焊接質(zhì)量檢驗(yàn) 課件 超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)目錄知識(shí)點(diǎn)1

基本知識(shí)超聲波檢測(cè)的原理及特點(diǎn)超聲波檢測(cè)分類及設(shè)備試塊A型脈沖反射法知識(shí)點(diǎn)2平板對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)目錄知識(shí)點(diǎn)1

基本知識(shí)01知識(shí)點(diǎn)1

基本知識(shí)超聲波檢測(cè)介紹超聲波檢測(cè)是一種利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行檢測(cè)的方法，可以用于檢測(cè)各種材料和結(jié)構(gòu)。超聲波檢測(cè)的應(yīng)用超聲波檢測(cè)的原理超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)診斷、材料檢測(cè)、非破壞性評(píng)價(jià)等。超聲波檢測(cè)的原理是利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)接收到的超聲波信號(hào)判斷介質(zhì)的狀態(tài)和性質(zhì)。超聲波檢測(cè)的原理及特點(diǎn)02超聲波檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)空氣儲(chǔ)罐作為壓力容器，其制造過程中需要采用焊接方法，而超聲波檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)的重要手段，可以高效檢測(cè)焊縫中的裂紋、未熔合等面狀危害性缺陷。超聲檢測(cè)工藝的完善超聲波檢測(cè)的局限性超聲波檢測(cè)的原理及特點(diǎn)隨著現(xiàn)代科技快速發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步，超聲儀器數(shù)字化，探頭品種類型增加，使得超聲波檢測(cè)工藝可以更加完善，檢測(cè)技術(shù)更為成熟。超聲波檢測(cè)中人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響甚大，工藝性強(qiáng)，對(duì)超聲波檢測(cè)人員的素質(zhì)要求高，存在操作誤差、定性困難、無(wú)直接見證記錄等局限性。超聲波是機(jī)械波，與可聞聲波具有相同的性質(zhì)，可以在固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的彈性介質(zhì)中傳播，但不能在真空中傳播，類似光束，可被反射、折射和衍射。超聲波檢測(cè)的應(yīng)用范圍超聲波可檢測(cè)的接頭形式包括對(duì)接接頭、角接接頭、T型接頭和搭接，其中搭接接頭在壓力容器中是不允許采用的。超聲波檢測(cè)的接頭形式超聲波檢測(cè)的原理及特點(diǎn)超聲波檢測(cè)分類及設(shè)備03A型顯示波形A型顯示是一種波形顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間（或距離），縱坐標(biāo)代表反射波的聲壓幅度?；夭ㄐ畔@示A型顯示可以認(rèn)為顯示的是沿探頭發(fā)射聲束方向上一條線上的不同點(diǎn)的回波信息。A型顯示B型顯示B型顯示B型顯示是一種超聲檢測(cè)方式，可以顯示試件的一個(gè)二維截面圖。屏幕縱坐標(biāo)屏幕縱坐標(biāo)代表探頭在探測(cè)面上沿一直線移動(dòng)掃查的位置坐標(biāo)。橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)是聲傳播的時(shí)間（或距離），可以反映缺陷的深度等信息。缺陷分布B型顯示可以直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布情況。C型顯示C型顯示試件平面投影圖，探頭二維掃查對(duì)應(yīng)屏幕坐標(biāo)，接收信號(hào)幅度轉(zhuǎn)光點(diǎn)輝度表示。圖像顯示C型顯示可形象地顯示工件內(nèi)部缺陷的平面投影圖像，但不能顯示缺陷的深度。C型顯示超聲波檢測(cè)儀是超聲檢測(cè)的主體設(shè)備，專門用于超聲檢測(cè)，產(chǎn)生電振蕩并加于換能器探頭，激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波。超聲波檢測(cè)儀超聲波檢測(cè)儀的作用是將探頭送回的電信號(hào)進(jìn)行放大處理后以一定方式顯示出來(lái)，得到被探測(cè)工件內(nèi)部有無(wú)缺陷及缺陷的位置和大小等信息。超聲波檢測(cè)儀的作用超聲波檢測(cè)設(shè)備和器材水平線性檢測(cè)儀示波屏?xí)r基線上的傷波前沿讀數(shù)與實(shí)際聲程成正比關(guān)系的程度，又稱時(shí)基線性、掃描線性或距離線性，涉及對(duì)缺陷的定位，合格儀器一般要求≤2%。垂直線性回波波高與放大系統(tǒng)的回波電壓信號(hào)成正比關(guān)系的程度，又稱為放大線性或波幅線性，涉及對(duì)缺陷的定量，合格儀器一般要求≤8%。動(dòng)態(tài)范圍回波波高從100％至完全消失，衰減器db值的改變量，一般大于26db。超聲波檢測(cè)儀基本性能試塊04試塊在測(cè)試前，需要對(duì)探頭進(jìn)行標(biāo)定，以確定其K值。K值是探頭的重要參數(shù)，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。標(biāo)定探頭K值測(cè)試分辨力是檢測(cè)儀器性能的重要指標(biāo)，通過測(cè)試分辨力，可以評(píng)估儀器對(duì)細(xì)節(jié)的感知能力。測(cè)試斜探頭的入射點(diǎn)是為了確保探頭與被測(cè)物體表面之間的位置關(guān)系符合要求，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)試分辨力水平線性是指檢測(cè)儀在水平方向上的測(cè)量精度，通過測(cè)試水平線性，可以確保檢測(cè)儀在水平方向上的測(cè)量準(zhǔn)確性。測(cè)試水平線性01020403測(cè)試入射點(diǎn)A型脈沖反射法05斜探頭檢測(cè)法采用斜探頭將聲束傾斜入射工件檢測(cè)面進(jìn)行檢測(cè)的方法，簡(jiǎn)稱斜射法，使用橫波檢測(cè)，也稱橫波法。直射法與一次反射法為了保證斜探頭檢測(cè)靈敏度，盡可能使用直射法或一次反射法檢測(cè)，根據(jù)板厚選擇合適的探頭和定位方法。斜探頭參數(shù)斜探頭的主要參數(shù)包括橫波折射角βs、探頭K值和超聲波頻率f，選擇合適的探頭和定位方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果至關(guān)重要。直探頭檢測(cè)法采用直探頭將聲束垂直入射工件的檢測(cè)方法，利用縱波進(jìn)行探測(cè)，通過回波在時(shí)基線上的位置和脈沖大小反映缺陷情況。A型脈沖反射法知識(shí)點(diǎn)2平板對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)06超聲波檢測(cè)方法焊縫的超聲波檢測(cè)可用直射聲束法或斜射聲束法進(jìn)行，無(wú)需磨平余高。超聲波傳播與反射超聲波在均勻物質(zhì)中傳播，遇缺陷時(shí)形成反射，缺陷可看作新的波源。缺陷長(zhǎng)度測(cè)定方法缺陷長(zhǎng)度的測(cè)定可以在缺陷波端點(diǎn)下移動(dòng)探頭，觀察波降至50%時(shí)的位置。當(dāng)量法測(cè)定缺陷尺寸掃查法是移動(dòng)探頭測(cè)定缺陷長(zhǎng)度，當(dāng)量法測(cè)定的不是缺陷尺寸，而是聲束寬度?；莞乖聿▌?dòng)是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，介質(zhì)中任何質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都將引起鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，惠更斯原理。焊縫超聲波檢測(cè)0102030405超聲檢測(cè)條件確定檢測(cè)技術(shù)等級(jí)根據(jù)工件材質(zhì)、厚度和焊縫特點(diǎn)，確定相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)等級(jí)（A級(jí)、B級(jí)或C級(jí)），以確保檢測(cè)結(jié)果的有效性和可靠性。頻率選擇對(duì)于一般焊縫，可選擇較高頻率；對(duì)于板厚較薄焊縫，采用高頻率可提高分辨力。對(duì)于厚板焊縫和材質(zhì)衰減明顯的焊縫，應(yīng)采用較低頻率檢測(cè)，以保證檢測(cè)靈敏度。選用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)圖紙和合同要求，選用合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)（如NB/T47013.3-2015），確保檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性和一致性。030201K值選擇K值選擇需考慮使主聲束能掃到整個(gè)焊縫截面、聲束中心線盡量與主要危害性缺陷垂直、保證有足夠的檢測(cè)靈敏度。超聲檢測(cè)條件工件厚度與K值關(guān)系薄工件采用大K值探頭，避免近場(chǎng)檢測(cè)，提高定位、定量精度。厚工件采用小K值探頭，以縮短聲程、減小衰減、提高檢測(cè)靈敏度，并減少打磨寬度。K值校驗(yàn)K值會(huì)因工件聲速變化和檢測(cè)中探頭的磨損而產(chǎn)生變化，所以要經(jīng)常對(duì)K值進(jìn)行校驗(yàn)，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。標(biāo)準(zhǔn)試塊型號(hào)：規(guī)定檢測(cè)焊接接頭的標(biāo)準(zhǔn)試塊為CSK-ⅠA，對(duì)比試塊的型號(hào)為CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA。試塊用途：CSK-ⅠA試塊用于超聲波儀器、探頭系統(tǒng)性能校準(zhǔn)和檢測(cè)校準(zhǔn)，CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA試塊用于超聲波檢測(cè)校準(zhǔn)。人工反射體：CSKⅡA、CSKⅣA試塊的人工反射體為長(zhǎng)橫孔，長(zhǎng)橫孔反射波與焊縫光滑直線熔渣相似，通過繪制曲線測(cè)定靈敏度，適用于未焊透類缺陷控制。短橫孔回波分貝差變化規(guī)律：短橫孔遠(yuǎn)場(chǎng)變化規(guī)律似球孔，繪制曲線可控制點(diǎn)狀缺陷，但此靈敏度對(duì)條狀缺陷偏嚴(yán)，對(duì)中厚板檢測(cè)靈敏度偏高。兩種反射體試塊：因反射體類型不同，兩種反射體試塊的靈敏度不相同，反射規(guī)律和曲線規(guī)律亦不同，所控制的檢測(cè)對(duì)象不同，故二者不得混用。試塊選擇0102030405耦合劑的重要性常用耦合劑聲阻抗值操作者技術(shù)耦合劑的作用耦合劑的特性在超聲波直接接觸法檢測(cè)中，探頭和被檢物之間如不加入合適的耦合劑，檢測(cè)是無(wú)法完成的，耦合劑應(yīng)具備可靠的聲耦合性能。耦合劑可以是液體、半液體或?yàn)楦酄?，并具備?rùn)濕被檢物表面與探頭表面，消除空氣，使用方便，不會(huì)很快地從表面流溢等性能。耦合劑的主要作用是提供可靠的聲耦合，潤(rùn)濕被檢物與探頭，消除空氣，使探頭在被檢物表面易于移動(dòng)，并避免污染和腐蝕。常用耦合劑有機(jī)油、化學(xué)漿糊、甘油、潤(rùn)滑脂（黃油）、變壓器油、水及水玻璃等，而機(jī)油不利于清除，會(huì)給焊縫返修帶來(lái)不利。耦合劑的聲阻抗值應(yīng)介于探頭晶片與被檢材料聲阻抗值之間，有助于提高聲強(qiáng)透射率，使超聲全透射，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。操作者的技術(shù)對(duì)良好的耦合是重要因素，整個(gè)過程對(duì)探頭施加均勻、固定壓力，有助于排除空氣泡和獲得均勻的耦合層厚度。耦合劑使用準(zhǔn)備檢測(cè)表面清除焊接飛濺、氧化皮、銹蝕、油漆，處理凹坑，確保表面平整，便于探頭掃查移動(dòng)。檢測(cè)區(qū)寬度焊縫本身加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30%的一段區(qū)域（5～10mm），以確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性和完整性。探頭移動(dòng)區(qū)寬度根據(jù)次反射法或直射法檢測(cè)要求，探頭移動(dòng)區(qū)寬度應(yīng)大于或等于1.25P或0.75P，以確保檢測(cè)的靈敏度和分辨率。母材檢測(cè)在C級(jí)檢測(cè)有要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行母材檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)并記錄可能影響斜探頭檢測(cè)結(jié)果的分層類缺陷。母材檢測(cè)要求使用2～5MHz直探頭，晶片直徑10～25mm；檢測(cè)靈敏度為無(wú)缺陷處第二次底波調(diào)為屏幕滿刻度的100%；缺陷信號(hào)幅度超過20%時(shí)標(biāo)記記錄。檢測(cè)面準(zhǔn)備0102030405超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)分為A、B、C級(jí)，選擇應(yīng)符合制造、安裝等規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)圖樣規(guī)定。超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)承壓設(shè)備焊接接頭一般采用B級(jí)超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)進(jìn)行檢測(cè)，重要設(shè)備可采用C級(jí)。B級(jí)超聲檢測(cè)A級(jí)適合于工件厚度為6mm~40mm焊接接頭的檢測(cè)，可用一種折射角（K值）斜探頭進(jìn)行檢測(cè)。A級(jí)檢測(cè)B級(jí)檢測(cè)B級(jí)檢測(cè)適用于工件厚度為6mm~200mm焊接接頭檢測(cè)，需進(jìn)行橫向缺陷檢測(cè)。C級(jí)檢測(cè)C級(jí)檢測(cè)適用于工件厚度為6mm~500mm焊接接頭檢測(cè)，應(yīng)將余高磨平并進(jìn)行直探頭檢測(cè)。檢測(cè)方法工件厚度大于15mm的焊接接頭應(yīng)在雙面雙側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，并增加檢測(cè)與坡口表面平行缺陷的有效方法。超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)直探頭檢測(cè)對(duì)于單側(cè)坡口角度小于5o的窄間隙焊縫，應(yīng)增加檢測(cè)與坡口表面平行缺陷的有效方法。橫向缺陷檢測(cè)工件厚度大于40mm的對(duì)接接頭應(yīng)增加直探頭檢測(cè)，所有焊接接頭應(yīng)進(jìn)行橫向缺陷檢測(cè)。超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)前沿長(zhǎng)度測(cè)定、K值測(cè)定K值測(cè)定將探頭置于CSK－ⅠA試塊另一端上前后移動(dòng)，保持與試塊側(cè)面平行，通過測(cè)量特定距離來(lái)計(jì)算折射角β(K值)。前沿長(zhǎng)度測(cè)定將探頭置于CSK－ⅠA試塊上前后移動(dòng)，保持與試塊側(cè)面平行，通過測(cè)量反射波在顯示屏上的距離來(lái)計(jì)算探頭前沿長(zhǎng)度。掃描速度定義檢測(cè)前應(yīng)根據(jù)探測(cè)范圍來(lái)調(diào)節(jié)掃描速度，以便在規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷并對(duì)缺陷定位。調(diào)節(jié)掃描速度縱波掃描速度縱波檢測(cè)一般按縱波聲程來(lái)調(diào)節(jié)掃描速度，將縱波探頭對(duì)準(zhǔn)厚度適當(dāng)?shù)钠降酌婊蚯酌妫箖纱尾煌牡撞ǚ謩e對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值。儀器示波屏上時(shí)基掃描線的水平刻度值τ與實(shí)際聲程x（單程）的比例關(guān)系稱為掃描速度或時(shí)基掃描線比例。掃描速度（時(shí)基線）調(diào)節(jié)深度調(diào)節(jié)法深度調(diào)節(jié)法是使示波屏上的水平刻度值τ與反射體深度d成比例，這時(shí)示波屏水平刻度值直接顯示深度距離。橫波掃描方式橫波檢測(cè)時(shí)，缺陷位置可由折射角β和聲程x來(lái)確定，也可由缺陷的水平距離l和深度d來(lái)確定。聲程調(diào)節(jié)法聲程調(diào)節(jié)法是使示波屏上的水平刻度值τ與橫波聲程x成比例，這時(shí)儀器示波屏上直接顯示橫波聲程。水平調(diào)節(jié)法水平調(diào)節(jié)法是指示波屏上水平刻度值τ與反射體的水平距離l成比例，這時(shí)示波屏水平刻度值直接顯示反射體的水平投影距離。掃描速度（時(shí)基線）調(diào)節(jié)距離——波幅曲線的繪制01距離--波幅曲線通常是依據(jù)在試塊上一組不同深度的人工反射體的反射波幅，實(shí)測(cè)得到一條基準(zhǔn)線繪制而成。距離--波幅曲線一般由評(píng)定線；定量線；判廢線三條線組成，分三個(gè)區(qū)域，各線靈敏度依不同標(biāo)準(zhǔn)而定。目前國(guó)內(nèi)焊縫檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大都規(guī)定采用具有同一孔徑，不同距離的橫孔試塊制作距離-波幅曲線，此處采用CSK－ⅢA標(biāo)準(zhǔn)試塊為例。0203距離波幅曲線曲線組成采用試塊探頭入射點(diǎn)根據(jù)所測(cè)得的探頭入射點(diǎn)和折射角，對(duì)時(shí)基軸進(jìn)行深度1:1調(diào)節(jié)，把探頭對(duì)準(zhǔn)試塊上深度為40mm橫通孔，回波調(diào)至最高，再調(diào)至基準(zhǔn)波高，記下dB讀數(shù)。聲程減少把探頭對(duì)準(zhǔn)試塊上深度為30mm橫通孔，此時(shí)聲程減少了，回波將高于基準(zhǔn)高度，可調(diào)節(jié)儀器的“衰減器”，將回波調(diào)至基準(zhǔn)高度，記下相應(yīng)dB值。距離——波幅曲線的繪制測(cè)定dB讀數(shù)依次測(cè)定探測(cè)距離20mm、10mm橫通孔的dB讀數(shù)，對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，使其相差不要太大，根據(jù)距離—波幅曲線的靈敏度表格，計(jì)算出判廢線、定量線和評(píng)定線的dB值。作出距離波幅曲線根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作出判廢線、定量線、評(píng)定線的距離-波幅曲線，三條線分別代表焊縫檢測(cè)中的合格、預(yù)警和失敗標(biāo)準(zhǔn)。距離——波幅曲線的繪制聲能傳輸損耗差的測(cè)定聲能損失原因01工件本身影響反射波幅的兩個(gè)主要因素是材質(zhì)衰減和工件表面粗糙度及耦合狀況造成的表面聲能損失。材質(zhì)衰減規(guī)定02在頻率低于2.5MHz、聲程不超過200mm時(shí)，或者衰減系數(shù)小于0.01dB/mm時(shí)，碳鋼和低合金鋼板材的材質(zhì)衰減可以不計(jì)。超聲材質(zhì)衰減測(cè)定03制作與受檢工件材質(zhì)相同、表面粗糙度與對(duì)比試塊相同的平面試塊，使用斜探頭進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量波幅值H1和H2，計(jì)算衰減系數(shù)α。傳輸損失差測(cè)定04在測(cè)定傳輸損失差時(shí)，需要調(diào)節(jié)斜探頭的時(shí)基掃描線，確保其與工件表面垂直，然后測(cè)量傳輸損失差的值。串列掃查用于厚板窄間隙焊縫或垂直于表面缺陷檢測(cè)，多采用K1兩個(gè)探頭串列式掃查，存在掃查死區(qū)。鋸齒形掃查粗掃查，沿W軌跡前后移動(dòng)探頭，并作10~15o左右轉(zhuǎn)動(dòng)，目的是發(fā)現(xiàn)傾斜缺陷。左右、前后掃查左右掃查可測(cè)得缺陷長(zhǎng)度，前后掃查可測(cè)定缺陷自身高度和深度。轉(zhuǎn)角掃查通過轉(zhuǎn)角掃查可以推斷缺陷的方向，環(huán)繞掃查時(shí)波高不變可定為點(diǎn)狀缺陷。平行掃查在焊縫邊緣或焊縫上作平行于焊縫的移動(dòng)掃查，可探測(cè)焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷。斜平行掃查探頭與焊縫方向成一定角度的平行掃查，有助于發(fā)現(xiàn)焊縫及熱影響區(qū)的橫向裂紋和傾斜角度的缺陷。掃查方式010402050306面曲率半徑與對(duì)比試塊：檢測(cè)面曲率半徑R≤W2/4時(shí)，距離-波幅曲線的繪制應(yīng)在與檢測(cè)面曲率相同的對(duì)比試塊上進(jìn)行。橫向缺陷靈敏度：檢測(cè)橫向缺陷時(shí)，需提高各線靈敏度6dB，以發(fā)現(xiàn)更小的缺陷，確保產(chǎn)品質(zhì)量。距離波幅曲線靈敏度：按執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選擇距離波幅曲線靈敏度，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。傳輸損失差與補(bǔ)償：在一跨距聲程內(nèi)最大傳輸損失差大于2dB時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，確保信號(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。掃查靈敏度：掃查靈敏度應(yīng)不低于最大聲程處的評(píng)定線靈敏度，確保在全過程中捕捉到所有相關(guān)信號(hào)。0102030405檢測(cè)靈敏度選擇將探頭移至缺陷出現(xiàn)最大反射信號(hào)的位置，測(cè)定波幅大小，確定區(qū)域。確定缺陷位置最大波幅的確定對(duì)于缺陷位置的確定，以及缺陷大小的確定都很重要。最大波幅的作用缺陷最大波幅測(cè)定水平定位法時(shí)基線調(diào)節(jié)為水平1：n，屏幕讀數(shù)40，缺陷水平距離為n*40mm，埋藏深度為n*40/K。深度定位法時(shí)基線調(diào)節(jié)為深度1：n，屏幕讀數(shù)40，缺陷埋藏深度為n*40，水平距離為n*40*K。缺陷指示長(zhǎng)度測(cè)定缺陷波單高點(diǎn)位于Ⅱ區(qū)及以上時(shí)，用-6dB法測(cè)量指示長(zhǎng)度；多點(diǎn)時(shí)，用端點(diǎn)-6dB法測(cè)量。缺陷波