超聲檢測易誤及對策

超聲檢測易誤及對策

（第二，2002年）。第六講現(xiàn)場檢測易誤之處與對策常規(guī)超聲波檢測是以手工操作為主要工作手段的,所以它的檢測結果受人的因素影響較大。這是不可避免的。雖然超聲檢測標準對影響檢測結果的干擾因素作了必要的限制,如儀器工作性能檢定、距離—波幅曲線校驗、耦合處理及傳輸修正等。但仍然存在著一些在標準中沒有討論的但影響檢測結果的因素,這些因素是每一個操作者必須清楚地了解并因勢處理的問題。1重視被檢件的特征調查工件名義尺寸與實測尺寸不同幾乎是每個超聲檢測者都遇到的問題。以焊縫檢驗為例:標稱20mm厚的板,實測值常常是19mm;圖紙標示坡口間隙3mm,但實際上3mm的一個也沒有;規(guī)定焊縫根部是位于焊中線上,但實際上焊偏是常有的事。過于相信圖紙、相信它的標稱值和依此繪出焊縫形態(tài)是失敗的根源,所以對這些直接關系檢測結果的數(shù)據(jù)及被檢件的特征,必須依據(jù)實際物體進行確認,這就是現(xiàn)場察看和重視事先對被檢件特征調查的重要性。尤其對于封閉形容器、管件、箱件等,由于不能直接觀察其背面(內部)成型形式,所以更要特別注意。建議讀者找來英國標準BS3923附錄中關于焊縫根部形狀反射判定的推薦作法一讀,這會幫助你正確而快速地確定焊縫截面形狀,識別反射位置。即使是橫波斜角探傷,也必須將直探頭一同帶著,這一點很重要。條件允許時應將測厚儀一同帶著會更方便。前邊已強調了對被檢物調查的重要性。如果認為同一工件上各條焊縫都相同或同一條焊道上的每個地方都相同,因而由于埋頭于檢測操作,造成按一開始就實施的檢測要領及操作習慣進行到底,難免會發(fā)生失誤,所以要經(jīng)常注意工件結構尺寸及影響因素(表面狀況,耦合情況等)的變化。閱讀委托人交付的被檢件資料是必須的,但又不能過于拘泥于委托人交來的資料。2無油狀態(tài)的透聲效果會在半干產(chǎn)品的5.保證實驗室儀器調整的檢測極限與現(xiàn)場檢測信號的評價在同一水平上進行,這是檢測有效與否的根本問題。然而即使是精確地對工件作過傳輸修正,仍然難以使之保持同一水平的因素太多,如:(1)工件表面狀態(tài)處處不同,0.5mm的凹坑和劃痕就能導致透聲效果下降12dB;測定傳輸修正的地方不一定能代表工件表面各處的狀況。(2)在工件上刷涂的耦合劑,一開始太厚,而到后來又太薄,甚至在豎直面上還會出現(xiàn)無油狀態(tài)。這對透聲效果也有顯著的影響,其影響值可以高達6dB。這是直接接觸法的弱點。(3)手工操作在剛開始工作時和工作一段時間時手臂對探頭的壓力會不一樣,在實驗臺上操作與在被檢件的豎直面上操作會對探頭施加的壓力不一樣。這是手工操作的弱點。(4)實驗室內校正試塊的聲速和現(xiàn)場環(huán)境中的被檢件(材質、溫度)聲速不同而導致儀器上對距離顯示的不正確,甚至會引起楔塊升溫,導致鋼中入射角變化,因此導致屏幕上距離顯示錯誤或計算錯誤。(5)在實驗室使用交流整流電源調整儀器,在現(xiàn)場換用電池組電源。這些情況的處理在于建立一種良好的工作習慣,即到達檢測現(xiàn)場,將儀器調整到工作狀態(tài),并進行了第一次現(xiàn)場的儀器性能檢定認為無誤時,探頭在工件上開始操作移動幾分鐘內,要觀察并記憶(必要時作記錄、提醒記憶)示波屏上雜波的特征形狀、幅度與分布位置。因為它們對于監(jiān)察儀器檢測操作系統(tǒng)的探傷靈敏度、表面狀態(tài)變化及耦合劑的適宜度造成的傳輸損失、甚至水平掃描(距離顯示)和外界電源電壓變化都會有相應的反應。注意使用雜波信息,這會對決定什么時候需要校核儀器狀態(tài)提供可靠的幫助。但對采用液晶屏顯示的儀器,就無固有的雜波可用了,這就要根據(jù)屏幕上形狀反射波的特征分析操作中影響因素的變化。3偽缺陷的認定這也是初學超聲檢測者下現(xiàn)場常遇到的問題。有一點必須牢記:進行現(xiàn)場檢測評定的工作首先是分析判斷這個信號是不是真正的、工件上不連續(xù)性所發(fā)生的反射波,是進行記錄;否則繼續(xù)向前進行檢測工作。不可因為對這個信號的迷惑不解而耽誤時間,對不可解現(xiàn)象可作詳細記錄,如筆記描述、錄音解說或攝錄檢測過程中的工件疑問處并同步評論,以備再行研究。了解產(chǎn)品的缺陷種類、估計發(fā)生的位置,對檢測是重要的。檢測結果的正確性與探測速度,隨著對這個問題了解的程度不同而顯著不同。缺陷的排偽識別,多發(fā)生在鍛件與焊縫中,管、板中很少遇到。在所有的現(xiàn)場排除干擾認定缺陷的辦法中,我們不推薦用手指沾油拍打工件的做法,原因是:(1)二次反射波在返回聲程上的任一點被觸到時都會發(fā)生波幅下降。而觸摸點并非發(fā)生反射之處。(2)橫波入射處用手指拍打波幅也不會下降,例如CSK-IA試塊R100圓弧回波。遇到原因不明的不可理解回波,要考慮:①聲束擴散;②反射方向改變;③波型轉換自第二標記點后加上方向改變等。這里將形狀反射、側面干擾、變型遲到波等,只要不是真正的工件不連續(xù)性發(fā)生的反射信號統(tǒng)稱為偽缺陷,以便下面進行敘述。3.1所有的偽缺陷信號不具有第二檢測位置上的重復性,這是判斷偽缺陷的第一根據(jù)。這是在現(xiàn)場最易操作、最簡單、最有力的一種識別方法。如圖1、2、3、4所示,在(a)圖中探頭1的位置上會出現(xiàn)如(b)圖的波形,按正常的計算判斷,認為(a)圖中在F′位置上有一缺陷存在。當假定這是真實存在時,可將探頭依缺陷檢出而放在另一位置上,如在圖1、2中放在反轉180°的位置上,在圖3中放在正交位置上,圖4中則置于鏡像對稱位置上,但在(c)圖中不可能在予計的相應位置上發(fā)生反射波,在予計位置上的時基線平平無痕,足以證明不存在缺陷。本段所述的工藝意義其逆向表達也是成立的,即為:真實的不連續(xù)性的反射信號必具有空間第二方向上的重現(xiàn)性。在第五講的“缺陷認定”中,我們已經(jīng)明確了在進行常規(guī)超聲波檢測時只把握住第一時序信號進行分析而不是其它。在焊縫檢測時,Ⅰ聲程中的第一時序信號只要發(fā)生在工件上的檢測范圍中,就可以認定必有工件上的不連續(xù)性與之相對應。在鋼板檢測時,對Ⅰ聲程中的第一時序信號可以立即認定工件的對應位置上必存在一不連續(xù)性。但在鍛件檢測時,對Ⅰ聲程中的第一時序信號則存在著一個排除其為形狀反射后才能認定的問題。在焊縫檢測時,若第一時序信號發(fā)生于第一標記點及Ⅱ次聲程范圍時,也存在著排偽認定問題。3.2第一聲程上除了聲束擴散的形狀反射和缺陷多次反射(如圖1、2所示)外,不會發(fā)生變型波。如圖4、5中的變型波與圖6中的側面干擾波,都是出現(xiàn)在經(jīng)過一次反射之后的。在增益充分高的情況下,即使是無缺陷的場合,在多次底面反射波后,也出現(xiàn)干擾波。這是因為縱波直探頭的聲束并非單一發(fā)射縱波,或者是因為液體介質理論不適于固體彈性介質。教材中的理論沒有包括固體彈性介質中超聲波的傳播特性,縱波探頭實際上也發(fā)射低振幅的橫波和斜射縱波,這是干擾波的來源。如果在Ⅰ聲程上某一位置沒有值得分析的回波,而在Ⅱ聲程以后出現(xiàn)某相應位置的回波,就可以認定它是偽缺陷波。3.3油膜反射及爬波、表面波造成的棱角及焊道表面反射,如圖7、8所示。從屏幕所示反射波的2倍距離(按聲速折算的)之外,沿探頭前的表面上自遠向近處順次抹去就可看到波形的下降,并同時判斷發(fā)生反射的位置。3.4真實存在的缺陷都能在工件的結構方式中找到形成原因。而假定存在的缺陷,都不具有結構上在該處形成缺陷的可能。當對工件的事先調查足夠時,就可以免去測量。如圖5所示的棒材上不可能在整個長度范圍的圓周上全部存在如此大的缺陷,同時在反轉位置后也得不到信號證實。當然,了解各種探測對象上的真正缺陷的波形特征是有益的,讀者有興趣可以參看其它教材。能對屏幕上的反射波正確解釋、追根求源的程度,表明檢測人員的技術水平。ISO/TC44/SC5NO192中推薦的觀察長、寬、厚度方向動態(tài)波形包絡圖是確定缺陷特征的指南,見圖9、10。常規(guī)超聲波探傷標準中,關于缺陷判定的波形分析方法見圖11。4人自身的原因引起了異常的接觸和接觸從心理學的角度來說,人的感覺處理是單通道的。檢測操作者在手工操作的同時不但要觀察屏幕、注意回波的位置、波高,還要不斷變更波高區(qū)域界線、評價缺陷。要同時處理這些涌入的信息,人的思維不能全部響應。這就難免會出現(xiàn)失誤,如手工操作復蓋不夠甚至有漏檢區(qū)、忘記了變更波高區(qū)域界線的衰減旋鈕調整、弄錯了靈敏度幅度,把根部缺陷當成一次標記點反射等。而且心理學的研究成果指出人處理信息的速率是一定的(且因人的個體差別很大),涌入的信息太多,不但處理結果發(fā)生失誤,還容易造成疲勞和煩燥,在人的潛意識中造成一種抵觸反應。這時就會發(fā)生正誤完全顛倒的判斷。在長時間沒有信息輸入時,也會使人的注意力轉移、精力分散,同樣發(fā)生對信息輸入視而不見的結果,這時會視缺陷波判為偽缺陷。這在社會生活中的高速公路現(xiàn)象中已被證實,故按人的信息處理速度,給出各種路標提示和轉彎。雖然在超聲檢測中很少有人注意到這種心理因素,但下列情況下易發(fā)生差錯卻是人所共知的。(1)工作時間長且環(huán)境過于單調無聲,或過于嘈雜時;(2)產(chǎn)生大量干擾波(如焊縫檢測和軸件檢測),并且不斷變化時;(3)陽光太亮,影響屏幕亮度或在高處攀扶條件不好時;(4)限制時間完成工作時。在人的潛意識中一旦發(fā)生工作抵觸,會首先表現(xiàn)為煩燥,因而會出現(xiàn)以下差錯:(1)視誤差;(2)省略探傷范圍;(3)掃查距離變寬;(4)標記缺陷位置的臘筆(粉筆)不再削制,粗糙的劃位;(5)找不到最大反射波就對信號加以評定;(6)忘記變更波幅高度區(qū)分線的操作。接下來就是誤判,自不必說。這就要求操作者在了解一些心理學知識的基礎上,具有較好的自我調解能力,把握自己的情緒和恰當掌握操作速度。在情緒不好、人的潛意識處于操作抵觸時應停止工作。正常的工作狀態(tài)是一種平穩(wěn)的、細心又自信的狀態(tài)。即使一再地疏導人的因素,但仍避免不了檢測結果會有再現(xiàn)性差、檢測數(shù)據(jù)分散性大的現(xiàn)象,這是手工操作的特點屬正?，F(xiàn)象。5耦合劑超聲檢測的質量控制在前邊已述及下現(xiàn)場前的技術準備,如核對工件情況的調查、按工藝書選擇儀器、制作或校正距離波幅曲線等。無論是使用模擬儀器還是使用智能儀器,都還是手工操作。在檢測進行時,缺陷的定位計算和測量都要依靠人工進行。為了簡化計算過程和使計算不發(fā)生大的失誤,建議將使用的水平測量尺依據(jù)儀器的距離顯示方式制成有針對性的前沿尺。如截去前沿長度,將屏幕定位點在前沿尺上一一標出或將與水平距離相對應的深度值在前沿尺上也大致標出。示意圖見圖12。這種方法能有效地提高檢測速度和降低操作者的疲勞程度。為了使超聲檢測成為一個工作系統(tǒng),其它一些事項也應一一核實,一些物品也應仔細準備。例如:(1)除了儀器、探頭選擇外,對選定的連接高頻電纜要檢查其接頭的穩(wěn)定性,以免有線頭虛接。電纜也要盡量柔軟。(2)檢查儀器背附帶的可靠性。(3)按工藝書選擇耦合劑后,還應注意耦合劑的潔凈,如漿糊含塵后不宜再用,甘油(吸濕)含水量增大后,透聲效果變化,每天要檢定含水量,及時調制。使用機油時則要清理桶底的污物及在桶底墊附毫米格的金屬網(wǎng)。采用刷涂法時,務必使用干凈刷具等。(4)清點并續(xù)加記錄用具:卷尺、工件上用的臘筆、記錄紙、記錄用的鉛筆、袖珍錄音機(或袖珍錄相機)、前沿尺(或一般鋼尺)、取形尺、遮光罩(及反差增強板)、標準回波器(或校正試塊)、直探頭、備份電池等。其中一些需連帶固定的,如遮光罩要確認其固定完好,有些易丟失掉落的,如臘筆、前沿尺等要增加備份等,既使使用智能化儀器,有內記錄,也應帶記錄紙筆以備不測之用。特別是超聲檢測時機有些是一現(xiàn)即逝的,記錄不周,就失去了記錄的價值。(5)核實所帶耦合劑與實驗調整用耦合劑相同。(6)核實所帶探頭,是制作所持距離——波幅曲線的探頭。(7)安全防護用品要齊全。對于一個有經(jīng)驗的操作者,這些工作在例行檢測時測定開機穩(wěn)定性的20分鐘內就可以從容完成。6檢測不配合造成的錯誤也會產(chǎn)生檢測結果還有一個發(fā)生在超聲檢測之后的易誤問題在此一并說明。超聲檢測結果與返修磨除時看到的不同是一個經(jīng)常出現(xiàn)的問題。在返修磨除時甚至會發(fā)生完全(用肉眼)看不到缺陷的情況,而這種情況恰恰是微裂紋發(fā)生幾率最高的時候。至于其它如報告的是條狀缺陷,磨除時看到的是鏈狀氣孔或密集氣孔;測定長度與磨除時的長度不符等。這都是常規(guī)超聲檢測中不可避免而發(fā)生的問題,這并不是檢測的失誤。完全的相符才是令人不理解的。這些情況是常規(guī)超聲波檢測方法的特點與精度所決定的,遇到這種情況不必驚慌,也不必和焊接人員爭執(zhí)。在這里還要指出的是:有些微裂紋、無間隙的未熔合(未焊透),在焊接人員磨除時是很難觀察到的,這要由無損檢測人員自