超聲波檢測(cè)焊縫

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1、中厚板對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)實(shí)際操作要點(diǎn) 一.檢測(cè)前的準(zhǔn)備 1.選擇探頭 1 ) K值的選擇 (1) 探頭K值的選擇應(yīng)從以下三個(gè)方面考慮：使聲束能掃查到整個(gè)焊縫 截面； (2) 使聲束中心線盡量與主要危險(xiǎn)性缺陷垂直； (3) 保證有足夠的探傷靈敏度 設(shè)工件厚度為T,焊縫上下寬度的一半分別為 a和b,探頭K值為K,探頭 前沿長(zhǎng)度為L(zhǎng)0,則有： K (a+b+Lo) /T 一般斜探頭K值可根據(jù)工件厚度來(lái)選擇，較薄厚度采用較大 K值，如8~14 厚度可選K3.0~K2.0探頭，以便避免近場(chǎng)區(qū)探傷，提高定位定量精度；較厚工件 采用較小K值，以便縮短聲程，減小衰減，提高探傷靈敏度。如 1

2、5~46厚度可選 K2.0~K1.5探頭，同時(shí)還可減少打磨寬度。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用大 K值探頭。 探頭K值常因工件中的聲速變化和探頭的磨損而產(chǎn)生變化，所以探傷前必須 在試塊上實(shí)測(cè)K值，并在以后的探傷中經(jīng)常校驗(yàn)。 2)頻率選擇 焊縫的晶粒比較細(xì)小，可選用比較高的頻率探傷，一般為2.5~5.0MHz。對(duì)于 板厚較小的焊縫，可采用較高的頻率；對(duì)于板厚較大，衰減明顯的焊縫，應(yīng)選用 較低的頻率。 2 .探頭移動(dòng)區(qū)寬度 焊縫兩側(cè)探測(cè)面探頭移動(dòng)區(qū)的寬度 P一般根據(jù)母材厚度而定 的羯向 椎*叵 圖1探頭移動(dòng)區(qū)和檢測(cè)區(qū) 厚度為8 ~46mm勺焊縫采用單面兩側(cè)二次波探傷，

3、探頭移動(dòng)區(qū)寬度為： P . 2KT+50 (mm) 厚度為大于46mm勺焊縫采用雙面兩側(cè)一次波探傷，探頭移動(dòng)區(qū)寬度為： P . KT+50 (mm) 式中 K----探頭的K值；T-----工件厚度。 工件表面的粗糙度直接影響探傷結(jié)果，一般要求表面粗糙度不大于 6.3 Nm 否則應(yīng)予以修整 3 .耦合劑的選擇 在焊縫探傷中，常用的耦合劑有機(jī)油、甘油、漿糊、潤(rùn)滑脂和水等，實(shí)際探 傷中用的最多的是漿糊和機(jī)油。 二.探頭測(cè)定與儀器(A型)的調(diào)節(jié) 1 .探頭測(cè)試 1)斜探頭入射點(diǎn)的測(cè)試 斜探頭的入射點(diǎn)是指其主聲束軸線與探測(cè)面的交點(diǎn)。 入射點(diǎn)至探頭前沿的距 離稱為探頭的前沿長(zhǎng)度

4、。測(cè)定探頭的入射點(diǎn)和前沿長(zhǎng)度是為了便于對(duì)缺陷定位和 測(cè)定探頭的K值。 將斜探頭放在CSK-IA試塊上，使R100的圓弧面反射回波達(dá)到達(dá)到最高時(shí)斜 楔底面與試塊圓心的重合點(diǎn)就是該探頭的入射點(diǎn)。這時(shí)探頭的前沿長(zhǎng)度 L0為： Lo = R- M R為試塊圓弧的半徑；M為探頭前端部至試塊圓弧面邊緣的距離 圖2用CSK-IA試塊斜探頭入射點(diǎn)的測(cè)試 2）測(cè)定斜探頭K值 斜探頭K值是指被探工件中橫波折射角的正切值:K=tg Bs K值的測(cè)定一般常用CSK-IA試塊上的①50孔來(lái)進(jìn)行，具體方法是將探頭對(duì) 準(zhǔn)試塊上的①50孔，找到最大反射回波，并測(cè)出探頭前沿至試塊端面的距離 L, 則： K

5、=tg Bs = (L+10-35 ) /30 圖3用CSK-IA試塊測(cè)定斜探頭K值 斜探頭K值的測(cè)定，也可以用CSK-IIIA試塊在調(diào)節(jié)儀器掃描線比例時(shí)同時(shí) 進(jìn)行。具體方法是在測(cè)定某一深度的 力1*6短橫孔時(shí)，找到孔的最大反射回波后 用入射點(diǎn)至該孔的水平距離除以該孔的深度值，商即為K值?？捎貌煌疃鹊目?測(cè)得數(shù)值反復(fù)計(jì)算幾次求得平均值，這樣較為精確。 2 .掃描線比例的調(diào)節(jié) 1）按水平調(diào)節(jié) 水平調(diào)節(jié)是使示波屏的水平刻度值直接顯示反射體的水平投影距離。 該方法 多用于較薄厚度（8?24）焊縫的檢測(cè)。 常用CSK-IA或CSK-IIIA試塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。CSK-IA試塊調(diào)節(jié)方法

6、如下： 根據(jù)所用探頭的實(shí)測(cè)K值，先計(jì)算出R50 , R100對(duì)應(yīng)的水平距離11和12： 1 1= KR50/ 1+K2 1 2 = 21 i 然后將探頭同時(shí)對(duì)準(zhǔn)CSK-IA試塊上的R50和R10Q調(diào)節(jié)儀器使兩弧面反射 波B1和B2同時(shí)分別對(duì)準(zhǔn)水平距離刻度1 1和1 2如圖4。則水平距離掃描速度為 1: 1。 圖4調(diào)節(jié)儀器使兩弧面反射波 B1和B2同時(shí)分別對(duì)準(zhǔn)水平距離刻度 CSK-IIIA試塊調(diào)節(jié)方法如下： a.先將始脈沖對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)再左移10mm使入射點(diǎn)大致對(duì)零點(diǎn)； b.將探頭對(duì)準(zhǔn)試塊上20深的橫孔，找到最高反射回波 A,量出水平距離11, 調(diào)整微調(diào)旋鈕使A波前沿對(duì)準(zhǔn)水平刻

7、度11,并記住讀數(shù)； c.將探頭對(duì)準(zhǔn)試塊上40深的橫孔，找到最高反射回波B,量出水平距離12, 若此時(shí)示波屏上的B波讀數(shù)與水平距離12不符應(yīng)計(jì)算出二者的水平讀數(shù)差值 A △ = 1 2 - X 若A為正值，應(yīng)將B波向大讀數(shù)移動(dòng)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕將 B波調(diào)至X+2 A 0若A為負(fù)值，應(yīng)將B波向小讀數(shù)移動(dòng)至X-2A 0 d.用脈沖位移旋鈕將B波調(diào)至12。再用探頭找到A波看水平位置是否與11 相符，若相符則水平1: 1調(diào)整完畢。若不相符，則重復(fù)用 A B波反復(fù)調(diào)至與讀 數(shù)相符。 2）按深度調(diào)節(jié) 深度調(diào)節(jié)是使示波屏的水平刻度值直接顯示反射體的垂直深度。 該方法多用 于較大厚度（＞24~

8、46）焊縫的檢測(cè)。 深度調(diào)節(jié)可在CSK-IA或CSK-IIIA試塊上進(jìn)行。CSK-IA試塊調(diào)節(jié)方法如下： 根據(jù)所用探頭的實(shí)測(cè)K值，先計(jì)算出R50 , R100對(duì)應(yīng)的深度數(shù)值d1和d2： d1= R50/ 1+K2 d 2 = 2d 1 然后將探頭同時(shí)對(duì)準(zhǔn)CSK-IA試塊上的R50和R10Q調(diào)節(jié)儀器使兩弧面反射 波B1和B2分別對(duì)準(zhǔn)示波屏刻度值 d1和d2。例如：當(dāng)K=2.0時(shí)，d1=22.4 ,d2=44.8 , 反復(fù)調(diào)節(jié)儀器的微調(diào)和脈沖位移旋鈕使 B1和B2分別對(duì)準(zhǔn)示波屏刻度值22.4和 44.8 ,則深度1: 1調(diào)整完畢。 CSK-IIIA試塊調(diào)節(jié)方法如下： a.將探頭對(duì)準(zhǔn)試塊

9、上20深的橫孔，找到最高反射回波A,調(diào)整微調(diào)旋鈕使A 波前沿對(duì)準(zhǔn)水平刻度20處. b.再將探頭對(duì)準(zhǔn)試塊上40深的橫孔，找到最高反射回波 B,,若此時(shí)示波屏 上的B波讀數(shù)不在40處，應(yīng)計(jì)算出二者的深度讀數(shù)差值 A △ = 40 - X 若A為正值，應(yīng)將B波向大讀數(shù)移動(dòng)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕將 B波調(diào)至X+2 A 0若A為負(fù)值，應(yīng)將B波向小讀數(shù)移動(dòng)至X-2A 0 c.用脈沖位移旋鈕將B波調(diào)至40處。再用探頭找到A波看水平位置是否在 刻度20上，若相符則深度1: 1調(diào)整完畢。若不相符，則重復(fù)用 A、B波反復(fù)調(diào) 至與讀數(shù)相符。 三.距離-波幅（dB）曲線的繪制與應(yīng)用 缺陷波高與缺陷大小及距離

10、有關(guān)，大小相同的缺陷由于距離不同，回波高度 也不相同。描述某一確定反射體回波高度隨距離變化的關(guān)系曲線稱為距離 -波幅 曲線。 距離-波幅曲線（簡(jiǎn)稱DAC曲線）由判廢線、定量線和測(cè)長(zhǎng)線（又稱評(píng)定線） 組成。 我:應(yīng)我（火L ） 定量i* CSL） 注定戰(zhàn)EL> 圖5距離-波幅（dB）曲線 如圖5所示，測(cè)長(zhǎng)線與定量線之間（包括測(cè)長(zhǎng)線）稱為 I區(qū)，定量線與判廢 線之間（包括定量線）稱為II區(qū)，判廢線及以上區(qū)域稱為III區(qū)。不同板厚范圍 的距離一波幅曲線的靈敏度見(jiàn)下表： 試 塊 板厚mm 測(cè)長(zhǎng)線 定量線 判廢線 CSK--IIIA 8~15 6 1*

11、6-12dB 6 1*6-6dB 6 1*6+2dB >15-46 6 1*6-9dB 6 1*6-3dB 6 1*6+5dB 表1 JB4730不同板厚范圍的距離 一波幅曲線的靈敏度 1 .曲線的制作（設(shè)板厚T=30） 1）先測(cè)定好探頭的入射點(diǎn)和 K值，根據(jù)板厚將掃描線比例調(diào)整為深度 1:1。 2）將探頭置于CSK—IIIA試塊上，依次分別對(duì)準(zhǔn)10?70mm深的力1*6短橫 孔，調(diào)節(jié)衰減器，使不同深度的孔的最高反射回波達(dá)到基準(zhǔn)高度（一般定為滿屏 的60%,記下不同孔深的相應(yīng)dB值，依次填入表2,并將該板厚對(duì)應(yīng)的判廢線、 定量線和測(cè)長(zhǎng)線靈敏度dB值再加上表面補(bǔ)償-4

12、dB一同分別依次填入表2。 3）利用表2中所列數(shù)據(jù)，以孔深為橫坐標(biāo)，以dB值為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上 依次描點(diǎn)連接分別繪出判廢線、定量線和測(cè)長(zhǎng)線，標(biāo)出 I區(qū)、II區(qū)和III區(qū)，并 注明所用探頭的頻率、晶片尺寸和實(shí)測(cè) K值等。 距離（孔深）mm 10 20 30 40 50 60 70 波幅（dB）①1*6 48 43 39 35.5 32 29 26.5 ① 1*6+5-4 dB (RL) 49 44 40 36.5 33 30 27.5 ① 1*6-3-4 dB (SL) 41 36 32 28.5 25 22 19.5 ① 1

13、*6-9-4 dB (EL) 35 30 26 22.5 19 16 13.5 表2不同孔深對(duì)應(yīng)的判廢線、定量線和測(cè)長(zhǎng)線靈敏度 dB值（表面補(bǔ)償4dB） 2 .距離-波幅（dB）曲線的應(yīng)用 1）調(diào)整檢測(cè)靈敏度：JB4730標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)掃查靈敏度不低于最大聲程處的 測(cè)長(zhǎng)線靈敏度。這里T=30,二次波掃查最大深度為 60,由表2可知深度60處 的測(cè)長(zhǎng)線靈敏度為16 dB,因此將衰減器讀數(shù)調(diào)至16dB,則掃查靈敏度調(diào)整完畢 （同樣用一次波掃查時(shí)可將衰減器讀數(shù)調(diào)至 26 dB即可）。 2）比較缺陷大?。豪缣絺邪l(fā)現(xiàn)兩缺陷，缺陷1、d1=10mm,波高為44dB, 缺陷2、

14、d2=20mm,波高為42dB,試比較二者大小。 由上表可以看出，缺陷1波高44dB,比相同深度的定量線（SL）高3dB0 缺陷2波高42dB,比相同深度的定量線（SL）高6dB,所以缺陷2比缺陷1波 高還要高出3dB。因此缺陷2比缺陷1大。 3）確定缺陷所在區(qū)域：以上兩缺陷均位于定量線（SL）以上，但沒(méi)有超出 判廢線（RL）,因此兩缺陷均位于II區(qū)，應(yīng)測(cè)定缺陷長(zhǎng)度，再根據(jù)長(zhǎng)度平定級(jí)別。 4）測(cè)定缺陷指示長(zhǎng)度：以上述缺陷1為例，由上表或查曲線圖可知，該深 度位置的測(cè)長(zhǎng)線（EL）靈敏度為35dB,則將儀器的衰減器調(diào)為35dB,將探頭對(duì) 準(zhǔn)缺陷沿焊縫方向平行移動(dòng)至波高降到基準(zhǔn)高度即滿屏的 6

15、0物止，該位置即缺 陷指示長(zhǎng)度的一端起點(diǎn)。然后將探頭向相反方向平行移動(dòng)，同樣至波高降到基準(zhǔn) 高度即滿屏的60斷止，該位置即缺陷指示長(zhǎng)度另一端的起點(diǎn)。兩點(diǎn)間的距離就 是缺陷1的指示長(zhǎng)度。 四.掃查方式 在中厚板焊縫檢測(cè)中常用如下幾種掃查方式： 1 .鋸齒型掃查 如圖6探頭以鋸齒的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，每次前進(jìn)的齒距不得超過(guò)探頭晶片直 徑，間距過(guò)大會(huì)造成漏檢。為發(fā)現(xiàn)與焊縫成一定角度的傾斜缺陷， 探頭在做前后 鋸齒運(yùn)動(dòng)時(shí)，可同時(shí)作10o~15o轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖6.鋸齒型掃查 2 .斜平行和平行掃查 為了發(fā)現(xiàn)并檢出焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷， 可將探頭沿焊縫兩側(cè)邊緣與焊 縫成一定角度（10o~3

16、0o）做斜平行才3查，見(jiàn)圖7 。對(duì)于磨平的焊縫可直接在焊 縫及熱影響區(qū)作平行移動(dòng)，見(jiàn)圖8。 圖7斜平行掃查 圖8平行掃查 3 .其他方式掃查 1）左右掃查與前后掃查：如圖9當(dāng)用鋸齒掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，可用左右掃查 與前后掃查找到缺陷的最大回波，用左右掃查來(lái)確定缺陷沿焊縫方向的指示長(zhǎng) 度；用前后掃查來(lái)確定缺陷的水平距離或深度。 2）轉(zhuǎn)角掃查：發(fā)現(xiàn)缺陷后用轉(zhuǎn)角掃查可以大致推斷缺陷的方向，如圖 9。 3）環(huán)繞掃查：發(fā)現(xiàn)缺陷后用環(huán)繞掃查可以大致推斷缺陷的形狀，如圖 9。 用此種方法掃查時(shí)，如果單一回波的高度變化不大，則可判斷為點(diǎn)狀缺陷，如果 回波的高度變化較大，則可判斷為面積缺陷

17、。 耨前 圖9發(fā)現(xiàn)缺陷后的四種基本掃查方法 五 . 缺陷的測(cè)定與評(píng)定 檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)缺陷波后，應(yīng)根據(jù)示波屏上缺陷波位置以及探頭與焊縫的距離， 來(lái)確定缺陷在焊縫中的實(shí)際位置。 還應(yīng)根據(jù)不同距離的波高確定缺陷的大小以及 指示長(zhǎng)度。 1. 缺陷位置的測(cè)定 1)水平定位法：掃描線比例按水平 1： 1 調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)缺陷示波屏上缺陷波前 沿所對(duì)應(yīng)的刻度值tf就是缺陷的水平距離lf。. 用一次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)： lf = ntf df = lf/K 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)： lf = ntf df = 2T-lf/K 例如 ： 用 K2 探頭探傷 T=15mm 的對(duì)接焊縫，按水

18、平 1： 1 調(diào)節(jié)掃描速度， 探傷中示波屏上水平刻度 50 處發(fā)現(xiàn)一缺陷波，求此缺陷的位置。 解： 由題可知一、二次波的水平距離為： L1 = KT=2*15=30 L2=2 KT=2*2*15=60 30

19、 用二次波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)： df = 2T- ntf lf= K n tf 例如 ： 用 K2 探頭探傷 T=40mm 的對(duì)接焊縫，按深度 1： 1 調(diào)節(jié)掃描速度， 探傷中在示波屏上水平刻度 30 和 60 處各發(fā)現(xiàn)一缺陷波，求這兩個(gè)缺陷的位置。 解： 由題可知： tf1 = 30 < T = 40 ， 說(shuō)明 F1 是一次波發(fā)現(xiàn)的。其深度和水平 距離分別為： df1 = n tf1 = 30 (mm) lf1 = K df1 = 2*30 = 60 (mm) 又由題可知：40

20、- n tf2 =2*30= 60 (mm) lf2 = K ntf2 =2*60 = 120 (mm) 2. 缺陷大小的測(cè)定 1）缺陷波幅度與指示長(zhǎng)度的測(cè)定：見(jiàn) P.4 （2.距離-波幅（dB）曲線的應(yīng)用） 部分內(nèi)容。 2）缺陷指示長(zhǎng)度計(jì)量的規(guī)定：當(dāng)焊縫中存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的相鄰缺陷時(shí) 要計(jì)量缺陷總長(zhǎng)。 JB4730-2005規(guī)定：當(dāng)相鄰兩缺陷間距小于較小缺陷長(zhǎng)度時(shí)，以兩缺陷指示 長(zhǎng)度之合作為一個(gè)缺陷的指示長(zhǎng)度（不包含間距長(zhǎng)度）。缺陷指示長(zhǎng)度小于10mm 者，按5mm計(jì)。 3. 焊縫質(zhì)量評(píng)定 缺陷的大小測(cè)定以后，要根據(jù)缺陷的當(dāng)量和指示長(zhǎng)度按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評(píng)定焊縫的 質(zhì)量級(jí)別。 JB

21、4730-2005標(biāo)準(zhǔn)將焊縫質(zhì)量級(jí)別分為I、II、III級(jí)。 具體的焊縫質(zhì)量分級(jí)按表3執(zhí)行： 等吸 板厚丁 反前波幅 （所在區(qū)域） 單個(gè)缺陷指示長(zhǎng)度工 多個(gè)跋陷累計(jì)長(zhǎng)度U 1 6-400 1 非裂鼓類核陪 6-120 工最小為10,最大不越過(guò)3。 在任意9T爆縫長(zhǎng)度范隅內(nèi) 不超過(guò)T > 120-400 Lrr”，最大不演過(guò)如 II 6~ J2O n L = 2TJ3 ,最小為12.最大不超過(guò)叩 在任藏45『焊箍氏度范囿內(nèi) 1不超過(guò)丁 > 120r 40U 最大不超過(guò)75 m it 整iln級(jí)能 超過(guò)H級(jí)者 nr ! 所有敬陪 L X川］ 裂紋等危害忤健陷 注】；加樣板厚不冏時(shí).取薄板期厚度值， 注入 當(dāng)姆堆長(zhǎng)度不足（I級(jí)）成4jr （口鍛）時(shí),町推比例折JL當(dāng)折算后的映陷累計(jì)長(zhǎng)度小于單個(gè)缺陷 指示依度時(shí),以單竺移指亦潼為準(zhǔn). 表3焊接接頭質(zhì)量分級(jí) 參考文獻(xiàn)： 1.JB/T4730.3-2005承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第三部分：超聲檢測(cè) 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì) 2005年 2.超聲波探傷（試用本II、III極教材） 中國(guó)鍋爐壓力容器安全雜志社 1995年