【正文】 ad 2m i n ?fad 5m i n ?第五章 板材和管材超聲波探傷 ? 第一節(jié) 板材超聲波探傷 ? 一、板材分類 ? δ6mm薄板 ? 6mm≤δ≤40 mm中板 ? δ40mm厚板 ? 二、鋼板中常見(jiàn)缺陷 ? 存在于內(nèi)部 ? 分層 ——鋼錠中非金屬夾雜物，金屬氧化物，硫化物以及夾渣在軋制過(guò)程中被軋扁而形成。 ? 避免側(cè)壁干擾條件： ? 側(cè)壁反射波聲程與直接傳播聲程差大于 4λ。 ? 根據(jù)具體工件情況及橫波探傷時(shí)特定條件，要具體分析。 ? 重復(fù)頻率太高時(shí)產(chǎn)生，可降低重復(fù)頻率。 ? 四、其它非缺陷波： ——各種形狀工件輪廓波不相同要具體分析。 ? B1——L底波 ——————————聲程 d ? H1——L等邊三角形反射波 —————聲程 ? H2——LSL反射波 ———————聲程 。 的很強(qiáng)的橫波反射。 ? 由 ? 及 ? 即入射角 α=61176。 ? α+β=90176。 反射： ? 特定反射。 第十節(jié) 非缺陷回波的判別 ? 一、遲到波 ? 條件：探頭在細(xì)長(zhǎng)工件（板或棒）一端縱波探測(cè)，擴(kuò)散聲束縱波射到側(cè)壁產(chǎn)生變型橫波，再變成給縱波經(jīng)底面反回探頭引導(dǎo)成遲到波。 ? 根據(jù)多次底波情況： ? 鋼板中重皮處多次反射消失，無(wú)缺陷處多次反射清晰可見(jiàn)。 ? 四、根據(jù)底波分析缺陷性質(zhì)，在鋼板中大量應(yīng)用 ? 根據(jù)一次底波 B1情況： ? 缺陷波很強(qiáng)， B1消失 ——大面積缺陷（夾層、裂紋等）。 ? 探測(cè)時(shí)探頭和缺陷相對(duì)移動(dòng)，移動(dòng)方式為：平移、前后移、環(huán)繞缺陷、轉(zhuǎn)動(dòng)等。 ? 各種缺陷內(nèi)部含的物質(zhì)不同，對(duì)入射的聲波吸收情況不同。 ? 在熔合線附近，如連續(xù)或間斷為坡口邊緣未熔合等。 ? 在焊縫中心有一定長(zhǎng)度的缺陷大多為未焊透。 ? 缺陷密集程度：在熒光屏掃描線某一范圍內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)一系列簇狀缺陷，在不同方向探測(cè)缺陷回波情況差不多。 ? 形狀分為： ? 平面形缺陷：在不同探測(cè)面上探測(cè)這種缺陷，其回波高顯著不同，探測(cè)時(shí)聲束垂直于平面時(shí)回波很高，聲束平行于平面時(shí)回波很低，一般此類缺陷為裂紋、夾層類。 ? 焊縫：產(chǎn)生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合等。 ? 如鍛鋼：則可能產(chǎn)生白點(diǎn)，裂紋這是最危險(xiǎn)的缺陷。 ? 3. 工件幾何形狀和尺寸（曲率變化要補(bǔ)償） ? 4. 缺陷的影響 ? 缺陷的形狀，方位與入射波夾角等，指向性（回波指向性），表面粗糙度，性質(zhì)，位置（在近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)等）等。 ? 探頭形式，晶片尺寸（影響 N大?。? ? 探頭 K偏差（往復(fù)透過(guò)率與入射角有關(guān)）。 ? ③定位方法不當(dāng)：曲面工件未修正等。 ? ①調(diào)儀器掃描線比例不準(zhǔn)。 ? 工件溫度下降 K值變小。 ? ④ 工件邊界：靠工件邊界探測(cè)時(shí)，由于側(cè)壁干擾，使主聲束偏向，改變 K值。壓力應(yīng)力聲速增加，拉應(yīng)力聲速減小每 1kg/mm2引起 %。 ?①表面粗糙：表面凹凸不平引起進(jìn)入工件聲束分叉。 第八節(jié) 影響缺陷定位、定量的主要因素 ? 一、影響缺陷定位的主要因素： ：水平線性、水平刻度精度。 ? ② 一定要找到裂紋端部最高回波。用計(jì)算法得到。 ? 這里關(guān)鍵是如何確定 X X2和 β1和 β2可用試塊人工缺陷測(cè)定得到。2hbtg ??? 六、相對(duì)靈敏度 10dB法 ? 先用一次波找到缺陷最高波，再前后移動(dòng)探頭，確定探頭在探測(cè)面上的位置 A和 B，再根據(jù)位置 A、 B的聲程 X X2和探頭 K值，確定缺陷高度： h。見(jiàn)書(shū) P143，圖 。 K=1時(shí)完全正確。 ? ⑥當(dāng)兩個(gè)探頭靠在一起時(shí)，可測(cè)缺陷下端點(diǎn)最下部位置，該位置離工件下表面距離 h’為：h’= 稱死區(qū)范圍， b為兩探頭靠近時(shí)入射點(diǎn)之間距離。 ? ④只能檢測(cè)厚工件中垂直于表面的大缺陷，（如窄間隙厚焊縫電渣焊縫中未焊透）。 ? ② 工件中有缺陷時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)出的聲波通過(guò)工件底面反射至接收探頭。用此法可測(cè)量單面焊未焊透高度。 ? 因此，此種方法光靠波高無(wú)法確定缺陷深度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用不同深度槽形試塊對(duì)比得出缺陷深，故誤差較大。） ? 四、橫波端角反射法 ? 橫波射到下表面開(kāi)口缺陷（根部未焊透，下表面裂紋等）回波高 h與波長(zhǎng) λ以及探頭 K值有關(guān)。測(cè)量裂紋深度（開(kāi)口裂紋） ? 裂紋深 h為 h= = ? 如用 K=1探頭，則 h= （實(shí)際測(cè)量時(shí)常用 K＝ 1斜探頭） ? l0——探頭前沿長(zhǎng)度， a——探頭前沿至缺陷距離。則調(diào)節(jié)時(shí)，只要在 40mm處探直角棱邊使回波調(diào)到基準(zhǔn)波高（如 50%），再提高21dB，靈敏度就調(diào)好了。 ? ⑤ 靈敏度調(diào)節(jié)： ? 利用工件本身直角棱邊反射波作參考信號(hào)。再將探頭后移至離棱邊 65mm，將棱邊波 B2調(diào)在 。 ? ④掃描速度調(diào)節(jié)： ? 為調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，一般不用試塊（如試塊和工件材質(zhì)，表面完全相同也可以用試塊）。 ? ② 當(dāng)裂紋內(nèi)有油、或水時(shí)，裂紋表面粗糙時(shí)及下端裂太尖時(shí)，裂紋尖端 B回波可能不出現(xiàn)。所以，表面光潔度，耦合狀況等對(duì)測(cè)量精度無(wú)影響。然后移至裂紋兩側(cè)，相同間距 a，記錄表面波通過(guò)裂紋回傳位置。先在無(wú)缺陷處將探頭相對(duì)，相距 a mm。 ? 當(dāng)比例為 1:1時(shí)， h= TBTA ? （當(dāng)板厚 T不是很大時(shí)，在裂紋尖端產(chǎn)生變型橫波 S）則橫波 S傳到底面任反回，熒光屏上出現(xiàn) S反回波TS則裂紋深度。（常用 1:1） ? 表面波在開(kāi)口缺陷開(kāi)口處 A和裂紋下端 B反回波為T(mén)A和 TB。對(duì)于自然裂紋不知多長(zhǎng)，多深時(shí)，光憑波高高度，就斷定深度大是依據(jù)不足的。 ? 當(dāng)槽長(zhǎng)增大超過(guò)聲場(chǎng)直徑時(shí)表面波反射波趨向最大，并保持此值不變。 槽長(zhǎng)一定時(shí)，深度在 ~2λ范圍內(nèi)時(shí)隨深度增加而表面波反射波增高。 ? 因此表面波探傷不宜在小于 2λ的板中進(jìn)行。 ? ： ? 材料厚度大于 2λ時(shí)，材料厚度對(duì)表面波傳無(wú)影響。 ? 故傳播路徑上有油滴會(huì)產(chǎn)生反射，用油手拍打探頭前表面時(shí)，表面波會(huì)衰減掉。 ? 如圖：表面波在 A、 B反射間還有 ? S變型橫波到底面的反射，波型為： S 表面波RACSB在C 處產(chǎn)生變形橫波S 的反射圖4 5T ASB③ 棱邊曲率半徑 R5λ時(shí)，表面波幾乎全部跨越傳播，無(wú)反射；棱 ? 邊曲率半徑 Rλ時(shí)，反射信號(hào)最大。 ? 因工件中裂紋與表面之間會(huì)成各種角度，為防止漏檢，必須從兩個(gè)方向上探測(cè)。 之后，反射逐漸降低；大于 170176。 ? 用 ~5MHZ頻率表面波，反射信號(hào)在棱角小于或等于 90176。） ? （即大于 N） ? （三） 表面波的傳播特性 ? 1. 對(duì)表面柱孔和近表面橫孔隨孔徑增大反射率增加，頻率越高，反射率增大越快。 ? （ N已全部在透場(chǎng)楔內(nèi)）。 較好。 αR=62176。 ? 2. 利用縱波斜入射到工件表面產(chǎn)生表面波。 ，對(duì)平面波而言，與頻率無(wú)關(guān)，與材料的泊松比 σ ? 和橫波聲速 CS有關(guān)。 ，深度 δ=，質(zhì)點(diǎn)不作水平方向振動(dòng)（在此深度 ? 上有缺陷將不會(huì)引起反射，也就是檢測(cè)不出）。 ，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只限于在傳播方向與垂直于表面的 ? 平面內(nèi)，其軌跡為橢圓。 ? 只適用：表面開(kāi)口缺陷 ? 缺陷深度小于 2λ的情況。 ? 1. ： BF——為缺陷處底波高度， F——缺陷波高 ? 2. ： BG——無(wú)缺陷處底波高度 ? 3. 此方法在鋼板、鍛件探傷中常應(yīng)用。 ? ⑤ 用 20dB法時(shí)應(yīng)考慮聲場(chǎng)修正。（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指示長(zhǎng)度小于 10mm，以 5mm計(jì)）。 ? 對(duì)裂紋、未熔合、條形夾渣等宜用10~12dB法。 ? ② 對(duì)缺陷回波包絡(luò)線有多個(gè)極大值缺陷，可用端點(diǎn) 6dB法或端點(diǎn)峰值法。 ? 關(guān)鍵：尋找端點(diǎn)峰值位置。 ? 3. 端點(diǎn)峰值法：一般將缺陷測(cè)少。 ? ② 缺陷長(zhǎng)度（指示長(zhǎng)度）與缺陷波高和所規(guī)定的測(cè)長(zhǎng)值位置有關(guān)，如缺陷波高只比規(guī)定測(cè)長(zhǎng)靈敏度高 3dB，即為 3dB測(cè)長(zhǎng)，一般將缺陷測(cè)短。使缺陷波下降至規(guī)定的位置如評(píng)定線，如 JB/T4730 ? 中 Ⅰ 區(qū)缺陷規(guī)定降到測(cè)長(zhǎng)線即為絕對(duì)靈敏度法。 ? 關(guān)鍵：確定端部缺陷回波 峰值 （最高值），找到了缺陷端部峰值后，和 6dB法同樣操作。常用 6dB（半波）、 12dB（波高）、 20dB（全波消失）。故指示長(zhǎng)度一般小于或等于實(shí)際長(zhǎng)度（此時(shí)所用 dB值即缺陷波最高波下降 dB值 ≤6dB時(shí)），當(dāng) dB6dB時(shí)，一般將缺陷測(cè)大，即指示長(zhǎng)度大于實(shí)際長(zhǎng)度。按規(guī)定方法測(cè)得的缺陷長(zhǎng)稱指示長(zhǎng)度。 ? 二、測(cè)長(zhǎng)法： ? 適用于缺陷尺寸大于聲束截面時(shí)的缺陷。 ? ③ 用 AVG圖計(jì)算，可直接查得缺陷相對(duì)大小G，再乘探頭晶片尺寸 DS則可得缺陷尺 Df。 ? 如靈敏度為平底孔，題中要求求出長(zhǎng)橫孔當(dāng)量，這要互換。 ? 如題中告訴衰減，要弄清是雙程還是單程的。 2 X????????????????? ?? XXD 224??XDPO ??4*2? 計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮： ? ① 材質(zhì)衰減。rRP21?? 園柱曲面： PC= ? 凸面 r內(nèi)半徑 ? PC= ? 凹面 R外半徑。 ?? ???ff DXLPP2 ? 球孔： Xpp ??4 ? 基本公式：（各標(biāo)準(zhǔn)反射體回波聲壓） ? 大平底： 21 ? 一般實(shí)際缺陷總比所定的當(dāng)量值大 3~5倍，或更多。 ? ? △當(dāng)量：不同類型和不同大小的工件中的任何缺陷反射回波高與同聲程的某 ? 標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的反射回波高相同時(shí)，則該標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)則）反射體的類型和尺寸即為該缺陷的當(dāng)量。 ? 缺點(diǎn)：要做大量試塊，成本高。 ? ③ 探測(cè)條件一致，儀器、探頭、靈敏度一致。 ? 要求：① 加工一系列不同聲程，不同形狀（平底孔或橫孔），不同尺寸（直 ? 徑不同）試塊，將自然缺陷聲程與試塊上聲程相近的反射體比較。 第六節(jié) 缺陷大小測(cè)定 ? 一、當(dāng)量法 ? 適用于小于聲場(chǎng)的缺陷的當(dāng)量測(cè)定。360??? ???????? ? RrSi nSi n /1? 一般： μ≤，則 μ條件，可求得： ? K= r/R ? K= r/R ? K= r/R ? 由上式可得到 ? μ和 T/D關(guān)系曲線 ? m和 T/D關(guān)系曲線 ? 實(shí)際應(yīng)用時(shí)可查圖，可求出缺陷靠近內(nèi)壁（一次）和外壁（二次）的水平跨距和缺陷位置。 ? 當(dāng)探頭在外園探測(cè)時(shí)，設(shè)平板工件跨距 ? AH=2Ttgβ ? 工件上橫波一次波聲程 ? AG=式中 T——工件板厚， β——探頭折射角。 ? 3. 最大探測(cè)壁厚 ? 探頭在筒體外表面探測(cè)時(shí)，主聲束與內(nèi)表面相切時(shí)筒體的壁厚即為最大探測(cè)壁厚 Tm。 ? ⌒ 為缺陷離探頭外表面弧長(zhǎng)。 ? R 為工件外半徑。nTf ? 深度： df= nTf ? 二次波： df=2T –nTf ? 四、橫波周向探測(cè) ? 1. 外園周向探測(cè) ? 離外表深度 H=R ? ? ? ?22 dRKd ??弧長(zhǎng) ⌒ L dRKd? = 180?Rtg1 ? 式中： d為掃描線上顯示的平板工件深度。 ? 定出：水平距離 Lf=nTf可直接在掃描線上讀出深度 df=nTf/K，二次波 ? df=2TnTf/K。 ? 二、表面波探傷缺陷定位： ? 根據(jù)缺陷波前沿位置按所調(diào)掃描線比例確定缺陷離探頭距離。 22???T 圖4 3 BA圖44? A △ dB =20lg +10lg ? B △ dB =20lg － 10lg ? 特點(diǎn)：①方便、不用試塊 ? ②不考慮表面補(bǔ)償 ? ③不考慮材質(zhì)衰減（底面缺陷和底波聲程相同） ? 方法：只要求出底波高與要求的檢測(cè)靈敏度反射法之間回波高度差。 ? △ dB=20lg ? ③ 工件底面和探測(cè)面形狀不同。 ? ? 要求：① 工件底面和探測(cè)面平行。 ? 試塊反射體聲程和工件檢測(cè)靈敏度要求聲程不同引起補(bǔ)償（擴(kuò)散、材質(zhì)）。 ? 將探頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)試塊上人工缺陷探測(cè)使波高達(dá)到某基準(zhǔn)波高（如 50%高）， ? 再根據(jù)工件厚度、要求、調(diào)節(jié)衰減器達(dá)到要求的靈敏度，這方法要注意下到幾點(diǎn)： ? 試塊和工件材質(zhì)不同，