超声检测(工艺部分) 二级取证教材407

1、超 声 检 测 （工艺部分） 工艺部分） 概述 目前，无损检测技术已经在机械制造、 目前，无损检测技术已经在机械制造、 冶 金、石油化工、兵器、船舶、航空与航 石油化工、兵器、船舶、 天、核能、电力、建筑、交通等行业获得 核能、电力、建筑、 广泛应用，成为控制产品质量、 广泛应用，成为控制产品质量、保证设备 安全运行的极为重要的技术手段，在工业 安全运行的极为重要的技术手段， 领域，目前最常用的有超声波检测、射线 领域，目前最常用的有超声波检测、 检测、渗透检测、涡流检测、磁粉检测等 。 检测、渗透检测、涡流检测、 . 每一种无损检测方法都有其适用的检 测对象与检测能力范围以及局限性， 测对象

2、与检测能力范围以及局限性，各种 方法对缺陷的检出几率既不会是100，也 100， 方法对缺陷的检出几率既不会是100，也 不会完全相同。例如， 不会完全相同。例如，射线照相检测和超 声检测两种方法主要都是用于探测被检物 内部的缺陷， 内部的缺陷，射线照相检测适用于探测被 检物内部的体积型缺陷，如气孔、夹渣、 检物内部的体积型缺陷，如气孔、夹渣、 缩孔、疏松等， 缩孔、疏松等，超声检测适用于探测被检 物内部的面积型缺陷，如裂纹、白点、 物内部的面积型缺陷，如裂纹、白点、分 层和焊缝中的未熔合等。 层和焊缝中的未熔合等。 射线照相检测常被用于检测小型金属 工件和焊缝， 工件和焊缝，超声检测常被用于

3、检测金属 锻件、型材和焊缝。 锻件、型材和焊缝。在对焊缝中危害性较 大的缺陷如裂纹的检出能力上， 大的缺陷如裂纹的检出能力上，超声检测 通常要优于射线照相检测。 通常要优于射线照相检测。但是射线照相 检测和超声检测， 检测和超声检测，两者对同一被检物的检 测结果不会完全一致。 测结果不会完全一致。又例如涡流检测和 磁粉检测是用于探测被检物表面和近表面 的缺陷， 的缺陷，而渗透检测则只能用于探测被检 物表面开口的缺陷。 物表面开口的缺陷。 . . . 超声波检测的优点是穿透力强、设备 超声波检测的优点是穿透力强、 轻便、检测成本低、检测效率高， 轻便、检测成本低、检测效率高，能即时 知道检测结果

4、（实时检测）， ），能实现自动 知道检测结果（实时检测），能实现自动 化检测 ，在缺陷检测中对危害性较大的裂 纹类缺陷特别敏感等。 纹类缺陷特别敏感等。超声波检测的缺点 是通常需要耦合介质使声能透入被检物， 是通常需要耦合介质使声能透入被检物， 需要有参考评定标准， 需要有参考评定标准，特别是显示的检测 结果不直观， 结果不直观，因而对操作人员的技术水平 有较高要求等，此外， 有较高要求等，此外，对于小而薄或者形 状较复杂， 状较复杂，以及粗晶材料等工件检测还存 在一定困难， 在一定困难，检测结果无直接见证记录 。 . 超声检测中评定中的缺陷当量大小， 超声检测中评定中的缺陷当量大小， 缺陷当

5、量大小 是指缺陷的回波幅度与一定尺寸的人工反 射体的回波幅度相同。但是缺陷的实际尺 射体的回波幅度相同。 寸与标准人工反射体的尺寸并不相同， 寸与标准人工反射体的尺寸并不相同，这 是因为缺陷的回波幅度大小受被检工件的 材料以及缺陷本身的性质、大小、形状、 材料以及缺陷本身的性质、大小、形状、 取向、表面状态等多种因素的影响，同时 取向、表面状态等多种因素的影响， 还与超声波的自身特性有关 ，因此引入了 “当量”-相当的量这个概念作为定量衡 当量”-相当的量这个概念作为定量衡 量缺陷大小的标准。 量缺陷大小的标准。 . 此外， 此外，根据超声检测的结果判断缺陷 的性质（定性）问题尚未很好解决，目

6、前 的性质（定性）问题尚未很好解决， 还主要是依靠检测人员的实践经验、技术 还主要是依靠检测人员的实践经验、 水平以及对被检工件的材料特性、加工工 水平以及对被检工件的材料特性、 艺特点、使用状况等的了解来进行综合的 艺特点、 主观判断。 主观判断。 超声脉冲反射法检测的一般步骤 超声检测面的选择-当超声束与工件 中缺陷延伸方向垂直，或者说与缺陷面垂 中缺陷延伸方向垂直， 直时，能获得最佳反射，此时缺陷检出率 直时，能获得最佳反射， 最高。因此， 最高。因此，在被检工件上应选择能使超 声束尽量与可能存在的缺陷其延伸方向垂 直的工件表面作为检测面. 直的工件表面作为检测面. . . 检测面的制备

7、-超声波是通过被检 工件表面进入工件内部的，检测面光洁度 工件表面进入工件内部的， 的优劣影响声能的透射效果并可能产生干 扰，因而对超声检测结果的准确性与可靠 性有很大影响。 性有很大影响。 不同超声检测方法对检测面光洁度的一般要求： 不同超声检测方法对检测面光洁度的一般要求： 接触法纵波检测 水浸法纵波检测 接触法横波检测 3.2µm 6.3µm 3.2µm . 耦合方法的确定 接触法-接触法-超声探头与工件检测面直接接 -超声探头与工件检测面直接接 其间以机油、变压器油、润滑脂、甘油、 触，其间以机油、变压器油、润滑脂、甘油、 水玻璃（硅酸钠Na2SiO3 或

8、者工业胶水、 Na2SiO3） 水玻璃（硅酸钠Na2SiO3）或 者工业胶水、 化学浆糊等作为耦合剂， 化学浆糊等作为耦合剂，或者是商品化的超 声检测专用耦合剂。 声检测专用耦合剂。 水浸法-水浸法-超声探头与工件检测面之间有 -超声探头与工件检测面之间有 一定厚度的水层 常用物质20 常用物质20时的声速和声阻抗 . 检测条件的准备-选择适当的超声探 检测条件的准备-伤仪、超声探头、参考标准试块、采用计 伤仪、超声探头、参考标准试块、 算法时的计算程序、距离-波幅曲线或AVG 算法时的计算程序、距离-波幅曲线或AVG 曲线制作、灵敏度补偿等，以及在检测前 曲线制作、灵敏度补偿等， 对仪器的校

9、准（时基线校正、 对仪器的校准（时基线校正、起始灵敏度 设定等）。 设定等）。 对探伤仪性能要求： 对探伤仪性能要求： 频率：0.510MHz。 频率：0.510MHz。 垂直线性：在荧光屏满刻度的80范围内 垂直线性：在荧光屏满刻度的80 80 呈线性，误差 呈线性，误差5。 水平线性：误差1。 水平线性：误差 衰减器：80dB以上连续可调，步进级每档 衰减器：80dB以上连续可调 以上连续可调， 2dB，精度为任意相邻12dB误差在± 12dB误差在 2dB，精度为任意相邻12dB误差在±1dB 以内，最大累计误差1dB。 以内，最大累计误差1dB。 对探头的要求有：

10、对探头的要求有： 晶片面积一般500mm2，且任一边长原则 晶片面积一般500mm2， 上25mm。 25mm。 单斜探头声束轴线水平偏离角2°，主声 单斜探头声束轴线水平偏离角 束垂直方向不应有明显的双峰。 束垂直方向不应有明显的双峰。 对超声探伤仪和探头的系统性能要求有： 对超声探伤仪和探头的系统性能要求有： 在达到所探工件的最大检测声程时，其有 在达到所探工件的最大检测声程时， 效灵敏度余量应10dB。 效灵敏度余量应10dB。 仪器和探头的组合频率与公称频率误差 10。 ±10。 仪器和直探头组合的始脉冲宽度(在基准灵 仪器和直探头组合的始脉冲宽度( 敏度下)的要求

11、有，对于频率为5MHz的探头， 5MHz的探头 敏度下)的要求有，对于频率为5MHz的探头， 宽度10mm；对于频率为2.5MHz的探头， 宽度10mm；对于频率为2.5MHz的探头， 2.5MHz的探头 宽度15mm。 宽度15mm。 (4)直探头的远场分辨力应30dB，斜探头 (4)直探头的远场分辨力应 30dB， 直探头的远场分辨力应 的远场分辨力应6dB。 的远场分辨力应6dB。 标准试块 钢板用标准试块有CBI和CB。 钢板用标准试块有CBI CB。 CBI和 锻件用标准试块有CSI，CS和CS。 锻件用标准试块有CSI CS和CS。 CSI ， 焊接接头用标准试块有CSK-A，CS

12、K-A， 焊接接头用标准试块有CSK A，CSK-A， CSKCSK-A，CSK-A，GS1GS4和 形等。 CSK-A，CSK-A，GS1GS4和T形等。 管件用标准试块有：管纵向人工缺陷试块 管件用标准试块有： 和管横向人工缺陷试块。 和管横向人工缺陷试块。 对比试块 对比试块的外形尺寸和表面粗糙度应能 代表被检工件的特征，试块厚度应与被 代表被检工件的特征， 检工件的厚度相对应。如果涉及到检测 检工件的厚度相对应。 两种或两种以上不同厚度部件焊接接头 时，试块厚度应由其最大厚度来确定 超声检测灵敏度补偿 耦合补偿 ： 在检测和缺陷定量时，对表面 在检测和缺陷定量时， 粗糙度引起的耦合损失

13、进行补偿。 粗糙度引起的耦合损失进行补偿。 检测和缺陷定量时， 衰减补偿 ： 检测和缺陷定量时，对材质衰 减引起的检测灵敏度下降和缺陷定量误差进 行补偿。 行补偿。 曲面补偿： 对检测面是曲面的工件， 曲面补偿： 对检测面是曲面的工件，采用 曲率半径与工件相同或相近的对比试块， 曲率半径与工件相同或相近的对比试块，通 过对比试验进行曲面补偿。 过对比试验进行曲面补偿。 . 检测扫查-在被检工件的检测面上使 用超声探头进行扫查， 用超声探头进行扫查，应确保超声束能 覆盖所有被检查的区域。 覆盖所有被检查的区域。 . 缺陷评定-对发现的缺陷进行定位 缺陷评定-对发现的缺陷进行 对发现的缺陷进行定位

14、 （缺陷在工件中的埋藏深度与水平位 置）、定量（缺陷大小、面积、长度） ）、定量 缺陷大小、面积、长度） 定量（ 的评定并作出标记， 的评定并作出标记，必要时还需要判定 定性评定 缺陷的性质或种类，亦即定性评定。 缺陷的性质或种类，亦即定性评定。 缺陷类型 缺陷类型主要分为点状、线状、体积状、 缺陷类型主要分为点状 线状、体积状、 点状、 平面状和多重性五种缺陷 平面状和多重性五种缺陷 缺陷类型识别：一般是通过探头从两个方 向扫查(即前后和左右扫查) 向扫查(即前后和左右扫查)，观察其回波动 态波形来进行的。必要时，宜采用两种以 上声束方向作多种扫查，包括前后、左右、 转动和环绕扫查，以此对各

15、种超声信息进 行综合评定来识别缺陷。 缺陷性质的估判程序 无价信号 ： 凡反射波幅低于评定线或按本部 分判断为合格的缺陷信号原则上不予定性。 分判断为合格的缺陷信号原则上不予定性。 波幅超标信号1 凡可判断为点状的缺陷一般不 波幅超标信号1 予定性。 予定性。 波幅超标信号2 凡判定为 线状、体积状、平面 波幅超标信号2 凡判定为线状、体积状、 状或多重性的缺陷，应进一步测定和参考缺陷 状或多重性的缺陷， 平面、深度位置、缺陷高度、 平面、深度位置、缺陷高度、缺陷各向反射特 缺陷取向、缺陷波形、动态波形、 性、缺陷取向、缺陷波形、动态波形、回波包 络线和扫查方法等参数，同时结合工件结构、 络线

16、和扫查方法等参数，同时结合工件结构、 坡口形式、材料特性、 坡口形式、材料特性、焊接工艺和焊接方法进 行综合判断，尽可能定出缺陷的实际性质。 行综合判断，尽可能定出缺陷的实际性质。 缺陷性质估判的依据 工件结构与坡口形式。 工件结构与坡口形式。 母材与焊材种类。 母材与焊材种类。 焊接方法和焊接工艺。 焊接方法和焊接工艺。 缺陷几何位置。 缺陷几何位置。 缺陷最大反射回波高度。 缺陷最大反射回波高度。 缺陷定向反射特性。 缺陷定向反射特性。 缺陷回波静态波形。 缺陷回波静态波形。 缺陷回波动态波形。 缺陷回波动态波形。 . 记录与判断-记录检测结果，对照技 记录与判断-记录检测结果 记录检测结

17、果， 术条件和验收标准作出合格与否的判 断，得出检测结论，签发检测报告。 得出检测结论，签发检测报告。 . 处理-将检测发现问题的工件作 出标记，隔离待处理， 出标记，隔离待处理，对合格工件给 予合格标记转入下道生产工序或周转 程序。 程序。 . 本探伤工艺部分重点介绍板材、钢管、 本探伤工艺部分重点介绍板材、钢管、 锻件、铸件、焊缝产生的主要缺陷及主 锻件、铸件、 要的检测方法。 要的检测方法。 第七章、 第七章、板材与管材超 声波 探伤 . 第1节、板材超声波探伤. 一、板材分类 薄板：<6mm 薄板： 中板：6mm40 mm 中板： 厚板：>40mm 厚板： . 、钢板中常见

18、内部缺陷 二 钢板是由板坯轧制而成的，而板坯又是由钢锭轧制或 钢板是由板坯轧制而成的， 连续浇铸而成的，钢板中常见缺陷有分层 折迭、 分层、 连续浇铸而成的，钢板中常见缺陷有分层、折迭、白点 等。 （1）、分层板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程 分层板坯中缩孔 ）、分层板坯中缩孔、 中未密合而形成的分离层。 中未密合而形成的分离层。 分层是钢锭中缩孔、非金属夹杂物、金属氧化物、 分层是钢锭中缩孔、非金属夹杂物、金属氧化物、 缩孔 硫化物以及夹渣在轧制过程中被轧扁而形成. 硫化物以及夹渣在轧制过程中被轧扁而形成.这 些缺陷有的是钢水本身产生， 些缺陷有的是钢水本身产生，如脱氧时 加脱氧剂 造成，或炼钢

19、炉混入钢水中的耐火材料等， 造成，或炼钢炉混入钢水中的耐火材料等，这些 缺陷在钢锭中位置没有一定规律， 缺陷在钢锭中位置没有一定规律，故出现在钢板 中位置也无序. 分层是以上缺陷轧制而成， 中位置也无序. 分层是以上缺陷轧制而成，大多 与钢平行，且具有固定走向。为平面状缺陷， 与钢平行，且具有固定走向。为平面状缺陷，严 重时形成完全剥离的层状裂纹， 重时形成完全剥离的层状裂纹，对小的点状夹杂 物则形成小的局部分层。 物则形成小的局部分层。 （2）、折叠-折迭是钢板表面局部形成互相折合的 折叠-）、折叠-折迭是钢板表面局部形成互相折合的 双层金属。 双层金属。 轧制过程中钢板形成的局部凸起被压平

20、。 轧制过程中钢板形成的局部凸起被压平。 （3）、白点存在于内部，白点是钢板在轧制后 ）、白点存在于内部 白点存在于内部， 冷却过程中氢原子来不及扩散， 冷却过程中氢原子来不及扩散，而形成的白点断裂 。 钢中氢在加工过程来不及向外扩散，在钢板成型 钢中氢在加工过程来不及向外扩散， 后，氢原子逐渐在钢板中的微缺陷（如非金属夹杂 氢原子逐渐在钢板中的微缺陷（ 物）旁缓慢地以氢气形式析出，造成氢裂纹（微裂 旁缓慢地以氢气形式析出，造成氢裂纹（ 纹群）。其断面呈白色故称白点。 纹群）。其断面呈白色故称白点。常见于锻钢和厚 ）。其断面呈白色故称白点 钢板（厚度大于40mm）中。 钢板（厚度大于40mm）

21、 . . . 三、探伤方法 接触法、水浸法 接触法、 钢板制造厂多采用超声局部水浸法检测, 钢板制造厂多采用超声局部水浸法检测,压力容器制造 厂多采用接触法复验 。 1.接触法 1.接触法 探头与工件直接接触，探头与工件之间需施 探头与工件直接接触， 加耦合剂（机油、甘油）。 加耦合剂（机油、甘油）。 . 1）多次底波反射法 （ 钢板探伤时采用多次底波反射法是依据底 面回波次数， 面回波次数，判断钢板有无缺陷和缺陷严重程 度的探伤方法。 度的探伤方法。 探头通过耦合层直接与钢板接触，当探 探头通过耦合层直接与钢板接触， 头位于完好区时，仪器上出现底波多次反射。 头位于完好区时，仪器上出现底波多

22、次反射。 多次底波法的优点 ： 多次底波法不仅可以根据缺陷波来判定缺 陷情况，而且可以根据底波衰减状况来判 陷情况， 定缺陷情况。 定缺陷情况。 以接触法为例：当探头位于完好区域时，示波屏上 以接触法为例： 当探头位于完好区域时， 显示多次等距离的底波，无缺陷波； 显示多次等距离的 底波，无缺陷波；当探头位于缺 陷较小的区域时，示波屏上显示缺陷波与底波共存， 陷较小的区域时，示波屏上显示缺陷波与底波共存， 底波有所下降； 当探头位于缺陷较大的区域时， 底波有所下降；当探头位于缺陷较大的区域时，示 波屏上出现缺陷的多次反射波，底波明显下降或消失。 波屏上出现缺陷的多次反射波，底波明显下降或消失。

23、 . 采用底波多次反射法探伤应满足的条件： 采用底波多次反射法探伤应满足的条件： 工件的探伤面与底面互相平行， 工件的探伤面与底面互相平行，确保 产生多次反射。（ 。（如工件加工倾斜就不 产生多次反射。（如工件加工倾斜就不 合适）。 合适）。 钢板材质晶粒度必须均匀， 钢板材质晶粒度必须均匀，保证无缺 陷处底面多次反射波次数的稳定。（ 。（各 陷处底面多次反射波次数的稳定。（各 次相同）。 次相同）。 材质对超声波的衰减要小。 材质对超声波的衰减要小。保证反射 底波有足够数量。 底波有足够数量。 一般碳钢、不锈钢均能满足这些条件 一般碳钢、 . （2）一次底波法（或二次底波法） 一次底波法（或

24、二次底波法） 适用于板厚：80mm 适用于板厚： . 2.水浸法 2.水浸法 探头晶片离开钢板一段距离， 探头晶片离开钢板一段距离，通 过水耦合。在探伤仪荧光屏上将同时出 过水耦合。 现水层多次反射和钢板底面多次反射波， 现水层多次反射和钢板底面多次反射波， 探伤时通过调节水层厚度， 探伤时通过调节水层厚度，使水层波 （水钢界面）与某次底波重合。 钢界面）与某次底波重合。 . . 水层厚度H和钢板厚度关系为： 水层厚度H和钢板厚度关系为： C水 H= n = n 4 数。 C 钢 ， n为重合次 CL钢 CL钢=5900m/s CL水 CL水=1480m/s CL水/CL钢 CL水/CL钢=1

25、480/59001/4 常用方法： 常用方法： 一次重合法：界面各次回波分别与钢板底波一一重合； 一次重合法：界面各次回波分别与钢板底波一一重合； 二次重合法：界面回波S2与二次底波B2重合； 二次重合法：界面回波S2与二次底波B2重合； 三次重合法：界面回波S2与三次底波B3重合； 三次重合法：界面回波S2与三次底波B3重合； 四次重合法：界面回波S2与四次底波B4重合。 四次重合法：界面回波S2与四次底波B4重合。 S2与四次底波B4重合 钢板水浸( 或局部水浸 ) 探伤时， 为避免水/钢 钢板水浸(或局部水浸)探伤时，为避免水/ 界面多次回波与钢板多次底波相互干扰， 界面多次回波与钢板多

26、次底波相互干扰，调整 水层厚度时， 使水/ 水层厚度时 ， 使水 / 钢界面回波与某次钢板底 波重合 ，这种方法就称为多次重合法。 波重合，这种方法就称为多次重合法。当界面 回波与钢板第二或三、四次底波重合时， 回波与钢板第二或三、四次底波重合时，则分 别称为二次或三、 C 别称为二次或三、四次重合法。 水 C H= 钢 4 n 一次重合法时，界面各次回波分别与钢板底波一一重 一次重合法时， 合。此时，由于钢板底波的位置经常有水层界面波存 此时， 探伤过程中， 在，探伤过程中，难以观察到钢板底波的衰减或消失 情况， 情况，因而无法根据底波衰减或消失情况来判定缺陷 情况，所以一般不采用一次重合法

27、探伤。 情况，所以一般不采用一次重合法探伤。常采用四次 重合法（计算水层厚度方便） 重合法（计算水层厚度方便）。 对充水直探头的要求： 对充水直探头的要求： 为满足多次重合法要求，水层厚度要连 为满足多次重合法要求， 续可调。 续可调。 调至不同厚度时，必须保证发射的声束 调至不同厚度时， 与钢板表面垂直。 与钢板表面垂直。 充水探头内水套管内径必须大于最大水 层厚度时声束直径。 层厚度时声束直径。 进出水口位置应大于最大水层可调厚度， 进出水口位置应大于最大水层可调厚度， 且出水口应小于进水口，保证水套充满水。 且出水口应小于进水口，保证水套充满水。 探伤时应及时注意排除水中气泡。或采 探伤

28、时应及时注意排除水中气泡。 用消泡剂去除气泡。 用消泡剂去除气泡。 . . 3.探伤图形分析： 3.探伤图形分析： .(7)大而倾斜缺陷波形 .(7)大而倾斜缺陷波形 钢板探伤中，引起底波消失的几种情况 ： 钢板探伤中， （1）表面氧化皮与钢板结合不好 （2）近表面有大面积的缺陷 （3）钢板中有吸收性缺陷(疏松) 钢板中有吸收性缺陷(疏松) （4）钢板中有倾斜的大缺陷。 钢板中有倾斜的大缺陷。 . 叠加效应： 叠加效应： 当缺陷比较小时，缺陷回波从第一次开 当缺陷比较小时， 始会随着出现的二次、三次波高逐渐增高，几 始会随着出现的二次、三次波高逐渐增高， 次以后又逐渐降低， 次以后又逐渐降低，

29、这是由于对同一个小缺陷 会产生不同反射路径且互相叠 会产生不同反射路径且互相叠加后造成的一种 波形动态现象，随探头移动有所变化。 波形动态现象，随探头移动有所变化。 叠加效应形成的原因及回波变化特征 叠加效应多出现在板厚较薄，缺陷较小且位于板 叠加效应多出现在板厚较薄， 中心附近时。 中心附近时。 缺陷回波变化特征是： 缺陷回波变化特征是：钢板各次底波前的缺陷多 次回波F1 F2，F3，F4，F5， F1， 次回波F1，F2，F3，F4，F5，到某次回波 波高又逐渐降低。 后，波高又逐渐降低。这种效应的出现是由于不 同反射路径的声波互相叠加的结果， 声波互相叠加的结果 同反射路径的声波互相叠加

30、的结果，随着缺陷回 波次数的增加，回波路径逐渐增多， F2比F1多 波次数的增加，回波路径逐渐增多，如F2比F1多3 条路径，F3<比F1多 条路径路径多，叠加能量多， 条路径，F3<比F1多5条路径路径多，叠加能量多， 故缺陷回波逐渐升高。但路径进一步增加时， 故缺陷回波逐渐升高。但路径进一步增加时，反 射损失及衰减也增加，增加到一定程度后， 射损失及衰减也增加，增加到一定程度后，损失 和衰减的声能将超过叠加效应。 和衰减的声能将超过叠加效应。因此缺陷波高到 一定程度后又逐渐降低 叠加效应是钢板底波多次反射时可看到的现象 产生叠加效应的条件： 产生叠加效应的条件： （1） 板厚:

31、 板厚: 较薄； 较薄； （2） 方法：底波多次反射法； 方法：底波多次反射法； （3）材质衰减小； 材质衰减小； （4）缺陷位于钢板中部； 缺陷位于钢板中部； （5）缺陷小（缺陷小于声束截面 ）。 缺陷小（ . 若出现如下图所示这种现象，当 若出现如下图所示这种现象， F1评价缺陷 20mm时 利用F1评价缺陷。 20mm时 利用F1评价缺陷。当 <20mm时用F2评价缺陷 时用F2评价缺陷， <20mm时用F2评价缺陷，减少近场区影 响。 . 四、探头与扫查方式 1.探头 1.探头 频率： 频率： 2.5 2.55MHZ 晶片直径： 晶片直径： 14 1425mm 探头形式：

32、探头形式： 单晶直探头 用于20mm 用于20mm以上钢板检测 20mm以上钢板检测 联合双晶直探头 用于=6-20mm钢板。 用于=6 20mm钢板 =6钢板。 钢板中的分层、折迭等缺陷是在轧制过程中形成的，因 钢板中的分层、折迭等缺陷是在轧制过程中形成的， 此它们基本平行于板面， 此它们基本平行于板面，故一般采用直探头探伤 2.扫查方式 2.扫查方式 （1）全面扫查：100%扫查，且10%重叠， 全面扫查：100%扫查 扫查， 10%重叠 重叠， 移动方向垂直于钢板压延方向。 移动方向垂直于钢板压延方向。 （2）列线扫查：100mm等距离的平行线，探头沿线扫查， 列线扫查：100mm等距离

33、的平行线，探头沿线扫查， 等距离的平行线 移动方向垂直于钢板压延向。 移动方向垂直于钢板压延向。 . （3）边缘扫查：钢板边缘四周50mm范围内，全面扫查。 边缘扫查：钢板边缘四周50mm范围内，全面扫查。 50mm范围内 （4）格子扫查：钢板边缘四周50mm范围内，全面扫查， 格子扫查：钢板边缘四周50mm范围内，全面 扫查， 50mm范围内 其余按200*200mm 200*200mm的格子线扫查 其余按200*200mm的格子线扫查 3.扫查速度： 3.扫查速度 扫查速度： 手工： 手工：0.15m/s . 五、探测范围和灵敏度调整 1.探测范围调整 1.探测范围调整 80mm B5 &

34、gt;80mm时 B2 >80mm时 B2B5 2.灵敏度调整 2.灵敏度调整 阶梯试块法： 阶梯试块法： 20mm： 20mm： 探伤灵敏度：B150%-10dB探伤灵敏度：B150%-10dB-表面补偿 . 平底孔试块： 平底孔试块： 探伤灵敏度：F150%探伤灵敏度：F150%-表面补偿 >20mm，试块上5 >20mm，试块上5平底孔第一次底波 5平底孔第一次底波 50%。 高50%。 底波法：(钢板无缺陷处) 底波法： 钢板无缺陷处) >3N，可用B1 >3N，可用B1达50% B1达 探伤灵敏度：B150%- 探伤灵敏度：B150%同距离处B 同距离处

35、B分贝差： 分贝差 =202X/2 =20 . 对试块的基本要求： 对试块的基本要求： a. 试块钢板与被探钢材材质相近。 试块钢板与被探钢材材质相近。 b. 试块钢板不得有2当量以上缺陷。 试块钢板不得有2当量以上缺陷。 2当量以上缺陷 c. 试块上5平底孔垂直于表面，平底 试块上5平底孔垂直于表面， 5平底孔垂直于表面 孔底面与表面平行，光滑。 孔底面与表面平行，光滑。 d. 平底孔距离应符合JB/T4730-2005标 平底孔距离应符合JB/T4730 2005标 JB/T4730准4.1.3.2表2 要求。 4.1.3.2表 要求。 . 、缺陷判别与测定 六 1、缺陷的判别 以下三种情

36、况之一即为缺陷： 以下三种情况之一即为缺陷： (1) F150% 缺陷第一次反射波高大于等于50% 50%； 缺陷第一次反射波高大于等于50%； （2）B1100%而F1/B150% B1100%而 第一次底波小于100% 100%， 第一次底波小于100%，而第一次缺陷波与 第一次底波之比大于等于50% 50%； 第一次底波之比大于等于50%； （3）B150% B1 第一次底波小于50% 底波下降严重， 50%。 第一次底波小于50%。底波下降严重，为倾 吸收性缺陷。 斜、吸收性缺陷。 . 2、缺陷的测定 定位；位置的确定。 A、定位；位置的确定。 定量；大小的确定。 B、定量；大小的确定

37、。 定性；估判性质。 C、定性；估判性质。 （1）位置的测定 深度 A、深度依据示波屏缺陷波所对的刻度 及扫描比例来确定。 及扫描比例来确定。 平面位置 B、平面位置可根据直探头在钢板上的 位置画出在板材表面的位置。 位置画出在板材表面的位置。最后记录 在报告上。 在报告上。 （2）缺陷定量： 缺陷定量： 指示长度； 缺陷面积。 指示长度；缺陷面积。 A、 F150% F1=25% B1100%， B、 B1100%， F1/B150% F1/B1=50% C、 B1 B150% B1=50% F150% F1=25% B1100% ， B1100%， F1/B150% F1/B1=50% B

38、1 B150% B1=50% . (3)缺陷性质估判： (3)缺陷性质估判 缺陷性质估判： 结合波型特点和钢板制造工艺综合判断， 结合波型特点和钢板制造工艺综合判断， 波型特点大致为： 波型特点大致为： 分层 缺陷波形整齐均匀、波峰陡直， 缺陷波形整齐均匀、波峰陡直，大面 积分层只有缺陷回波，无底波， 积分层只有缺陷回波，无底波，指示长 度长；小面积分层有缺陷波， 度长；小面积分层有缺陷波，底波降低 或消失，有一定长度。 或消失，有一定长度。分层大多在钢板 中部，平行于钢板表面. 中部，平行于钢板表面.测定方向性很 强，垂直检测时（从钢板侧面）不易探 垂直检测时（从钢板侧面） 到。 白点 小裂

39、纹（白点）反射波密集、 小裂纹（白点）反射波密集、波峰强烈 尖锐、移动探头时波峰此起彼伏， 尖锐、移动探头时波峰此起彼伏，十分 活跃，有底波，但明显降低； 活跃，有底波，但明显降低；大裂纹时 缺陷反射波强烈，无底波。 缺陷反射波强烈，无底波。裂纹是沿钢 板金属组织的晶界延伸扩展， 板金属组织的晶界延伸扩展，对探伤方 向性要求不强， 向性要求不强，从钢板四面都能探测到 且在板厚方向对称。 缺陷 ，且在板厚方向对称。 . 折迭 存在于钢板表面或近表面. 存在于钢板表面或近表面.在探测 面附近时不一定直接产生缺陷波， 面附近时不一定直接产生缺陷波，对底 波多次反射波减少次数， 波多次反射波减少次数，

40、并使多次反射 波位置改变，始波加宽， 波位置改变，始波加宽，有时使底波消 在底面附近时反射条件变差， 失。在底面附近时反射条件变差，使底 波位置前移。（缩短声波路程） 。（缩短声波路程 波位置前移。（缩短声波路程）. . 分散夹杂物： 分散夹杂物： 缺陷位置无规律性。 缺陷位置无规律性。缺陷分布有一定范 呈分散性。 围，呈分散性。 缺陷特点：位置不一定，一片片出现， 缺陷特点：位置不一定，一片片出现， 无序变化， 无序变化，不一定影响底波多次反射次 数 . 七、质量等级判定： 质量等级判定： 非危险缺陷评定按JB/T4730 2005标准 非危险缺陷评定按JB/T4730-2005标准4.1.

41、7 JB/T4730标准4.1.7 条规定评定，白点、裂纹等危险缺陷评 条规定评定，白点、裂纹等危险缺陷评级。 1.缺陷的评定方法 1.缺陷的评定方法 缺陷指示长度、单个缺陷指示面积 、缺陷 缺陷指示长度、 面积占有率 1）.缺陷指示长度的评定规则 单个缺陷按其指示的最大长度为该缺陷 的指示长度，指示长度小于40毫米不计。 40毫米不计 的指示长度，指示长度小于 40毫米不计。 . 2）.单个缺陷指示面积的评定规则 A、一个缺陷指示的面积作为缺陷的单个 指示面积； 指示面积； B、多个缺陷，相邻间距100mm或间距小 多个缺陷，相邻间距100mm或间距小 于相邻较小缺陷的指示长度， 于相邻较小

42、缺陷的指示长度，以各块面积 之和作为单个缺陷指示面积。 之和作为单个缺陷指示面积。 3）.缺陷面积占有率的评定规则 在1m2检测面积内，缺陷面积所占百分比 1m2检测面积内， 检测面积内 来确定。 来确定。 . 2.质量分级 2.质量分级 （1）非危险缺陷按JB/T4730-2005 非危险缺陷按JB/T4730 JB/T4730标准4.1.8 4.1.8规定评级 标准4.1.8规定评级 （2）白点、裂纹等危险缺陷评级 白点、裂纹等危险缺陷评 . 某一钢板，经超声波检测， 1m2内存在 例1：某一钢板，经超声波检测，在1m2内存在 40 的非危险缺陷2 间距为80mm 30 80mm； 402

43、的非危险缺陷2个，间距为80mm；302， 间距为100mm 100mm； JB4730-2005评定级别 评定级别? 8个，间距为100mm；按JB4730-2005评定级别? 解:(1)单个缺陷评级 :(1)单个缺陷评级 40 间距80mm 80mm 402、2个，间距80mm100mm 单个缺陷最大面积：F=40*2=80 单个缺陷最大面积：F=40*2=802 80 100 8021002 评为 评为级 （2）缺陷面积占有率评级 缺陷总面积： =40*2+30*8=320 缺陷总面积：F总=40*2+30*8=3202 百分比： 百分比：320/10000*100%=3.2% 3.2%

44、 5% 评为 评为级 该钢板按JB4730 2005评为 JB4730评为 答:该钢板按JB4730-2005评为级。 钢板超声波探伤小结 例：T=24mm,直接接触法，单晶片直探头， T=24mm,直接接触法 单晶片直探头， 直接接触法， 2.5P20Z.(特殊要求：100%扫查） 2.5P20Z.(特殊要求：100%扫查） 扫查 1.检测面准备 1.检测面准备 清除钢板表面锈蚀、氧化皮，油污等。 清除钢板表面锈蚀、氧化皮，油污等。 2.调节扫描速度 2.调节扫描速度 一般要求3-5次底波，探头放在T=24mm 一般要求3-5次底波，探头放在T=24mm 的钢板上，调节旋钮（水平），使B1、

45、B2、B3、 的钢板上，调节旋钮（水平），使B1、B2、B3、 ）， B4、分别对准仪器荧光屏面板水平刻度24 48、 24、 B4、分别对准仪器荧光屏面板水平刻度24、48、 72、96，这时扫描速度为1 72、96，这时扫描速度为1：1. 数字机根据钢板厚度标度声程，分别显示B1、B2、B3、 数字机根据钢板厚度标度声程，分别显示B1 B2、B3、 B1、 B4、 B4、 B5 3.灵敏度调整 3.灵敏度调整 (1) CB试块，B1 50%-10dB; CB试块 试块， 50%(2)CB 试块， 5 (2)CBS试块， 550%F1 模拟机型用衰减器调整，数字机用增益调整。 模拟机型用衰减

46、器调整， 4.探测扫查 4 .探测扫查 100%全面扫查，出现以下三种情况之一者， 100%全面扫查，出现以下三种情况之一者， 全面扫查 即判定为缺陷。 即判定为缺陷。 50%； (1) F150%； (2) B1100%，F1/B150%； 100%， 50%； (3) B150% 5.缺陷的测定 5.缺陷的测定 (1)缺陷埋藏深度由缺陷波所对应的仪器荧光 (1)缺陷埋藏深度由缺陷波所对应的仪器荧光 屏面板水平刻度读出。缺陷的平面位置，由探 屏面板水平刻度读出。缺陷的平面位置， 头在钢板的平面位置确定。 头在钢板的平面位置确定。 （2）缺陷边界测定方法 a.双晶直探头 双晶直探头： a.双晶

47、直探头： F1=25% 或 B1/F1=50% B.单晶直探头 单晶直探头： B.单晶直探头： F1=25% 或 B1/F1=50% B1=50% 6.缺陷记录 6.缺陷记录 , L1-缺陷左端至试件左边线距离； -缺陷左端至试件左边线距离 缺陷左端至试件左边线距离； L2-缺陷下端至试件下边线距离； -缺陷下端至试件下边线距离 缺陷下端至试件下边线距离； L3-缺陷的指示长度 -缺陷的指示长度 S-单个缺陷的指示面积（cm2) -单个缺陷的指示面积 单个缺陷的指示面积（ H-缺陷埋藏深度 -缺陷埋藏深度 7.根据JB4730-2005标准4.1.8条款评定等 7.根据JB4730-2005标

48、准4.1.8条款评定等 根据JB4730 标准4.1.8 级。 双晶直探头仪器调试(视频） 双晶直探头仪器调试(视频） . 双晶直探头钢板探伤（视频） 双晶直探头钢板探伤（视频） . 单直探头钢板探伤仪器调试（视频） 单直探头钢板探伤仪器调试（视频） . 单直探头钢板探伤（视频） 单直探头钢板探伤（视频） . 第二节 复合材料超声波探伤 一、复合板材常见缺陷 复合板材是由母材与复合层粘合而成。常见的复合板 复合板材是由母材与复合层粘合而成。 材是在碳钢或低合金母材上粘接不锈钢、钛、铝、铜 材是在碳钢或低合金母材上粘接不锈钢、 合金等复合层， 合金等复合层，以提高钢板的耐腐蚀性。 1.制造方法：

49、 1.制造方法 制造方法： 轧制、爆炸、堆焊等 轧制、爆炸、堆焊等。 基材炭钢或低合金钢或不锈钢板 基材炭钢或低合金钢或不锈钢板 复合层不锈钢 钛及钛合金、铜及铜合金， 不锈钢、 复合层不锈钢、钛及钛合金、铜及铜合金， 铝及铝合金， 铝及铝合金，镍及镍合金等 2.常见缺陷： 2.常见缺陷 常见缺陷： 复合板材中常见的缺陷是脱层 脱接) 脱层( 复合板材中常见的缺陷是脱层(脱接)，即复合层 与母材在界面处复合不良。 与母材在界面处复合不良。 二、探伤原理 超声波从金属入 射到空气界面，入射 超声波从金属入射到空气界面， 波介质声阻抗远大于透射波介质声阻 抗，声压反射率趋于-1，透射率趋于0， 声

50、压反射率趋于透射率趋于0 即声压几乎趋于全反射无透射。 即声压几乎趋于全反射无透射。 . 探伤方法： 三、探伤方法： 探头：14mm25mm直探头或联合双直探头 直探头或联合双直探头， 探头：14mm25mm直探头或联合双直探头， 纵波检测频率：2.5-5MHZ，一般采用5MHZ较好。 5MHZ较好 纵波检测频率：2.5-5MHZ，一般采用5MHZ较好。 探伤灵敏度：复合板完好区第一次底波B1 B1达 探伤灵敏度：复合板完好区第一次底波B1达 80%满幅高 满幅高。 80%满幅高。 探测面：母材一侧，也可以从复合层一侧。 探测面：母材一侧，也可以从复合层一侧。 扫查方式： 扫查方式： a)10

51、0%扫查或沿钢板宽度方向（ a)100%扫查或沿钢板宽度方向（垂直于钢板压 扫查或沿钢板宽度方向 延方向），间隔为50mm的平行线扫查。 ），间隔为50mm的平行线扫查 延方向），间隔为50mm的平行线扫查。 b)坡口预定线两侧各50mm内100%扫查。 b)坡口预定线两侧各50mm内100%扫查。 坡口预定线两侧各50mm 扫查 四 . 、缺陷判别 1、两种材料声阻抗相近 （1）基材（母材）侧探测： 基材（母材）侧探测： 无缺陷波，只有底波B1 复合完好； B1， 无缺陷波，只有底波B1，复合完好； B1，底波降低， B1，底波降低，在底波前出现缺陷 波，不完全未接合； 不完全未接合； 底波

52、消失，只有缺陷波，完全脱接区， 底波消失，只有缺陷波，完全脱接区， 未接合。 未接合。 （2）复合层侧探测 无缺陷波，只有底波B1，复合良好； B1， 无缺陷波，只有底波B1 复合良好； 底波B1下降，始波、底波之后有缺陷波， B1下降 底波B1下降，始波、底波之后有缺陷波， 不完全脱接； 不完全脱接； 底波消失，在始波之后缺陷波宽度增大， 底波消失，在始波之后缺陷波宽度增大， 完全脱接。 完全脱接。 2、两种材料声阻抗相差较大 若Z2-Z1，声压反射率高， Z2-Z1， 声压反射率高， r，复合良好， r，复合良好，也会出现界面回波 S 两介质声阻抗差别大，界面回波大，底波降低，不易检 两介

53、质声阻抗差别大，界面回波大，底波降低， 查 。 方法： 方法：用试块来比较复合界面反射 波宽度、高度与工件复合界面反射波 波宽度、 宽度、高度的变化来判断。 宽度、高度的变化来判断。 （1）复合层侧探测 在复合良好部位，取复合板制作试块， 在复合良好部位，取复合板制作试块，在母 材上开一个槽，槽宽与探头直径的关系： 材上开一个槽，槽宽与 探头直径的关系： 复合层侧探测试块 复合层侧探测图形 . 应记录试块界面波S的宽度L和试块底波B1高度。 应记录试块界面波S的宽度L和试块底波B1高度。 B1高度 方法：依据试块、工件界面反射波S宽度L 方法：依据试块、工件界面反射波S宽度L 和底波B1高度H

54、来判别。 和底波B1高度H来判别。 B1高度 若：L工件L试块，B1工件B1试块，复合 良好。 良好。 若：L工件L试块，B1工件B1试块脱接、 试块， 脱接、 未复合好。 未复合好。 （2）母材侧探测 在复合良好部位，取复合板制作试块，在复 在复合良好部位，取复合板制作试块， 合层上开槽，槽宽与探头直径的关系： 合层上开槽，槽宽与探头直径的关系： 母材侧探测试块 母材侧探测图形 .示波屏上同时存在两个波，一个界面波S，一 示波屏上同时存在两个波，一个界面波S 个底波B1 个底波B1， B1， 应记录好试块上的两个波高，才能比较判断。 应记录好试块上的两个波高，才能比较判断。 方法：依据试块、

55、工件界面反射波S高度， 方法：依据试块、工件界面反射波S高度， 和底波B1高度，来判断。 和底波B1高度，来判断。 B1高度 若：S工件S试块，B1工件B1试块则 复合良好 若：S工件S试块，B1工件B1试块，则 复合不良或脱接。 复合不良或脱接。 碳钢和几种常用复合材料的界面回波dB值 碳钢和几种常用复合材料的界面回波dB值 复合材料 （分贝） 分贝） 188不锈钢 188不锈钢 镍 铜 钛 铝 0.0035 0.0755 0.155 0.270 0.570 -49.1 -22.5 -16.2 -11.4 -4.9 界面波/底波（比例） 界面波/ 界面波/底波（比例） 界面波/底波 JB/T

56、4730-2005标准未结合区定义 JB/T4730-2005标准未结合区定义： 标准未结合区定义： 当第一次底波高度低于荧光屏满刻 度的5% 5%， 度的5%，且明显有未结合缺陷反射波存 且波高5%， 在，且波高5%，则该部位称为未结合 区。 JB/T4730-2005标准未结合区尺寸大小测 JB/T4730-2005标准未结合区尺寸大小测 定方法： 定方法： 移动探头，使第一次底波升高到荧光 移动探头， 屏满刻度的40，以此时探头中心作为 40， 屏满刻度的40，以此时探头中心作为 未结合区边界点。 未结合区边界点。 五、缺陷的评定规则 按JB/T4730-2005标准4.4.6条规定评定

57、。 JB/T4730-2005标准 标准4.4.6条规定评定 条规定评定。 1.缺陷指示长度 缺陷指示长度： 1.缺陷指示长度：按该缺陷最大长度作为其指示 长度。单个缺陷指示长度小于25mm时不作记录。 25mm时不作记录 长度。单个缺陷指示长度小于25mm时不作记录。 (L25mm) 2.缺陷面积评定 2.缺陷面积评定 多个相邻的未结区，当其最小间距20mm 时 多个相邻的未结区，当其最小间距20mm时， 应作为单个未结合区处理， 应作为单个未结合区处理，其面积为各个未结合 区面积之和。 区面积之和。 3.未结合率的评定 3.未结合率的评定 未结合区总面积占复合板总面积的百分比为未 结合率

58、六、缺陷的评级 按JB/T4730-2005标准4.4.7表10规定。 JB/T4730-2005标准 标准4.4.7表10规定 规定。 第三节、管材超声波探伤 第三节、 一、管材制造工艺及常见缺陷 无缝钢管用穿孔法和高速挤压法制成。 无缝钢管用穿孔法和高速挤压法制成。 用穿孔法和高速挤压法制成 管材中的缺陷： 管材中的缺陷： 无缝钢管中： 裂纹、折迭、夹层、夹杂等 无缝钢管中：有裂纹、折迭、夹层、夹杂等， 大多与管轴方向平行，也有重皮缺陷， 大多与管轴方向平行，也有重皮缺陷，但形状不 对它检验也较困难。 定，对它检验也较困难。 大口径管管材中及直接由锻压方式制成的大 口径管中缺陷与锻件类似。有裂纹、白点