【文章內(nèi)容簡介】 畢業(yè)設(shè)計論文 7 圖 21 斜平行掃查 圖 22 平行掃查 C級檢測： ① 采用 C 級檢測時應(yīng)將焊接接頭的余高磨平，對焊接接頭兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過的母材區(qū)域要用直探頭進(jìn)行檢測 。 ② 母材厚度 8mm～ 46mm 時，一般用兩種 K值探頭采用直射波法和一次反射波法在焊接接頭的單面雙側(cè)進(jìn)行檢測。兩種探頭的折射角相差應(yīng)不小于 10176。，其中一個折射角應(yīng)為 45176。 ③ 母材厚度大于 46mm～ 400mm 時，一般用兩種 K值探頭采用直射波法在焊接接頭的雙面雙側(cè)進(jìn)行檢測。兩種探頭的折射角相差應(yīng)不小于 10176。對于單側(cè)坡口角度小于 5176。的窄間隙焊縫，如有可能應(yīng)增加對檢測與坡口表面平行缺陷有效的檢測方法。 ④ 應(yīng)進(jìn)行橫向缺陷的檢測。檢測時，將探頭放在與焊縫及熱影響區(qū)上作兩個方向的平行掃查。 船體殼板對接焊縫檢測技術(shù)等級的選取 該焊縫采用檢測技術(shù)等級 B 級。 ① 殼板厚度為 22mm,在 母材厚度 8mm～ 46mm 范圍內(nèi)。 ② 焊接接頭兩側(cè)邊緣使探頭與焊接接頭中心線成 10176?！?20176。作兩個方向的斜平行掃查，如焊接接頭余高磨平，探頭應(yīng)在焊接接頭及熱影響區(qū)上作兩個方向的平行掃查。 ③ 若采用 C級檢測時應(yīng)將焊接接頭的余高磨平，但此焊縫檢測不需要將焊接接頭的余高磨平。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 8 αx3 橫波超聲檢測技術(shù)理論基礎(chǔ) 橫波超聲檢測的原理 橫波質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直，這樣的波稱為“橫波”。 橫波的特點是質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直。在橫波中波長通常是指相鄰兩個波峰或波谷之間的距離。電磁波、光波就是橫波。橫波；質(zhì)點的震動方向與波的傳播方向垂直的波。突起的部分為波峰，凹下部分叫波谷。波長的定義 波長：沿著波的傳播方向，在波的圖形中相對 平衡位置 的位移時刻相同的兩個質(zhì)點之間的距離。 橫波與縱波的波長 在橫波中波長通常是指相鄰兩個波峰 或波谷之間的距離。在縱波中波長是指相鄰兩個密部或疏部之間的距離。 探頭前沿與 K 值 探頭前沿 X是指橫波探頭入射點到探頭前短的水平距離 ； K值則表示鋼中折射 角的正切值。即 ?tan?K 如圖 31 所示。 圖 31 前沿與 X 值的示意圖 斜探頭的 K值（角度）選取可參照表 31 的規(guī)定。條件允許時，應(yīng)盡量采用較大 K值探頭。 表 31 推薦采用的斜探頭 K值 板厚 T， mm K 值 6～ 25 ～ （ 72176?！?60176。） 25～ 46 ～ （ 68176?！?56176。） 46～ 120 ～ （ 60176。～ 45176。） 120～ 400 ～ （ 60176?！?45176。） 時基線與靈敏度 時基線的調(diào)整，一方面是使水平掃描線顯示的范圍足以包含需 檢測的深度范圍，另一方面，要使時基線刻度與在材料中聲傳播的距離成一定比例，以便準(zhǔn)確地讀出缺陷波的深度位置。同時，還要將聲程零位調(diào)整到與時基線刻度線對齊，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 9 以便于讀數(shù)。 時基線上兩個信號位置相距的水平刻度值τ（格）與實際聲程差 x（ mm） 的比例，稱為時基線調(diào)整比例。因為時基線比例的調(diào)整實際上是改變掃描線從左到右掃描的速度，因此，又稱為掃描速度的調(diào)整。通常時基線調(diào)整比例是根據(jù)所需掃描聲程范圍確定的。 靈敏度就是發(fā)現(xiàn)零件中最小缺陷的能力。焊縫檢測靈敏度的調(diào)節(jié)，是為了保證所要求檢測的信號具有足夠高的幅度，在熒光屏上 顯示出來。為此，在標(biāo)準(zhǔn)中通常規(guī)定檢測靈敏度不低于評定線的靈敏度。在探測橫向缺陷時，應(yīng)將各線靈敏度均提高 6dB。這里所用對比試塊調(diào)節(jié)靈敏度，對比試塊的材質(zhì)、表面粗糙度等應(yīng)和被檢試件相同或相近，其中人工反射體與由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用于制作距離 波幅曲線的人工反射體一致。人工反射體的聲程應(yīng)大于或等于檢測時所用的最大聲程。 將探頭放到試塊上，聲束對準(zhǔn)選定的人工反射體，移動探頭，使人工反射體的回波達(dá)到最高。調(diào)節(jié)增益旋鈕，使最高回波達(dá)到所要求的基準(zhǔn)高度。再用衰減器增益檢測靈敏度所規(guī)定的分貝值（如：評定線要求Ф 3mm橫孔 16dB，即在Ф3mm 橫孔調(diào)到基準(zhǔn)波高的基礎(chǔ)上，提高 16dB），則靈敏度調(diào)節(jié)完畢。 DAC 曲線 描述某一確定反射體回波高度隨距離變化關(guān)系的曲線為 DAC 曲線，它是 AVG曲線的特例，國內(nèi)外關(guān)于焊縫檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)，幾乎都采用類似的距離幅度曲線進(jìn)行檢測靈敏度的調(diào)整和缺陷幅度當(dāng)量的評定。繪制距離 波幅曲線所用的人工反射體類型和尺寸各標(biāo)準(zhǔn)中有所不同。 圖 32 距離 波幅曲線 評定線和定量線之間（包括評定線）稱為Ⅰ區(qū)，定量線與判廢線之間（包括定量線）稱為Ⅱ區(qū)，判廢線及其以上區(qū)域稱為Ⅲ區(qū)。其中基準(zhǔn)線 DAC 是以Ф 1mm橫孔繪制的距離 波幅曲線。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 10 缺陷測量 定位 按深度定位，缺陷回波的水平刻度值為τ，缺陷的垂直深度 fd 和距入射點的水平距離 fl 為： 一次波法， ?ndf ? ??nlf ? （ 31） 二次波法 ， ?nTd f ?? 2 ??nlf ? （ 32） 缺陷長度測量（ 6dB 法） 探頭垂直與焊接接頭方向掃查，沿缺陷在高度方向的伸展觀察回波包絡(luò)線的形態(tài)。若缺陷的端部回波比較明顯，則以端部最大回波處作為 6dB 法的起始點；若缺陷回波只有 單峰，且變化比較明顯，則以最大回波處作為起始點；若回波高度變化很小，可將回波迅速降落前的半波高值，作為 6dB 法測高的起始點， 要鋸齒狀掃查 。 圖 33 6dB法波高示意圖 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 4 超聲波檢測儀器及設(shè)備 超聲檢測儀 CTS9009 數(shù)字式超聲波探傷儀是一款便攜式、數(shù)字式超聲波探傷儀，如圖41 所示。它能夠快速便捷、無損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷（裂紋、夾雜、氣孔等）的檢測、定位、評估和診斷。 圖 41 CTS9009型超聲波探傷儀 CTS9009 型超聲波探傷儀性能與特征： ① 最高采樣速率 240MHz，最小顯示范圍 5mm ； ② 工作頻率范圍 分 1～ 4MHz， ～ 10MHz 兩檔設(shè)置，分別突顯高靈敏度和寬頻帶的優(yōu)點 ； ③ 界面波跟蹤功能，脈沖重復(fù)頻率可調(diào)，避免在探傷過程中出現(xiàn)混響信號通過 。 ④ B 閘門間的邏輯關(guān)系，容易實現(xiàn)水浸法探傷或精確測厚 ； ⑤ 脈沖重復(fù)頻率可調(diào)，避免在探傷過程中出現(xiàn)混響信號 ； ⑥ 完善的 DAC曲線功能 ， 方便進(jìn)行回波 評價 具有測量探頭角度 (K值 )的功能 ； ⑦ 大容量存儲器可存儲高達(dá) 500 個數(shù)據(jù)集，包括波形、曲線、參數(shù)、探傷報告等 。 超聲波探頭 超聲波探頭是用來產(chǎn)生與接收超聲波的器件，是組成檢測系統(tǒng)的最重要的組件之一。超聲波探頭的性能也是直接影響到發(fā)射的超聲波的特性 ，影響到超聲波的檢測能力。 探頭的主要組成部分有壓電晶片、阻尼塊、電纜線、接頭、保護(hù)膜和外殼，如圖 42 所示。斜探頭中通常還有一使晶片與入射面成一定角度的斜楔。 ① 晶片 : 壓電晶片是以壓電效應(yīng)發(fā)射并接收超聲波的元件，是探頭中最重要的元件。晶片的性能決定著探頭的性能。晶片的尺寸和諧振頻率，決定著發(fā)射聲場的強(qiáng)度、距離幅度特性與指向性。晶片制作質(zhì)量的好壞，也關(guān)系西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 電纜線吸聲材料斜模阻電塊外殼壓電品片到探頭的聲場對稱性、分辨率、信噪比等特性。晶片可制成圓形、方形、矩形或曲面。 ② 阻尼塊和吸聲材料：阻尼塊是由環(huán)氧樹脂和鎢粉等按一定比例配成德阻尼材料，粘附在晶片或斜楔后面。阻尼塊的作用一是對壓電晶片的振動起阻尼作用；二是吸收晶片向其背面發(fā)射的超聲波；三是對晶片起支撐作用。 ③ 保護(hù)膜：壓電陶瓷晶片通常都很脆，在用與試件直接接觸的方式沿試件表面進(jìn)行掃查，晶片很容易損壞。為此，常在晶片前面粘附一層薄保護(hù)膜，以保護(hù)晶片和電極層不被磨損或破壞，某些情況下，也能改善探頭與試件的耦合效果。但保 護(hù)膜也會使始波寬度增大，分辨率變差，靈敏度降低。 ④ 斜楔：斜楔是斜探頭中為了使超聲波傾斜入射到檢測面而裝在晶片前面的楔塊。楔塊使探頭的晶片和試件表面形成一個嚴(yán)格的夾角，以保證晶片發(fā)射的超聲波按照設(shè)定的入射角傾斜入射到斜楔與試件的界面，從而能夠在界面處產(chǎn)生所需要的波形轉(zhuǎn)換，在試件內(nèi)形成特定波形和角度聲束，有斜楔就一般不用保護(hù)膜。 根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)，板厚在 6～ 25㎜的板材，應(yīng)選取 ～ （ ?72 ～?60 ）的探頭，被檢零件為 40㎜，所以選 取 ?k 的探頭。 試塊 圖 42 斜探頭示意圖 為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性、可比性，必須用一個具有已知固定特性的試樣（試塊）對檢測系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。超聲檢測用試塊通常分為兩種類型，即標(biāo)準(zhǔn)試塊（校準(zhǔn)試塊）和對比試塊（參考試塊）。 標(biāo)準(zhǔn)試塊 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 13 標(biāo)準(zhǔn)試塊具有規(guī)定的材質(zhì)、表面狀態(tài)、幾何形狀與尺寸，如圖 43所示。可用以評定和校準(zhǔn)超聲檢測設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)試塊通常由權(quán)威機(jī)構(gòu)討論通過，其特性與制作要求有專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 圖 43 CSKIA試塊 試塊中的平底孔應(yīng)經(jīng)硅橡膠覆型檢驗其直徑、孔底表面粗糙度、平面度等。檢驗后，平底孔應(yīng)清洗干燥后進(jìn)行永久性封堵。對于標(biāo)準(zhǔn)試塊，還應(yīng)測量其聲學(xué)性能。 CSKIA 試塊的主要用途 CSKIA 試塊是 GB113452021《鍋爐和鋼制壓力容器對接焊縫超聲檢測》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試塊，如入 44 所示。 CSKIA 試塊較多用于焊縫橫波檢測，也是本論文所使用的試塊。 ① 校驗超聲檢測儀的水平線性、垂直線性和動態(tài)范圍：用 50mm 或 100mm尺寸 。 ② 調(diào)節(jié)橫波時基線比例和范圍，用 50mm和 100mm尺寸 。 ③ 測定斜探頭在深度方向的分辨力 。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 14 ④ 可直接測出橫波斜探頭的 k 值。 CSKIIIA 對比試塊的主要用途 : ① 調(diào)節(jié)時基線比例和探測范圍 。 ② 測定斜探頭 的 k值 。 ③ 測定橫波 AVG曲線 。 ④ 調(diào)節(jié)檢測靈敏度 。 ⑤ 進(jìn)行缺陷定量。 圖 44 CSKⅢ A試塊 耦合劑 耦合劑的作用 為了改善探頭與試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測面之間的液體薄層稱為耦合劑。 當(dāng)探頭和試件之間有一層空氣時，超聲波的反射率幾乎為 100%，即使很薄的一層空氣也可以阻止超聲波傳 入試件。耦合劑可以填充探頭與試件間的空氣間隙，使超聲波能夠傳入試件，這是使用耦合劑的主要目的。除此之外，耦合劑有潤滑作用，可以減少探頭和試件之間的摩擦，防止試件表面磨損探頭，并使探頭便于移動。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 15 耦合劑的選用 為使超聲波能順利傳入工件，在探傷前必須在探測面上涂上耦合劑，常用的耦合劑有機(jī)油、化學(xué)漿糊、水、甘油等。 耦合劑的選用應(yīng)考慮： ① 工件表面光潔度和傾斜角度； ② 探測頻率； ③ 耦合劑的聲透性能； ④ 保存和使用的方便性； ⑤ 經(jīng)濟(jì)性和安全等。 各種耦合劑在工件表面光潔度較高時，其聲透性能一般相差不大，當(dāng)工件表面光潔度較差時，選用聲阻抗較大的耦合劑，如甘油，可獲得較好的聲透性能。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 16 5 焊縫超聲波檢測的過程 檢測面的修整 試件表面狀況的好壞，直接影響檢測結(jié)果， 因此，應(yīng)清除焊接試件表面的飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等。一般用砂輪機(jī)、銼刀、噴砂機(jī)、鋼絲刷、磨石砂紙等對檢測面進(jìn)行修整，表面粗糙度 Ra一般不大于 。 焊縫兩側(cè)檢測面的修整寬度應(yīng)至少等于探頭