法定機(jī)構(gòu)對(duì)材質(zhì)、形狀、尺寸、性能等作出規(guī)定和檢定的試塊。 CS

16、KIA試塊的主要用途：利用R100mm圓弧面測(cè)定探頭入射點(diǎn)和前沿長(zhǎng)度，利用50mm孔的反射波測(cè)定斜探頭折射角或K值。校驗(yàn)探傷儀的水平線性和垂直線性。利用1.5mm橫通孔的反射波調(diào)整探傷靈敏度，利用R100mm圓弧面調(diào)整探測(cè)范圍。 1、標(biāo)準(zhǔn)試塊圖417 CSKIA試塊對(duì)比試塊是指用于檢測(cè)校準(zhǔn)的試塊。其外形尺寸應(yīng)能代表被檢工件的特征，試塊厚度應(yīng)與被檢工件的厚度相對(duì)應(yīng)。如果涉及兩種及兩種以上不同厚度部件焊接接頭的檢測(cè)，試塊的厚度應(yīng)由其中最大厚度來(lái)確定。2、對(duì)比試塊（一）探傷原理及應(yīng)用直接接觸法超聲波探傷1、垂直入射法2、斜角探傷法三、直接接觸法超聲波探傷垂直入射法（簡(jiǎn)稱(chēng)垂直法）是采用直探頭將聲束垂直

17、入射工件表面進(jìn)行探傷。該法是利用縱波進(jìn)行探傷，故又稱(chēng)縱波法，如圖419所示。當(dāng)直探頭在工件探傷面上移動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)無(wú)缺陷處探傷儀示波屏上只有始波T和底波B，如圖419a。如探頭移到有缺陷處，且缺陷的反射面比聲束小時(shí)，則示波屏上出現(xiàn)始波T、缺陷波F和底波B，如圖419b。若探頭移至大缺陷（缺陷比聲束大，超聲波全部被反射）處時(shí)，則示波屏上只出現(xiàn)始波T和缺陷波F，如圖419c。垂直法探傷能發(fā)現(xiàn)與探傷面平行或近似于平行的缺陷，適用于厚鋼板、軸類(lèi)、輪等幾何形狀簡(jiǎn)單的工件。 1、垂直入射法圖419 垂直入射法探傷a)無(wú)缺陷 b)小缺陷 c)大缺陷 a) b) c)斜角探傷法（簡(jiǎn)稱(chēng)斜射法）是采用斜探頭將聲束傾斜

18、入射工件表面進(jìn)行探傷。由于它是利用橫波進(jìn)行探傷，故又稱(chēng)橫波法，如圖420所示。當(dāng)斜探頭在工件探傷面上移動(dòng)時(shí)，若工件內(nèi)沒(méi)有缺陷，則聲束在工件內(nèi)經(jīng)多次反射將以“W”形路徑傳播，此時(shí)在示波屏上只有始波T，如圖420a。當(dāng)工件存在缺陷，且該缺陷與聲束垂直或傾斜角很小時(shí)，聲束會(huì)被缺陷反射回來(lái)，此時(shí)示波屏上將顯示出始波T、缺陷波F，如圖420b。當(dāng)斜探頭接近板端時(shí)，聲束將被端角或端面反射回來(lái)，此時(shí)在示波屏上將出現(xiàn)始波T和端角（面）波B，如圖420c。2、斜角探傷法圖420 斜角探傷法a)無(wú)缺陷 b)有缺陷 c)接近板端斜角探傷法能發(fā)現(xiàn)與探測(cè)表面成角度的缺陷，常用于焊縫、環(huán)狀鍛件、管材的檢查。 用斜角法探傷

19、焊縫，缺陷位于探頭前面斜下方，但對(duì)缺陷的準(zhǔn)確定位，需要根據(jù)探頭與缺陷的幾何關(guān)系來(lái)確定，如圖421所示。圖421 焊縫斜角探傷用語(yǔ)1、檢驗(yàn)等級(jí)的確定2、探傷面及探傷方法的選擇3、探頭的選擇4、探傷儀的調(diào)節(jié)（二）探傷前的準(zhǔn)備GB/T113451989標(biāo)準(zhǔn)中把檢驗(yàn)劃分為A、B、C三個(gè)級(jí)別：A級(jí)檢驗(yàn)時(shí)完善程度最低，難度系數(shù)最小。適用于普通鋼結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)。B級(jí)檢驗(yàn)時(shí)完善程度一般，難度系數(shù)較大。適用于壓力容器檢驗(yàn)、船舶等。C級(jí)檢驗(yàn)時(shí)完善程度最高，難度系數(shù)最大。適用于核容器與管道等檢驗(yàn)。各檢驗(yàn)等級(jí)的的檢驗(yàn)范圍見(jiàn)表49。 1、檢驗(yàn)等級(jí)的確定表49 相應(yīng)檢驗(yàn)等級(jí)的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目 檢驗(yàn)等級(jí) 板厚 項(xiàng)目ABC501001

20、00100100探頭角度數(shù)量11或2222探傷面數(shù)量11或2212探傷側(cè)數(shù)量12222串列掃查000或22母材檢驗(yàn)0011縱向缺陷探測(cè)方向與次數(shù)12或44610橫向缺陷探測(cè)方向與次數(shù)00或40或444選擇探傷方法要根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和采用的焊接方法（不同焊接方法產(chǎn)生的缺陷有一定的規(guī)律性）的特點(diǎn)，并結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，見(jiàn)表410。探傷面應(yīng)根據(jù)不同的檢驗(yàn)等級(jí)和板厚來(lái)選擇。1）探傷前必須對(duì)與探頭接觸的焊縫兩側(cè)進(jìn)行修整，清除焊接時(shí)產(chǎn)生的飛濺、表面的油污和其它雜質(zhì)，以便探頭能自由移動(dòng)。修整后的表面粗糙度應(yīng)不大于Ra6.3m。2）要求鏟平余高的焊縫，應(yīng)將余高打磨到與母材平齊。而保留余高的焊縫，如焊縫表面有咬

21、邊、焊瘤和凹陷等，則應(yīng)修磨成圓滑過(guò)渡，以免影響對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定。2、探傷面及探傷方法的選擇板厚/mm探 傷 面探傷方法使用K值A(chǔ)級(jí)B級(jí)C級(jí)25單面單側(cè)單面雙側(cè)或雙面單側(cè)直射法一次反射法2.5；2.025502.5；2.0；1.550100無(wú)A級(jí)直射法1或1.5；1和1.5并用；1和2.0并用100雙面雙側(cè)1和1.5或2.0并用 表410 探傷面及使用折射角 （1）選擇探頭形式：焊縫探傷選用斜探頭。（2）選擇晶片尺寸：實(shí)際探傷時(shí)，對(duì)大厚度工件和粗晶材料的探傷，常采用大晶片探頭；而對(duì)較薄工件和表面曲率較大的工件的探傷，則選用小晶片探頭。大多數(shù)探頭的直徑為540mm。（3）選擇探頭頻率：頻率高，探傷

22、靈敏度高；但同時(shí)造成超聲波的衰減增大且對(duì)工件的表面粗糙度要求提高。焊縫探傷時(shí)，推薦采用22.5Hz。3、探頭的選擇（4）選擇探頭K值：焊縫探傷中，薄工件宜采用 K 值大的探頭；大厚度工件宜采用 K 值小的探頭。對(duì)有些要求比較嚴(yán)格的工件，探傷時(shí)最好采用不同K值的多個(gè)探頭進(jìn)行檢查，以便發(fā)現(xiàn)不同方向的缺陷。 K值常因各種因素（探頭磨損等）而發(fā)生變化，因此，探傷時(shí)必須對(duì)選定的探頭K值進(jìn)行重新校驗(yàn)。探頭K值測(cè)定1）測(cè)定探頭入射點(diǎn) 把探頭放在CSKIB試塊上前后移動(dòng)，找出R100mm圓弧面最高反射波，此時(shí)在斜楔塊上與R100mm圓弧面圓心對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為探頭的入射點(diǎn)，同時(shí)還可求得入射點(diǎn)至探頭底面前端的距離，即

23、前沿長(zhǎng)度。2）測(cè)定探頭值 利用50mm孔的反射，用同樣方法找出其最高反射波，此時(shí)與入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的K值，即為探頭K值。 圖4-24 探頭入射點(diǎn)的測(cè)定圖4-25 探頭K值的測(cè)定一、任務(wù)描述 超聲波探傷（簡(jiǎn)稱(chēng)UT）是應(yīng)用最廣泛的無(wú)損探傷方法之一。鍋爐壓力容器及各種重要的鋼結(jié)構(gòu)都是通過(guò)焊接方法加工制造的，其焊縫常采用超聲波探傷方法（或與射線探傷配合）來(lái)檢驗(yàn)；除此之外，如鋼板、復(fù)合鋼板、無(wú)縫鋼管、鍛件及鑄件中的裂紋、分層、夾渣、夾雜、夾砂、折疊、白點(diǎn)、重皮、疏松、縮孔等缺陷也常用超聲波探傷，如圖4-24所示?！炯寄苡?xùn)練】 b)圖4-24 超聲波探傷的應(yīng)用案例a)鍋爐 b)鍛件和鑄件 使用焊條電弧焊焊接對(duì)接

24、接頭的雙面焊試件，試件材料Q235，焊條E5015或E5016，尺寸為400mm300mm10mm，X形坡口。對(duì)其焊縫進(jìn)行超聲波探傷。 超聲波探傷通常要當(dāng)即給出檢驗(yàn)結(jié)果，因此一般安排二人同時(shí)工作，其中至少應(yīng)有一名級(jí)人員擔(dān)任主探。超聲波探傷的依據(jù)是探傷工藝卡，探傷工藝卡應(yīng)包括被檢工件的原始原始數(shù)據(jù)、超聲探傷的方法、部位、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求等。二、任務(wù)引入1超聲波探傷儀 A型超聲波探傷儀2探頭 2.5P1313K2.5探頭3試塊 CSK-A和CSK-A標(biāo)準(zhǔn)試塊4試板 400mm300mm10mm X形坡口的雙面焊焊縫5耦合劑 機(jī)油、甘油或工業(yè)糨糊6檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T4730.3-2005,B級(jí)三、器材

25、與工具1確定檢驗(yàn)區(qū)寬度 檢驗(yàn)區(qū)寬度應(yīng)是焊縫寬度加上焊縫兩側(cè)相當(dāng)于母材厚度30的區(qū)域，一般為1020 mm 2確定探頭移動(dòng)區(qū) 直射法探傷時(shí)，移動(dòng)區(qū)寬度L0.75P；一次反射法時(shí)，移動(dòng)區(qū)寬度L1.25P 3用一個(gè)探頭按照不同掃查方法對(duì)焊縫進(jìn)行探傷單探頭的掃查方法鋸齒形掃查、基本掃查、平行掃查、斜平行掃查四、任務(wù)實(shí)施圖425 檢測(cè)和探頭移動(dòng)區(qū)圖426 鋸齒形掃查圖427 斜探頭基本掃查方式圖428 平行掃查圖 429 斜平行掃查4估判缺陷性質(zhì)（1）氣孔 單個(gè)氣孔回波高度低，波形為單峰，較穩(wěn)定，當(dāng)探頭繞缺陷轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺陷波高大致不變，但探頭定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射波立即消失；密集氣孔會(huì)出現(xiàn)一簇反射波，其波高隨氣

26、孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼伏現(xiàn)象。（2）裂紋缺陷回波高度大，波幅寬，常出現(xiàn)多峰。探頭平移時(shí)，反射波連續(xù)出現(xiàn)，波幅有變動(dòng)；探頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，波峰有上下錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。（3）夾渣點(diǎn)狀?yuàn)A渣的回波信號(hào)類(lèi)似于單個(gè)氣孔。條狀?yuàn)A渣回波信號(hào)多呈鋸齒狀，波幅不高且形狀多呈樹(shù)枝狀。探頭平移和繞缺陷移動(dòng)時(shí)，波幅都會(huì)發(fā)生變化。（4）未焊透 由于未焊透對(duì)超聲波的反射率高，波幅均較高。探平頭移時(shí)，波形較穩(wěn)定。在焊縫兩側(cè)探傷時(shí)，均能得到大致相同的反射波幅。（5）未熔合當(dāng)聲波垂直入射該缺陷表面時(shí)，回波高度大。探頭平移時(shí)，波形穩(wěn)定。焊縫兩側(cè)探傷時(shí)，反射波幅不同，有時(shí)只能從一側(cè)探測(cè)到。5測(cè)定缺陷大小測(cè)定工件或焊接接頭中缺

27、陷的大小和數(shù)量稱(chēng)為缺陷定量。工件中的缺陷是多種多樣的，但就其大小而言，可分為小于聲束截面和大于聲束截面兩種。對(duì)于前者缺陷定量一般使用當(dāng)量法；而對(duì)于后者缺陷定量常采用探頭移動(dòng)法6評(píng)定焊縫質(zhì)量等級(jí)按照GB/T GB/T113451989和JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行焊縫質(zhì)量評(píng)定。探傷前需要檢測(cè)探頭與探傷儀的組合性能和進(jìn)行距離波幅曲線的標(biāo)定。距離波幅曲線表示了超聲波探傷的靈敏度，是判斷缺陷和焊縫質(zhì)量的依據(jù)，它包含有三條曲線即評(píng)定線（EL）、定量線(SL)和判廢線(RL)，如圖430所示。評(píng)定線以上至定量線以下為區(qū)（弱信號(hào)評(píng)定區(qū)）；定量線至判廢線以下為區(qū)（長(zhǎng)度評(píng)定區(qū)）；判廢線及以上區(qū)域?yàn)?/p>

28、區(qū)（判廢區(qū)）。圖4-30 距離波幅曲線表412 缺陷的等級(jí)分類(lèi) 檢驗(yàn)等級(jí) 板厚/mm評(píng)定等級(jí)A 級(jí)B級(jí)C級(jí)850830083002/3；最小12/3；最小10 最大30/3；最小10 最大203/4；最小122/3；最小12 最大50/2；最小10 最大30 ；最小203/4；最小16 最大75 2/3；最小12 最大50 超過(guò)級(jí)者 7.填寫(xiě)探傷記錄與探傷報(bào)告焊縫超聲波探傷后，應(yīng)將探傷數(shù)據(jù)、工件及工藝概況歸納在探傷的原始記錄中，并簽發(fā)檢驗(yàn)報(bào)告。檢驗(yàn)報(bào)告是焊縫超聲波檢驗(yàn)的存檔文件，經(jīng)質(zhì)量管理人員審核后，正本發(fā)送委托部門(mén)，其副本由探傷部門(mén)歸檔，一般應(yīng)保存7年以上。一、超聲波探傷儀的調(diào)節(jié)二、缺陷位置

29、的測(cè)定三、缺陷大小的測(cè)定四、液浸法超聲波探傷五、雙探頭的掃查方法六、焊縫超聲波探傷的一般程序【拓展與提高】工業(yè)超聲波探傷中，實(shí)際操作由具有專(zhuān)業(yè)資質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)人員來(lái)完成，具體操作如下：1.探傷范圍的調(diào)節(jié)探傷范圍的選擇應(yīng)以盡量擴(kuò)大示波屏的觀察視野為原則，一般要求受檢工件的最大探測(cè)距離的反射信號(hào)位置應(yīng)不小于刻度范圍的2/3。探傷范圍可通過(guò)儀器上的“深度（粗調(diào)）”旋鈕，改變它的不同檔級(jí)來(lái)調(diào)節(jié)。一、超聲波探傷儀的調(diào)節(jié)2.掃描速度的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)掃描速度的目的是為了利用缺陷波與始波的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。使用直探頭探傷時(shí)，底面反射波很容易找到，可利用已知尺寸的試塊不同底面反射波的前沿，通過(guò)調(diào)節(jié)儀器上“

30、深度”、“微調(diào)”、“水平”旋鈕使其分別對(duì)準(zhǔn)示波屏上相應(yīng)刻度值來(lái)實(shí)現(xiàn)。探傷儀橫波掃描速度有聲程、水平和深度三種調(diào)節(jié)方法。在焊縫探傷中推薦：厚板（20mm）焊縫采用深度調(diào)節(jié)法；中薄板（20mm）焊縫采用水平調(diào)節(jié)法。3.距離波幅（dB）曲線的制作依據(jù)GB/T113451989標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，板厚8mm100mm為時(shí)，可采用RB-2對(duì)比試塊和深度調(diào)節(jié)定位法制作距離波幅曲線（DAC曲線）。4.探傷靈敏度的選定及其調(diào)整（1）探傷靈敏度的選定 探傷靈敏度是指在確定的探測(cè)范圍內(nèi)的最大聲程處發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。它是儀器和探頭組合后的綜合指標(biāo)?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)探傷儀上有關(guān)靈敏度的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。超聲波探傷的靈敏度是以發(fā)現(xiàn)規(guī)

31、定采用的對(duì)比試塊上的人工缺陷來(lái)判定的。（2）探傷靈敏度的調(diào)整 調(diào)整方法依據(jù)GB/T113451989規(guī)定，可采用距離波幅（dB）曲線圖。測(cè)定缺陷在工作或焊接頭中的位置稱(chēng)這為缺陷定位。缺陷定位實(shí)際上是確定缺陷與探頭的相對(duì)位置。定位時(shí)是以探頭入射點(diǎn)或前沿長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，根據(jù)反射波在示波屏上的位置及掃描速度來(lái)確定缺陷距離基準(zhǔn)點(diǎn)的水平距離L和距離探傷面的垂直距離Z（深度）。如圖432所示 。二、缺陷位置的測(cè)定圖432 缺陷定位示意圖a) 垂直入射法缺陷定位 b) 斜角探傷時(shí)缺陷定位用垂直入射法探傷時(shí)，缺陷就在直探頭的下面，缺陷定位只需確定缺陷在工件中的深度即可。 當(dāng)探傷儀按1：n調(diào)節(jié)縱波掃描速度時(shí)，則有Z

32、f=nf式中 Z缺陷在工件中的深度（mm）； n 探傷儀調(diào)節(jié)比例系數(shù)，即超聲波聲程與屏幕顯示距離的比值。 示波屏上缺陷波前沿所對(duì)水平刻度值。1、垂直入射法缺陷定位缺陷在探頭前方的下面，其位置可用入射點(diǎn)至缺陷的水平距離Lf、缺陷到探傷面的垂直距離Zf兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定。（1）水平調(diào)節(jié)法定位探傷儀按水平1：n調(diào)節(jié)橫波掃描速度時(shí)，則有直射法探傷 Lf= nf Zf= nf/K 一次反射法 Lf= nf Zf=2- nf/K式中 L 缺陷在工件中的水平距離（mm）； Z缺陷在工件中的深度（mm）； 缺陷波前沿所對(duì)水平刻度值； n 探傷儀調(diào)節(jié)比例系數(shù)； 探傷厚度（mm）； K探頭K值（K=tg）。2、斜角探傷法缺陷定位（2）深度調(diào)節(jié)法定位 探傷儀按深度1：n調(diào)節(jié)橫波掃描速度時(shí)，則有 直射法探傷 L=K n （48） Z= n 一次反射法探傷 L=K n （49） Z= 2-n1.當(dāng)量法其原理是把缺陷波與同聲程的已知形狀和尺寸的人工缺陷（平底孔或橫孔）回波相比較，與缺陷反射波高相同的人工缺陷的尺寸即認(rèn)為是該缺陷的當(dāng)量。當(dāng)量法主要有當(dāng)量曲線、當(dāng)量計(jì)算法等。三、缺陷大小的測(cè)定圖433 當(dāng)