第四章超声检测技术应用及标准

第四章超声检测技术应用及标准1、超声检测的基本程度1.1实施检测的前提检测人员在实施检测前必须完成以下程序方可实施检测承接检验委托书明确检验要求编制检测规程、检测工艺卡确定超声探伤仪和试块，选择探头确认检验区域表面备制合格。1.2实施检验的基本过程⑴持证检验人员理解规程（工艺卡）要求了解探伤对象制定工艺卡仪器系统的选择和校准必要的修正操作按规程和工艺卡要求实施检测⑵缺陷评价：①合格签发检测报告委托单位②不合格报废③返修重新检测签发检测报告委托单位2、检测条件准备2.1文件（工艺卡的主要内容）探伤人员应严格按工艺卡操作，超声波检测工艺卡对不同工件不同的焊缝结构是不同的。它是检测规程进一步细化，更具针对性，用于指导探伤人员实施探伤，避免探伤人员操作的随意性，从而保证产品质量。超声波检测工艺卡主要内容包括所用的仪器、探头、试块、耦合剂、探伤对象（某个结构、某类焊缝、某个工件等）、检测方法、检测时机、检测比例、灵敏度、验收标准、合格级别。需要的话可配置检测示意图，并有编制、审核等人员签字。2.2检测设备系统性能测试、校准及检测中的校验探伤仪的性能主要有水平线性、垂直线性、动态范围、衰减器精度探头的性能测试主要有探头主声束偏离和双峰、探头入射点，折射角和回波频率。仪器和探头的组合性能主要有盲区、分辨力和灵敏度余量。实施探伤前还须作时基扫描线、距离波幅曲线、检测灵敏度、耦合补偿的校准。在检测过程中或检测完成后，由于某些原因会使校准值出现偏差，所以必需即时校准。GB11345-89标准规定：在检验过程中每4h之内或检测工作结束后，应对时基扫描线和灵敏度进行校验。并规定对时基扫描线校验时，如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的10%，或满刻度的5%（两者取较小值），则对扫描线比例重新调整后对已检测的部位重新检测。灵敏度校验时，如检验点的反向波幅和原波幅相关±20%或2dB以上，则仪器灵敏度需要重新调整后对缺陷再作评定。2.3工作表面制备被检工件中检测区域表面应平整、光滑。其粗糙度一般不应超过6.3μm。如若表面有氧化层、铁锈、油垢等应予以清除。必要时应进行打磨，以便于探头能自由搜查，获得良好的声耦合。3、典型工件的超声检测方法3.1焊缝超声检测焊缝主要检测的内部缺陷为裂纹、未焊透、未熔合（根部或层间）、气孔和夹渣。3.1.1检测条件的选择（1）探头的选择①探头类型和尺寸的选择根据焊缝的结构及焊缝的结构特点及焊缝中危险性缺陷（裂纹、未焊缝）大多垂直于探测面的特性，焊缝超声检测一般利用斜探头检测外，还可用直探头在翼板上检测如图3-4-1所示。一般来说，薄板焊缝采用小晶片、小尺寸探头，因为前沿距离小，可以提高中一次波的检出效果，避免波检测所带来定位宣误差。而中厚板焊缝宜采用较大晶片，较大尺寸探头，因为大晶片探头增强了发射强度，提高了检测灵敏度，避免了仪器为提高灵敏度而增加了杂波，另外，探头尺寸大也有利于提高探伤速度。②探头K值的选择当我们用不同折射角，即不同K值的探头对焊缝作一次波和二次波检测时，为保证焊缝截面被声束覆盖，探头的选择必须满足下式：K≥(a+b+lo)/T式中：T工件板厚a上焊缝宽度的一半b下焊缝宽度的一半lo斜探头的前沿距离从上图3-4-2可知：d1=（a+lo）/Kd2=b/K为了保证整个焊缝截面能被扫查到，必须满足：d1+d2≤Td1+d2=(a+b+lo)/K≤TK≥(a+b+lo)/T如公式3-4-1不能满足，则焊缝中间就有一小块棱形面积主声束扫查不到，从而造成漏检。K值选择了要满足以上要求外，还应与板厚相匹配。另外，为了可检测垂直于食品卫生测面的裂纹、未焊透等危险性缺陷，可利用角反射效应，宜采用K1探头。一般情况下选择的K值探头，其主声束愈接近与缺陷垂直，则检测效果愈佳。③探测频率的选择探测频率应根据对缺陷的检出能力，表面状态，材质和声程大小等来确定。例如焊缝探伤的a)对接焊缝检测腹板d1d2β3-4-2探头K值选择计算用示图翼板3-4-1焊缝探伤探头布置alo检测频率一般在2MHz~5MHz之间。④探头形式的选择各种形式的探头适用于检测不同的工件结构和缺陷，譬如铸铁件主要用直探头检测，但对于方向不好的裂纹可以用斜探头检测。对于近表面缺陷可以用双晶探头。焊缝主要用斜探头检测，但对于角焊缝、管座角焊缝可附加用直探头检测测，对于曲面工件（管）必要时应选用接触面经修正和校验过的探头。对于大厚度且可能产生垂直于板面裂纹的焊缝，可用串列式探头检测等。⑵探测面的选择应选用最有利检出缺陷的探测面。一般焊缝探伤标准中对此作出非常明确的规定。如GB11345-89规定检验等级为B级，对板厚小于等于100mm，采用单面双侧。板厚大于100mm采用双面双侧。对于T型角焊缝，除在腹板侧探伤外，还可在翼板侧用斜探头和直探头检测。对于其它结构，探测面总是依据有利于缺陷检出来选择，对于曲面工件（管）必要时应选用接触面经修正和校验过的探头和聚集探头。3.1.2扫描速度的调节在焊缝探伤中，一般薄板焊缝用水平定位调节。厚板焊缝用深度定位调节，曲率焊缝用声程定位调节，具体调节方法在4.1中已叙述。3.1.3距离波幅曲线的绘制焊缝探伤时，采用试块上不同距离同一直径的人工孔（一般采用横孔）制作反射孔波幅随距离变化的曲线--------距离波幅曲线以作为焊缝探伤时缺陷当量评判的依据。国内外焊缝探伤标准大多采用这种方法。下面以JB4730标准为例，采用CSK-IIIA试块制作探测板厚为30毫米的对接焊缝距离----------波幅面板曲线和分贝-----------面板曲线⑴距离-------波幅面板曲线的制作制作曲线前探头入射点、折射角已测试完毕。仪器时基线比例已调整为深度1：1距离----------波幅面板曲线制作步骤：①探头置于图3-4-3(a)中A位置，使孔深10mm的反射波最高，并调至满幅的80%~100%之间，作出点1，记下此时仪器的dB值读数A，见图3-4-3（b）②降低8dB灵敏度，得点2，再降低6dB灵敏度得点3。然后将仪器灵敏度再回到点1，即A读数。③将探头置于图B位置，使孔深20mm的反射波最高作出点4，重复②步骤，得点5和6，将灵敏度回到点4.④将探头置于图C位置，使孔深30mm的反射波最高作出点7，重复②步骤，得点8和9，将灵敏度回到点7.⑤如以此灵敏度继续将曲线作下去，显然曲线波幅将很低，造成缺陷波识别困难。所以此时波幅----距离曲线必须分段制作。具体办法先将灵敏度提高6dB到点10。降低8dB得点11。再下降6dB与点8重合。灵敏度再回到点10。⑥将探头置于图D位置，使孔深40mm的反射波最高作出点12，重复②步骤，得点13和14，将灵敏度回到点12。⑦将探头置于图E位置，使孔深50mm的反射波最高作出点15，重复②步骤，得点16和17，将灵敏度回到点15。⑧将探头置于图F位置，使孔深60mm的反射波最高作出点18，重复②步骤，得点19和20。⑨将各相应点连起来得到三根线即Ф1×6线Ф1×6－8dB线Ф1×6－14dB线a)用CSK-IA试块制作距离波幅曲线探头位置b)距离波幅曲线图3-4-3制作距离---波幅曲线因我们现在是按JB4730标准制作探测板厚为30mm的距离波幅曲线。为使曲线与标准一致，此时我们将仪器灵敏度降低5dB，即在原A读数上下降5dB灵敏度，此时三根线即为：Ф1×6+5dB线（判废线）Ф1×6－3dB线（定量线）Ф1×6－9dB线（评定线）探伤前如果我们测得试块与工件耦合补偿的dB数，将灵敏度提高此耦合补偿dB数，即可实施探伤了。当然探伤时须注意为使探伤灵敏度不低于评定线，由于波幅距离曲线分二段制作，所以二段灵敏度是不一样的，后段比前段提高6dB。距离---波幅曲线虽制作麻烦，但探伤时极为方便。探伤人员在示波屏上可直接知道所测缺陷的当量和波高区域，并以此作出缺陷合格与否，或需测长后合格与否的结论。⑵分贝-----面板曲线的制作较距离-----波幅曲线的制作，分贝------面板曲线的制作就容易多了，实际探伤时往往使用分贝-------面板曲线分贝-----面板曲线的制作步骤：20601001401508040120BFDAEC204060801001020304050601234567891011121314151617181920