CS10304斜探頭性能測試教學(xué)課件第一部分儀器和探頭的性能

任務(wù)四

斜探頭性能測試項(xiàng)目三：焊接接頭超聲檢測知識要點(diǎn)：儀器和探頭的性能K值的選擇能力要點(diǎn)：斜探頭聲速設(shè)定，零點(diǎn)調(diào)節(jié)前沿長度測定K值測定

超聲波探傷儀的使用鋼板測厚鍛件探傷距離-波幅曲線DAC的繪制超聲檢測平板對接焊縫的UT檢測斜探頭性能測試學(xué)習(xí)任務(wù)安排1.斜探頭的聲速設(shè)定。2.斜探頭前沿長度測定。3.斜探頭K值測定。學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)將超聲波探傷儀調(diào)節(jié)好為進(jìn)行下一步學(xué)習(xí)任務(wù)DAC曲線制作做好準(zhǔn)備資訊資料建議1.學(xué)生手里資料：教學(xué)方案實(shí)施，學(xué)生工作頁，學(xué)生課業(yè)，評分標(biāo)準(zhǔn)2.書3、網(wǎng)站中國工業(yè)檢測網(wǎng)/無損檢測檢測網(wǎng)/無損檢測標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)/中國無損檢測學(xué)會信息網(wǎng)/無損檢測咨詢網(wǎng)/中國機(jī)械工程學(xué)會無損檢測學(xué)會網(wǎng)/ndt/TheAmericanSocietyforNondestructiveTesting(NDT)美國無損檢測學(xué)會/BritishInstituteofNon-DestructiveTesting英國無損檢測學(xué)會/EuropeanFederationforNon-DestructiveTesting無損檢測歐洲聯(lián)盟/教材：許利民．無損檢測及技能訓(xùn)練．長沙：中南大學(xué)出版社，2010參考書籍：[1]馬世輝，李小棒．無損檢測．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013．[2]李家偉，陳積懋．無損檢測手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．[3]趙熹華，焊接檢驗(yàn)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．[4]聞立言，焊接生產(chǎn)檢測，北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997[5]王自明．無損檢測綜合知識．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．[6]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會．焊接詞典（第三版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008．[7]中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．無損檢測常用標(biāo)準(zhǔn)匯編．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．[8]國防科技工業(yè)無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證培訓(xùn)教材編審委員會．無損檢測綜合知識.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．[9]夏紀(jì)真．無損檢測導(dǎo)論．廣州：中山大學(xué)出版社，2010．[10]邵澤波，劉興德．無損檢測．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011．[11]王仲生．無損檢測診斷現(xiàn)場實(shí)用技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

……6本任務(wù)重點(diǎn)：了解儀器的性能、探頭的性能及儀器與探頭的綜合性能，斜探頭前沿長度和K值測定。本任務(wù)難點(diǎn)：K值測定的準(zhǔn)確性。學(xué)習(xí)方法建議：通過閱讀數(shù)字式超聲波探傷儀的使用說明書進(jìn)行操作；教師指導(dǎo)前沿長度及K值測定，多做練習(xí)。焊接方法與設(shè)備第1部分

儀器和探頭的性能及其測試2023/11/27導(dǎo)入：超聲檢測儀器、探頭和試塊構(gòu)成了整個超聲檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的性能如何將直接超聲檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。1.超聲波探傷儀和探頭的主要性能指標(biāo)儀器和探頭的性能包括儀器的性能、探頭的性能及儀器與探頭的綜合性能。儀器的性能：僅與儀器有關(guān)的性能，如儀器的垂直線形、水平線形和動態(tài)范圍等。探頭的性能：僅與探頭有關(guān)的性能，如探頭的入射點(diǎn)、k值或折射角、主聲束偏離和雙峰情況等。儀器與探頭的綜合性能：是指不僅與儀器有關(guān)而且與探頭有關(guān)的性能，如分辨力、盲區(qū)、靈敏度余量等。

2.儀器和探頭性能及測試1)垂直線性儀器的垂直線性是指儀器屏幕上的波高與探頭接收的信號之間成正比的程度。垂直線性的好壞影響缺陷定量精度。垂直線性誤差≤5%

（NB/T47013.3-2015）（1）儀器的性能2)水平線性（時(shí)基線性）儀器水平線性是指儀器屏幕上時(shí)基線顯示的水平刻度值與實(shí)際聲程之間成正比的程度，或者說是屏幕上多次底波等距離的程度。儀器水平線性的好壞直接影響測距精度，進(jìn)而影響缺陷定位的準(zhǔn)確。水平線性誤差≤1%（NB/T47013.3-2015）3)動態(tài)范圍動態(tài)范圍是指儀器屏幕容納信號大小的能力。動態(tài)范圍是在增益不變時(shí)，示波屏上能分辨的最大反射面積與最小反射面積波高之比。通常以分貝（dB）表示。規(guī)定儀器的動態(tài)范圍不小于26dB。入射點(diǎn)聲束軸線與探傷面的交點(diǎn)。探頭前距離斜探頭的入射點(diǎn)距底面的距離。斜探頭k值斜探頭在被探工件中折射角（β）的正切值，即k=tg(β)（2）探頭的性能1)斜探頭的入射點(diǎn)和前沿距離斜探頭的入射點(diǎn)是指其主聲束軸線與探測面的交點(diǎn)。入射點(diǎn)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(diǎn)和前沿長度是為了便于對缺陷定位和測定探頭的K值。2）斜探頭K值和折射角 斜探頭K值是指被探工件中橫波折射角的正切值。

（注意測定斜探頭的K值或折射角也應(yīng)在近場區(qū)以外進(jìn)行。）斜探頭的入射角和鋼中折射角關(guān)系(1)使聲束能掃查到整個焊縫截面。(2)使聲束中心線盡量與主要危害性缺陷垂直，在條件許可時(shí)，盡量用K大些的探頭。薄工件K大些，厚工件K可小些。(3)保證有足夠的探傷靈敏度。(4)根據(jù)檢測對象選K：如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時(shí)檢測靈敏度最高。探頭K值的選擇應(yīng)從以下三個方面考慮:如光從探頭考慮：從斜入射往復(fù)透過率角度分析，有機(jī)玻璃→鋼折射角β=40—50°（相當(dāng)于K=1左右）往復(fù)透過率最高，大于20%—30%。此時(shí)檢測靈敏度最高。β=50—60°時(shí)，往復(fù)透過率17—20%。（相當(dāng)K=1.5）β=60—70°時(shí)，往復(fù)透過率14—17%。（相當(dāng)K=2）β=70—80°時(shí)，往復(fù)透過率10—14%。（相當(dāng)K=2.5—K=3）β=80—90°時(shí)，往復(fù)透過率10%→0。即β越大（K越大），往復(fù)透過率越小，靈敏度越小。當(dāng)然靈敏度除了探頭K值，還有儀器配合。為保證聲束掃查到整個焊縫，探頭K值必須滿足：（a、b分別為上、下焊縫寬）探頭K值的選擇及測定板厚δ/mmK8-25＞25-46＞46-1203.0-2.02.5-1.52.0-1.0K值常因斜楔中的聲速、探頭的磨損不同，而產(chǎn)生變化，所以必須在試塊上測出K值。斜探頭K值的選擇應(yīng)考慮到多種因素，這里僅考慮板厚對K值的要求。探頭選擇原則：1）由于波的衍射，使超聲波檢測的理論靈敏度為λ/2，因此提高超聲波頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。但是，隨著頻率的提高，介質(zhì)中聲波散射加劇，使聲波能量的衰減增加。2）超聲波的頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰的缺陷。3）超聲波的頻率高，波長短，半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于對缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。但是，近場區(qū)長度加大，對探傷不利。3）探頭主聲束偏離和雙峰探頭實(shí)際主聲束與其理論幾何中心軸線的偏離程度稱為主聲束的偏離。平行移動探頭，同一反射體產(chǎn)生兩個波峰的現(xiàn)象稱為雙峰。探頭主聲束偏離和雙峰，將會影響對缺陷的定位和判別。聲束不同的顏色表示不同的聲壓值（能量的強(qiáng)弱）聲束的方向性直聲束斜聲束探頭聲束特性探頭聲束特性是指探頭發(fā)射聲束的擴(kuò)散情況，常用軸線上聲壓下降6dB時(shí)探頭移動距離（即某處的聲束寬度）來表示。（3）綜合性能 1）靈敏度余量

a)靈敏度一般是指整個探傷系統(tǒng)（儀器和探頭）發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力。發(fā)現(xiàn)缺陷愈小，靈敏度就愈高。

b)儀器和探頭的靈敏度常用靈敏度余量來衡量。c)靈敏度余量，又叫儀器與探頭的綜合靈敏度；是指儀器最大輸出時(shí)（增益、發(fā)射強(qiáng)度最大，衰減和抑制為0），使規(guī)定反射體回波達(dá)基準(zhǔn)高所需衰減的衰減總量。d)靈敏度余量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。在達(dá)到所探工件的最大檢測聲程時(shí)，其有效靈敏度余量應(yīng)不小于10dB。2）始脈沖寬度始波寬度是指在一定的靈敏度下，屏幕上高度超過垂直幅度20％時(shí)的始波延續(xù)長度。始波寬度與靈敏度有關(guān)，靈敏度高，始波寬度大。始波寬度大，盲區(qū)大。對于頻率為5MHz的探頭，寬度不大于10mm；對于頻率為2.5MHz的探頭，寬度不大于15mm。3）分辨力和信噪比分辨力是指在屏幕上區(qū)分相鄰兩缺陷的能力。能區(qū)分的相鄰兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。直探頭的遠(yuǎn)場分辨力應(yīng)不小于