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1、超声波无损检测I级第八部分.超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n超声检测通用工艺规程一般以文字说明为超声检测通用工艺规程一般以文字说明为主，检测对象一般为某类工件，它应具有主，检测对象一般为某类工件，它应具有一定的覆盖性和通用性，至少应包括以下一定的覆盖性和通用性，至少应包括以下内容：内容：n (1)(1)适用范围适用范围:指明该通用工艺规程适指明该通用工艺规程适用于哪类工件或哪种产品的焊缝及焊缝类用于哪类工件或哪种产品的焊缝及焊缝类型等。型等。n (2)(2)引用标准、法规引用标准、法规:指技术文件引用指技术文件引用的法规、安全技术规范、技术标准等的法规、安全技术规范、技术标准等2超声检测
2、的工艺程序超声检测的工艺程序n(3)(3)检测人员资格检测人员资格:指对检测人员的资格要指对检测人员的资格要求。求。n (4)(4)检测设备、器材和材料检测设备、器材和材料:指超声检指超声检测用的仪器、探头、试块和耦合剂等。主测用的仪器、探头、试块和耦合剂等。主要性能指标有：检测设备规格型号、探头要性能指标有：检测设备规格型号、探头类型、晶片尺寸和频率；标准试块及对比类型、晶片尺寸和频率；标准试块及对比试块型号名称；耦合剂型号名称。试块型号名称；耦合剂型号名称。n (5)(5)检测表面制备检测表面制备:指对被检工件表面指对被检工件表面的准备方法及要求等。的准备方法及要求等。3超声检测的工艺程序
3、超声检测的工艺程序n(6)(6)检测时机检测时机:指不同材料的被检工件超声指不同材料的被检工件超声检测的时间安排等。检测的时间安排等。n (7)(7)检测工艺和检测技术检测工艺和检测技术:指明进行超指明进行超声检测时可选择的检测技术等级、检测方声检测时可选择的检测技术等级、检测方法、检测方向、扫查方式、检测部位范围、法、检测方向、扫查方式、检测部位范围、仪器时基线比例和灵敏度调整、测定缺陷仪器时基线比例和灵敏度调整、测定缺陷位置、当量和指示长度的方法等。位置、当量和指示长度的方法等。超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n(8)(8)检测结果的评定和质量等级分类检测结果的评定和质量等级分类:指明
4、检测结指明检测结果评定所依据的验收标准或技术标准以及验收合果评定所依据的验收标准或技术标准以及验收合格级别等。格级别等。n (9)(9)检测记录、报告和资料存档检测记录、报告和资料存档:指规定检测指规定检测原始记录、报告内容及格式要求，资料、档案管原始记录、报告内容及格式要求，资料、档案管理要求，安全管理规定等。理要求，安全管理规定等。n (10)(10)编制编制(级别级别)、审核、审核(级别级别)和批准人、制和批准人、制定日期定日期:指超声检测通用工艺规程的编制、审核及指超声检测通用工艺规程的编制、审核及批准应符合相关法规或标准的规定。批准应符合相关法规或标准的规定。超声检测的工艺程序超声检
5、测的工艺程序n特种设备超声检测工艺卡是具体产品检测作业的特种设备超声检测工艺卡是具体产品检测作业的指导性文件，一般用表、卡的形式。它是针对特指导性文件，一般用表、卡的形式。它是针对特种设备某一具体产品或产品上某一部件，依据超种设备某一具体产品或产品上某一部件，依据超声检测通用工艺规程、被检工件的技术要求和声检测通用工艺规程、被检工件的技术要求和JB/T 4730.3-2005JB/T 4730.3-2005等检测标准而专门制定的有关等检测标准而专门制定的有关检测技术细节和具体参数的工艺文件，凡是工艺检测技术细节和具体参数的工艺文件，凡是工艺卡上没有规定的一些共性问题，应按通用工艺规卡上没有规定
6、的一些共性问题，应按通用工艺规程进行。工艺卡一般应包括以下内容：程进行。工艺卡一般应包括以下内容：超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n1)1)工艺卡编号应根据程序文件的规定编制。工艺卡编号应根据程序文件的规定编制。n (2)(2)产品部分产品名称和编号，制造、产品部分产品名称和编号，制造、安装或检验编号，特种设备类别、规格尺安装或检验编号，特种设备类别、规格尺寸、材料牌号、热处理状态及表面状态。寸、材料牌号、热处理状态及表面状态。n (3)(3)检测设备与材料仪器型号和编号、检测设备与材料仪器型号和编号、探头规格参数、试块和耦合剂等。探头规格参数、试块和耦合剂等。超声检测的工艺程序超声检测的
7、工艺程序n(4)(4)检测工艺参数检测方法、检测比例、检测部位、仪器检测工艺参数检测方法、检测比例、检测部位、仪器时基线比例和检测灵敏度调整等。时基线比例和检测灵敏度调整等。n (5)(5)检测技术要求执行标准、验收级别。检测技术要求执行标准、验收级别。n (6)(6)检测部位示意图。检测部位示意图。n (7)(7)编制人员编制人员(资质级别资质级别)、审核人员、审核人员(资质级别资质级别)。n (8)(8)制定日期。制定日期。n实施超声检测的人员应按检测工艺卡进行操作。实施超声检测的人员应按检测工艺卡进行操作。n 特种没备超声检测工艺卡的编制、审核应符合相关法特种没备超声检测工艺卡的编制、审
8、核应符合相关法规、安全技术规范或技术标准的规定。规、安全技术规范或技术标准的规定。超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n检测时机；一般焊缝应为检测时机；一般焊缝应为“焊接完工后焊接完工后”；对有延迟裂纹倾向的材料，应为；对有延迟裂纹倾向的材料，应为“焊后焊后至少至少24h24h后后”；对锻件应为；对锻件应为“最终热处理后最终热处理后”；其他工件可根据工序安排按实际填写。；其他工件可根据工序安排按实际填写。n对于有再热裂纹倾向的焊缝在热处理前、对于有再热裂纹倾向的焊缝在热处理前、后均应进行检测。后均应进行检测。n电渣焊焊缝晶粒粗大，在正火细化晶粒后电渣焊焊缝晶粒粗大，在正火细化晶粒后进行检测。进
9、行检测。超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n检测仪器的选择检测仪器的选择n n根据检测要求和现场条件选择，性能稳定、重复性好、可根据检测要求和现场条件选择，性能稳定、重复性好、可靠性好，注意技术要求的记录功能。靠性好，注意技术要求的记录功能。n n定位要求高，选择水平线性误差小的仪器；（定位要求高，选择水平线性误差小的仪器；（JB/T4730JB/T4730标准要求：标准要求：1 1）n n定量要求高，选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器；定量要求高，选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器；（JB/T4730JB/T4730标准要求：标准要求：5 5；最大累积误差；最大累积误差 1dB1dB）
10、n n对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选择功率大，灵敏对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。n n对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好的仪器。好的仪器。n n室外现场检测，应选择重量轻、亮度高、抗干扰能力强室外现场检测，应选择重量轻、亮度高、抗干扰能力强的便携式仪器。的便携式仪器。10超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n探头的选择n n超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。n n检测前，根据被检件的形状、声学特点、技术要求选择探头。n n探
11、头选择包括：探头的型式、频率、带宽、晶片尺寸、斜探头K值。11超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n1.探头型式的选择n n原则为根据检测对象和检测目的决定：n n如：焊缝斜探头n n钢板、铸件直探头n n钢管、水浸板材聚焦探头（线、点聚集）n n近表面缺陷双晶直探头n n表面缺陷表面波探头12超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n2.2.探头频率的选择探头频率的选择n n超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统计规律发现当缺陷大小为计规律发现当缺陷大小为/2/2时，可稳定地发现缺陷波，时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用对钢工件用
12、2.55MHZ2.55MHZ，为：纵波为：纵波2.361.182.361.18，横波，横波1.290.651.290.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值为：，则纵波可稳定检测缺陷最小值为：0.61.2mm0.61.2mm之间，横波可稳定检测缺陷最小值为：之间，横波可稳定检测缺陷最小值为：0.30.60.30.6之间。之间。这对压力容器检测要求已能满足。这对压力容器检测要求已能满足。n n频率越高，脉冲宽度越小，分辨力越高，有利于区分相频率越高，脉冲宽度越小，分辨力越高，有利于区分相邻缺陷，缺陷定位精度高。邻缺陷，缺陷定位精度高。n n由由0=arcsin1.22/D 0=arcsin1.22/D
13、 可知，可知，f f 0 0,能量集中，能量集中，指向性好，发现小缺陷能力强，但相对搜查区域较小。粗指向性好，发现小缺陷能力强，但相对搜查区域较小。粗探不宜使用，精探选用。探不宜使用，精探选用。n n由由N=DN=D/4 /4 可知，可知，f N f N ，对检测不利。，对检测不利。13超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n由由s=c2Fds=c2Fd f4f4可知，频率高，衰减大，信噪比下降，缺陷难以识别可知，频率高，衰减大，信噪比下降，缺陷难以识别判断。判断。n n对于面积状缺陷，频率太高会形成显著的反射指向性，如果超声波对于面积状缺陷，频率太高会形成显著的反射指向性，如果超声波不是近
14、于垂直入射到面状缺陷表面上，在检测方向上不会产生足够大不是近于垂直入射到面状缺陷表面上，在检测方向上不会产生足够大的回波，检出率将会降低。的回波，检出率将会降低。n n故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等常采用故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等常采用2.55MHZ2.55MHZ。n n对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等，因会出现林状反射，（由材料中对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等，因会出现林状反射，（由材料中声阻抗有差异的微小界面作为反射面产生的反射），也和材料噪声干声阻抗有差异的微小界面作为反射面产生的反射），也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低的扰缺陷检测，故采用较低的0.52.5MHZ0.5
15、2.5MHZ的频率比较合适，主要是提高的频率比较合适，主要是提高信噪比，减少晶粒反射。信噪比，减少晶粒反射。n n此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力方面，可提此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力方面，可提高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。对粗晶材料如高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向性变坏，不利于检测远场降低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向性变坏，不利于检测远场缺陷，所以应综合考虑。缺陷，所以应综合考虑。14超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n3.探头带宽的选择n n探头发射的超
16、声脉冲频率是有一定带宽的。宽带探头对应的脉冲宽度较小，深度分辨力好，盲区小；但探头阻尼较大，灵敏度较低；窄带探头脉冲较宽，深度分辨力变差，盲区大，但灵敏度较高，穿透力强。n n对晶粒粗大的铸件、A体钢宜选用宽带探头。15超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n4.4.探头晶片尺寸的选择探头晶片尺寸的选择n n原则：原则：n n晶片尺寸要满足标准要求，如满足晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005JB/T4730-2005要求，要求，即晶片面积即晶片面积 500mm2500mm2，任一边长，任一边长 25mm25mm。n n其次考虑检测目的，有利于发现缺陷，如工件较薄，则其次考
17、虑检测目的，有利于发现缺陷，如工件较薄，则晶片尺寸可小些，此时晶片尺寸可小些，此时NN小。铸件、厚工件则晶片尺寸可小。铸件、厚工件则晶片尺寸可大些，大些，NN大、大、00小。发现远距离缺陷能力强。小。发现远距离缺陷能力强。n n考虑检测面的结构情况考虑检测面的结构情况 如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工件为便于耦合要用小晶片，对平面工件，晶片可大一些。用小晶片，对平面工件，晶片可大一些。16超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n5.5.横波斜探头横波斜探头K K值的选择值的选择n n原则：原则：n n保证声束能扫查到整个焊缝截面，对不同工
18、件保证声束能扫查到整个焊缝截面，对不同工件形状要具体分析选择。形状要具体分析选择。n n尽可能使检测声束与缺陷垂直（不同角度、不尽可能使检测声束与缺陷垂直（不同角度、不同同K K值），在条件许可时，尽量用大值），在条件许可时，尽量用大K K值的探头。值的探头。薄工件薄工件K K值大些，厚工件值大些，厚工件K K值可小些。值可小些。n n根据检测对象选根据检测对象选K K值：值：如单面焊根部未焊透，选如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5K=0.7-1.5，即在，即在K=0.84-K=0.84-1 1时检测灵敏度最高。时检测灵敏度最高。17超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n耦合剂的选用
19、耦合剂的选用n n耦合剂耦合剂n n耦合就是实现声能从探头向工件的传递，它可用探测面上耦合就是实现声能从探头向工件的传递，它可用探测面上声强透过率来表示耦合的好坏，声强透过率高，表示声耦声强透过率来表示耦合的好坏，声强透过率高，表示声耦合好。合好。n n耦合剂就是加在探头与检测面之间的液体薄层。耦合剂就是加在探头与检测面之间的液体薄层。n n耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，减少耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，减少探头与工件表面的摩擦。探头与工件表面的摩擦。n n实际耦合剂声阻抗在实际耦合剂声阻抗在1.52.5106kg/m1.52.5106kg/m.s.s，而钢声阻
20、抗为，而钢声阻抗为45106kg/m45106kg/m.s.s。所以靠耦合剂是很难补偿曲面和粗糙表面。所以靠耦合剂是很难补偿曲面和粗糙表面对探测灵敏度的影响。对探测灵敏度的影响。n n水银耦合效果最好，声阻抗为：水银耦合效果最好，声阻抗为：19.8106kg/m19.8106kg/m.s.s与钢接近，与钢接近，但有毒、很贵，故不推荐。但有毒、很贵，故不推荐。18超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n对耦合剂的要求：n n对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。n n声阻抗大，应尽量和被检工件接近。n n对人体无害，对工件无腐蚀作用。n n来源广，价格低廉。n
21、 n性能稳定。19超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n影响耦合剂的主要因素 1.1.耦合层厚度的影响：耦合层厚度的影响：n n在均匀介质中：在均匀介质中：n n最好：最好：d=n./2.d=n./2.n n即半波长整数倍时声压透射率为即半波长整数倍时声压透射率为1 1，几乎无反射，几乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。声能全部透射。好象耦合层不存在。n n最不好：最不好：d=d=（2n+12n+1）/4./4.n n即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射率最高。反射率最高。20超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n2.2.表面光洁度
22、的影响表面光洁度的影响n n由上面均匀介质中异质薄层对声波的声压反射率由上面均匀介质中异质薄层对声波的声压反射率表示式可知表示式可知d0d0时，可得时，可得r0r0。耦合效果越好。表。耦合效果越好。表示工件表面光洁度越光越好，表面粗糙度越差。示工件表面光洁度越光越好，表面粗糙度越差。则则d d越大耦合越差。但是当表面太光后探头和工件越大耦合越差。但是当表面太光后探头和工件之间耦合层由于表面张力吸附作用，变成真空使之间耦合层由于表面张力吸附作用，变成真空使探头移动困难。同时因真空不能传播声波，使耦探头移动困难。同时因真空不能传播声波，使耦合变差。合变差。n n一般工件要求粗糙度一般工件要求粗糙度
23、Ra=6.3mRa=6.3m21超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n3.耦合剂声阻抗的影响n n一般液体耦合剂声阻抗均比工件声阻抗小，故对同一探测面（光洁度相同工件材质相同）声阻抗越大的耦合剂，耦合效果越好。22超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n4.工件表面形状的影响n n工件表面形状不同，耦合效果也不一样。n n平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。n n不同曲率半径的耦合效果也不相同，曲率半径越大，耦合效果越好。n n 总之，对于影响耦合的情况，需要合理的补偿。23超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n检测设备的调整n n1.时基线调整n n时基线显示范围足以包含需检
24、测的深度范围；时基线刻度与材料中超声波传播距离成一定比例。：x=1:nn n注意仪器时基线平日使用80，以便观察B1 1后的波形反射。24超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n2.2.检测灵敏度的调整检测灵敏度的调整n n检测灵敏度是指在确定的声程范围内发现规定大小缺陷检测灵敏度是指在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。的能力。n n试块法试块法n n根据工件探伤灵敏度要求（钢板根据工件探伤灵敏度要求（钢板 5 5、锻件、锻件 2 2）。）。n n将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达到某基准将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达到某基准波高（如波高（如50%50%高），高），n
25、n再根据工件厚度、要求、调节衰减器达到要求的灵敏度，再根据工件厚度、要求、调节衰减器达到要求的灵敏度，这方法要注意下列几点：这方法要注意下列几点：n n试块和工件材质不同，衰减不同的补偿。试块和工件材质不同，衰减不同的补偿。n n试块和工件表面粗糙度不同的补偿。试块和工件表面粗糙度不同的补偿。n n试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补偿（扩散、材质）。偿（扩散、材质）。n n试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引起补偿。起补偿。25超声检测的工艺程序超声检测的工艺程序n n工件
26、底波调整法n n要求：n n 工件底面和探测面平行。n n 工件底面和探测面形状相同，且规则。n ndB=20lg2x/n n 工件底面和探测面形状不同。n n如带中心孔的轴或筒体外表面或内表面探测26实心圆柱体探伤实心圆柱体探伤27空心圆柱体探伤空心圆柱体探伤28第第6章脉冲反射法超声检测通用技术章脉冲反射法超声检测通用技术n nA A dB=20lg 2x/dB=20lg 2x/+10lg r/+10lg r/R Rn nB B dB=20lg 2x/dB=20lg 2x/-10lg r/-10lg r/R R n n特点：特点：n n方便、不用试块方便、不用试块n n不考虑表面补偿不考虑
27、表面补偿n n不考虑材质衰减（底面缺陷和底波声程相同）不考虑材质衰减（底面缺陷和底波声程相同）n n方法：只要求出底波高与要求的检测灵敏度反射方法：只要求出底波高与要求的检测灵敏度反射体之间回波高度差。体之间回波高度差。29第第6章脉冲反射法超声检测通用技术章脉冲反射法超声检测通用技术n n6.4.2扫查n n扫查方式包括探头移动方式、扫查速度、扫查间距。n n扫查灵敏度（粗探灵敏度）在基准灵敏度基础上再提高46db，防止因耦合不稳导致缺陷显示低而漏检。30第第6章脉冲反射法超声检测通用技术章脉冲反射法超声检测通用技术n n扫查方式扫查方式n n全面扫查、局部扫查（列线扫查、格子线扫查、全面扫
28、查、局部扫查（列线扫查、格子线扫查、边缘扫查）、分区扫查、螺旋线扫查、双晶探头边缘扫查）、分区扫查、螺旋线扫查、双晶探头扫查方向与隔声层方向平行或垂直扫查。扫查方向与隔声层方向平行或垂直扫查。n n扫查速度扫查速度n n扫查速度的上限与探头的有效声束宽度和重复频扫查速度的上限与探头的有效声束宽度和重复频率有关。率有关。n nJB/T4730.3-2005JB/T4730.3-2005规定：规定：150mm/150mm/sn n探头覆盖率探头覆盖率n nJB/T4730.3-2005JB/T4730.3-2005规定：规定：151531第第6章脉冲反射法超声检测通用技术章脉冲反射法超声检测通用技术n n缺陷的评定n n发现缺陷显示信号，要对缺陷进行评定。n n定位：平面位置、埋藏深度。n n定量：回波幅度（db、区域）、当量、缺陷延伸长度或面积。n n检测记录和检测报告32 谢谢大家谢谢大家 祝大家取得好成绩祝大家取得好成绩33此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢