【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 潤(rùn)濕劑和防腐劑等。甘油的優(yōu)點(diǎn)是聲阻抗大，耦合效果好，缺點(diǎn)是要用水稀釋?zhuān)菀资构ぜ纬筛g坑，價(jià)格較昂貴。機(jī)油和變壓器油的附著力、黏度、潤(rùn)濕性都較適當(dāng)，也無(wú)腐蝕性，價(jià)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(jì)制作的具有簡(jiǎn)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(huì)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(lái)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(diǎn)、K值等都是利用試塊來(lái)測(cè)試的。利用試塊可以調(diào)整儀器屏幕上水平刻度值與實(shí)際聲程之間的比例關(guān)系，即掃描速度，以便對(duì)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(shí)用AVG）來(lái)對(duì)缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是3N以?xún)?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(cè)量材料的聲速、衰減性能等。2）試塊的分類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)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(guó)20號(hào)鋼，正火處理，晶粒度7~8級(jí)。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(cè)用對(duì)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(duì)接焊縫檢測(cè)，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(duì)于焊縫中的危險(xiǎn)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(jiǎn)單、檢查速度快等特點(diǎn)，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(cè)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(shí)，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(duì)缺陷的定性、定量，常用不同的移動(dòng)方式。斜探頭的掃查方式一般分為以下幾類(lèi)：?jiǎn)翁筋^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(gè)探頭同時(shí)發(fā)射超聲波和接收回波，根據(jù)探頭不同移動(dòng)方式，單探頭掃查又可分為以下幾類(lèi)：這是在焊縫探傷中經(jīng)常使用的一種探頭移動(dòng)方式，即以鋸齒形往復(fù)移動(dòng)，每次前進(jìn)的齒距寬度d不得超過(guò)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(dòng)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(shí)，常使用這種掃查方法。探頭以缺陷為中心作環(huán)繞運(yùn)動(dòng)。為了估判缺陷的形狀常使用的方法。若探頭環(huán)繞缺陷時(shí)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(shí)，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(dòng)進(jìn)行掃查。當(dāng)在鋸齒形掃描中發(fā)現(xiàn)缺陷波時(shí)，可以使用左右掃查來(lái)確定缺陷的長(zhǎng)度；使用前后掃查來(lái)估計(jì)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(dòng)，此法多用于自動(dòng)化、半自動(dòng)或在無(wú)法辨認(rèn)真假反射波時(shí)，采用固定位置的一種掃查方式。探頭多次垂直于焊縫移動(dòng)。(2) 特殊掃查探頭與焊縫成一定的角度斜平行移動(dòng)。可以發(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(dòng)的一種掃查方法。從發(fā)現(xiàn)橫向缺陷的能力來(lái)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(gè)探頭進(jìn)行探傷，其中一個(gè)用于發(fā)射超聲波，另一個(gè)用于接收回波，根據(jù)兩個(gè)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(gè)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(cè)類(lèi)似中部未焊透這類(lèi)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(cè)面平行的缺陷。超聲波探傷作為無(wú)損檢測(cè)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(guò)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(lái)判定是否存在缺陷及其尺度的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。超聲檢測(cè)因其固有特點(diǎn)，它比較適合于檢測(cè)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(shí)，其優(yōu)點(diǎn)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(lái)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?yàn)樵谔絺鞍匆欢ǖ谋壤诔晝x熒光屏上作有距離—波幅曲線。下面詳細(xì)介紹。 (1)檢測(cè)條件的選擇由于焊縫中的危險(xiǎn)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(guò)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(gè)截面，能使聲束中心線盡可能與主要危險(xiǎn)性缺陷面垂直。~。常用耦合劑有機(jī)油、甘油、漿糊、潤(rùn)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(cè)。(2) 檢測(cè)前的準(zhǔn)備(3)探測(cè)面的修整探測(cè)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(dòng)區(qū)的深坑應(yīng)補(bǔ)焊后用砂輪打磨。探測(cè)面的修整寬度B應(yīng)根據(jù)板厚t和探頭的斜率K計(jì)算確定。(4)斜探頭入射點(diǎn)和斜率的測(cè)定1) 斜探頭的入射點(diǎn)測(cè)定。斜探頭聲束軸線與探頭楔塊底面的交點(diǎn)稱(chēng)為斜探頭的入射點(diǎn)，商品斜探頭都在外殼側(cè)面標(biāo)志入射點(diǎn)，由于制造偏差和磨損等原因，實(shí)際入射點(diǎn)往往與標(biāo)志位置存在偏差，因此需經(jīng)常測(cè)定。其測(cè)定方法如下：用CSK2B或IIW試塊測(cè)定，將斜探頭置于試塊R100圓心處，探測(cè)R100圓弧，如圖41所示。前后移動(dòng)探頭，使所獲得的反射回波最高。此時(shí)探頭殼側(cè)面與R100圓心的刻度線所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為入射點(diǎn)。圖41斜探頭入射點(diǎn)的測(cè)定2)斜探頭K值的測(cè)定。斜探頭的標(biāo)稱(chēng)K值為斜探頭聲束在鋼中折射角的正切值。K值與入射點(diǎn)等參數(shù)的準(zhǔn)確性對(duì)缺陷定位精度影響很大，其標(biāo)稱(chēng)值也因制造、磨損等原因與實(shí)際值往往存在差異，因此需在使用前和使用中經(jīng)常測(cè)定。K值的測(cè)定方法如下：用CSK2B或II W試塊測(cè)定，將被測(cè)探頭置于試塊上，探頭沿試塊側(cè)面前后移動(dòng)，當(dāng)對(duì)應(yīng)于φ50圓弧面所獲得最高反射回波時(shí)，斜探頭的入射點(diǎn)所對(duì)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(jiàn)圖42)。圖42斜探頭折射角(K值)的測(cè)定(5) 儀器時(shí)間基線的調(diào)整時(shí)間基線的調(diào)整包括零點(diǎn)校正和掃描速度調(diào)整。在橫波檢測(cè)時(shí)，為了定位方便，需要將聲波在斜楔塊中的傳播時(shí)間扣除，以便將探頭的入射點(diǎn)作為聲程計(jì)算的零點(diǎn)，扣除這段聲程的作業(yè)就是零點(diǎn)校正。掃描速度的調(diào)整則是與零點(diǎn)校正同時(shí)進(jìn)行的，可使定位更為直接。時(shí)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(shí)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(diǎn)標(biāo)記同IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊上R 100圓心(試塊上的“0”點(diǎn))重合。這時(shí)，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(huì)出現(xiàn)R100圓弧面的多次回波。根據(jù)測(cè)量范圍的要求，使某兩個(gè)回波分別對(duì)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(diǎn)即對(duì)應(yīng)于探頭入射點(diǎn)。滿(mǎn)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(gè)圓弧面的反射進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)：將斜探頭對(duì)準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波BB2分別對(duì)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(gè)圓弧面的反射進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)：將斜探頭對(duì)準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波BB2分別對(duì)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(cè)時(shí)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(duì)比試塊來(lái)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(jí)》(GB 1134589)中采用對(duì)比試塊(340橫通孔試塊)繪制DAC曲線，其主要步驟如下：1)將測(cè)試范圍調(diào)整到探傷使用的最大探測(cè)范圍，并按深度、水平或聲程調(diào)整時(shí)的基線掃描比例。2)依據(jù)工件厚度和曲率選擇合適的對(duì)比試塊，在試塊上所有孔深小于等于探測(cè)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(mǎn)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(cè)其它橫孔，并找到最大反射波高，分別將峰值點(diǎn)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(diǎn)連成圓滑曲線，并延伸到整個(gè)探測(cè)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(píng)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(yàn)級(jí)別板厚/mm靈敏度DACA8~50B8~300C8~300判廢線DACDAC4dBDAC2dB定量線DAC10dBDAC10dBDAC8dB評(píng)定線DAC16dBDAC16dBDAC14dB備注一般采用B級(jí)檢驗(yàn)，原則上在焊縫單面雙側(cè)進(jìn)行6)在作上述測(cè)試的同時(shí)，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的便攜式試塊上的某一參考反射體作同樣測(cè)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(chǎng)進(jìn)行靈敏度驗(yàn)。(7) 探傷作業(yè)超聲波檢驗(yàn)應(yīng)在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格后進(jìn)行。檢驗(yàn)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(lèi)、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(píng)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(shí)，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(dòng)間隔要保證至少10%的探頭寬度重疊。為探測(cè)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(jiàn)圖45)。探頭前后移動(dòng)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(dòng)的同時(shí)，還應(yīng)作的左右轉(zhuǎn)動(dòng)。為探測(cè)焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷，應(yīng)進(jìn)行斜平行掃查（見(jiàn)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(dòng)態(tài)波形或區(qū)分缺陷訊號(hào)與偽訊號(hào)，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(guò)左右掃查測(cè)定缺陷指示長(zhǎng)度；通過(guò)前后掃查并結(jié)合左右掃查找出缺陷的最高回波；通過(guò)定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞運(yùn)動(dòng)推斷缺陷的形狀和缺陷性質(zhì)。對(duì)所有反射波幅超過(guò)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(zhǎng)度。當(dāng)時(shí)間基線按水平距離調(diào)整時(shí)，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(guò)計(jì)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(zhǎng)度△l的測(cè)定采用1/2波高法。當(dāng)缺陷反射波只有一個(gè)高點(diǎn)時(shí)，用降低6dB相對(duì)靈敏度測(cè)長(zhǎng)(見(jiàn)圖47)；當(dāng)缺陷反射波峰值起伏變化，有多個(gè)高點(diǎn)時(shí)，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(dòng)長(zhǎng)度作為缺陷長(zhǎng)度(見(jiàn)圖48)。圖47 6dB法測(cè)長(zhǎng)圖 圖48 端點(diǎn)峰值法測(cè)長(zhǎng)(4)焊縫缺陷的評(píng)定超過(guò)評(píng)定線的信號(hào)，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(shí)應(yīng)采取改變探頭角度、增加探傷面、觀察動(dòng)態(tài)波形、結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征作判定；如對(duì)波形不能準(zhǔn)確判斷時(shí)，應(yīng)輔以其他檢驗(yàn)方法判定。相鄰兩缺陷各向間距小于8mm時(shí)，兩缺陷指示長(zhǎng)度和作為單個(gè)缺陷的指示長(zhǎng)度。最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，其指示長(zhǎng)度小于10mm時(shí)按5mm計(jì)。GB 1134589標(biāo)準(zhǔn)將焊縫質(zhì)量分為I、II、III、IV四個(gè)等級(jí)。其中I級(jí)質(zhì)量最高，IV級(jí)質(zhì)量最低，具體分級(jí)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(zhǎng)度按表42的要求進(jìn)行評(píng)定。最大反射波幅不超過(guò)評(píng)定線的缺陷，均評(píng)為Ⅰ級(jí)；最大反射波幅超過(guò)評(píng)定線的缺陷，檢驗(yàn)者判定為裂紋、未焊透等危險(xiǎn)性缺陷時(shí)，無(wú)論其波幅和長(zhǎng)度如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)；反射波幅位于I區(qū)的非裂紋性缺陷，均評(píng)為I級(jí)；反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無(wú)論其指示長(zhǎng)度如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)。不合格的缺陷應(yīng)返修。外觀缺陷的返修比較簡(jiǎn)單，對(duì)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(zhǎng)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(yàn)。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(jí)分類(lèi) 檢驗(yàn)等級(jí)