周健敏-螺栓超声波检测

1、 螺栓超声波检测周健敏2013年6月一.检测方式的选择 根据DL/T694-1999高温紧固螺栓超声波检验技术导则要求规定，螺栓超声波检测方式有三种：a.小角度纵波斜探头检测方法；b.横波斜探头检测方法；c.纵波直探头检测方法（辅助检测手段）； 一般根据被检工件的材质、规格尺寸、结构形式、制造工艺、运行状况、检测要求、现场检测条件等方面来选择检测方式：1 小角度纵波斜探头检测方法: 适用于刚性无中心孔螺栓本侧与对侧、柔性无中心孔螺栓本侧、长度符合下表要求柔性无中心孔螺栓对侧和柔性有中心孔螺栓本侧；螺栓规格螺栓规格( (柔性无中心孔柔性无中心孔) )可探测裂纹深度可探测裂纹深度(mm)(mm)裂

2、纹距工件表面距离裂纹距工件表面距离（mm）螺栓长度螺栓长度M32M321 1110110150150M36M361 1130130180180M42M421 1160160210210M48M481 1180180230230M52M521 1200200250250M56M561 1220220280280M64M641 1260260320320M72M721 1300300380380M76M761 1320320400400一.检测方式的选择 小角度纵波斜探头检测方法对螺栓边缘及丝扣裂纹检测灵敏度高，对检测面、现场检测条件有一定限制。2 横波斜探头检测方法； 主要用于柔性有中心孔螺栓对

3、侧、长度超过上表柔性无中心孔螺栓对侧以及螺杆光杆部位。两端无法放置探头的螺栓应采用横波斜探头检测方法。 横波斜探头检测方法对各类缺陷均有较高的检测灵敏度高，介于螺栓结构型式，该检测方法适用性较差。3 纵波直探头检测方法（辅助检测手段）； 主要用于在以上两种因螺栓结构及现场检测条件受到限制的情况下可采用纵波直探头检测方法。 纵波直探头检测方法是一种最常规螺栓检测方法，它检测效率高，对现场检测条件、检测面要求低，对螺栓结构形式及长度适应性强，对螺栓内部各类缺陷检出率高，对螺杆边缘及丝扣裂纹检测灵敏度稍低与上面二项检测方法。二、检测面的选择和准备检测面的选择应考虑以下几个方面： 1.探伤前应了解螺栓

4、名称、材质、规格、结构型式、使用状况、热处理工艺、检验情况等 2 原则上应拆下进行检测； 3 根据螺栓结构形式选择检测面，检测面应是平面或规则面的工件表面，且与螺栓轴线垂直； 4 检测面的表面粗糙度应6.3m，表面应清除杂物，松动氧化皮，毛刺等。 5 根据检验目的选择检测面，被检测缺陷的位置、取向； 6 考虑入射声束应尽可能垂直于缺陷反射面； 7 被检工件的材质； 8 根据探头的晶片尺寸、K值等确定检测面宽度； 9 工件侧面反射波的影响； 三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择1.探伤仪选择仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。其次可考虑检测目的，如对定位要求高时，应选择水平线性误差小的仪器

5、，选择数字式探伤仪更好。对定量要求高时，应选择垂直线性误差小，衰减器精度高的仪器，对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好的仪器。主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便携、稳定等方面。2、试块选择LS-1三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择LS-2三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择螺栓裂纹对比试块是按照螺栓形状在螺栓两端第一个螺纹丝扣上人工制作2个深度不同的模拟裂纹缺陷。三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择3.探头选择原则为根据检测方式、检测对象和检测目的决定

6、：a 小角度纵波斜探头检测方法； 折射角L一般为8.5，频率为5MHz，晶片尺寸见表b 横波斜探头检测方法； 一般K值选用1.51.7，频率为5MHz，晶片尺寸为8*12mm，对于直径100mm螺栓宜选用频率为2.5MHz探头 对螺栓管个部位进行检测时小角度纵波斜探头检测方法选择折射角L2.08.5探头，横波斜探头检测方法选择K值选用1.02.0探头。三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择c.纵波直探头检测方法 ： 一般选用频率为2.5MHz.5MHz，晶片尺寸1020mm，螺栓规格较小宜较大频率和较小晶片尺寸，探头螺栓规格较大、较长宜使用较大频率和较小晶片尺寸探头。4. 探头选择基本原则a 探头

7、频率选择 超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统计规律发现当缺陷大小为/2时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用2.55MHZ，为：纵波2.361.18，横波1.290.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值为：0.61.2mm之间，横波可稳定检测缺陷最小值为：0.30.6之间。 此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力方面，可提高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向性变坏，不利于检测远场缺陷，所以应综合考虑。三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择 b 晶片尺寸选择：原则：晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005

8、要 求，即晶片面积500mm2，任一边长25mm。 其次考虑检测目的，有利于发现缺陷，如工件较薄，则晶片尺寸可小些，此时N小。铸件、厚工件则晶片尺寸可大些，N大、0小。发现远距离缺陷能力强。c 考虑检测面的结构情况如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小晶片，对平面工件，晶片可大一些。d 斜探头K值选择：原则：保证声束扫到整个检测断面，对不同工件形状要具体分析选择。 尽可能使检测声束与缺陷垂直，在条件许可时，尽量用K大些的探头。薄工件K大些，厚工件K可小些。 根据检测对象选K：三.仪器、试块、探头和耦合剂的选择4.耦合剂的选用 对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性，又有

9、附着力强，且易清洗。声阻抗大，应尽量和被检工件接近。对人体无害，对工件无腐蚀作用。来源广，价格低廉。性能稳定。 由表中可知甘油耦合性能最好，四、仪器与灵敏度调整1 扫描线比例调整a 小角度纵波斜探头检测方法和横波斜探头检测方法 用LS-1、LS-2试块或试件进行调整，扫描线比例应使仪器显示屏显示出最大检测深度；b.纵波直探头检测方法 以工件厚度声程为基准调节，一般将工件二次底波调在10格，一次底波调在第5格。 也可按扫描线1：n的比例调节。 2.检测灵敏度调整 a 小角度纵波斜探头检测方法用LS-1、LS-2试块进行调整按下表进行，也可以将螺栓丝扣反射波最高波调整到60%的基准高作为检测灵敏度

10、。 四、仪器与灵敏度调整b 横波斜探头检测方法 一般直接用螺栓检测部位丝扣反射波最高波调整到60%的基准高作为检测灵敏度c.纵波直探头检测方法（参照DL/T694-1999) 可用小角度纵波斜探头检测方法进行检测灵敏度调整。 d 用螺栓裂纹对比试块调整检测灵敏度 根据检测方法要求，在试块检测面移动探头，找到模拟裂纹缺陷最高波，将模拟裂纹缺陷反射波最高波调整到80%的基准高作为检测灵敏度。四、仪器与灵敏度调整试块法调整灵敏度根据工件探伤灵敏度要求。将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达到某基准波高（如50%高），再根据工件厚度、要求、调节衰减器达到要求的灵敏度，这方法要注意下到几点：1）试块和

11、工件材质不同，衰减不同的补偿。2）试块和工件表面粗糙度不同的补偿。3）试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补偿（扩散、材质）。4）试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引起补偿。一般情况下补偿24dB。五、检测扫查与与缺陷评定1 扫查方式a 小角度纵波斜探头检测方法扫查两端为平面的刚性无中心孔螺栓和柔性无中心孔螺栓检测扫查方式扫查五、检测扫查与与缺陷评定b 横波斜探头检测方法扫查方式对于大于M48柔性有中心孔螺栓检测，应采用纵波斜探头从两端对螺栓本侧进行扫查，端面无法放置探头的应采用横波斜探头扫查。采用横波斜探头扫查时，先找到检测部位手孔波，调整好灵敏度，沿螺栓光杆周向移动，

12、前后约作用的扫查一周。五、检测扫查与与缺陷评定c. 纵波直探头检测方法扫查 两端为平面的螺栓应从两端分别对螺栓对侧和本侧进行扫查，单边检测螺栓长度400应进行分段扫查。d. 扫查应考虑： 扫查到整个探伤面； 声束扫查到整个工件检测范围内全体积； 探头移动间距相邻有一定范围覆盖重叠区； 扫查速度满足JB/T4730标准要求 有效声束范围。五、检测扫查与与缺陷评定 2 缺陷判定a 横波探伤时丝扣部位裂纹的识别 当螺栓某个丝扣部位出现裂纹时，其后邻近的第一个丝扣反射波被裂纹遮挡。当裂纹较大时，第二、第三个丝扣波也将被遮挡。如发现缺陷的反射波幅与其后的第一丝扣反射波幅只差大于或等于6db,且指示长度大

13、于或等于10mm时，即可判定为裂纹，见图。五、检测扫查与与缺陷评定螺栓内孔缺陷的识别可参照表3判伤界限的规定。验证方法纵波斜入射和横波两种检测手段可以互相验证。五、检测扫查与与缺陷评定b 指示长度的测定 当探伤时发现缺陷信号后，保持探伤灵敏度不变，探头沿周向向两侧移动来测长。对于纵波斜入射法，缺陷波波幅降至与丝扣波波幅相同时，探头移动距离为其指示长度。对于横波法，被遮挡的丝扣反射波升到与正常丝扣反射波相同，此时探头所移动的距离即为指示长度。c 评定凡评定为裂纹的螺栓应判废1）刚性螺栓纵波斜入射探伤缺陷信号波幅1mm反射当量，且指示长度10mm，应判定为裂纹。2）柔性螺栓:纵波斜入射探伤a）柔性

14、无中心孔螺栓。缺陷 信号位于本侧，其反射波幅1mm-10db反射当量，且指示长度10mm，应判定为裂纹。b）柔性有中心孔螺栓。缺陷信号波幅1mm反射当量，且指示长度10mm，应判定为裂纹。五、检测扫查与与缺陷评定 凡缺陷反射波幅大于或等于丝扣波幅6db，且指示长度10mm，应判定为裂纹。3）横波探伤 丝扣部位横波探伤时，按2.a条判定裂纹。 缺陷当量1mm模拟裂纹（声程位置大致相同）当量，且指示长度10mm，应判定为裂纹。 对于不足以判定为裂纹的较小信号应做好记录，并对安装位置进行记录跟踪，便于复查。4）纵波直探头探伤 螺栓内、外壁和丝扣裂纹判定参照纵波斜入射探伤要求，内部缺陷的判定参照JB/T47