焊缝的超声波探伤.ppt

单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,,南京钢铁股份有限公司研究院,,Institute of Nanjing Iron & Steel Co., Ltd.,,焊缝的超声波探伤,汇报时间：,2014.7,汇 报 内 容,,超声波探伤物理基础,,超声波探伤仪、探头及试块,,焊缝超声波探伤,,,,什么是超声波,,超声波是声波的一种，是机械振动在弹性介质中传播而形成的波动，通常以其波动频率,f,和人的可闻频率加以区分超声波与其它声波种类：,,,,声波,波动频率,可闻频率,次 声 波,,f<20Hz,人耳不可闻,声 波,20Hz≤f≤20KHz,人耳可闻,超 声 波,20KHz≤f≤10,3,MHz,人耳不可闻,特超声波,,f>10,3,MHz,人耳不可闻,,超声波探伤用的频率为,0.25MHz,～,15MHz,，金属材料超声波探伤常用频率为,0.5MHz,～,,10MHz,，其波长约,10mm,～,,0.5mm,,超声波特性,,,束射特性,反射特性,,传播特性,波型转换特性,,人们正是利用了超声波的这些特性，发展了超声波探伤技术超声波的波型,,纵波,横波,板波,表面波,超声波声速,材料,纵波声速,(m/s),横波声速,(m/s),钢,5900,3230,水,1400,--,有机玻璃,2720,1460,铝,6260,3080,铜,4700,2260,超声波的反射、折射、波形转换,,入射纵波反射,,折射波型转换纵波倾斜入射到不同介质的表面时会产生反射纵波反射横折射纵波折射横波，反射、折射角度符合一般的反射折射定律。

超声波的反射、折射、波形转换,,第一临界角,,当在第二介质中的折射纵波角等于,90,度时称这时的纵波入射角为第一临界角,α,I,这时在第二介质中已没有纵波，只有横波焊缝探伤用的横波就是，经过界面波型转换得到的第二临界角,,当纵波入射角继续增大时，在第二介质中的横波折射角也增大，当,β,S,达,90,度时，第二介质中没有超声波，超声波都在表面，为表面波超声波的反射、折射、波形转换,,在有机玻璃与钢的介面：,,,第一临界角为,α,=27.2°,，,β,S,=33.3°,,第二临界角为,α,=56.7°,，,β,S,=90°,,,用于焊缝检测的超声波斜探头的入射角必须大于第一临界角而小于第二临界角我国习惯：斜探头的横波折射角用横波折射角度的正切值表,,示，如,K=2,超声波探伤仪,超声波探伤仪,超声波探头,超声波探头,超声波探头参数表示,基本频率,晶片材料,晶片尺寸,探头种类,特征,2.5 Ｂ 20 Ｚ,直探头,园晶片直径20ｍｍ,钛酸钡陶瓷,频率2.5,MHz,5,P 6×6,Ｋ 3,Ｋ表示折射角,矩形晶片6×6ｍｍ,钛酸铅陶瓷,频率5,MHz,Ｋ值为3,超声波探伤用试块,超声波探伤用试块,CSK-IA,超声波探伤用试块,调节：探头的前沿、,K,值、声速,超声波探伤用试块,CSK-IIIA,距离,-,波幅（,DAC),曲线绘制,三条曲线生成后，按“增益”键，使用方向键调节曲线的高底，使判废线达到屏幕的８０％高度，进入探伤界面，进行探伤检测。

探测灵敏度的选定,DAC,曲线,级别,,,,A,B,C,,板厚，,mm,,,,8,～,50,8,～,300,8,～,300,判废线,DAC,DAC-4dB,DAC-2dB,定量线,DAC-10dB,DAC-10dB,DAC-8dB,评定线,DAC-16dB,DAC-16dB,DAC-14dB,,探测灵敏度决定了检测缺陷的能力,,灵敏度高，检测缺陷的能力大，探伤时反射的杂波太多,,,影响缺陷波的识别,,；灵敏度低，检测缺陷的能力也低，会漏掉缺陷,,表 距离,-,波幅（,DAC),曲线的灵敏度,焊接接头类型,,角接接头,对接接头,T,型接头,搭接接头,焊接坡口形式,常见焊接缺陷,裂纹,气孔,咬边,夹渣,未熔合,未焊透,焊瘤,烧穿,下塌,超声波探伤基本方法,—,直接接触法,垂直入射法,,——,采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探伤的方法T,T,T,F,B’,斜角探伤法,,——,是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤的方法超声波探伤基本方法,—,直接接触法,探测面的修整,P,二次波探伤,P,一次波探伤,,采用二次波探伤，探测面修整宽度为,：,,,,,,,,,,,,,,,,S,,≥,2KT+50  (mm),,采用一次波探伤，探测面修整宽度为,：,,,,,,,,,,,,,,,,,,S≥KT+50,(mm),,,,,式中,:,K----,探头的,K,值；,,,T----,工件厚度。

耦合剂的选用,耦合剂,,流动性、粘度、附着力适当，易清洗；,,声阻抗高，透声性好；,,价格便宜,;,,对工件无腐蚀，对人无害，不污染环境；,,性能稳定，不易变质，能长期保存常用耦合剂有,,机油、水、水玻璃、甘油、浆糊等探头（,K,值）角度的选择,,板厚（,mm),6,～,25,25,～,46,46,～,120,120,～,400,K,值,3.0,～,2.0,2.5,～,1.5,2.0,～,1.0,2.0,～,1.0,β,,72°,～,60°,68°,～,56°,,60°,～,45°,,60°,～,45°,推荐采用的斜探头,K,值,探头,K,值（角度）,,使声束能扫查到整个焊缝（检测区）截面,,使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直,,保证有足够的探伤灵敏度,,,,注：条件允许时，尽量采用大,K,值探头探头频率的选择,GB11345,－,89,标准规定：检验频率,f,一般在,2,－,5MHz,范围内选择，,,推荐选用,2,－,2.5MHz,公称频率检验探测频率增高，则其波长减小，可检测的缺陷极限尺寸也小，一般为,,/2,从这一角度出发，则频率增高，有利于缺陷检出另一方面，焊缝中的危险性缺陷大都与超声束入射方向成一定角度，在这种情况下，若频率过高，则缺陷的反射指向性也越好，回波反而不易被探头接收，故频率不宜太高。

保证有足够的探伤灵敏度检验等级,A,级检验,,采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,,,只对允许扫,,查到的焊缝截面进行探测,.,一般不要求作横向缺陷的检验,.,母材厚度大于,50mm,时,,,不得采用,A,级检验检验等级,B,级检验,,原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,,,对整个焊缝截面进行探测；,,母材厚度大于,100mm,时,,,采用双面双侧检验；,,受几何条件的限制,,,可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤,.,条件允许时应作横向缺陷的检验检验等级,C,级检验,,至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,.,同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验,.,母材厚度大于,100mm,时,,,采用双面侧检验,.,其他附加要求是,:,,,对接焊缝余高要磨平,,,以便探头在焊缝上作平行扫查,;,,,焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查,;,,,受焊缝母材厚度大于等于,100mm,,窄间隙焊缝母材厚度大于等于,40mm,时,,,一般要增加串列式扫查探伤面及使用折射角,板厚,/mm,探 伤 面,,,探伤方法,使用,K,值,,A,级,B,级,C,级,,,≤,25,单面单侧,单面双侧或,,双面单侧,,直射法,,一次反射法,2.5,；,2.0,＞,25,～,50,,,,,2.5,；,2.0,；,1.5,＞,50,～,100,无,A,级,,,直射法,1,或,1.5,；,1,和,1.5,并用；,,1,和,2.0,并用,＞,100,,双面双侧,,,1,和,1.5,或,2.0,并用,,探头移动方式,小于晶片直径,转动（约,±10~15,°,）,锯齿形扫查,,,是最常用的一种扫查方式，一般在初始检测中使用，速度快，易于发现缺陷，保持探头垂直焊缝做前后移动的同时，还应做,10~15°,左右转动,。

探头移动方式,基本扫查,转角扫查,环绕扫查,左右扫查,前后扫查,锯齿扫查发现缺陷后，采用以下扫查以确定缺陷大小、方向和性质转角扫查：推断缺陷的方向；,,环绕扫查：推断缺陷形状；,,左右扫查：确定缺陷沿焊缝方向的长度；,,前后扫查：确定缺陷水平距离或深度探头移动方式,斜平行扫查,10~20,o,检测焊缝或热影响区横向缺陷探头移动方式,平行扫查,检测焊缝或热影响区横向缺陷缺陷的水平、深度定位,缺陷指示长度测定,6dB,相对灵敏度法,缺陷指示长度测定,端点峰值法,缺陷评定,超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时应采取改变探头角度、增加探伤面、观察动态波形、结合结构工艺特征做判定最大反射波位于,Ⅱ,区的缺陷，其指示长度小于,10mm,时，按,5mm,计相邻两缺陷各向间距小于,8mm,时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度检验结果的等级分类,焊缝质量等级根据,距离,--,波幅（,DAC),曲线,进行评定,:,,最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为,Ⅰ,级；,,最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评为,Ⅳ,级；,,反射波幅位于,Ⅰ,区的非裂纹性缺陷，均评为,Ⅰ,级,;,,最大反射波幅位于,Ⅱ,区的缺陷，根据缺陷的指示长度按下表规定予以评级；,,最大反射波幅超过判废线进入,Ⅲ,区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为,Ⅳ,级。

焊缝质量评定,,,评定等级,检验等级,,,,A,级,B,级,C,级,,板厚，,mm,,,,8,～,50,8,～,300,8,～,300,Ⅰ,2T/3,；最小,12,T/3,；最小,10,，最大,30,T/3,；最小,10,，最大,20,Ⅱ,3T/4,；最小,12,2T/3,；最小,12,，最大,50,T/2,；最小,10,，最大,30,Ⅲ,＜,T,；最小,20,3T/4,；最小,16,，最大,75,2T/3,；最小,12,，最大,50,Ⅳ,超过,Ⅲ,级者,,,缺陷的等级分类,谢 谢 大 家 ！,。