南昌航空大学 超声检测课程设计旋翼梁

超声检测课程设计课题：旋翼梁的超声检测学院：测试与光电工程班级：11081211姓名：魏铄岩指导老师：李坚二零一四年九月十七日测试与光电工程学院

课程设计任务书测控系11081211班 学生魏铄岩学号11081211课题名称： 旋翼梁 的超声检测课题设计要求：编制所指定工件的超声探伤工艺规程，工艺卡。说明编制规程、工艺卡所依据的标准的条目，所选择参数的计算方法和过程。通过实践验证所编的规程、工艺卡的合理性和可靠性，如不能正确检测缺陷,则对所编规程进行修改，直到能检出。分析影响检测结果的相关因素，根据自己的实际的检测过程，重点分析其中一种的原因以及解决方法。根据自己选定的标准中的验收规定，对缺陷定量、定性、定位。课题内容：给定定工件实物名称、材料、热处理状态等。根据超声检测原理和工艺步骤，设计探伤规程和工艺卡。编写设计根据和原理说明。对实物进行检测，验证设计的合理性，或做修改，反复，达到设计上合理，实践上可行的要求。撰写课程设计报告（内含工件的检测报告）。进度安排：周一安排任务，任务说明周二s周四，查阅资料，设计。周四s周五答疑，验证确定设计任务。主要参考资料：GJB1580A-2004变形金属超声检验方法JB4730-2005特种设备无损检测郑辉等编《超声检测》中国劳动社会保障出版社2007年

学号：11081211学号：11081211学生姓名：魏铄岩指导老师：李坚摘要：超声检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。超声检测是利用超声波的众多特性（如反射和衍射），通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。本次课程设计利用超声检测的方法对旋翼梁进行检测。关键词：旋翼梁、超声、超声检测、缺陷指导老师签名:目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言 1\o"CurrentDocument"1钢锻件超声检测和质量分级 21.1范围 2\o"CurrentDocument"1.2探头 2\o"CurrentDocument"1.3单直探头标准试块 21.4检测方法 3\o"CurrentDocument"一般原则 3\o"CurrentDocument"纵波检测 31.4.3横波检测 4\o"CurrentDocument"1.5灵敏度的确定 5\o"CurrentDocument"1.6工件材质衰减系数的测定 5\o"CurrentDocument"缺陷当量的确定 6\o"CurrentDocument"1.8缺陷记录 6\o"CurrentDocument"1.9质量分级等级评定 6\o"CurrentDocument"2超声检测工艺卡 8\o"CurrentDocument"3纵波检测旋翼梁（锻件）编制说明 10\o"CurrentDocument"3.1调试好仪器 10\o"CurrentDocument"3.2探头的选择 10\o"CurrentDocument"3.3深度定标 10\o"CurrentDocument"3.4确定起始灵敏度 10\o"CurrentDocument"3.5扫查方式 11\o"CurrentDocument"3.6耦合剂的选择 11缺陷评定（见GJB1580A-2004） 11\o"CurrentDocument"4旋翼梁的超声检测报告 12\o"CurrentDocument"5总结 13\o"CurrentDocument"6致谢 14前言近年来，作为五大常规无损检测方法之一的超声检测（ultrasonic）在工业上有着非常广泛的应用。超声检测是一门新兴的应用科学技术。在工科高等院校中，应用物理，检测技术及仪器制造开设无损检测的课程很多。它以物理学、力学、电子学、计算机与材料科学为基础，在不破坏材料的前提下，应用近代物理学、电子学、和计算机科学提供的各种信息检测与信息处理技术，及时准确的发现工程材料及其表面的各种缺陷；测定材料的各种性能与物理量，并给与评价。其应用范围广泛检测结果准确，是检测领域畅谈的热题之一。目前在工业生产中已成熟应用的常规无损检测方法包括五大类，他们分别是：射线检测技术（RT）、超声检查（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）与涡流检测（ET）。超声检测是常规无损检测的重要方法之一。超声检测是声源产生超声波采用一定的方式使超声波进入工件。超声波在构件中传播并与工件中的材料及其中的缺陷发生作用，使传播方向或特征被改变。改变后的超声波被检测设备接收并对其进行处理分析。根据接收的超声波的特征评估工件本身及其内部是否存在缺陷。可以检测工件的内部叫深的缺陷，这是磁粉检测无法达到的，比射线更安全效率也更高，检测也比较方便。材料基本不受限制。应用广泛。超声检测在五大常规检测中具有极其重要的位置，通过本次实践与理论的结合让我提高了对超声检测理论的理解和实际的应运。1钢锻件超声检测和质量分级1.1范条适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内、外半径之比小于80%的环形和筒形锻件的周向横波检测。1.2探头双晶直探头的公称频率应选用5MHz。探头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称频率应选用2〜5MHz，探头晶片一般为屮14〜屮25mm。1.3单直探头标准试块采用CSI试块，其形状和尺寸应符合图1和表1的规定。如有需要也可采用其它对比试块。图1CSI标准试块

表1CSI标准试块尺寸试块序号CSI-1CSI-2CSI-3CSI-4L50100150200D50608080mm1.3.1检测面是曲面时，应采用CSIII标准试块来测定由于曲率不同而引起的声mm能损失，其形状和尺寸按图2所示。1.3.2检测时机。检测原则上应安排在热处理后，孑L、台等结构机加工前进行,85CSIII标准试块检测面的表面粗糙度RaW6.3仇m85CSIII标准试块1.4检测方法1.4.1 一般原则锻件应进行纵波检测，对筒形和环形锻件还应增加横波检测1.4.2纵波检测a）原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积。

主要检测方向如图3所示。其它形状的锻件也可参照执行；b）锻件厚度超过400mm时，应从相对两端面进行100%的扫查。(d)(f)(d)(f)钢锻件横波检测应按附录C（规范性附录）的要求进行。1.5灵敏度的确定单直探头基准灵敏度的确定：当被检部位的厚度大于或等于探头的3倍近场区长度，且探测面与底面平行时，原则上可采用底波计算法确定基准灵敏度。对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的3倍近场区时，可直接采用CSI标准试块确定基准灵敏度。扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的屮2mm平底孔当量直径。1・6工件材质衰减系数的测定1.6.1在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且有代表性部位，调节仪器使第一次底面回波幅度（B1或Bn）为满刻度50%,记录此时衰减器读数,再调节衰减器，使第二次底面回波幅度（B2或Bm）为满刻度的50%，两次衰减器读数之差即为（B1-B2）或（Bn-Bm）的dB差值（不考虑底面反射损失）。6.2衰减系数（TV3N，且满足n>3N/T,m=2n=按式（1）计算：a=（（Bn-Bm）-6]/2（m-n）T （1）式中：a 衰减系数，dB/m（单程）；（Bn-Bm）——两次衰减器的读数之差，dB；T 工件检测厚度，mm；N――单直探头近场区长度，mm；m、n 底波反射次数。1.6.3衰减系数（T23N）按式（2）计算a=（B1-B2）-6]/2T （2）式中：（B1-B2）——两次衰减器的读数之差，dB；式中其余符号意义同式（1）的规定。1.6.4工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件的衰减系数。1.7缺陷当量的确定1.7.1被检缺陷的深度大于或等于探头的3倍近场区时，采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量。对于3倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离-波幅曲线来确定缺陷当量。也可采用其它等效方法来确定。1.7.2计算缺陷当量时，若材质衰减系数超过4dB/m，应考虑修正。1.8缺陷记录1.8.1记录当量直径超过屮4mm的单个缺陷的波幅和位置。1.8.2密集区缺陷：记录密集区缺陷中最大当量缺陷的位置和缺陷分布。饼形锻件应记录大于或等于屮4mm当量直径的缺陷密集区，其它锻件应记录大于或等于屮3mm当量直径的缺陷密集区。缺陷密集区面积以50mmX50mm的方块作为最小量度单位，其边界可由6dB法决定。1.8.3底波降低量应按表2的要求记录。表2由缺陷引起底波降低量的质量分级等级IIIIIIV底波降BG/W8>8~1>14~>20~>26低量BF42026注：本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。1.9质量分级等级评定1.9.1单个缺陷的质量分级见表3。1.9.2缺陷引起底波降低量的质量分级见表2。

表3单个缺陷的质量分级等级IIIIIIWV缺陷当里直径甲4甲4+(>0dB~8dB)甲4+(>8dB~12dB)甲 4+(>12dB〜16dB)>卩4+16dB缺陷密集区质量分级见表4。表4密集区缺陷的质量分级等级IIIIIIV密集区缺陷占检测总面0>0〜5>5~1>10~>20积的百分比，%0201.9.3表2、表3和表4的等级应作为独立的等级分别使用。1.9.4当缺陷被检测人员判定为危害性缺陷时，锻件的质量等级为V。

2超声检测工艺卡超声检测工艺卡 编号：D17产品名称旋翼梁产品编号D17工件部件名称厚度50mm部件编号规格300*50mm材料牌号LD5检测时机热轧后检查项目锻件坡口形式表面状态热扎退火毛面焊接方法仪器探头参数仪器型号PXUT-27仪器编号探头型号2.5P14Z试块种类检测面整个外表面扫查方式锯齿和平仃扫查耦合剂30#机油表面补偿4db扫描线调节深度1：1检测灵敏度02一50mm技术要求检测标准GJB1580A-2004检测比例100%验收标准GJB1580A-2004合格级别I级（AAA级）

3纵波检测旋翼梁（锻件）编制说明3.1调试好仪器声速调准到5900m/s；调节声程键使检测范围为一个合适的值；折射角度设为零度；通道为单探头模式。（实验使用仪器PXUT-27型）3.2探头的选择选择高的频率有利于发现更小的缺陷；声束指向性好。但频率越高，近场区长度越大，衰减越大。所以一般选择低频率的，常选择0.5〜2.5MHZ。探头晶片尺寸越大，半扩散角越小，声束指向性越好，实际检测大面积工件时，经常选择晶片大的，提高效率。但实际检测中，考虑到检测工件在检测面很窄，一般选择合适的晶片尺寸。本次检测中综合选择的条件选择2.5pl4N3.3深度定标使用一个标准的试块，用它的一次底波和二次底波进行深度方向的i：i定标。1） 用波门框住第一次底波，调节始波偏移使仪器的ps=试块的厚度；2） 再用波门框住第二次底波，调节声速使仪器的PS=试块厚度的两倍；3） 重复1）、2）的步骤直到两次底波被框住时，在仪器上的显示分别为试块厚度的一倍和两倍。3.4确定起始灵敏度计算起始灵敏度公式:H计算起始灵敏度公式:H二三（表面补偿4dB）3.5扫查方式扫查前将仪器的增益调到起始灵敏度。再把要扫查的工件表面涂好耦合剂(30#机油)，注意扫查间距不应大于探头直径的一半。扫查速度不应超过150m/s；保证工件的全部被检测区域都能被超声束所覆盖；应尽量使主声束与缺陷反射面相垂直，以获得最大的回波高度。3・6耦合剂的选择超声检测中使用的耦合剂，一般要求：容易附着在工件表面上，有足够的浸润性，以排除探头与检测面之间由工件表面污渍造成的空气薄膜。声特性阻抗尽量与被检测材料的声特性阻抗相差小，有利于超声进入工件；对人体没有伤害，容易清除，价格廉价，来源广，对工件没有损害，本次实验选择的是30#机油。3.7缺陷评定(见GJB158OA-2004)4旋翼梁的超声检测报告委托单位南昌航空大学报告编号检验单位110812班11号检验日期2014/9/18工件工件名称旋翼梁工件编号D17工件规格300*50材料牌号LD5工件数量1工件状态热扎退火毛面检测条件仪器型号PXUT-27探头型号2.5P14N试块型号耦合剂30#机油验收标准GJB1580A-2004验收等级I级（AAA级）起始灵敏度02—50（增益数为47.5d