【文章內(nèi)容簡介】 潤濕劑和防腐劑等。甘油的優(yōu)點是聲阻抗大，耦合效果好，缺點是要用水稀釋，容易使工件形成腐蝕坑，價格較昂貴。機(jī)油和變壓器油的附著力、黏度、潤濕性都較適當(dāng)，也無腐蝕性，價格又不貴，因此是最常用的耦合劑?；瘜W(xué)糨糊的耦合效果比較好，也是一種常用的耦合劑。(4) 試塊試塊是按一定用途設(shè)計制作的具有簡單幾何形狀人工反射體的試樣。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。1）試塊的作用超聲波探傷靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會引起漏檢。因此在超聲波探傷前，常用試塊上某一特定的人工反射體來調(diào)整探傷靈敏度。超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、靈敏度余量、分辨力、盲區(qū)、探頭的入射點、K值等都是利用試塊來測試的。利用試塊可以調(diào)整儀器屏幕上水平刻度值與實際聲程之間的比例關(guān)系，即掃描速度，以便對缺陷進(jìn)行定位。利用某些試塊繪出的距離波幅當(dāng)量曲線（即實用AVG）來對缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是3N以內(nèi)的缺陷，采用試塊比較法仍然是最有效的定量方法。此外還可利用試塊測量材料的聲速、衰減性能等。2）試塊的分類：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對比試塊。：平底孔試塊、橫孔試塊和槽形試塊等。3）焊縫探傷常用試塊舉例a.ⅡW試塊 ⅡW試塊是標(biāo)準(zhǔn)試塊其結(jié)構(gòu)尺寸如圖31所示。ⅡW試塊材質(zhì)相當(dāng)于我國20號鋼，正火處理，晶粒度7~8級。在焊縫探傷中多用于儀器調(diào)試。 RB2試塊是GB113451989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果》中規(guī)定的焊縫檢測用對比試塊。結(jié)構(gòu)尺寸如圖32所示。RB2試塊主要用于厚度為8~100mm的對接焊縫檢測，材質(zhì)與被檢材料的聲學(xué)性能相同或相近。圖31 ⅡW試塊圖32 RB2試塊 橫波斜探頭探傷技術(shù)目前檢查焊縫內(nèi)部質(zhì)量最常用的是射線和超聲波探傷法。對于焊縫中的危險缺陷——裂紋、未焊透，尤其是微裂紋和輕微未焊透，用超聲波探傷比用射線更容易發(fā)現(xiàn)，而且超聲波探傷還具備儀器簡單、檢查速度快等特點，因此被廣泛應(yīng)用。在焊縫探傷中，由于焊縫加強(qiáng)高的影響及焊縫中存在的缺陷往往是與探測面近于垂直或形成一定角度，所以在一定情況下采用超聲波傾斜入射到工件內(nèi)部的探傷方法，即橫波斜探頭法進(jìn)行。 橫波斜探頭探傷原理 橫波斜探頭探傷技術(shù)是利用超聲波傾斜入射到界面時，產(chǎn)生的波形轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，從而利用波形轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生的橫波穿透工件，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的。其原理圖如圖33所示。1工件 2焊縫 3缺陷 4超聲波束 5斜探頭圖33橫波斜探頭探傷原理為了發(fā)現(xiàn)缺陷和對缺陷的定性、定量，常用不同的移動方式。斜探頭的掃查方式一般分為以下幾類：單探頭的掃查、特殊掃查及雙探頭掃查。(1) 單探頭的掃查單探頭掃查是用一個探頭同時發(fā)射超聲波和接收回波，根據(jù)探頭不同移動方式，單探頭掃查又可分為以下幾類：這是在焊縫探傷中經(jīng)常使用的一種探頭移動方式，即以鋸齒形往復(fù)移動，每次前進(jìn)的齒距寬度d不得超過晶片寬度，如圖34所示。圖34鋸齒形掃查示意圖探頭作原地轉(zhuǎn)動的掃查方法。該法常與鋸齒形掃查并用，當(dāng)用鋸齒形掃查探出缺陷后，需確定缺陷的方向和形狀時，常使用這種掃查方法。探頭以缺陷為中心作環(huán)繞運動。為了估判缺陷的形狀常使用的方法。若探頭環(huán)繞缺陷時反射波高度變化不大，一般估判為曲面狀缺陷。但當(dāng)探頭靠近凸起的焊道發(fā)現(xiàn)缺陷波時，用此法估判缺陷形狀是困難的。由于焊縫中的自然缺陷在多數(shù)情況下形狀是復(fù)雜的，有一定的方向性，所以難以找到上述典型波形。將探頭前后和左右移動進(jìn)行掃查。當(dāng)在鋸齒形掃描中發(fā)現(xiàn)缺陷波時，可以使用左右掃查來確定缺陷的長度；使用前后掃查來估計缺陷的自身深度。使用兩種方法也可估判缺陷的形狀。探頭多次平行于焊縫移動，此法多用于自動化、半自動或在無法辨認(rèn)真假反射波時，采用固定位置的一種掃查方式。探頭多次垂直于焊縫移動。(2) 特殊掃查探頭與焊縫成一定的角度斜平行移動?？梢园l(fā)現(xiàn)焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷(如裂紋等)。此法多用于具有焊縫加強(qiáng)高的工件。在焊縫加強(qiáng)高磨平的情況下，將探頭放在焊縫上移動的一種掃查方法。從發(fā)現(xiàn)橫向缺陷的能力來講，它比平行掃查的效果好。(3) 雙探頭掃查雙探頭掃查是用兩個探頭進(jìn)行探傷，其中一個用于發(fā)射超聲波，另一個用于接收回波，根據(jù)兩個探頭不同位置可分為以下幾種：探頭分別置于焊縫的兩側(cè)或一側(cè)，以便發(fā)現(xiàn)焊縫的橫向或縱向缺陷。兩個探頭置于焊縫的同一側(cè)，并分別置于工件的兩面，以便探測類似中部未焊透這類缺陷。探頭分別置于焊縫兩側(cè)并與焊縫垂直，可發(fā)現(xiàn)與探測面平行的缺陷。超聲波探傷作為無損檢測一種方法，因其探傷效率高、成本低、穿透能力強(qiáng)，而被廣泛應(yīng)用。它是利用頻率超過20KHz的高頻聲束在試件中與試件內(nèi)部缺陷（如裂縫、氣孔、夾渣等）中傳播的特性，來判定是否存在缺陷及其尺度的一種無損檢測技術(shù)。超聲檢測因其固有特點，它比較適合于檢測焊縫中的平面型缺陷，如裂紋、未焊透、未熔合等。焊縫厚度較大時，其優(yōu)點愈明顯。 焊縫超聲波探傷焊縫探傷主要采用斜探頭橫波探傷，斜探頭使聲束斜向入射，斜探頭的傾斜角有多種，使用斜探頭發(fā)現(xiàn)焊縫中的缺陷與用直探頭探傷一樣，都是根據(jù)在始脈沖與底脈沖之間是否存在傷脈沖來判斷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊縫中存在缺陷之后，根據(jù)探頭在試件上的位置以及缺陷回波在顯示屏上的高度，就可確定出焊縫的缺陷位置和大小。這是因為在探傷前按一定的比例在超聲儀熒光屏上作有距離—波幅曲線。下面詳細(xì)介紹。 (1)檢測條件的選擇由于焊縫中的危險缺陷常與入射聲束軸線呈一定夾角，基于缺陷反射波指向性的考慮，頻率不宜過高，：板厚較大，衰減明顯的焊縫，應(yīng)選用更低一些的頻率。探頭折射角的選擇應(yīng)使聲束能掃查到焊縫的整個截面，能使聲束中心線盡可能與主要危險性缺陷面垂直。~。常用耦合劑有機(jī)油、甘油、漿糊、潤滑脂和水等，從耦合劑效果看，漿糊與機(jī)油差別不大，但漿糊粘度大，并具有較好的水洗性，所以，常用于傾斜面或直立面的檢測。(2) 檢測前的準(zhǔn)備(3)探測面的修整探測面上的焊接飛濺、氧化皮、銹蝕和油垢等應(yīng)清除掉，探頭移動區(qū)的深坑應(yīng)補(bǔ)焊后用砂輪打磨。探測面的修整寬度B應(yīng)根據(jù)板厚t和探頭的斜率K計算確定。(4)斜探頭入射點和斜率的測定1) 斜探頭的入射點測定。斜探頭聲束軸線與探頭楔塊底面的交點稱為斜探頭的入射點，商品斜探頭都在外殼側(cè)面標(biāo)志入射點，由于制造偏差和磨損等原因，實際入射點往往與標(biāo)志位置存在偏差，因此需經(jīng)常測定。其測定方法如下：用CSK2B或IIW試塊測定，將斜探頭置于試塊R100圓心處，探測R100圓弧，如圖41所示。前后移動探頭，使所獲得的反射回波最高。此時探頭殼側(cè)面與R100圓心的刻度線所對應(yīng)的點即為入射點。圖41斜探頭入射點的測定2)斜探頭K值的測定。斜探頭的標(biāo)稱K值為斜探頭聲束在鋼中折射角的正切值。K值與入射點等參數(shù)的準(zhǔn)確性對缺陷定位精度影響很大，其標(biāo)稱值也因制造、磨損等原因與實際值往往存在差異，因此需在使用前和使用中經(jīng)常測定。K值的測定方法如下：用CSK2B或II W試塊測定，將被測探頭置于試塊上，探頭沿試塊側(cè)面前后移動，當(dāng)對應(yīng)于φ50圓弧面所獲得最高反射回波時，斜探頭的入射點所對應(yīng)的試塊上的角度刻度或K值刻度指示即為該探頭的折射角或K值(見圖42)。圖42斜探頭折射角(K值)的測定(5) 儀器時間基線的調(diào)整時間基線的調(diào)整包括零點校正和掃描速度調(diào)整。在橫波檢測時，為了定位方便，需要將聲波在斜楔塊中的傳播時間扣除，以便將探頭的入射點作為聲程計算的零點，扣除這段聲程的作業(yè)就是零點校正。掃描速度的調(diào)整則是與零點校正同時進(jìn)行的，可使定位更為直接。時間基線的調(diào)整方法有如下幾種：1)按聲程調(diào)整。調(diào)整后熒光屏上的時間基線與聲程成正比，具體做法：用斜探頭在IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊(或CSK2B試塊)上調(diào)試，使橫波斜探頭的入射點標(biāo)記同IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊上R 100圓心(試塊上的“0”點)重合。這時，由于R100圓弧面的回波被R100圓心處的反射槽反射，在熒光屏上會出現(xiàn)R100圓弧面的多次回波。根據(jù)測量范圍的要求，使某兩個回波分別對準(zhǔn)熒光屏上各自的相應(yīng)刻度，則熒光屏上多標(biāo)尺零點即對應(yīng)于探頭入射點。滿刻度相當(dāng)于聲程250mm。2)按水平距離調(diào)整。調(diào)整后熒光屏上的基線刻度與反射體的水平距離成正比。由于水平距離L與聲程s的關(guān)系是：, (β=arctanK)故可利用CSKZB試塊上R50和R100兩個圓弧面的反射進(jìn)行調(diào)整，此時：將斜探頭對準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波BB2分別對準(zhǔn)基線刻度、即可。3)按深度調(diào)整。調(diào)整后熒光屏上的基線刻度與反射體的深度h成正比。由于深度h與聲程s的關(guān)系是：, (β=arctanK)故可利用CSK2B試塊上R50和R100兩個圓弧面的反射進(jìn)行調(diào)整，此時：將斜探頭對準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波BB2分別對準(zhǔn)基線刻度hh2即可。(6) 距離一波幅(DAC)曲線的繪制由于相同大小的缺陷因聲程不同，回波幅度也不相同。超聲波檢測時要根據(jù)缺陷回波波幅高度判定缺陷是否有害，必須按不同聲程的回波波幅進(jìn)行修正。通常是用指定的對比試塊來制作距離一波幅(DAC)曲線?！朵摵缚p手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》(GB 1134589)中采用對比試塊(340橫通孔試塊)繪制DAC曲線，其主要步驟如下：1)將測試范圍調(diào)整到探傷使用的最大探測范圍，并按深度、水平或聲程調(diào)整時的基線掃描比例。2)依據(jù)工件厚度和曲率選擇合適的對比試塊，在試塊上所有孔深小于等于探測深度的孔深中，選取能產(chǎn)生最大反射波幅的橫孔為第一基準(zhǔn)孔。3)調(diào)節(jié)“增益”使該孔的反射波為熒光屏滿幅高度的80%，將其峰值標(biāo)記在熒光屏前的輔助面板上。依次探測其它橫孔，并找到最大反射波高，分別將峰值點標(biāo)記在輔助面板上；如果做分段繪制，可調(diào)節(jié)衰減器分段繪制曲線。4)將各標(biāo)記點連成圓滑曲線，并延伸到整個探測范圍，該曲線即為φ3mm橫孔DAC曲線基準(zhǔn)線(如圖43)。圖43 距離一波幅(DAC)曲線的范圍5)依據(jù)表41規(guī)定的各線靈敏度，在基準(zhǔn)線下分別繪出判廢線、定量線、評定線，并標(biāo)記波幅的分區(qū)(如圖44)。圖44距離一波幅曲線(DAC)示意圖表41 距離波幅曲線的靈敏度檢驗級別板厚/mm靈敏度DACA8~50B8~300C8~300判廢線DACDAC4dBDAC2dB定量線DAC10dBDAC10dBDAC8dB評定線DAC16dBDAC16dBDAC14dB備注一般采用B級檢驗，原則上在焊縫單面雙側(cè)進(jìn)行6)在作上述測試的同時，可對現(xiàn)場使用的便攜式試塊上的某一參考反射體作同樣測量，并將其反射波位置和峰值標(biāo)記在曲線板上，以便現(xiàn)場進(jìn)行靈敏度驗。(7) 探傷作業(yè)超聲波檢驗應(yīng)在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格后進(jìn)行。檢驗前，探傷人員應(yīng)了解受檢工件的材質(zhì)、曲率、厚度、焊接方法、焊縫種類、坡口形式、焊縫余高及背面襯墊、溝槽等情況。探傷靈敏度不應(yīng)低于評定線靈敏度。當(dāng)受檢工件的表面耦合損失及材質(zhì)衰減與試塊不一致時，應(yīng)考慮探傷靈敏度的補(bǔ)償。探傷掃查速度不應(yīng)大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動間隔要保證至少10%的探頭寬度重疊。為探測縱向缺陷，斜探頭垂直于焊縫中心線放置在探傷面上，作鋸齒形掃查(見圖45)。探頭前后移動的范圍應(yīng)保證掃查到全部焊縫截面及熱影響區(qū)。在保持探頭垂直焊縫作前后移動的同時，還應(yīng)作的左右轉(zhuǎn)動。為探測焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷，應(yīng)進(jìn)行斜平行掃查（見圖46），可在焊縫兩側(cè)邊緣使探頭與焊縫中心線成作斜平行掃查。圖45 鋸齒形掃查圖 圖46 斜平行掃查為確定缺陷的位置、方向、形狀，觀察缺陷動態(tài)波形或區(qū)分缺陷訊號與偽訊號，可采用前后、左右、轉(zhuǎn)角、環(huán)繞等四種探頭基本掃查方式。通過左右掃查測定缺陷指示長度；通過前后掃查并結(jié)合左右掃查找出缺陷的最高回波；通過定點轉(zhuǎn)動和環(huán)繞運動推斷缺陷的形狀和缺陷性質(zhì)。對所有反射波幅超過定量線的缺陷，均應(yīng)確定其位置、最大反射波幅所在區(qū)域和缺陷指示長度。當(dāng)時間基線按水平距離調(diào)整時，缺陷的水平距離l可由缺陷最大反射波在熒光屏上的位置直接讀出；缺陷的深度h可通過計算或作圖求出。奇次波h=l/K－(n－1)t,n=3...偶次波h=nt－1/K,n=4…式中n—波次；t—試件厚度；l—缺陷水平距離；h—缺陷深度；K—探頭斜率。缺陷指示長度△l的測定采用1/2波高法。當(dāng)缺陷反射波只有一個高點時，用降低6dB相對靈敏度測長(見圖47)；當(dāng)缺陷反射波峰值起伏變化，有多個高點時，則以缺陷兩端反射波降至1/2最大反射波波高之間探頭的移動長度作為缺陷長度(見圖48)。圖47 6dB法測長圖 圖48 端點峰值法測長(4)焊縫缺陷的評定超過評定線的信號，應(yīng)注意其是否具有裂紋等危害性缺陷的特征，如有懷疑時應(yīng)采取改變探頭角度、增加探傷面、觀察動態(tài)波形、結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征作判定；如對波形不能準(zhǔn)確判斷時，應(yīng)輔以其他檢驗方法判定。相鄰兩缺陷各向間距小于8mm時，兩缺陷指示長度和作為單個缺陷的指示長度。最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，其指示長度小于10mm時按5mm計。GB 1134589標(biāo)準(zhǔn)將焊縫質(zhì)量分為I、II、III、IV四個等級。其中I級質(zhì)量最高，IV級質(zhì)量最低，具體分級規(guī)定如下。最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷指示長度按表42的要求進(jìn)行評定。最大反射波幅不超過評定線的缺陷，均評為Ⅰ級；最大反射波幅超過評定線的缺陷，檢驗者判定為裂紋、未焊透等危險性缺陷時，無論其波幅和長度如何，均評定為Ⅳ級；反射波幅位于I區(qū)的非裂紋性缺陷，均評為I級；反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無論其指示長度如何，均評定為Ⅳ級。不合格的缺陷應(yīng)返修。外觀缺陷的返修比較簡單，對焊縫內(nèi)部缺陷應(yīng)用碳弧氣刨刨去缺陷；為防止裂紋擴(kuò)大或延伸，刨去長度應(yīng)在缺陷兩端各加50mm。刨削深度也應(yīng)將缺陷完全徹底清除，露出金屬母材，并經(jīng)砂輪打磨后施焊；返修區(qū)域修補(bǔ)后應(yīng)按原探傷要求進(jìn)行復(fù)驗。同一條焊縫一般允許連續(xù)返修補(bǔ)焊2次。表42缺陷的等級分類 檢驗等級