超声检测第六章陆志.ppt

《超声检测第六章陆志.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声检测第六章陆志.ppt（216页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、脉冲反射法超声检测通 用 技 术,江苏特检院常州分院 陆志春,目录,概述检测面的选择和准备 仪器与探头的选择 耦合剂的选用 纵波直探头检测技术 横波斜探头检测技术 影响缺陷定位、定量的主要因素 检测记录和报告,6.0 概述,脉冲反射法超声检测技术主要在以下方面：检测条件耦合与补偿仪器的调节缺陷的定位、定量、定性 经过长期的实践应用与经验积累，已经形成了成熟通用的技术手段。掌握这些通用技术的熟练对于发现缺陷并正确评价很重要。,脉冲反射法超声检测技术基本步骤,A检测前的准备(检测面选择与处理)B仪器、探头、试块的选择;C仪器调节与检测灵敏度确定;D耦合补偿;E扫查方式;F缺陷测定、记录和等级评定;

2、G仪器和探头系统复核。H后处理I出具报告J仪器、探头系统的复核,6.1 检测面的选择和准备,检测面选择：A 根据被检测缺陷的位置、取向，使入射声束尽可能垂直于缺陷反射面；缺陷的最大可能取向应根据 被检工件材质、坡口形式、焊接工艺等判断；B 使声束方向垂直于最危险的缺陷；C 应能使探头与工件间有足够的接触面积 D产生较少的非缺陷回波,如锻件,轴类,钢管,层状撕裂,未焊透,翼板未熔合,腹板未熔合,焊缝裂纹,焊缝缺陷,腹板焊趾裂纹,翼板焊趾裂纹,检测面的选择应该与检测技术的选择相结合:锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相 平行的表面；棒材：入射面为圆周面，纵波检测位于棒材中心区的、延伸方向与

3、棒材轴向平行的缺陷；横波检测位于表面附近垂直于表面的裂纹，或沿圆周延伸的缺陷。多个检测面入射检测：变形过程使缺陷有多种取向；单面检测存在盲区；单面检测灵敏度不能在整个工件厚度范围内实现时,表面准备：,满足探头移动及声耦合的要求；不同加工工艺后工件检测的处理要求不同。去除松动的氧化皮、毛刺、油污、切削或磨削产生的铁屑，焊接飞溅、焊渣等。不可能清除的部位，应作标记并留下记录，供质量评定时参考。粗糙度应6.3m，表面应清除杂物、松动氧化 皮、毛刺、油污等；,6.2 仪器与探头的选择,仪器的选择 仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。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

4、面。具体：1、对定位要求高时，应选择水平线性误差小的仪器2、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，3、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。,仪器的选择,4、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。5、室外现场检测，重量轻、荧光屏亮度高、抗干扰能力好的仪器。6、数字超探仪的采样频率不低于最高工作频率的5倍,6.2 仪器与探头的选择,探头的选择选择的依据：被检对象的形状、声学特点和技术要求选择的内容：探头的型式、频率、带宽、晶片尺寸和横波斜探头的K值,6.2 仪器与探头的选择,型式选择：原则为根据检测对象和检测

5、目的决定焊缝横波斜探头、纵波斜探头钢板、铸件纵波直探头钢管、水浸板材聚焦探头（线、点聚焦）近表面缺陷双晶探头表面缺陷表面波探头螺栓端面检测及检测面较小小角度纵波斜探头,6.2 仪器与探头的选择,探头频率选择 标准：0.510MHz，常用2.55MHz。1、超声波检测灵敏度/2，对钢用2.55MHz，为：纵波2.361.18，横波1.290.65，则纵波检测缺陷最小值为：0.61.2mm，横波检测缺陷最小值为：0.30.6mm。2、频率高，脉冲宽度小，分辨率高。,3、频率高，半扩散角小，指向性好，发现小缺陷能力强，横向定位准。,6.2 仪器与探头的选择,4、频率高，近场区大，对检测不利。5、频率

6、高，衰减大，厚工件、粗晶材料选用低频。,6.2 仪器与探头的选择,带宽的选择：带宽：超声脉冲频率具有无数个频率，在主频率附近可利用的频率有一个范围，这个范围大小称带宽。宽带探头：脉冲短，即脉冲宽度小，深度分辨率好，盲区小，灵敏度较低，信噪比好，适合粗晶材料探伤。窄带探头：脉冲长，即脉冲宽度大，深度分辨率差，盲区大，灵敏度高，穿透力强。,谐振式发射电路,非谐振式发射电路,发射脉冲波的频谱，按傅里叶级数分析，除谐振频率外，还包含许多其他频率,6.2 仪器与探头的选择,晶片尺寸选择晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005要求，即晶片面积500mm2，任一边长25mm。1、晶片大，半扩

7、散角小，指向性好，声束轴线附近缺陷检出能力强。2、晶片大，近场区大，对检测不利；辐射的超声波能量大，发现远距离缺陷能力强。检测效率高。,3、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。,6.2 仪器与探头的选择,6.2 仪器与探头的选择,探头K值的选择1、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。2、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，声程大，避免近场检测；厚工件K可小些。3、根据检测对象选K：如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.43，检测灵敏度最高.（端角反射）,a,b,6

8、.3 耦合剂的选用,耦合实现声能从探头向工件的传递，它可用探测面上声强透过率来表示耦合的好坏，声强透过率高，表示声耦合好。耦合剂在工件与探头之间表面，涂敷液体、排除空气，实现声能传递，该液体即耦合剂。常用：水，机油、甘油、水玻璃、化学浆糊，纤维素、洗洁精等,6.3 耦合剂的选用,对耦合剂的要求 对工件表面和探头表面有足够浸润性，并有流动性，附着力强，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,6.3.3影响声耦合的主要因素,耦合层厚度d 工件表面粗糙度耦合剂声阻抗工件表面形状,6.3.3影响声耦合的主要因素,耦合层厚度d 即半波长整数倍时声压透射

9、率为1，几乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射率最高。d0，最好。,6.3.3影响声耦合的主要因素,工件表面粗糙度1、同一耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果差，反射回波低。2、声阻抗低的耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果降低的更快。3、表面太光滑，耦合效果不会显著增加，但探头移动困难。耦合剂声阻抗的影响，同一检测面，耦合剂声阻抗越大耦合效果越好。实际耦合剂声阻抗在1.52.5106公斤/米2，而钢声阻抗为45106公斤/米2。,6.3.3影响声耦合的主要因素,工件表面形状平面工件耦合最好。凸曲面次之，点或线接触、凹曲面均耦合不好，中心不接触。曲率半径越

10、大，耦合效果越好。,6.4 纵波直探头检测技术,6.4.1 仪器调整 时基线的调整 又叫扫描线比例调节，俗称定标、扫描速度调节调整目的：保证在确定的检测范围内发现规定尺寸的缺陷，并确定缺陷的位置和大小。步骤：实际是扫描速度和零点调整两步，仪器自动校准，是两步并作一步走，手动校准可分步校准。1调零位 2调扫描线比例,0,6.4.1 仪器调整,扫描速度调整的实质是时基线与超声波传播的距离的比例的校准。扫描线比例1n（屏显示：实际值）。如n=2：板厚为50mm，一、二次底波在荧光屏2.5格和5格；如n=5：板厚为100mm，一、二次底波在荧光屏2格和4格。,6.4.1 仪器调整,T=50 二次底波,

11、T=100 二次底波,6.4.1 仪器调整,如检测厚度为400的锻件,？,0,100,1：10,6.4.1 仪器调整,双晶直探头时基线调整,200,B1,B2,6.4.1 仪器调整,检测灵敏度调整 概念：在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力目的：发现工件中规定大小的缺陷并对缺陷定量。依据：产品技术要求或有关标准规定。调节：仪器上增益、衰减器、发射强度等灵敏度旋钮要求：检测灵敏度要适当，太高，杂波多缺陷判断困难；太低，容易漏检。,P1强,P2弱,读数大,读数小,6.4.1 仪器调整,检测灵敏度调整方法 1）试块法 应用场合：声程小于3N，或不能获得工件底波，两表面不平行 方法：将探头对准标准

12、试块上人工缺陷探测使波高达到某基准波高，再根据工件厚度、要求、调节衰减器达到要求的灵敏度。,考虑事项：试块和工件材质不同，衰减不同的补偿。试块和工件表面粗糙度不同的耦合补偿。试块反射体声程和工件声程不同引起扩散补偿。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。,试块,锻件：CS-2 平底孔 CS-2、3、4、6平底孔钢板：CB-平底面 CB-5平底孔,6.4.1 仪器调整,2）工件底波法调整灵敏度 当反射体在声程3N以外，反射体的声压变化可以用理论计算得出。如计算出底波高与要求的检测灵敏度反射体之间回波高度差。方便、不用试块 不考虑表面补偿不考虑材质衰减（底面缺陷和底波声程相同）,

13、大平底与平底孔的分贝差：2.5P20Z探头，400mm钢制大平底与同声程 2平底孔的分贝差：44dB。这条件下可以dB=20logX-8.5注意：凡是能引起底波降低的情况，用底波调灵敏度时会增加灵敏度,将衰减器读数减少44dB,将底波调至基准波高,调整,6.4.1 仪器调整,传输修正值的测定 1、试块与工件厚度相同时 A 试块上第一次回波B1调到基准波高时衰减器读数dB值V1；B 工件上第一次回波B1调到基准波高时衰减器读数dB值V2，则传输修正值 dBV1V2(dB)dB为正，提高增益；dB为负，降低增益；传输修正值是表面耦合损失和材质衰减的总和。,传输修正值的测定,2、试块与工件厚度不相同

14、时按上述试块与工件同厚度测得的dB值，再按下式修正：,式中：-相同厚度时测得的dB值X工工件声程（mm）X试试块声程（mm）,6.4.1 仪器调整,工件材质衰减系数测定：目的：在检测大厚度工件检测，用计算法调整灵敏度和评定缺陷时，计算材质衰减引起的信号幅度差。注意：由于材质衰减系数与频率有关，测定时应采用实际检测工件的探头进行。方法原理利用工件两个相互平行的底面的多次反射波。测定要求：无缺陷处有代表性的三处的平均值。,6.4.1 仪器调整,工件材质衰减系数测定方法：1、工件T3N时，衰减系数测定 条件：T3N，且满足n3N/T，m=2n式中：衰减系数，dB/m（单程）；（Bn-Bm）-两次衰减

15、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。,2.5PZ20N=42,T=60?,T=70,B1,B2,B3,B4,B5,2、工件厚度T3N时，衰减系数测定 材质衰减系数超过4dB/m，应考虑修正。,目的：移动探头使声束覆盖到工件需检测的所有体积内容：扫查方式、扫查速度、扫查距离1、扫查方式：描述探头的移动方向、移动轨迹要考虑声束覆盖范围根据工件形状、缺陷可能取向和延伸方向，尽量使缺陷能够重复显现，并使动态波形容易判别。全面扫查：大面积局部扫查（平行线扫查）：分区扫查：体积大或形状复杂自动扫查：管类、轴类工件,6.4.2 扫查,6.4.2 扫查,扫

16、查方式：描述探头的移动方向、移动轨迹双晶探头应注意隔声层与扫查方向的关系,6.4.2 扫查,2、扫查速度：探头在检测面上相对于工件的移动速度。扫查速度适当，目视观察时保证缺陷回波能清楚地看到，在自动记录时保证记录装置有明确的记录。扫查速度的上限与探头的有效声束宽度和重复频率有关，实际计算时的有效声束宽度以探头的直径或宽度为准。由公式可知：D大，f高，则扫查速度可大一此，反之则扫查速度应慢一些。,声束有效宽度的测定,6.4 纵波直探头检测技术,6.4.3 缺陷的评定 缺陷位置确定 缺陷平面位置：找到缺陷最大反射波，缺陷位于探头主声束上，即在探头正下方工件内。埋藏深度：根据缺陷波声程及扫描线比例计

17、算得出。,6.4 纵波直探头检测技术,缺陷尺寸的评定（1）回波高度法 a）缺陷回波高度法：根据缺陷回波高度比检测灵敏度下基准波高比较，确定缺陷大小。b）底波高度法,BF为缺陷处底波高度，F缺陷波高，BG无缺陷处底波高度。,如JB4730中钢板探伤时缺陷的判定,6.4 纵波直探头检测技术,（2）缺陷当量评定法（适用于小于声场的缺陷的当量测定）A 试块对比法：将工件中自然缺陷与人工缺陷（试块上标准反射体）回波进行比较，定出的缺陷当量。当量尺寸。优点：明确直观，结果可靠，不受近场区的限制，对仪器的水平线性和垂直线性要求也不高，尤其是x3N的情况。缺点：需要大量的试块，携带不方便。,6.4 纵波直探头

18、检测技术,当试块厚度与工件厚度不同时，可能一试块厚度小于工件厚度，另一试块厚度大于工件厚度，此时用中间插入法确定缺陷大小。,80,120,110,?db,缺陷小于声束直径时用半波高度法测出的是声束直径，所以标准中规定指示长度小于10时按5计缺陷指示长度,6.4 纵波直探头检测技术,B 当量计算方法：原理：利用规则形状反射体回波声压与缺陷回波声压（缺陷波高dB值）进行比较得到缺陷当量。方法1 测出缺陷回波高度与基准平底孔回波高度的分贝差 dB，则缺陷的当量尺寸d：dj、xj基准平底孔的直径与埋深，d、x缺陷的当量直径与埋深，方法2 测出缺陷回波高度与大平底的回波高度的分贝差 dB，则缺陷的当量尺

19、寸d：xD大平底距探头的距离。,例题1,工件厚400，在250处有一缺陷比大平底反射波低16dB，探头频率4MHz，衰减系数0.01dB/mm，求缺陷当量大小。一、400处的孔与大平底的dB差-40dB二、现在大平底与250处缺陷相差-16dB三、波高增加了24dB四、增加原因：A 声程短扩散小 增加 8dBB 声程短材料衰减少 增加 3dBC 缺陷大 增加 13dBD 从=2至=4 12dB,例题2,钢包耳轴 直径150 长420衰减系数为0.01dB/mm 2.5MHZ c=5900m/s1、问用大平底调2灵敏度时，是低了？还是高了？（P176）2、如在300处有一缺陷波高比 试块上200

20、 处2反射波高40dB，试块材料中衰减不计，试块与工件耦合差4dB，缺陷当量大小？,例题3,一工件厚420衰减系数为0.01dB/mm，用f=2.5MHZ探头检测 c=5900m/sN=20。在200mm处发现一缺陷波，波高为40%，此时衰减器读数比420mm处的2平底孔反射波（基准波高80%）增加40dB，求缺陷当量大小？,一工件无法获得大平底底波，工件的材料衰减系数为0.02db/工件与试块表面耦合差4db1、如何调灵敏度？试块上2波高为增益56db，工件上增益为多少db时灵敏度满足要求？2、现在工件中80处发现一缺陷,波高比试块2002孔波高高40db，求缺陷当量大小,200,80,工件

21、,试块,6.4 纵波直探头检测技术,（2）缺陷当量评定法 C 通用AVG曲线法：d=GD例3:2.5P14Z直探头检测420mm钢工件，在210mm处发现一缺陷比工件底波低26dB，求当量尺寸。查图：G=0.2d=0.214=2.8mm,6.4 纵波直探头检测技术,（3）缺陷延伸长度的测定（适用于缺陷尺寸大于声束截面时的缺陷）A 相对灵敏度法 相对灵敏度法是以缺陷最高回波为基准，使探头沿缺陷长度方向两端移动，使缺陷波下降一定的dB值，常用6dB法（半波）、端点6dB法（半波）、12dB法（1/4波高）、20dB法（全波消失）。,6.4 纵波直探头检测技术,6.4 纵波直探头检测技术,b）绝对灵

22、敏度法 探伤仪在规定灵敏度条件下沿缺陷方向移动，使缺陷波下降至规定的位置如评定线，如GB11345和JB/T4730中区缺陷规定降到测长线即为绝对灵敏度法。,6.4 纵波直探头检测技术,c）端点峰值法 在探头移动过程中发现缺陷有多个高点，则将缺陷两端点最大波高处探头位置的距离作为端点峰值法指示长度。,6.4 纵波直探头检测技术,6.4.4 非缺陷回波的判别 迟到波61反射三角反射回波 探头杂波工件轮廓波,耦合剂反射幻象波 草状回波侧壁干涉波 其它变型波,波型转换与反射折射定律,1、迟到波,条件：探头在细长工件（板或棒）一端纵波探测，扩散声束纵波斜射到侧壁产生变型反射横波，再经反射变成纵波到达底

23、面返回探头形成迟到波。迟到的纵波声程特定X0.76d（d为板厚或棒直径）。L=70，S=33变形横波很强。,产生原因分析,X,A,B,D,C,E,X,变型波的声程之间的关系,注意：以纵波来校准仪器（定标），或者说纵波斜探头检测时，出现变形横波，则示波屏上显示的声程SL与实际的横波声程SS之间的关系为：以横波来校准仪器（定标），或者说横波斜探头检测时，出现变形纵波，则示波屏上显示的声程 SS与实际的纵波声程SL之间的关系为：,2、61 反射,纵波入射角与横波反射角满足：+=90时=90-sin=cos 在特定位置出现特定反射 对于钢=61=29,61反射的声程：,A,B,C,D,D,E,a,b,

24、2、61 反射实例,A处61反射的声程：(W试块上)B处反射的声程：C处反射的声程：,3、三角反射,底波，d。A不发生变形转换，形成等边三角形。B发生变形转换，形成等腰三角形，L-S-L。,L,S,A,B,C,O,D,ABD=90,CBD=CAD=L,S=90-2L,6.4.4 非缺陷回波的判别,4、探头杂波5、工件轮廓回波6、幻象波：重复频率过高时产生，现重复频率于深度范围同步调节，一般不会产生。,6.4.4 非缺陷回波的判别,7、侧壁干涉：纵波探头靠近侧壁，经侧壁反射的纵波和变型横波与直接传播的纵波互相干涉，造成探头靠近侧壁正对缺陷检测缺陷回波低，探头远离缺陷检测反而缺陷回波高，缺陷位置给

25、定时，有一个最佳位置，缺陷回波最高，但总是偏离缺陷。,6.4.4 非缺陷回波的判别,避免侧壁干扰条件：侧壁反射波声程与直接传播声程差大于4。1、轴线小缺陷无侧壁干扰条件：对钢：,2、底面无侧壁干扰条件：对钢：,6.5 横波斜探头检测技术,6.5.1 仪器调整 入射点、折射角测定 扫描线比例调节 声程比例 水平比例 深度比例,直射波,一次反射波,跨距,L,横波探伤示意图,S,L=SSin,H=SCOS,超声波横波探伤水平定位,超声波横波探伤深度定位,13,1 测定探头前沿,探头前沿l0,入射点,l0=100-87,2 测探头K值,距离L,前沿与K 值测试,用CSK-IIIA试块同时测前沿与K值,

26、L1+l0=40K 解方程得L2+l0=80K K、l0,6.5 横波斜探头检测技术,3 扫描线比例具体的调节方法：A按声程调节法：目的：使示波屏上的水平刻度值与横波声程成比例 试块：IIW1，CSK-IA，IIW2，半圆试块等 方法一：利用IIW1试块上R100mm圆弧面和91mm 平面结合纵横探头来调节。IIW1 CSK-IA,6.5 横波斜探头检测技术,0,50,100,6.5 横波斜探头检测技术,0,50,100,声程调节二,方法三：利用IIW2或半圆试块（带切槽）调节。IIW2圆弧面的反射特点：探头对准R25面时，反射波间距为25mm、75mm、75mm；探头对准R50面时，反射波间

27、距为50mm、75mm、75mm；,IIW-II,半圆试块半圆试块（不带切槽）反射特点：反射波间距为50mm、100mm、100mm 带切槽时反射波在50、100、150,中心带切槽时波形,中心不带切槽时波形,6.5 横波斜探头检测技术,B 水平调节、深度调节适用于模拟机，要先 知道K值。声束走的路径声程，衰减计算按声程，水平、深度只是便于模拟机定位。其它略。,水平距离 l,深度d,6.5 横波斜探头检测技术,0,22.4,44.8,K=2 深度1：1,6.5 横波斜探头检测技术,在CSK-IIIA试块上调深度1：1,第一步 测h=20 的孔第二步 测H=40的孔,6.5 横波斜探头检测技术,

28、3距离波幅曲线制作和灵敏度调整：略。4传输修正值测定和补偿：1）单探头法测定 工件与试块厚度相同。dBV1V2(dB)dB为正，提高增益；dB为负，降低增益；传输修正值是 表面耦合损失和 材质衰减的总和。,6.5 横波斜探头检测技术,传输修正值测定和补偿：2）双探头法测定 工件与试块厚度相同。,6.5 横波斜探头检测技术,传输修正值测定和补偿：2）双探头法测定 工件厚度小于试块厚度。,6.5 横波斜探头检测技术,传输修正值测定和补偿：2）双探头法测定 工件厚度大于试块厚度。,6.5 横波斜探头检测技术,6.5.2 扫查 横波斜探头扫查控制的内容也包括扫查速度、扫查间距和扫查方式三个方面。横波斜

29、探头扫查时，扫查速度和扫查间距的要求与纵波检测时相似。但扫查方式有其独有特点，扫查方式的运用不仅要考虑探头相对于工件的移动方向、移动轨迹，还要考虑探头的朝向。探头的朝向由声束方向确定，声束方向由缺陷取向确定，检测缺陷在焊缝中，声束方向必须朝向焊缝，在此基础上，控制探头的前后左右移动。,扫查方式 半波程扫查,按锯齿形扫查，同时有一个15的转动,晶片宽度的85%,扫查方式 全波程扫查,按锯齿形扫查，同时有一个15度的转动,晶片宽度的85%,检测横向裂纹扫查方式,6.5 横波斜探头检测技术,6.5.2 扫查 按JB/T4730标准要求作前后、左右、环绕和转动扫查。,6.5 横波斜探头检测技术,6.5

30、.3 缺陷的评定1 横波平面工件的缺陷定位 1）按声程调节扫描线比例,6.5.3 缺陷的评定 缺陷定位,二次波检测时深度：,2T,缺陷深d,缺陷深d,6.5 横波斜探头检测技术,2）按水平调节扫描线比例 一次波探伤时缺陷水平距离缺陷深度距离二次波探伤时缺陷深度距离：,6.5 横波斜探头检测技术,3）按深度调节扫描线比例 一次波探伤时缺陷水平距离缺陷深度距离二次波探伤时缺陷深度距离：,6.5 横波斜探头检测技术,6.5.3 缺陷的评定 2.横波周向探测 1）外园周向探测 比 大，H比d小。,H,A,B,C,D,d,R,O,L,2）内壁周向探测 比 小，h比d大。,6.5 横波斜探头检测技术,3）

31、最大探测壁厚,6.5 横波斜探头检测技术,3）最大探测壁厚 结论：K越小，Tm就越大标准中规定筒体可检测的内外径之比控制为r/R80%的原因：理论上当K=0.65时,Tm/D最大，r/R最小,但此时横波声压往复透射率低，容易漏检；当K=1时，Tm/D=0.1465，r/R=0.707，但由于随着r/R接近临界值，将会产生表面波，使声程偏差急剧增大。还要考虑到定位，定量的准确性，管材检测时直探头相对于管轴线的偏移距离也要控制,6.5 横波斜探头检测技术,6.5.3 缺陷的评定 3.缺陷定量 1）测长法 2）缺陷自身高度的测定,端部最大回波法 6dB法横波端角反射法 横波串列式双探头法 端点衍射法

32、,2）缺陷自身高度的测定,端部最大回波法一般用K1探头，误差小，聚焦探头精度高。数字机直接读出：图6-30：h；图6-31：h=h2-h1；,2）缺陷自身高度的测定,6dB法,2）缺陷自身高度的测定,横波端角反射法回波高度与h/有关，2mm以内不是单调的。,2）缺陷自身高度的测定,横波串列式双探头法：回波位置固定不动。底面盲区,2）缺陷自身高度的测定,端点衍射法：用匝门套住上下端点衍射波，读数相减即可。H=DW下-DW上,6.5 横波斜探头检测技术,6.5.3 缺陷的评定 4.非缺陷回波测定 1）工件轮廓回波 2）端角反射波 3）探头杂波 4）表面波 5）草状回波 6）焊缝中变型波 7）“山”

33、形波,有焊角反射波如有裂纹时混在一起,无焊角反射波如有裂纹时才显示,6.5 横波斜探头检测技术,焊缝中变型波：前提：s,6.6 影响缺陷定位、定量的主要因素,6.6 影响缺陷定位、定量的主要因素6.6.1 影响缺陷定位的主要因素1、仪器的影响,2、探头的影响制作工艺不同，同样参数的探头其性能也有差异，探头的频率、频谱不同会对探头声场产生影响也对信噪比、分辨力有明显影响，不同探头检测同一工件时，可能会有不同的结果。声束偏离：无论垂直入射还是倾斜入射检测，都是假定波束轴线与探头晶片几何中心重合，实际上这两者往往难以重合，造成声束偏离。当实际声束轴线偏离探头几何中心轴线较大时，缺陷定位精度会下降。,

34、2、探头的影响,探头双峰 探头发射的声场一般只有一个主声束，远场区轴线上声压最高，有些探头性能不佳，存在两个主声束，当发现缺陷时，很难判断是哪个主声束发现的，造成难以确定缺陷的实际位置。,2、探头的影响斜楔磨损 横波探头在检测过程中，由于工件表面的粗糙度，斜楔不呆避免地会磨损，操作者用力不匀导致探头前后磨损不同。斜楔后面磨损较大时，折射角增大也即探头K值增大，斜楔前面磨损较大时，折射角减小也即探头K值减小。探头磨损还会使探头入射点发生变化，影响缺陷定位。,3、工件的影响工件表面粗糙度 工件表面粗糙，除影响耦合效果外，而且由于表面凹凸不平，还会使声束进入工件的时间产生差异。当凹槽深度为/2时，则

35、进入工件的声波相位正好相反，使进入工件的声波互相干涉形成分叉使缺陷定位困难。,工件材质 工件材质对缺陷定位的影响可从声速和内应力两方面讨论。试块与工件声速不同，会使探头K值发生变化 工件内应力较大时，将使声波传播速度和方向发生变化：应力方向与波传播方向一致时，若应力为压缩应力，则应力作用会使工件弹性增加，声速加快；反之，若应力为拉伸应力，则声速减慢。当应力与波传播方向不一致时，波动过程中质点振动轨迹将受应力干扰，使波的传播方向产生偏离，影响缺陷定位。,3、工件的影响,工件表面形状检测曲面工件时，探头与工件接触有两种情况：一种是平面与曲面接触，这时为点或线接触，握持不当，探头折射角容易发生变化；

36、另一种是将探头斜楔磨成曲面，探头与工件曲面接触，这时折射角和声束形状发生变化，影响缺陷定位工件边界当缺陷靠近工件边界时，由于侧壁反射波与直接入射波在缺陷处产生干涉，使声场声压分布发生变化，声束轴线发生偏离，使缺陷定位误差增加。,3、工件的影响,工件温度探头的K值一般在室温下测定，当检测工件温度发生变化时，工件中声速发生变化，探头折射角发生变化，影响缺陷定位。,3、工件的影响,如声速改变量为4m/，当温度由25增高40，有机玻璃探头的K 值改变为多少？此时，如显示的缺陷深度20，则实际深度为多少？,工件中缺陷情况工件内部缺陷方向也会影响缺陷定位。缺陷倾斜时，扩散波束入射至缺陷时回波较高，而定位时

37、会误认为缺陷在声束轴线上，从而导致定位不准。,3、工件的影响,4、操作人员的影响仪器时基线比例调节仪器时基线在试块上调节，当工件与试块声速不同时，仪器的时基线比例发生变化，影响缺陷定位。调节比例时，若回波前沿没有对准相应水平刻度或读数不准，也会缺陷定位误差增加入射点、K值测定横波检测时，测定探头的入射点、K值误差较大时，会影响缺陷定位。定位方法不当横波周向检测圆筒形工件时，缺陷定位与平板工件不同，若仍按平板工件处理，定位误差会增加,6.6.2 影响缺陷定量的因素1、仪器及探头性能的影响仪器垂直线性、衰减器精度、频率、探头形式、晶片尺寸、折射角大小等直接影响回波高度。频率的影响由规则反射体回波声

38、压公式可知：超声波频率f对于大平底与平底孔回波高度的分贝差B有直接影响。f B，f B，频率偏差不仅影响底波法调节灵敏度，而且影响用当量计算法对缺陷定量。,6.6 影响缺陷定位、定量的主要因素,衰减器精度和垂直线性影响 缺陷定量依据相对波高，相对波高用衰减器来度量，衰减器精度直接影响缺陷定量，衰减器精度低定量误差大。采用面板曲线对缺陷定量时，仪器的垂直线性好坏影响缺陷定量精度。垂直线性差，定量误差大。,晶片尺寸的影响晶片尺寸影响近场区长度和波束指向性，对定量也有一定的影响探头K值的影响声压往复透射率与入射角有关。不同K值的探头的检测灵敏度不同，K值偏差影响缺陷定量。,2、耦合与衰减的影响耦合的

39、影响耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高度有较大的影响当探头与试块和被检工件表面耦合状态不同，又没有进行恰当的补偿，会使定量误差增加。,2、耦合与衰减的影响,衰减的影响实际工件存在材质衰减，当衰减系数较大或距离较大时，由此引起的衰减较大，如不加以考虑会影响定量精度。必要时应测定材质的衰减系数，在缺陷定量计算时加以考虑。,3、工件几何形状和尺寸的影响 工件底面形状不同，回波高度也不同，凸面会使反射波发散，回波降低，凹面会使反射波聚集，回波升高。如：实心圆柱工件检测空心圆柱工件外圆检测空心圆柱工件内圆检测,3、工件几何形状和尺寸的影响,工件底面 工件底面与检测面不平行、底面粗糙或沾有水迹、油污时，将

40、会使底波下降，影响利用底波调节的灵敏度将偏高，缺陷定量误差增加侧壁干涉也会使定量不准工件尺寸也影响定量：尺寸较小，缺陷位于3N以内时，利用底波调节灵敏度并定量，误差增加,4、缺陷的影响缺陷形状的影响缺陷形状对其回波波高有很大影响：平面形缺陷波高与缺陷面积成正比，与波长的平方和距离的平方成反比；球形缺陷波高与缺陷直径成正比，与波长的一次方和距离的平方成反比；长圆柱形缺陷波高和缺陷直径的1/2次方成正比，与波长的一次方和距离的3/2次方成反比。,对于点状缺陷：当尺寸很小时，缺陷形状对波高的影响就变得很小。当点状缺陷直径远小于波长时，可假定为平面波入射到小缺陷引起的乱反射，缺陷波高正比于缺陷平均直径

41、的三次方，即随缺陷大小的变化十分急剧，缺陷变小时，波高急剧下降，很容易下降到检测仪器不能检出的程度,缺陷方位的影响 探头型式、K值的选择时都要尽量保证声束轴线与缺陷面垂直，但实际情况是缺陷表面相对于超声波入射方向往往不垂直，对缺陷尺寸估计偏小的可能性很大。声波垂直缺陷表面时缺陷回波最高，当有倾角时，缺陷波高随入射角的增大而急剧下降。,光滑面回波波高随入射角的变化,圆片形平面缺陷的倾斜度对缺陷波高的影响,缺陷波的指向性 缺陷波高与缺陷波的指向性有关，缺陷波的指向性与缺陷大小有关，而且差别较大。垂直入射于圆平面形缺陷时，当缺陷直径为波长的2-3倍以上时，具有较好的指向性，缺陷回波较高，当缺陷直径低

42、于上述值时，缺陷波指向性变差，缺陷回波降低。,发射指向性与反射指向性,圆片形缺陷波的指向性,缺陷表面粗糙度的影响,a 定义 粗糙度小于1/3波长的表面认为平滑表面。b 平滑表面的反射类似镜面反射 c 粗糙表面垂直入射时，声波散乱反射，反射波由于相位差产生干涉，波高随粗糙度增加而下降d 粗糙表面倾斜入射时，波高随粗糙与波长的比值增大而增高，粗糙度接近波长时，即使入射 角度较大，也能接收到回波,2mm不规则冲坑（0.8），=2.4mm倾斜入射波高为0时波高的1/5，粗糙度为1/32时反射特性与之相同。如图,缺陷性质的影响缺陷波高由界面两边介质的声阻抗决定的。声阻抗差异较大时，可认为全反射，反射声波

43、强。当差异较小时，有一部分声波透射，反射声波变弱。工件中缺陷性质不同，大小相同的缺陷，其波高也不同。与缺陷内含物有关。含气体的比含夹渣的高与夹渣层厚度有关，理论上厚度为波长的四分之一的奇数倍时，反射最强，厚度为波长的二分之一的偶数倍时反射最弱。实际情况厚度大于波长的四分之一，缺陷波高基本一致,缺陷位置的影响缺陷波高还与其位置有关缺陷位于近场区时，同样大小的缺陷会随位置的不同而起伏变化，定量误差大，实际检测尽量避免在近场区检测定理。,6.7 检测记录和报告6.7.1 检测记录记录目的是为工件无损检测质量评定和编制检测报告提供书面的依据，并提供质量追踪所需的原始资料。记录的内容应尽可能全面，以尽可

44、能使重新检测时结果再现，实际使用的记录格式内容应符合相关标准的规定。总的要求：真实 准确 完整 有效 信息量大于报告签字：记录应有检测人员签字，编号保存，保存期限满足规定要求。,6.7.1 检测记录,一般内容：工件：名称 编号 规格 材质 产品型式 检测部位 检测时机 焊件时焊接方法坡口型式 热处理 表面状况 检测范围：扫查位置 面 侧缺陷检测情况：缺陷位置简图 缺陷位置尺寸 回波波幅 缺陷级别 缺陷类型 缺陷自身高度检测设备及附件：仪器型号 编号探头试块检测地点检测时间检测人员复核人员,6.7 检测记录和报告,6.7.2 检测报告检测报告格式：一般采用表格形式，当然也可以是文字叙述的形式。应

45、是体系文件 有受控版本号报告的内容：记录中的内容合同协内容：检测标准 检测技术等级 检测合格等级 检测比例检测工艺规程得版次、工艺卡编号检测委托单位 产品制造单位或安装单位工使用单位检测 人员资格审核人员资格 报告日期报告的保存期限也要符合相关标准规范的规定。,考题举例,1、对于表面粗糙的缺陷，当声波垂直入射时，缺陷回波波高随粗糙度的增大而下降。（O）2、纵波垂直法检测时，由于侧壁干涉的结果，位于侧壁附近的缺陷，在靠近侧壁检测时回波波幅高，远离侧壁检测时回波波幅低。（X）3、以下关于缺陷自身高度测定的叙述，错误的是：（B）A、横波端角反射法只能用于测试下表面开口缺陷高度；B、6dB测高法适用范

46、围广，测量精度高，且简便易行；C、端部最大回波法的测量误差与探头K值有关，当K1.0时误差较小；D、端点衍射波法是一种精确测量缺陷自身高度的方法，其难点在于衍射波的识别。,考题举例,4、探头沿圆柱外壁作周向探测时，如仪器用平板试块按深度1：1调节扫描线，下面那种说法正确？（D）A、显示的水平距离总是大于实际弧长；B、缺陷的实际径向深度总是大于显示；C、显示值与实际值之差，随显示值的增加而减少；D、以上都不正确。5、以下关于61反射波的叙述，错误的是：（B）A、产生61反射时，其声程是恒定的；B、产生61反射时，横波入射角为29，纵波反射角为61；C、产生61反射时，纵波入射角为61，横波反射角为29；D、产生61反射时，纵波入射角与横波反射角之和为90。6、画图说明从外壁沿周向检测筒体纵缝，缺陷定位与平板工件有何不同？,谢 谢 大 家!,祝大家考试顺利!,再见!,