超声波探伤作业指导书(改).doc

焊缝手动超声波探伤焊缝手动超声波探伤常规超声波检测不存在对人体的危害，它能提供缺陷的深度信息和检出射线照相容易疏漏的垂直于射线入射方向的面积型缺陷能即时出结果；与射线检测互补超声检测局限性：1. 由于操作者操作误差导致检测结果的差异2. 对操作者的主观因素（能力、经验、状态）要求很高3. 定性困难4. 无直接见证记录（有些自动化扫查装置可作永久性记录） 5. 对小的（但有可能超标的缺陷）不连续性重复检测结果的可能性小6. 对粗糙、形状不规则、小而薄及不均质的零件难以检查7. 需使用耦合剂使波能量在换能器和被检工件之间有效传播超声波的一般特性：超声波是机械波（光和 X 射线是电磁波） 超声波基本上具有与可闻声波相同的性质它们能在固态、液态或气态的弹性介质中传播但不能在真空中传播在很多方面，一束超声波类似一束光向光束一样，超声波可以从表面被反射；当其穿过两种声速不同物质的边界时可被折射（实施横波检测基理） ；在边缘处或在障碍物周围可被衍射（裂纹测高；端点衍射法基理） 第一节第一节焊接加工及常见缺陷焊接加工及常见缺陷一、焊接加工1、焊接方法：有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊、气焊（氧气+乙炔） 。

焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程利用电能或其它能量产生高温熔化金属，形成熔池，熔融金属在熔池中经冶金反应后冷却，将两母材牢固的结合在一起，形成焊接接头焊接过程中，其焊弧温度高达 6000℃，相当于太阳表面温度熔池温度也在 1200℃以上因局部高温带来以下问题：易氧化；产生夹渣；渗入气体（空气中氧、氮）；产生应力为防止有害气体渗入，手工电弧焊是利用外层药皮高温时分解产生的气体形成保护埋弧焊和电渣焊是利用固体或液体焊剂作为保护层气体保护焊是利用氩气或二氧化碳气（惰性气体）作保护层2、接头形式：有对接接头、角接接头、T 型接头和搭接（搭接接头在锅炉压力容器中不允许采用） 对接接头 角接接头T 型接头 搭接接头3、坡口形式：I 型、V 型、U 型、X 型、K 型为保证两母材焊接时能完全熔合，焊前将母材加工成一定的坡口形状，使其有利于焊接实施其形状和各部名称如下：坡口角度坡口面钝边根部间隙坡口目的 ———— 保证全熔透，减少填充量钝边目的 ———— 保证全熔透，防止咬边间隙目的 ———— 保证全熔透，控制内凹、未焊透。

二、焊缝中常见缺陷及产生原因1、 焊缝常见缺陷 ：气孔、夹渣、夹钨、内凹、焊瘤、烧穿、未焊透、未熔合、裂纹等2、 缺陷形成及产生原因：a. 气孔 —— 熔池冷却凝固之前来不及逸出残留气体（一氧化碳、氢气）而形成的空穴因焊条焊剂烘干不够；坡口油污不干净；防风不利导致电弧偏吹；保护气体作用失效等原因所至b. 夹渣 —— 残留在焊缝内的溶渣或非金属夹杂物（氮化物、硅酸盐） 因坡口不干净；层间清渣不净；焊接电流过小；焊接速度过快；熔池冷却过快，熔渣及夹杂物来不及浮起等原因导致c. 未焊透 —— 接头部分金属未完全熔透因焊接电流小；焊速过快；坡口角度小；间隙小；坡口加工不规范；焊偏；钝边过大等原因所至d. 未熔合 —— 填充金属与母材或填充金属之间未熔合在一起因坡口不干净；电流小；运条速度快；焊条角度不当（焊偏）等原因所至e. 夹钨 —— 钨熔点高，未熔化并凝固在焊缝中因不熔化极氩弧焊极脱落导致f. 内凹 —— 表面填充不良因焊条插入不到位g. 裂纹 —— 焊接中或焊接后，在焊缝或母材的热影响区局部的缝隙破裂热裂纹——焊缝金属从液态凝固到固体时产生的裂纹（晶间裂纹） ；因接头中存在低熔点共晶体，偏析；由于焊接工艺不当所至。

冷裂纹——焊接成形后，几小时甚至几天后产生（延迟裂纹） 产生原因：相变应力（碳钢冷却过快时，产生马氏体向珠光体、铁素体过渡时产生） ；结构应力（热胀冷缩的应力、约束力越高应力越大，这是低碳钢产生冷裂纹的主要原因忌强力装配）和氢脆（氢气作用使材料变脆，壁厚较大时易出现）所至再热裂纹——再次加热产生3、 缺陷在设备服役中的危害：一般危害 —— 气孔；夹渣；内凹 （焊缝截面强度降低，腐蚀后造成穿孔、泄漏）严重危害 —— 裂纹；未熔合；未焊透未熔合：面状缺陷，应力集中，易产生裂纹未焊透：垂直于焊缝，根部未焊透易腐蚀；有发展裂纹趋势裂纹：尖锐的面状缺陷，达临界深度即断裂失效第二节第二节 平板对接焊缝超声波探伤平板对接焊缝超声波探伤焊缝的超声波检测———可用直射声束法或斜射声束法（无需磨平余高）进行检测实际探伤中，超声波在均匀物质中传播，遇缺陷存在时，形成反射此时缺陷即可看作为新的波源，它发出的波被探头接收，在荧光屏上被解读NB/T47031-2015 标准规定缺陷长度的测定是以缺陷波端点在某一灵敏度（定量线）下，移动探头，该波降至 50%时为缺陷指示长度，以此作为判定依据而此时正是探头中心对准缺陷边缘时的位置。

缺陷越小，缺陷回波越不扰乱探头的声场；由扫查法（此时用移动探头测定缺陷长度）测定缺陷尺寸不正确（适用当量法） 此法测定的不是缺陷尺寸，而是声束宽度惠更斯原理称：波动是振动状态的传播，如果介质是连续的（均匀介质可连续传递波动） ，那么介质中任何质点的振动都将引起邻近质点的振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动因此波动中任何质点都可以看作是新的波源 （当探测小于探头晶片尺寸的缺陷时，其指示长度与探头直径相近）一、探伤条件选择1. 根据图纸、合同要求选用规范、标准（根据图纸、合同要求选用规范、标准（NB/T47031-2015）） 确定检测技术确定检测技术等级等级（A 级；B 级；C 级）2. 频率选择：频率选择：一般焊缝的晶粒较细，可选择较高频率；2.5~5.0MHz 对板厚较薄焊缝，采用高频率，提高分辨力对厚板焊缝和材质衰减明显的焊缝，应采用较低频率探伤，以保证探伤灵敏度3. K 值选择：值选择：① 使主声束能扫到整个焊缝截面；a. 要素 ② 使声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直；③ 保证有足够的探伤灵敏度 aL0bb. 公式：K≥a+b+L0T（不能满足此条件，中间有一主声束扫查不到的菱形区域。

这一区域内缺陷可能漏检） ；副声速也可能扫到，但找不到最高波，无法定量焊缝宽度对 K值选择有影响在条件允许（探伤灵敏度足够）的情况下，应尽量采用大 K 值探头c. 根据工件厚度选择 K 值： 薄工件采用大 K 值探头，避免近场探伤，提高定位、定量精度厚工件采用小 K 值探头，以缩短声程，减小衰减，提高探伤灵敏度同时还可减少打磨宽度NB/T47031-2015 推荐 K 值工件厚度 mm K 值6~25 3.0~2.0>25~462.5~1.5>46~1202.0~1.0>120~4002.0~1.0d. K 值会因工件声速变化（斯涅尔定律）和探伤中探头的磨损而产生变化所以要经常 K 值进行校验变化规律：声速快，K 值变大；探头后面磨损大，K 值变大4. 试块选择：试块选择：NB/T47031-2015 标准中规定的标准试块有；CSK-ⅠA；CSKⅡA；CSKⅢA；CSKⅣCSK-ⅠA 试块用于超声波仪器、探头系统性能校准和检测校准CSKⅡA；CSKⅢA；CSKⅣ试块用于超声波检测校准CSKⅡA；CSKⅣ试块的人工反射体为长横孔。

长横孔反射波在理论上与焊缝的光滑的直线熔渣相似同时，利用横孔对不同的声束折射角也能得到相等的反射面；但需要不同深度对比孔，适应不同板厚的焊缝检测长横孔远场变化规律，因距离变化，其变化规律更类似于未焊透在长横孔试块上绘制曲线，测定灵敏度，适用未焊透类缺陷的控制长横孔变化规律：（不适合近场）△dB = 10lg Df1 X23Df2 X13CSKⅢA 试块的人工反射体为短横孔短横孔远场变化规律，因距离变化，其变化规律似球孔以此绘制曲线，灵敏度可有效的控制点状缺陷但此灵敏度对条状缺陷偏严对中厚板检测灵敏度偏高短横孔变化规律：（不适合近场）△dB = 10lg Df1 X24Df2 X14两种反射体试块因反射体类型不同，两者灵敏度不相同反射规律不同，曲线规律亦不同所控制检测对象不同故二者不得混用5. 耦合剂：耦合剂：在超声波直接接触法探伤中，探头和被检物之间不加入合适的耦合剂，探伤是无法完成的耦合剂可以是液体、半液体或粘体并应具备下列性能：a. 在实际检测中能提供可靠的声耦合；b. 使被检物表面与探头表面之间润湿，消除两者之间的空气；c. 使用方便；d. 不会很快地从表面流溢；e. 提供合适的润滑，使探头在被检物表面易于移动；f. 耦合剂应是均匀的，且不含有固体粒子或气泡；g. 避免污染，并且没有腐蚀、毒性或危害，不易燃；h. 在检测条件下，不易冻结或汽化；i. 检测后易于清除。

常用耦合剂有机油；糨糊；甘油；润滑脂（黄油） ；水机油不利于清除，还给焊缝返修带来不利糨糊更有利于垂直、顶面探伤耦合剂的另一重要特性是其声阻抗值应介于探头晶片与被检材料声阻抗值之间（Z2=√ Z1•Z3 ，薄层介质声阻抗为两侧介质阻抗几何平均值时，声强透射率等于 1，超声全透射 ） 操作者的技术对良好的耦合是重要因素，整个过程对探头施加均匀、固定压力，有助于排除空气泡和获得均匀的耦合层厚度6. 探伤面：探伤面：清除焊接飞溅、氧化皮、锈蚀、油漆、凹坑（用机械、化学方法均可）检测表面应平整，便于探头扫查移动表面粗糙度≯6.3μm一般应打磨a. 检测区宽度—— 焊缝本身加上焊缝两侧各相当于母材厚度 30%的一段区域（5~10mm） b. 探头移动区宽度： （P=2KT）一次反射法检测，应大于或等于 1.25P；直射法检测，应大于或等于 0.75Pc. 母材检测：C 级检测有要求（较重要工件或图纸有要求时）应进行母材检测仅作记录，不属于母材验收看其是否有影响斜探头检测结果的分层类缺陷母材检测要求：①. 2~5MHz 直探头，晶片直径 10~25mm；②. 检测灵敏度：无缺陷处第二次底波调为屏幕满刻度的 100%；③. 缺陷信号幅度超过 20%时，应标记记录。

7. 探测方向选择探测方向选择根据工件结构；坡口角度、形式；焊接中可能出现缺陷的方向性以及危害性缺陷选用主声束尽量与其垂直的入射方向B 级检验：a.纵向缺陷检测：①. T=8~46mm 时，单面双侧（一种 K 值探头，直射波和一次反射波法）检测；②. T>46~120mm 时，双面双侧（一种 K 值，直射波法）检测如受几何条件限制，也可在双面单侧或单面双侧采用两种 K 值探头检测③. T>120~400mm 时，双面双侧（两种 K 值，直射波法）检测两探头折射角相差≮100 b. 横向缺陷检测：①.在焊缝两侧，声束轴线与焊缝中心线夹角 10~200作斜平行探测 （正反两个方向） ；②.若焊缝磨平，可在焊缝及热影响区上作两个方向的扫查；③. 电渣焊易出现人字形横裂纹，可用 K1 探头以 450夹角在焊缝两侧，作正反两个方向的斜平行扫查C 级检验：a. 应将焊缝余高磨平；焊缝两侧的斜探头扫查区域之母材用直探头进行检测；b. T=8~46mm 时，单面双侧（两种 K 值，探头折射角相差≮100，其中一个为 450；一次反射法）检测；c. T>46~400mm 时，双面双侧（两种 K 值，探头折射角相差≮100，一次反射波）检测；对于单侧坡口小于 50的窄间隙焊缝，如有可能应增加对与坡口表面平行缺陷的有效检测方法（如串列扫查） ；d. 应进行横向缺陷检测。

8.8. 前沿、前沿、K K 值测定值测定a.前沿测定：可在 CSK-IA 试块上，利用 R50；R100 圆弧测定将探头放置在 IA 试块上，前后。