UT-3培訓(xùn)課件-周鳳革

1、板材、鍛件的超聲波檢測板材、鍛件的超聲波檢測一、鋼板的超聲檢測1、鋼板的加工及分類 普通鋼板由板坯軋制而成的 板坯可由澆鑄法或由坯料軋制或鍛造而成 按材質(zhì)分：板材分為碳素鋼、低合金鋼、奧氏體、鎳及鎳合金、雙相不銹鋼 從超聲檢測角度，按厚度分：薄板、中板、厚板轉(zhuǎn)爐 Converter 一、鋼板的超聲檢測二次精煉 Secondary Refining RH真空設(shè)備LF爐設(shè)備一、鋼板的超聲檢測連鑄 Continuous casting 一、鋼板的超聲檢測連鑄 Continuous casting 一、鋼板的超聲檢測冷連軋?jiān)O(shè)備熱連軋?jiān)O(shè)備軋機(jī) rolling 一、鋼板的超聲檢測軋機(jī) rolling 一、

2、鋼板的超聲檢測一、鋼板的超聲檢測2、鋼板中的常見缺陷 分層：是板坯中的縮孔、夾渣等在軋制過程中未熔合而形成的，分層破壞了鋼板整體的連續(xù)性，影響鋼板承受垂直板面的拉應(yīng)力作用的強(qiáng)度 折疊：鋼板表面局部形成相互折合的雙層金屬 白點(diǎn)：白點(diǎn)是鋼板在軋制后冷卻過程中氫原子來不及擴(kuò)散而形成的，白點(diǎn)的斷面呈白色，多出現(xiàn)在厚度大于40mm的鋼板中 裂紋：（略） 鋼板中的分層、折疊等缺陷經(jīng)過軋制工序，多平行于板面一、鋼板的超聲檢測3、中厚板的檢測方法 一般采用脈沖反射式垂直入射法檢測 耦合方式分為直接接觸法和水浸法 使用聚焦或非聚焦的單晶直探頭、雙晶直探頭 采用單晶直探頭時(shí)，一般采用多次底波反射法，根據(jù)缺陷波與底

3、波來判斷缺陷的情況 當(dāng)板厚很大時(shí)才采用一次底波法或二次底波法一、鋼板的超聲檢測3.1直接接觸法一、鋼板的超聲檢測3.1直接接觸法 直接接觸法：探頭通過薄層耦合劑與工件接觸 當(dāng)探頭位于完好區(qū)時(shí)，示波屏上顯示多次等距離底波、無缺陷波，如圖7-2a 當(dāng)板中缺陷較小時(shí)，示波屏上缺陷波與底波共存，底波有所下降，如圖7-2b 當(dāng)板中缺陷較大時(shí)，示波屏上出現(xiàn)缺陷的多次發(fā)射波，底波明顯下降或消失如圖7-2c一、鋼板的超聲檢測 疊加效應(yīng)：板厚較薄且板中缺陷較小時(shí)，各次底波之前的缺陷波開始幾次逐漸升高，然后再降低 鋼板中若出現(xiàn)疊加效應(yīng)一般應(yīng)根據(jù)F1來評價(jià)缺陷 只有當(dāng)板厚小于20mm時(shí)，為減少近場區(qū)的影響，才采用F

4、2來評價(jià)缺陷一、鋼板的超聲檢測 疊加現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： F1、F2、F3的路徑不同：F1一條路徑； F2四條路徑；F3六條路徑 路徑多，疊加能量也多，缺陷回波高 但是當(dāng)路徑進(jìn)一步增加時(shí)，衰減也迅速增加，此時(shí)衰減的影響比疊加的影響更大 所以缺陷波先升高到一定程度后，又迅速降低一、鋼板的超聲檢測3.2 水浸法（充水耦合法） 水浸法中探頭與鋼板不直接接觸，通過一層水來耦合 在水/鋼界面（鋼板上表面）上產(chǎn)生多次回波，與底面多次回波相互干擾，不利檢測（判斷） 通過調(diào)整水層厚度，可使水鋼界面回波分別與鋼板多次底波重合，此時(shí)示波屏上波形就會變得清晰，利于檢測一、鋼板的超聲檢測 當(dāng)界面各次回波分別與鋼板底波一一

5、重合時(shí)，稱為一次重合法 以此類推：二次重合法、三次重合法、一、鋼板的超聲檢測 根據(jù)鋼中、水中的聲速，可得各次重合法水層厚度H與鋼板厚度的關(guān)系：4CnCnH鋼水n為重合波次數(shù)，如n=1為一次重合法，n=2為二次重合法 水浸多次重合法檢測不僅可以減少近場區(qū)的影響，而且可根據(jù)多次底波衰減情況來判斷缺陷嚴(yán)重程度，一般采用四次重合法一、鋼板的超聲檢測 例題：用水浸法檢測厚度30mm的鋼板，若采用四次重合法，則其水層厚度應(yīng)為多少：mmnCnH3043044C鋼水所以其水層厚度應(yīng)為30mm一、鋼板的超聲檢測3.4 探頭與掃查方式的選擇3.4.1探頭的選擇 探頭的選擇：頻率、晶片尺寸、結(jié)構(gòu)形式、數(shù)量 鋼板晶粒

6、比較細(xì)，為了獲得較高的分辨力，宜選用較高的頻率，一般為2.55.0MHz 鋼板面積大，為提高檢測效率，宜選用較大直徑的探頭；對于板厚較小鋼板，考慮近場區(qū)長度，探頭直徑不宜過大。一般探頭直徑范圍為10mm25mm一、鋼板的超聲檢測3.4.1探頭的選擇 根據(jù)板厚選擇探頭的結(jié)構(gòu)形式：板厚較大時(shí)常選用單晶直探頭；板厚在620mm時(shí)選用雙晶直探頭 探頭的數(shù)量根據(jù)需求來決定，鋼板生產(chǎn)廠常采用多通道檢測一、鋼板的超聲檢測承壓設(shè)備用鋼板超聲檢測探頭選用板厚（mm）采用探頭公稱頻率（MHz）探頭晶片尺寸620雙晶直探頭5晶片面積不小于150mm22040單晶直探頭514mm20mm40250單晶直探頭2.520

7、mm25mm一、鋼板的超聲檢測3.4.2掃查方式的選擇 根據(jù)鋼板用途和要求的不同，掃查方式分為全面掃查、列線掃查、邊緣掃查、格子掃查一、鋼板的超聲檢測 全面掃查：對鋼板作100%的掃查，每相鄰兩次掃查應(yīng)有10%的重疊，探頭移動方向垂直于鋼板壓延方向 列線掃查：在鋼板上畫出等距離的平行列線，探頭沿列線掃查，一般列線間距不大于100mm，垂直于壓延方向 邊緣掃查：在鋼板邊緣一定范圍內(nèi)做全面掃查，例如某鋼板四周50mm范圍內(nèi)做全面掃查 格子掃查：在鋼板邊緣50mm范圍內(nèi)作全面掃查，其余按200200mm的格子線掃查一、鋼板的超聲檢測3.4.3掃查速度的選擇 手工檢測時(shí)的掃查速度應(yīng)控制在200mm/s

8、以內(nèi) 另一選擇依據(jù)是儀器的脈沖重復(fù)頻率和響應(yīng)速度 液晶屏和其他響應(yīng)速度慢的儀器，應(yīng)使用較小的掃查速度一、鋼板的超聲檢測 水浸自動檢測系統(tǒng)的最大掃查速度，與以下因素相關(guān)： 要求檢測的最小缺陷尺寸 所檢鋼板的厚度 超聲儀器限定的脈沖重復(fù)頻率一、鋼板的超聲檢測3.5 檢測范圍和里面的的調(diào)整3.5.1檢測范圍的調(diào)整 一般根據(jù)板厚來確定檢測范圍 接觸法檢測30mm以下的鋼板時(shí)，應(yīng)能看到B10，檢測范圍調(diào)到300mm左右 板厚在3080mm時(shí)，應(yīng)能看到B5,檢測范圍為40mm左右 板厚大于80mm時(shí)，可適當(dāng)減少底波的次數(shù)，但檢測范圍仍要保證在400mm左右一、鋼板的超聲檢測3.5.2靈敏度的調(diào)整 CB I

9、標(biāo)準(zhǔn)試塊法：適用于板厚20mm 使與工件等厚度的底面波達(dá)到滿幅度的50%，再提高10dB作為基準(zhǔn)靈敏度一、鋼板的超聲檢測 CB 標(biāo)準(zhǔn)試塊法適用于板厚20mm鋼板 使其5mm平底孔第一次回波達(dá)50%作為基準(zhǔn)靈敏度一、鋼板的超聲檢測試塊編號被檢鋼板厚度檢測面到平底孔的距離s試塊厚度TCB-120401520CB-240603040CB-3601005065CB-410016090110CB-5160200140170CB-6200250190220CB標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸一、鋼板的超聲檢測3.5.3底波法 可以利用多次底波來調(diào)節(jié)靈敏度 例如要求示波屏上出現(xiàn)5次底波，那么B5達(dá)到50%即可 當(dāng)板

10、厚不小于探頭的三倍近場區(qū)時(shí)，也可去鋼板無缺陷完好部位的第一次底波來校準(zhǔn)靈敏度一、鋼板的超聲檢測3.6缺陷的判別與測定3.6.1缺陷的判別 根據(jù)缺陷波與底波來判別鋼板中缺陷的情況，發(fā)現(xiàn)以下情況之一即作為缺陷： 缺陷第一次反射波F150% 第一次底波B1100%，第一次缺陷波與第一次底波之比F1/B150% 第一次底波B150%一、鋼板的超聲檢測3.6.2缺陷的測定 檢測中發(fā)現(xiàn)缺陷后，要測定缺陷的位置、大小并估判缺陷的性質(zhì)：1）缺陷位置 包括缺陷深度和平面位置 深度可據(jù)示波屏上缺陷波所對的刻度來確認(rèn) 平面位置根據(jù)發(fā)現(xiàn)缺陷的探頭位置來確定，并在工件或記錄紙上標(biāo)出缺陷至工件相鄰邊界的距離一、鋼板的超聲

11、檢測2）缺陷定量 采用測長法測定其指示長度與面積： 當(dāng)F150%或F1/B150%（B1100%）時(shí)，使F1達(dá)25%或F1/B1達(dá)50%時(shí)探頭移動距離即為缺陷指示長度，探頭中心軌跡即為缺陷邊界 當(dāng)B150%時(shí)，使B1達(dá)50%時(shí)探頭中心移動的距離即為缺陷的指示長度，探頭中心軌跡即為缺陷邊界一、鋼板的超聲檢測3）缺陷性質(zhì)的估計(jì) 分層：缺陷波形陡直，底波明顯下降或消失 折疊：不一定有缺陷波，但底波明顯下降，次數(shù)減少甚至消失，始波加寬 白點(diǎn)：波形密集尖銳活躍，底波明顯降低，次數(shù)減少，重復(fù)性差，移動探頭此起彼伏一、鋼板的超聲檢測3.7鋼板質(zhì)量級別判定等級單個(gè)缺陷指示長度（mm）單個(gè)缺陷指示面積（cm2）

12、在任一1m1m檢測面積內(nèi)存在的缺陷面積百分比（%)以下單個(gè)缺陷指示面積不計(jì)（cm2）8025391005051512010010251501001025超過級者一、鋼板的超聲檢測 單個(gè)缺陷指示長度是指缺陷的最長度尺寸 單個(gè)缺陷的指示長度小于40mm時(shí)可不作記錄 缺陷指示面積是指缺陷邊界范圍內(nèi)的面積 對于間距小于100mm或小于相鄰較小缺陷指示長度時(shí)（取其較大值）的多個(gè)缺陷，以各缺陷面積之和作為單個(gè)缺陷的指示面積 檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)、裂紋等危害性缺陷時(shí)，直接評為級一、鋼板的超聲檢測 例題1：檢測1m2甲鋼板，有以下缺陷：90cm22個(gè)，60cm22個(gè)， 20cm23個(gè)，各缺陷間距均大于100mm。試

13、根據(jù)JB/T 4730-2005標(biāo)準(zhǔn)評定級別。解：1）按單個(gè)缺陷評級：最大單個(gè)缺陷面積為90cm2， 超過級的50cm2,小于 級的100cm2，評為 級 2） 1m2內(nèi)缺陷總面積： F總=902602203=360cm2 F總占1m2的百分比： （360/10000）100%=3.6% 5%，評為級 3）綜合評級為 級一、鋼板的超聲檢測 例題2：檢測1m2乙鋼板，有以下缺陷：40cm22個(gè)，間距為80mm；30cm28個(gè)， 間距為100mm。試根據(jù)JB/T 4730-2005標(biāo)準(zhǔn)評定級別。解：1）按單個(gè)缺陷評級：最大單個(gè)缺陷面積為40cm2， 缺陷間距80mm 100mm，則單個(gè)缺陷最大面積

14、為： 402=80cm2 超過級的50cm2,小于 級的100cm2，評為 級 2）1m2內(nèi)缺陷總面積：F總=402308=320cm2 F總占1m2的百分比（320/10000）100%=3.2% 5%，評為級 3）綜合評級為 級。二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金板材超聲檢測4.1鋁及鋁合金板加工及常見缺陷 鋁及鋁合金由板坯軋制而成的，板坯是由鋁錠軋制而成的 板中常見缺陷有氣孔、夾雜、細(xì)微裂紋 鋁錠鑄冶期間形成的小孔和空腔，經(jīng)軋制后常常會消失。但在厚板和中厚板中熱軋有時(shí)不能清除這些小孔和空腔 在鋁合金鑄件或板坯鍛件中，

15、夾雜物是非鋁顆粒，這些顆粒經(jīng)軋制后以夾雜物的形式留在鋁板材中二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.2 檢測方法4.2.1探頭的選擇 探頭選擇：由于鋁及鋁合會和鈦及鈦合金板材晶粒細(xì)，使用不同的頻率檢測時(shí)，衰減差異非常小 與鋼和其他鐵合金不同，可使用較高的頻率 通常選用2.5-5.0 MH1或是更高的頻率4.2.2掃查速度的選擇 與鋼板基本相同二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.2.3掃查方式的選擇 根據(jù)板材的用途和要求不同，采用的主要掃查方式分為全面掃查、列線掃查、邊緣掃查和格子掃查幾種 其中列線掃查的

16、問距與鋼板列線掃查的間距不同，探頭沿垂直于板材壓延方向、間距不大于40 mm 的平行線進(jìn)行掃查二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.2.4檢測范圍的調(diào)整 根據(jù)板厚確定，一般與鋼板相同4.2.5靈敏度的調(diào)整 鋁及鋁合會和鈦及鈦合金板檢測中靈敏度的調(diào)整方法與鋼板不同 先將探頭置于待檢板材完好部位，再調(diào)節(jié)第一次底波高度為熒光屏滿刻度的80 %，以此作為基準(zhǔn)靈敏度二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.3缺陷的判別與測定4.3.1缺陷的判別 根據(jù)缺陷波與底波來判別鋼板中缺陷的情況，發(fā)現(xiàn)以下情況之一即作為缺陷： 缺

17、陷第一次反射波F140% 第一次缺陷波F140%，同時(shí)F1/B1100% 第一次底波B15%二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.3.2缺陷邊界范圍或指示長度的測定方法 檢出缺陷后，應(yīng)在他的周圍繼續(xù)進(jìn)行檢測，以確定缺陷的延伸1）雙晶直探頭 探頭移動方向與隔聲層垂直 基準(zhǔn)靈敏度下，缺陷波下降到20%屏高，或F1/B1=100% 探頭中心移動的距離即為缺陷的指示長度，探頭的中心點(diǎn)即為缺陷的邊界點(diǎn) 兩種方法測得的結(jié)果以嚴(yán)重的為準(zhǔn)二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測2）單晶直探頭 移動探頭 基準(zhǔn)靈敏度下，缺陷波下

18、降到20%屏高，或F1/B1=100% 探頭中心移動的距離即為缺陷的指示長度，探頭的中心點(diǎn)即為缺陷的邊界點(diǎn) 兩種方法測得的結(jié)果以嚴(yán)重的為準(zhǔn)二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測3）確定底波降低缺陷的邊界或指示長度 移動探頭（單晶或雙晶） 底面第一次反射波升高到40%屏高 探頭中心移動的距離即為缺陷的指示長度 探頭中心點(diǎn)即為缺陷的邊界點(diǎn)二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.4缺陷的評定方法4.4.1缺陷指示長度 一個(gè)缺陷按其指示的最大長度作為其指示長度 若單個(gè)缺陷的指示長度小于25mm時(shí)，不作記錄 若兩個(gè)缺陷

19、相鄰間距小于25mm，其指示長度為兩個(gè)缺陷的總長加上間距二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.4.2缺陷指示面積 一個(gè)缺陷按其指示的最大面積作為該缺陷的單個(gè)指示面積 若多個(gè)缺陷相鄰間距小于相鄰較小缺陷的指示長度（取其較大值），以各缺陷面積之和作為單個(gè)缺陷的指示面積 指示面積不計(jì)的單個(gè)缺陷見表7-4二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.5質(zhì)量級別判定 按照J(rèn)B/T 4730-2005執(zhí)行，見下表： 表表7-4板材質(zhì)量分級板材質(zhì)量分級等級單個(gè)缺陷指示長度（mm）單個(gè)缺陷指示面積（cm2）以下單個(gè)缺陷指示面積

20、不計(jì)（cm2）256450209755025缺陷大于級者二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金二、鋁及鋁合金和鈦及鈦合金板材的超聲檢測板材的超聲檢測4.5質(zhì)量級別判定 若在坡口預(yù)定線兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)缺陷指示長度大于或等于25mm時(shí)，應(yīng)評為級 檢測人員確認(rèn)板中有裂紋等危害性缺陷存在時(shí)，可直接評為級三、復(fù)合板超聲檢測5.1復(fù)合材料中常見缺陷 復(fù)合材料由母材與復(fù)合層粘合而成，在碳鋼或低合金鋼母材上粘接不銹鋼、鈦、鋁、銅合金等復(fù)合層，以提高鋼板的耐腐蝕性 復(fù)合材料一般用軋制、爆炸和堆焊等方法制造 常見缺陷是脫層（脫接），即復(fù)合層與母材在界面處復(fù)合不良三、復(fù)合板超聲檢測5.2檢測方法 與鋼板的檢測方法基本相同

21、探頭：縱波單晶直探頭或雙晶直探頭，頻率為2.5-5.0 MHz，探頭直徑一般不大于25mm 靈敏度：將復(fù)合板完好區(qū)的第一次底波B1調(diào)至滿屏的80% 檢測面：母材或復(fù)合層三、復(fù)合板超聲檢測5.3缺陷的判別5.3.1兩種復(fù)合材料聲阻抗相近時(shí) 如不銹鋼/碳鋼復(fù)合板： 復(fù)合良好區(qū)基本無界面回波，若存在脫接缺陷，則在示波屏上出現(xiàn)缺陷波F0035. 011993. 0Z121221mmZZZZrZm三、復(fù)合板超聲檢測5.3.1兩種復(fù)合材料聲阻抗相近時(shí) 當(dāng)從母材側(cè)檢測時(shí)： 若無脫接，則無缺陷波F，只有底波B，如圖7-8a所示 若存在不完全脫接，則在B1前不遠(yuǎn)處F波出現(xiàn)多次彼連，底波B1降低，如圖7-8b所示

22、 若完全脫接，則F波較強(qiáng)，底波消失，如圖7-8c所示三、復(fù)合板超聲檢測三、復(fù)合板超聲檢測5.3.1兩種復(fù)合材料聲阻抗相近時(shí) 當(dāng)從復(fù)合材料側(cè)檢測時(shí)： 若無脫接，則無缺陷波F，只有底波B，如圖7-9a所示 若存在不完全脫接，底波B1降低， F波多次彼連，并緊隨始波T與底波B1之后，如圖7-9b所示 若完全脫接，則F波多次彼連，寬度增加，底波消失，如圖7-9c所示三、復(fù)合板超聲檢測三、復(fù)合板超聲檢測5.3.2兩種復(fù)合材料聲阻抗相差較大時(shí) 如鈦/碳鋼復(fù)合板： 即使復(fù)合良好也會出現(xiàn)界面回波，這是缺陷波判別困難25. 011596. 0Z121221mmZZZZrZm三、復(fù)合板超聲檢測5.3.2兩種復(fù)合材

23、料聲阻抗相差較大時(shí) 常用如左圖所示的試塊比較 根據(jù)界面反射波寬度、高度和底波變化情況來判別1）從復(fù)合材料測檢測時(shí) 根據(jù)界面反射波寬度L與底波B1高度來判別復(fù)合是否良好 若工件復(fù)合界面反射波L工寬度小于試塊上的反射波L試寬度，且工件底波高于試塊底波，則工件復(fù)合良好 如圖7-11所示三、復(fù)合板超聲檢測2）當(dāng)從母材側(cè)檢測時(shí) 根據(jù)界面反射波S與底波B1高度來判別復(fù)合是否良好 若工件復(fù)合界面反射波S低于試塊中的S波，工件中底波B1高于石塊中的B1,復(fù)合良好 如圖7-11所示 反之復(fù)合不好三、復(fù)合板超聲檢測5.3.3未結(jié)合區(qū)缺陷的測定 JB/T 4730-2005規(guī)定：第一次底波低于5%屏高，且有明顯未結(jié)

24、合反射波存在時(shí)（5%），該部位稱為未結(jié)合區(qū) 移動探頭，使第一筆底波升到40%屏高，此時(shí)探頭中心作為未結(jié)合區(qū)邊界點(diǎn)，以此確定缺陷邊界、單個(gè)缺陷指示長度、未結(jié)合區(qū)面積 對于重要的復(fù)合材料可結(jié)合底波與復(fù)合界面反射波高度的dB差判別復(fù)合情況三、復(fù)合板超聲檢測 不考慮介質(zhì)衰減和擴(kuò)散衰減，且底面全反射時(shí)，底波B1與復(fù)合界面發(fā)射波S（符合良好時(shí)）的dB差值為： r：復(fù)合界面聲壓反射率， T：復(fù)合界面聲壓往復(fù)透射率，T = 1r2rr-1lg20rTlg20lg20lg2020r0a1PPPPSBBS1212ZZZZr三、復(fù)合板超聲檢測 若底面不是全反射，其反射率為r“”，則這時(shí)底波B1與復(fù)合界面發(fā)射波S（符

25、合良好時(shí)）的dB差值為：rr-1lg20lg20lg2021rrTSBrBS2323ZZZZr式中r為底面聲壓反射率，r三、復(fù)合板超聲檢測 例如：超聲檢測鋼/鋁復(fù)合材料，鋼中Z1=45106kgm2s，鋁中Z2=17.3106kgm2s，不計(jì)介質(zhì)衰減和擴(kuò)散衰減，且底面全反射。 則復(fù)合界面聲壓反射率為 底波B1與復(fù)合界面回波S的dB差為 445. 0453 .17453 .171212ZZZZrBrrTSBrBSd1 . 50.445-0.445-1r-1lg20lg20lg20221三、復(fù)合板超聲檢測 工件的底波與復(fù)合界面回波S的dB差可由實(shí)測得到 當(dāng)實(shí)測值明顯大于理論值時(shí)，說明該復(fù)合材料存在

26、脫接 當(dāng)實(shí)測值與理論值相差甚小時(shí)，說明符合良好三、復(fù)合板超聲檢測5.4缺陷評定和質(zhì)量分級 按照J(rèn)B/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行 缺陷指示長度：一個(gè)缺陷按其指示的最大長度作為其指示長度，若單個(gè)缺陷的指示長度小于25mm時(shí)，可不作記錄 多個(gè)相鄰的未結(jié)合區(qū)，當(dāng)其間距小于等于20mm時(shí)，應(yīng)作單個(gè)未結(jié)合區(qū)處理，其面積為各個(gè)未結(jié)合區(qū)面積之和 未結(jié)合率：未結(jié)合區(qū)總面積占復(fù)合板總面積的百分比三、復(fù)合板超聲檢測5.4缺陷評定和質(zhì)量分級 復(fù)合鋼板的質(zhì)量分級見表7-5 破口預(yù)定線兩側(cè)各50mm的范圍內(nèi)，未結(jié)合的指示長度25mm時(shí)，定為級等級單個(gè)未結(jié)合指示長度（mm）單個(gè)未結(jié)合區(qū)面積（cm2）未結(jié)合率%0

27、0050 202 75 505大于級者三、復(fù)合板超聲檢測四、鍛件超聲檢測6.1鍛件超聲檢測6.1.1鍛件加工及常見缺陷 鍛件是將鑄錠或鍛坯在模具的壓力下變形制成一定形狀和尺寸的零件毛坯 鍛壓過程包括加熱、形變和冷卻 鍛造方式大致分為鐓粗、拔長和滾壓 鐓粗是鍛壓力施加于坯料的兩端，形變發(fā)生在橫截面上 拔長是鍛壓力施加于坯料的外圓，形變發(fā)生在長度方向 滾壓是先鐓粗坯料，然后沖孔，再插入芯棒并在外圓施加鍛壓力 滾壓既有縱向形變，又有橫向形變 鐓粗主要用于餅類鍛件 拔長主要用于軸類鍛件 筒形鍛件一般先鐓粗，后沖孔，再滾壓 鍛件鍛后需進(jìn)行正火、退火或調(diào)質(zhì)等熱處理，以改善鍛件的組織性能四、鍛件超聲檢測6.

28、1.1鍛件加工及常見缺陷 鍛件中的缺陷主要有兩個(gè)來源：一是鑄錠中缺陷一起的；另一種是鍛件及熱處理中產(chǎn)生的，主要缺陷有：1）縮孔 鑄錠冷卻收縮時(shí)在頭部形成的缺陷，鍛造時(shí)因切頭量不足而殘留下來 多見于軸類鍛件的頭部，具有較大的體積，并位于橫截面中心，在軸向具有較大的延伸長度2）縮松在鑄錠凝固收縮時(shí)形成的孔隙和空穴，在鍛造過程中因變形量不足而未被消除多出現(xiàn)在大型鍛件中四、鍛件超聲檢測3）夾雜物 分為內(nèi)在金屬夾雜物、外來金屬夾雜物、金屬夾雜物 內(nèi)在金屬夾雜物是鑄錠中包含的脫氧劑、合金元素與氣體的反應(yīng)產(chǎn)物，尺寸較小，常飄浮于溶液上，最后集結(jié)在鑄錠中心及頭部 外來金屬夾雜物是冶煉、澆注過程中混入的耐火材料

29、或雜質(zhì)，尺寸較大，?；祀s于鑄錠的下部，偶然落入的非金屬夾雜則無法確定其位置 金屬夾雜物是冶煉時(shí)加入合金較多且尺寸較大，或者澆注時(shí)飛濺小?；虍惙N金屬落入后未被全部熔化而形成的缺陷四、鍛件超聲檢測4）裂紋 按照形成的原因，裂紋分為以下幾種： 因冶金缺陷（如縮孔殘余）在鍛造時(shí)擴(kuò)大而形成裂紋 因鍛造工藝不當(dāng)（如加熱溫度過高、加熱速度過快、變形不均勻、變形量過大、冷卻速度過快等）而形成的裂紋 熱處理過程中形成的裂紋：淬火時(shí)加熱溫度過高，使鍛件組織粗大，淬火是可能產(chǎn)生裂紋；冷卻不當(dāng)引起的開裂；回火不及時(shí)或不當(dāng)，由鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力引起的裂紋四、鍛件超聲檢測5）折疊 熱金屬的凸出部位被壓折并嵌入鍛件表面形成的

30、缺陷 多發(fā)生在鍛件的圓角和尖角處 折疊表面上的氧化層使該部位金屬無法連接四、鍛件超聲檢測6）白點(diǎn) 鍛件中由于氫的存在所產(chǎn)生的小裂紋稱為白點(diǎn) 白點(diǎn)對鋼材的力學(xué)性能影響很大，當(dāng)白點(diǎn)平面垂直方向受應(yīng)力作用時(shí)，工件會突然斷裂 鋼材中不允許存在白點(diǎn) 白點(diǎn)多在高碳鋼、馬氏體鋼和貝氏體鋼中出現(xiàn) 奧氏體鋼和低碳鐵素體鋼中一般不出現(xiàn)白點(diǎn)四、鍛件超聲檢測7）缺陷的分布特點(diǎn) 鍛件中缺陷所具有的特點(diǎn)與其形成過程有關(guān) 鑄錠組織在鍛造過程中沿金屬延伸方向被拉長，由此形成的纖維狀組織通常被稱為金屬流線 金屬流線一般代表鍛造過程中金屬延伸的主要方向 除裂紋外，鍛件中的多數(shù)缺陷，特別是由鑄錠中缺陷引起的鍛件缺陷常常是沿著金屬流

31、線方向分布的四、鍛件超聲檢測6.2檢測方法概述6.2.1檢測方法 鍛件可以采用接觸法或水浸法檢測 水浸法具有便于實(shí)現(xiàn)自動檢測、人為因素少，可靠性高等特點(diǎn)在鍛件檢測上得到廣泛的應(yīng)用6.2.2頻率的選擇 鍛件的組織很細(xì)，可使用較高的頻率以滿足高分辨力和實(shí)現(xiàn)對較小缺陷檢測的目的四、鍛件超聲檢測6.2.3檢測方向的選擇 以縱波直入射為主，有時(shí)需要縱波斜入射和橫波斜入射 根據(jù)鍛件中缺陷分布和方向的特點(diǎn)，檢測時(shí)聲束入射面和入射方向的選擇鍛造工藝和流線方向，并盡可能使聲束方向與鍛造流線方向垂直 例如：模鍛時(shí)的變形流線與外表面平行，超聲聲束方向應(yīng)沿外表面垂直入射，掃查須沿著外表面形狀進(jìn)行，常采用水浸或水套探頭

32、方可實(shí)現(xiàn)四、鍛件超聲檢測6.2.4檢測時(shí)機(jī) 鍛件常用于使用安全較高的關(guān)鍵部件，因此通常需要對其外表面和外形進(jìn)行加工 檢測時(shí)機(jī)常選在熱處理后，沖孔、開槽等精加工工序之前 孔、槽、臺階等復(fù)雜的幾何形狀會形成檢測盲區(qū)，并產(chǎn)生非缺陷干擾波 熱處理后檢測，有利于發(fā)現(xiàn)熱處理過程中產(chǎn)生的缺陷，如熱處理裂紋等四、鍛件超聲檢測6.2.5軸類鍛件 軸類鍛件的鍛造工藝以拔長為主，大部分缺陷與軸線平行 檢測時(shí)以縱波直探頭從徑向檢測效果最佳 考慮到缺陷會有其他的分布及取向，輔助直探頭在端面的軸向檢測 有時(shí)還應(yīng)增加斜探頭的徑向和軸向檢測四、鍛件超聲檢測1）直探頭徑向和軸向檢測 徑向檢測時(shí)，直探頭置于軸的外圓做全面掃查，以

33、發(fā)現(xiàn)軸類鍛件中常見的縱向缺陷 軸向檢測時(shí)，直探頭置于軸的端面，以發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的橫向缺陷 軸的長度太大或有臺階時(shí)，存在掃查盲區(qū)四、鍛件超聲檢測2）斜探頭周向及軸向檢測 當(dāng)缺陷曾徑向且為片狀時(shí)，或軸上有幾個(gè)不同直徑的軸段時(shí)，直探頭軸向或徑向檢測都很難發(fā)現(xiàn) 使用適當(dāng)角度的斜探頭從正反兩個(gè)方向做周向及軸向掃查四、鍛件超聲檢測6.2.6餅類、碗類鍛件 鍛造工藝以鐓粗為主，缺陷以平行于端面分布為主 直探頭在端面檢測是檢出缺陷的最佳方法四、鍛件超聲檢測 對于重要的餅類、碗類或厚度大的鍛件，從兩個(gè)端面檢測 從兩個(gè)端面檢測時(shí)，探頭置于鍛件端面進(jìn)行全面檢測，以發(fā)現(xiàn)與端面平行的缺陷 有時(shí)從外園進(jìn)行徑向檢測，以發(fā)現(xiàn)

34、某些軸向缺陷四、鍛件超聲檢測6.2.7筒形或環(huán)形鍛件 筒形鍛件的鍛造工藝是先鐓粗，后沖孔再滾壓 缺陷的取向比軸類鍛件和餅類鍛件復(fù)雜 檢測時(shí)既需要縱波直入射，還應(yīng)進(jìn)行橫波斜探頭檢測 由于鑄錠中質(zhì)量最差的中心部分已被沖孔時(shí)去除，因此鍛件的質(zhì)量一般較好四、鍛件超聲檢測四、鍛件超聲檢測1）直探頭檢測 從筒體外圓或端面進(jìn)行檢測，外園檢測是發(fā)現(xiàn)與軸線平行的周向缺陷，端面檢測是發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的橫向缺陷2）雙晶直探頭檢測 發(fā)現(xiàn)近表面缺陷，應(yīng)從端面檢測（外圓？）3）斜探頭檢測、 軸向檢測是為了發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的徑向缺陷 周向檢測是為了發(fā)現(xiàn)與軸線平行的徑向缺陷 周向檢測時(shí)，缺陷定位應(yīng)考慮修正四、鍛件超聲檢測6.3檢

35、測條件的選擇6.3.1探頭 縱波直入射，可選擇單晶直探頭 若材料為低碳鋼或低合金鋼，可選用較高的頻率，常用2.55MHz，晶片尺寸為1425mm的探頭 若材料為奧氏體鋼，為避免草狀回波，常用0.52MHz，晶片尺寸為1430mm的探頭 對于較小的鍛件或?yàn)榱藱z出近表面缺陷，考慮探頭的盲區(qū)和近場區(qū)的影響，可選用雙晶直探頭，頻率為5MHz 橫波檢測一般選折K=1.0的斜探頭四、鍛件超聲檢測6.3.2耦合選擇 接觸法時(shí)，表面粗糙度不于高6.3m 表面平整均勻，無劃傷、油污、污物、氧化皮、油漆 在試塊上調(diào)整靈敏度時(shí)，考慮曲率和表面粗糙度補(bǔ)償 常用機(jī)油、糨糊、甘油作耦合劑 表面較粗糙時(shí)可選用粘度更高的水玻

36、璃作耦合劑 水浸法檢測時(shí)，對檢測表面的要求低于接觸法四、鍛件超聲檢測6.3.3縱波直入射檢測面的選擇原則： 從兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行檢測， 盡可能地檢測到鍛件的全體積 鍛件厚度超過400mm時(shí)，應(yīng)從相對兩端進(jìn)行100%掃查四、鍛件超聲檢測四、鍛件超聲檢測6.3.4材質(zhì)衰減系數(shù)的測定 當(dāng)鍛件尺寸較大時(shí)，材質(zhì)的衰減系數(shù)對缺陷定量有一定的影響 特別是材質(zhì)衰減嚴(yán)重時(shí)影響更明顯 鍛件檢測中有時(shí)要測定材質(zhì)衰減系數(shù) 見前章四、鍛件超聲檢測6.3.5試塊選擇 單晶直探頭常選用CS型標(biāo)準(zhǔn)試塊 當(dāng)檢測距離小于45mm時(shí)，應(yīng)采用雙晶直探頭和CS型標(biāo)準(zhǔn)試塊 當(dāng)檢測面為曲面時(shí)，應(yīng)采用CS標(biāo)準(zhǔn)試塊來測定由于曲率不同引起的

37、耦合損失四、鍛件超聲檢測6.3.5掃描速度調(diào)節(jié) 根據(jù)檢測范圍調(diào)節(jié)掃描速度，以便發(fā)現(xiàn)缺陷并定位 掃描速度可在試塊上進(jìn)行，也可在鍛件已知尺寸的的部位上進(jìn)行 在試塊上調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，試塊與工件的聲速盡可能接近 調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，第一次底波前沿位置不超過水平刻度極限的80%，以利于觀察一次底波之后的某些信號四、鍛件超聲檢測6.3.6檢測靈敏度的調(diào)節(jié) 檢測靈敏度一般不低于最大檢測距離處的2mm平底孔當(dāng)量直徑1）底波調(diào)節(jié)法 被檢工件厚度x3N,且具有平行底面或圓柱曲底面 調(diào)解時(shí)將探頭對準(zhǔn)完好區(qū)的底面，調(diào)節(jié)增益使底波B1達(dá)到基準(zhǔn)波高，然后用衰減器增益dB 掃查靈敏度：基準(zhǔn)靈敏度再增加510dB四、鍛件超聲檢測

38、 計(jì)算公式DDdlg10 x2lg20PfPBlg20f2d：空心圓柱體內(nèi)徑，mmD：空心圓柱體外徑，mm“+”：四、鍛件超聲檢測例1：用2.5P20Z探頭徑向檢測500mm的實(shí)心圓柱體鍛件，CL=5900m/s，問如何利用底波調(diào)節(jié)500/2靈敏度？解：= c / f = 5.9/2.9 = 2.36mm 計(jì)算500mm處底孔分貝差為dBD5 .45214. 350036. 22lg20 x2lg20PfPBlg202f2調(diào)節(jié)：將探頭對準(zhǔn)完好區(qū)圓柱體底面，調(diào)增益使底波B1達(dá)基準(zhǔn)60%波高，然后用衰減器增益（提高）46dB，這時(shí)500/2靈敏度就調(diào)好了必要時(shí)再提高6dB作為掃查靈敏度四、鍛件超聲

39、檢測例2：用2.5P20Z探頭徑向檢測外徑為1000mm、內(nèi)徑為100mm的空心圓柱體鍛件，CL=5900m/s，問如何利用底波調(diào)節(jié)450/2靈敏度？解：= c / f = 5.9/2.9 = 2.36mm 計(jì)算450mm處底孔分貝差為dBDdD5 .341000100lg10214. 350036. 22lg20lg10 x2lg202f2調(diào)節(jié)：將探頭對準(zhǔn)完好區(qū)內(nèi)孔，調(diào)增益使底波B1達(dá)基準(zhǔn)60%波高，然后用衰減器增益（提高）35dB，這時(shí)450/2靈敏度就調(diào)好了必要時(shí)再提高6dB作為掃查靈敏度四、鍛件超聲檢測2）試塊調(diào)節(jié)法單晶直探頭 當(dāng)鍛件厚度3N或由于幾何形狀的限制或底面粗糙時(shí)，使用試塊調(diào)

40、節(jié)法 調(diào)解時(shí)將試塊對準(zhǔn)試塊的平底孔，調(diào)增益使平底孔達(dá)到基準(zhǔn)波高即可 當(dāng)試塊表面形狀、粗糙度與鍛件不同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行耦合補(bǔ)償 當(dāng)試塊與工件的材質(zhì)衰減相差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行衰減補(bǔ)償四、鍛件超聲檢測例3：用2.5P20Z探頭徑向檢測厚度50mm的小鍛件，采用CS試塊調(diào)節(jié)50/2靈敏度，試塊與鍛件表面耦合差3dB，問如何調(diào)節(jié)靈敏度？解：將探頭對準(zhǔn) CS試塊中1號試塊的2平底孔，距離為50mm，調(diào)增益使2mm平底孔回波達(dá)60%波高，然后再用衰減器提高3dB，這時(shí)50/2靈敏度調(diào)好了四、鍛件超聲檢測例4：用2.5P14Z探頭檢測底面粗糙厚度為400mm的鍛件，問如何利用100/4平底孔調(diào)節(jié)靈敏度400/2靈敏度，

41、試塊與鍛件表面耦合差6dB解：計(jì)算100/4與400/2回波分貝差 將探頭對準(zhǔn) 100/4平底孔，調(diào)增益使4mm平底孔回波達(dá)基準(zhǔn)波高，然后再用衰減器提高36+6=42dB，這時(shí)400/2靈敏度調(diào)好了dB3610024004lg40 xxlg40PPlg201221f2f1四、鍛件超聲檢測2）試塊調(diào)節(jié)法雙晶直探頭 利用CS型標(biāo)準(zhǔn)試塊的平底孔調(diào)節(jié)靈敏度 先根據(jù)檢測要求選擇平底孔 測試一組距離不同直徑相同的平底孔的回波，使其中最高回波達(dá)滿刻度80% 在此靈敏度條件下測試其它平底孔回波最高點(diǎn)，并標(biāo)在示波屏上 連接這些回波最高點(diǎn)，得到一條平底孔距離-波幅曲線，以此作為檢測靈敏度四、鍛件超聲檢測6.3.7

42、缺陷位置測定 使用縱波直探頭時(shí)，可根據(jù)示波屏上缺陷波前沿所對的水平刻度值f和掃描速度1：n來確定缺陷在鍛件中的位置 缺陷至探頭的距離為： xf = nf四、鍛件超聲檢測6.3.8缺陷大小的測定1）缺陷尺寸小于聲束截面 若缺陷位于x3N區(qū)域內(nèi)時(shí)，常用計(jì)算法和當(dāng)量AVG曲線定量法 若缺陷位于x3N區(qū)域內(nèi)時(shí)，常用試塊比較法定量2）缺陷尺寸大于聲束截面 6dB法和端點(diǎn)6dB法 必要時(shí)可采用底波高度法確定缺陷的相對大小3）曲率的影響 在平面工件檢測時(shí)， 6dB法測得的長度即為缺陷長度 對圓柱形鍛件周向檢測時(shí)，測長后應(yīng)進(jìn)行修正四、鍛件超聲檢測四、鍛件超聲檢測 外圓周向檢測時(shí)，缺陷的指示長度為：1RLffx

43、RL四、鍛件超聲檢測6.3.9缺陷回波的判別1）單個(gè)缺陷回波 鍛件檢測中，示波屏上單獨(dú)出現(xiàn)的缺陷回波稱為單個(gè)缺陷回波 一般單個(gè)缺陷回波是指與鄰近缺陷間距大于50mm，回波高不小于2mm的缺陷 如鍛件中單個(gè)的夾層、裂紋等 檢測時(shí)遇到單個(gè)缺陷，應(yīng)測定缺陷的位置和大小 但缺陷較小時(shí)，用當(dāng)量法；當(dāng)缺陷較大時(shí)，用6dB法四、鍛件超聲檢測2）分散缺陷回波 鍛件檢測中，示波屏的缺陷較多且較分散，缺陷彼此間距較大，這種缺陷回波為分散缺陷回波 一般邊長50mm立方體內(nèi)少于5個(gè)，不小于2mm 如分散性的夾層等 分散缺陷回波一般不太大，常用當(dāng)量法定量 還應(yīng)測定分散缺陷的位置四、鍛件超聲檢測是3）密集缺陷回波 鍛件檢

44、測中，示波屏上同時(shí)顯示的缺陷回波較多，缺陷彼此間距較小，甚至連成一片，這種缺陷回波為密集缺陷回波： 以缺陷間距劃分：規(guī)定相鄰缺陷間的間距小于某一值時(shí) 以單位長度時(shí)基線內(nèi)現(xiàn)實(shí)的缺陷回波數(shù)量劃分：規(guī)定在相當(dāng)于工件厚度值的基線內(nèi)，當(dāng)探頭不動或稍作移動時(shí)，一定數(shù)量的缺陷回波連續(xù)或斷續(xù)出現(xiàn)時(shí) 以單位面積中的缺陷回波劃分：規(guī)定在一定檢測面積下，探出缺陷回波數(shù)量超過某一數(shù)值時(shí) 以單位體積中的缺陷回波劃分：規(guī)定在一定體積內(nèi)，探出缺陷回波數(shù)量超過某一數(shù)值時(shí)四、鍛件超聲檢測 實(shí)際檢測中，多以單位體積內(nèi)缺陷回波數(shù)量劃分 JB/T 4730-2005規(guī)定在邊長50mm的立法體內(nèi)，數(shù)量不少于5個(gè),當(dāng)量直徑不小于2mm的缺陷定義為密集缺陷 密集缺陷可能是疏松、非金屬夾雜物、白點(diǎn)或成群的裂紋 鍛件中不允許有白點(diǎn)缺陷四、鍛件超聲檢測 通常白點(diǎn)分布范圍大，且集中與鍛件中心部位？ 回波清晰、尖銳 成群的白點(diǎn)會使底波嚴(yán)重下降或消失四、鍛件超聲檢測4）游動回波 在圓柱形軸