超聲波探傷論文超聲波探傷畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計的課題是板材焊縫超聲波探傷測試。主要任務(wù)是在掌握過程設(shè)備制造流程和焊接缺陷及其產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，研究超聲波探傷技術(shù)在鋼制壓力容器對接焊接接頭探傷檢測中的應(yīng)用，并給出焊縫返修的具體方案。本文詳述了國內(nèi)外超聲檢測技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，并在簡述過程設(shè)備制造、焊接及無損探傷的基礎(chǔ)上詳細介紹了超聲波探傷技術(shù)及其在焊縫無損探傷中的應(yīng)用

2、及評定等級和注意事項。針對給定的板材焊縫，通過實驗檢測該焊縫的缺陷，本文詳細介紹了試塊選用，設(shè)備調(diào)試，現(xiàn)場探傷中的常見問題及解決方法。同時給出了現(xiàn)場探傷、缺陷定位和長度測量的具體方法，并通過GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)對試驗中檢測到的缺陷進行了等級評定并得出了檢測工藝卡。</p><p>　　關(guān)鍵詞：焊縫；超聲波探傷。 </p><p><b>　　Abstract</

3、b></p><p>　　The task of the graduation design is the plate weld ultrasonic testing. The main task is to master the process equipment manufacturing and welding defects and its causes, study of ultrasonic f

4、law detection technology in steel pressure vessel butt welded joint flaw detection, and gives the concrete plan of the weld repairing. This paper describes the domestic and foreign development and present situation of ul

5、trasonic detection technology, and in the process equipment manufacturing, welding and n</p><p>　　Key words: Weld; ultrasonic testing</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>

6、;　　摘要1</b></p><p>　　1.1選題的背景及意義5</p><p>　　1.2 超聲檢測技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.1 國際超聲檢測技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.2我國超聲無損檢測發(fā)展現(xiàn)狀6</p><p>　　2.0過程設(shè)備制造及焊接

7、缺陷7</p><p>　　2.1過程設(shè)備制造工藝流程7</p><p>　　2.1.1.選材及下料7</p><p>　　2.1.2 焊接8</p><p>　　2.1.3 壓力容器的熱處理9</p><p>　　2.1.4壓力試驗和氣密性試驗10</p><p>　　2.2 常見

8、焊接缺陷及產(chǎn)生原因11</p><p>　　2.2.1 焊縫中常見的焊接缺陷12</p><p>　　2.2.2 焊縫缺陷產(chǎn)生的可能因素13</p><p>　　3.超聲探傷技術(shù)14</p><p>　　3.1無損探傷14</p><p>　　3.1.1無損探傷種類及特點14</p><

9、p>　　3.1.2焊縫探傷方法的選擇15</p><p>　　3.2 超聲探傷16</p><p>　　3.2.1超聲波探傷方法16</p><p>　　3.2.2 超聲探傷的設(shè)備與器材17</p><p>　　3.3 橫波斜探頭探傷技術(shù)20</p><p>　　3.3.1 橫波斜探頭探傷原理20&

10、lt;/p><p>　　3.3.2斜探頭的掃查方式21</p><p>　　4.焊縫的超聲波探傷及缺陷評定22</p><p>　　4.1 焊縫超聲波探傷22</p><p>　　4.2 超聲檢測中缺陷測量29</p><p>　　4.2.1小于晶片直徑的缺陷定量29</p><p>　　

11、4.2.2大于晶片直徑的缺陷定量30</p><p>　　5.鋼板焊縫超聲探傷實驗31</p><p>　　5.1 超聲波探傷實驗儀器調(diào)校31</p><p>　　5.1.1 超聲波探傷實驗設(shè)備31</p><p>　　5.2 現(xiàn)場探傷38</p><p>　　5.3 超聲探傷缺陷評定42</p>

12、;<p><b>　　結(jié)論43</b></p><p><b>　　文獻44</b></p><p><b>　　謝辭45</b></p><p>　　1.1選題的背景及意義</p><p>　　過程設(shè)備是各個工業(yè)部門不可缺少的重要生產(chǎn)設(shè)備，用于供熱、供電和

13、儲存各種工業(yè)原料及產(chǎn)品，完成工業(yè)生產(chǎn)過程必需的各種物理過程和化學(xué)反應(yīng)。因此它成為石油、化工、電站、核能和軍工等工業(yè)部門的重要生產(chǎn)裝備。其制造工藝以焊接為主，質(zhì)量要求比較高。焊縫質(zhì)量直接決定著壓力容器的使用安全和使用壽命，因此在制造和使用過程中的焊縫檢測顯得尤為重要。因此，迫切需要尋找一種高效、經(jīng)濟、簡便可行的無損檢測技術(shù)及缺陷評定方法。無損檢測技術(shù)主要包括射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、聲發(fā)射等方法其中超聲波探傷和射線探傷是檢

14、測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。超聲波探傷以其探傷距離大、探傷裝置體積小、重量輕、便于攜帶、檢測速度快、檢測費用低等優(yōu)勢，在過程設(shè)備制造和在役檢測工作中得到越來越多的應(yīng)用。</p><p>　　由于歷史的原因，在用過程設(shè)備的檢驗、檢測及缺陷評定仍存在很大的問題。具體表現(xiàn)在：①在役過程設(shè)備(其中包括國外進口設(shè)備)由于設(shè)計、制造與安裝等所采用的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，其檢驗、檢測要求難以統(tǒng)一，制造質(zhì)量難以保證，給設(shè)備的維護和在

15、用管理帶來很大難度。②過去對過程設(shè)備的驗收管理不嚴，導(dǎo)致了現(xiàn)今在役設(shè)備焊縫中存著大量超標(biāo)缺陷。焊接缺陷的類型主要包括未焊透、未熔合、裂紋、氣孔及夾渣等。③國內(nèi)外關(guān)于缺陷評定的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。這些缺陷如不進行定期檢查及有效的安全評定而盲目使用勢必會造成重大惡性事故，給企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟損失。因此，怎樣實現(xiàn)對焊縫內(nèi)部缺陷的精確定位、定量和定性分析及缺陷評定，是需迫切解決的課題。在焊縫缺陷檢測中，超聲檢測是目前公認的最有效的常規(guī)無損檢測方法之一，

16、與其它常規(guī)檢測相比具有明顯的優(yōu)勢。焊縫超聲檢測一方面以其較為經(jīng)濟、操作輕便靈活而在質(zhì)量控制和在役設(shè)備安全性能檢查中得到廣泛的應(yīng)用，而在另一方面由于焊縫超聲檢測的不直觀性，以及檢測人員、檢測對象、儀器探頭等諸多因素，可能產(chǎn)生漏檢或誤判。因此，針對超聲檢測技術(shù)顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大以及探傷結(jié)果不便保存等技術(shù)難點，深入學(xué)習(xí)和掌握超聲檢測技術(shù)</p><p>　　基于以上原因，本文重點研究過程設(shè)備制造工藝、焊接缺陷的

17、成因及焊縫內(nèi)部缺陷的超聲波檢測方法，并選用GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)進行缺陷評定和質(zhì)量分級，從而對焊接缺陷進行有效的安全評定。</p><p>　　1.2 超聲檢測技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀</p><p>　　無損探傷技術(shù)是檢測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。無損探傷是指利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置

18、、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)的所有技術(shù)手段的總稱。工業(yè)生產(chǎn)中常用的無損檢測方法有射線檢驗(RT)、超聲檢測(UT)、磁粉檢測(MT)和液體滲透檢測(PT) 四種。其中射線探傷和超聲波探傷是檢測壓力容器焊縫內(nèi)部缺陷的主要手段。</p><p>　　1.2.1 國際超聲檢測技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀</p><p>　　無損檢測技術(shù)歷經(jīng)一個世紀(jì)，盡管無損檢測技術(shù)本身并非一種生產(chǎn)技

19、術(shù)，但其技術(shù)水平卻能反映該部門、該行業(yè)、該地區(qū)甚至該國的工業(yè)技術(shù)水平。超聲無損檢測技術(shù)(UT)作為四大常規(guī)檢測技術(shù)之一，由于其與其它常規(guī)無損檢測技術(shù)相比，它具有被測對象范圍廣，檢測深度大；缺陷定位準(zhǔn)確，檢測靈敏度高；成本低，使用方便，速度快，對人體無害以及便于現(xiàn)場使用等特點，因而世界各國都對超聲無損檢測給予了高度的重視。目前，國外工業(yè)發(fā)達國家的無損檢測技術(shù)已逐步從NDI和NDT向NDE過渡。無損探傷(NDI)、無損檢測(NDT)和無損評

20、價(NDE)是無損檢測發(fā)展的三個階段。超聲波無損探傷是初級階段，它的作用僅僅是在不損害零部件的前提下，發(fā)現(xiàn)其人眼不可見的內(nèi)部缺陷，以滿足工業(yè)設(shè)計中的強度求。超聲無損檢測是近20年來應(yīng)用最廣泛的術(shù)語，它不僅要檢測最終產(chǎn)品，而且還要對生產(chǎn)過程的有關(guān)參數(shù)進行監(jiān)測。超聲無損評價是超聲檢測發(fā)展的最高界，不但要探測缺陷的有無，還要給出材質(zhì)的定量評價，也包括對材料和缺陷的物理和力學(xué)性能的檢測及其評價。本文建立在NDI的基礎(chǔ)上，在過程裝備制造與維護過程

21、中，對焊縫進行有效檢測，并進行缺陷分析和計算，從而對過程裝備</p><p>　　1.2.2我國超聲無損檢測發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　近年來我國超聲無損檢測事業(yè)取得了巨大進步和發(fā)展。超聲無損檢測已經(jīng)應(yīng)用到了幾乎所有工業(yè)部門，其用途正日趨擴大。超聲無損檢測的相關(guān)理論和方法及應(yīng)用的基礎(chǔ)性研究正在逐步深入，已經(jīng)取得了許多突破性進展。比如，用戶友好界面操作系統(tǒng)軟件；各種掃描成象技術(shù)；多坐標(biāo)、多

22、通道的自動超聲檢查系統(tǒng)；超聲機器人檢測系統(tǒng)等。無損檢測的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，檢測儀器的數(shù)字化、智能化、圖象化、小型化和系列化工作也都取得了較大發(fā)展。我國已經(jīng)制訂了一系列國標(biāo)、部標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且引進了ISO，ATSM等一百多個國外標(biāo)準(zhǔn)。無損檢測人員的培訓(xùn)也逐漸與國際接軌。但是，我國超聲無損檢測事業(yè)從整體水平而言，與發(fā)達國家之間仍存在很大差距。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　1）檢測專業(yè)隊伍中高級技術(shù)人員

23、和高級操作人員所占比例較小，極大阻礙了超聲無損檢測技術(shù)向自動化、智能化、圖象化的進展。由于經(jīng)驗豐富的老一輩檢測工作者缺乏把實踐經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為理論總結(jié)，而年輕的檢測人員缺乏切實的實踐經(jīng)驗，這有可能導(dǎo)致現(xiàn)有的超聲檢測軟件系統(tǒng)不同程度的缺陷，降低了檢測的可靠性。</p><p>　　2）專業(yè)無損檢測人員相對較少，現(xiàn)有無損檢測設(shè)備有待改進。從而導(dǎo)致目前我國產(chǎn)品的質(zhì)量普遍存在較大問題。更嚴重的后果是產(chǎn)品的競爭能力差，焊縫的超聲

24、波檢測技術(shù)研究影響產(chǎn)品進入國際市場。</p><p>　　3）對無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的信息技術(shù)應(yīng)用重視不夠。我國對無損檢測信息技術(shù)的建設(shè)工作還處在相當(dāng)薄弱的階段。</p><p>　　4）無損檢測的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范多而雜。</p><p>　　我們相信，隨著超聲檢測的廣泛應(yīng)用和對超聲檢測重視程度的不斷提高，我國的超聲檢測將獲得更加快速的發(fā)展和進步。</p>&l

25、t;p>　　2.0過程設(shè)備制造及焊接缺陷</p><p>　　本章主要介紹過程設(shè)備制造過程、產(chǎn)生的常見的焊接缺陷，以及產(chǎn)生這些缺陷的原因。</p><p>　　2.1過程設(shè)備制造工藝流程</p><p>　　過程設(shè)備的生產(chǎn)工藝流程大致為下料、成型、焊接、無損檢測、組對焊接、無損檢測、熱處理、壓力試驗幾個階段。下面分別簡要介紹個流程的注意事項。</p>

26、;<p>　　2.1.1.選材及下料</p><p>　　過程設(shè)備的選材主要依據(jù)設(shè)計文件、合同約定及相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。壓力容器材料的種類有碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、特殊材料（復(fù)合材料、鋼鎳合金、超級雙相不銹鋼、哈氏合金）其中最常用材料為16MnR，20R等壓力容器專用鋼。分舉如下：</p><p>　　碳素鋼：20號鋼、20R、Q235；</p><

27、p>　　低合金鋼：16MnR、16MnDR、09MnNiDR、15CrMoR、16Mn；</p><p>　　高合金鋼：0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti；</p><p>　　尿素級材料：X2CrNiMo18.143mol （尿素合成塔中使用，有較高耐腐蝕性）。</p><p>　　(一) 下料工具與下料要求</p><

28、p>　　氣割多用于碳鋼下料，等離子切割多用于合金鋼、不銹鋼下料剪扳機多用于＆≤8㎜  L≤2500㎜板材下料其切邊為直邊，鋸管機多用于接管下料。                    </p><

29、;p>　　(二) 橢圓度要求： 為了保證加工精度內(nèi)壓容器要求橢圓度≤1%D；且≤25㎜ ，換熱器要求DN≤1200㎜   橢圓度≤0.5%DN且≤5㎜ ，DN﹥1200㎜時要求橢圓度≤0.5%DN且≤7㎜塔器橢圓度要求如表2—1所示。對于多層包扎內(nèi)筒要求橢圓度≤0.5%D，且≤6㎜ 。</p><p>　　表2—1 塔器橢圓度對照表</p>

30、<p>　　(三) 直線度要求： </p><p>　　一般容器當(dāng)L≤30000 ㎜時直線度≤L/1000㎜ ，  L﹥30000㎜時直線度按塔器要求取值。 對于塔器L≤15000 ㎜ 時直線度≤L/1000㎜ ，  L﹥15000㎜       直線

31、度≤0.5L/1000 +8㎜ 。  換熱器L≤6000㎜時 直線度≤L/1000且 ≤4.5㎜ ， L﹥6000㎜ 時直線度≤L/1000且≤8㎜ 。</p><p><b>　　2.1.2 焊接</b></p><p>　　(一) 焊前準(zhǔn)備與焊接環(huán)境    

32、60; 為了保證過程設(shè)備焊接質(zhì)量，焊條、焊劑及其他焊接材料的貯存庫應(yīng)保持干燥，相對濕度不得大于60% 。當(dāng)施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況，且無有效防護措施時，禁止施焊： a.手工焊時風(fēng)速大于10m/s b.氣體保護焊時風(fēng)速大于2m/s c.相對濕度大于90% d.雨、雪環(huán)境 (二) 焊接工藝 a.容器施焊前的焊接工藝評定，按JB4708進行 b.A、B類焊接焊縫的余高不得超過GB150的有關(guān)規(guī)定 c.焊縫表面不

33、得有裂紋、氣孔、弧坑和飛濺物 (三) 焊縫返修       焊逢的同一部位的返修次數(shù)不宜超過兩次。如超過兩次，返修前均應(yīng)經(jīng)制造單位技術(shù)總負責(zé)人批準(zhǔn)，返修次數(shù)、部位和返修情況應(yīng)記入容器的質(zhì)量證明書。  對于要求焊后熱處理的容器，一般應(yīng)在熱處理前進行返修。如在熱處理后返修時，補焊后應(yīng)做必要的熱處理</p><p>　　2.1.3 壓力容器的熱處

34、理</p><p>　　(一) 正火： a. 目的：細化晶粒，提高母材及?；幚砗缚p的綜合機械性能，消除冷作硬化，便于切削加工。</p><p>　　b. 方法：把要正火的零件放入加熱爐中加熱到一定溫度按每毫米1.5分～2.5分保溫出爐空冷，風(fēng)冷或霧冷。</p><p>　　c. 應(yīng)用：16MnR 高溫保溫時間過長，使奧氏體晶

35、粒大（正火）35﹟鍛件（正火）封頭，筒體（正火）。 (二) 調(diào)質(zhì)處理： </p><p>　　a.目的：提高零件的綜合機械性能。b. 方法：淬火+高溫回火（500℃以上）。得到索氏體。</p><p>　　c. 應(yīng)用：封頭，筒體，法蘭，管板等。20MnMo 20MnMoNb 13MnNiMoNb 900℃～950℃ 2分～3.5

36、分/mm 水冷+空冷。</p><p>　　螺栓螺母： ①35CrMoA  25Cr2MoVA  35CrMoVA。</p><p>　?、?0Mn     40Mn     35CrMoA。 硬度HB=187～229&#

37、160;   用亞溫淬火。</p><p>　　(三) 固溶處理：（針對奧氏體不銹鋼）即在室溫條件下保留奧氏體。</p><p>　　a.目的：將零件加熱使碳化物溶到奧氏體中，再以足夠快的冷卻速度將碳化物固定在奧氏體中。具有最低的強度、最高塑性、最好的耐蝕性。 b.應(yīng)用：封頭。</p><p>　　c.方法：加熱到1000℃～1150

38、℃，以2分到4分/㎜保溫后快冷，然后水冷，再進行空冷。 (四) 焊后熱處理：一般熱處理：SR  ISR 。 目的：A.改善焊接接頭及熱影響區(qū)的組織和性能。</p><p>　　B.消除焊接和冷作硬化的應(yīng)力。 </p><p>　　C.防止產(chǎn)生焊接裂紋。 方法：</p><p>　　A.優(yōu)先采用爐內(nèi)整體消除應(yīng)力方法（另一法：把容器視為加

39、熱爐，在設(shè)備內(nèi)部加熱外殼保溫）， 99版壓力容器規(guī)則：（高壓容器、中壓反應(yīng)器、儲存容器、石油液化器儲罐）不能用內(nèi)部加熱法。</p><p>　　B.分段熱處理：一端在爐內(nèi)，采取適當(dāng)保溫措施以防有害的溫度梯度（重復(fù)加熱的長度≥1.5m） Φ3.6m加氫反應(yīng)器，長26m 。</p><p>　　C.對環(huán)縫進行局部消除應(yīng)力處理→加熱寬度：焊縫中心線每側(cè)2倍板厚。 c焊后熱處理工藝

40、: </p><p>　　A.爐溫400℃以下裝爐。 </p><p>　　B.升溫速率5000℃/T（有效厚度）/h  且≤200℃/h 。</p><p>　　C.保溫時間T≤50mm，25mm/h T＞50mm保溫時間=（150+T）/100。 </p&

41、gt;<p>　　D.降溫速率：400℃以上，6500/T ℃/h  且≤260℃/h 。d.過程設(shè)備焊后熱處理的注意事項 : A容器整體消應(yīng)力處理須在整體制造完經(jīng)檢驗合格后，水壓試驗之前進行。 B.嚴禁火焰直射工作產(chǎn)生過熱或過燒。 C.產(chǎn)品試板（含母材試板）掛片試樣等應(yīng)與容器同爐PWHT </p&

42、gt;<p>　　2.1.4壓力試驗和氣密性試驗</p><p>　　(1) 壓力試驗 壓力試驗按試驗介質(zhì)不同分為液壓試驗及氣壓試驗。 a.液壓試驗 液壓實驗一般采用水，需要時也可采用不會導(dǎo)致發(fā)生危險的其他液體。試驗時液體的溫度應(yīng)低于其閃點或沸點。奧氏體不銹鋼制壓力容器用水進行液壓試驗后應(yīng)將水漬清楚干凈。當(dāng)無法達到這一要求時，應(yīng)控制水的氯離子含量不超過25mg/L。

43、液壓試驗方法： 1）試驗時容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時應(yīng)將容器內(nèi)的空氣排盡。試驗過程中，應(yīng)保持容器觀察表面的干燥； 2）試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，達到規(guī)定試驗壓力后，保壓時間一般不少于30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的80%，并保持足夠長時間對所有焊接接頭和連接部位進行檢查。如有滲漏，修補后重新試驗； 3）對于夾套容器，先進行內(nèi)筒液壓試驗，合格后再焊夾套，然后進行夾套內(nèi)的液壓試驗； 4） 液壓試驗完畢后，應(yīng)將液體排盡并

44、用壓縮空氣將內(nèi)部吹干。 b.氣壓試驗 氣壓試驗應(yīng)有安全措施。該安全措施需經(jīng)試驗單位技術(shù)總負責(zé)人批準(zhǔn)，并經(jīng)本單位安全部門監(jiān)督檢查。試驗所用氣體為干燥、潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體。 氣壓試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，至規(guī)定試驗壓力的10%，</p><p>　　2.2 常見焊接缺陷及產(chǎn)生原因</p><p>　　焊接缺陷包括外部和內(nèi)部缺陷。</p><p>　　2.2

45、.1 焊縫中常見的焊接缺陷</p><p>　　影響焊縫機械性能的焊接缺陷有裂紋、未焊透、未熔合、夾渣和氣孔等。此外，還有焊瘤、咬邊等表面缺陷。下面就這些缺陷加以敘述。</p><p><b>　　(1) 裂紋</b></p><p>　　裂紋是一種具有尖銳端頭且其開口位移長、長寬比極高的斷裂型非連續(xù)性、鋸齒形缺陷，它是焊縫中最危險的缺陷，其形

46、成原因是由于焊接中熔融金屬凝固時的收縮，以及母材在焊接工程中加熱不均勻，使熔融金屬與母材都處于張力狀態(tài)所致，所以在焊縫內(nèi)或熱影響區(qū)容易產(chǎn)生裂紋。焊接裂紋有許多種類，根據(jù)其產(chǎn)生場所來區(qū)分可分為焊縫金屬裂紋和熱影響區(qū)裂紋。另外，根據(jù)發(fā)生溫度可區(qū)分為高溫裂紋和低溫裂紋。根據(jù)其大小可區(qū)分為宏觀裂紋和微觀裂紋。</p><p>　　焊縫金屬裂紋除了用肉眼能看到的各種裂紋外，還有用顯微鏡勉強能看到的微小裂紋。焊接金屬裂紋分為

47、凝固溫度范圍或稍低于這一溫度的高溫裂紋和約在300℃以下發(fā)生的低溫裂紋。</p><p>　　熱影響區(qū)裂紋在非常靠近焊縫金屬處發(fā)生，鋼的場合，有約在500℃以上發(fā)生的高溫裂紋和約在300℃以下發(fā)生的低溫裂紋兩種。在低合金高強度鋼中，響區(qū)常發(fā)生縫邊裂紋和焊道下裂紋。此外，還發(fā)生與焊道平行的縱向裂紋和與焊道垂直的橫向裂紋。一般，縫邊裂紋在焊接后幾分鐘內(nèi)發(fā)生，焊道下裂紋在焊接后幾小時發(fā)生，橫向裂紋則經(jīng)過時間后發(fā)生。&l

48、t;/p><p>　　低溫裂紋是由于焊縫的形狀和約束狀態(tài)以及氫氣對焊縫金屬和熱影響區(qū)硬化現(xiàn)象的影響而產(chǎn)生的。由于氫的原因，在焊接后經(jīng)長時間發(fā)生的裂紋稱延遲裂紋。為了檢出裂紋，必接經(jīng)24小時以上時間后進行無損探傷。</p><p><b>　　(2) 未焊透</b></p><p>　　在焊縫的坡口處或根部，由于電弧未將母材熔化或未填滿熔化金屬所引起

49、的缺陷，稱為未焊透。不完全焊透時坡口的根部或鏟根不充分時坡口的底部殘留著未熔合部分，成為未焊透。坡口角度過小或根部間隙過于狹窄時容易產(chǎn)生未焊透。多數(shù)情況是連續(xù)產(chǎn)生一定長度的未焊透。特別是在背面不可能進行焊接的管材縫容易產(chǎn)生。也有沿焊接線全長產(chǎn)生未焊透的極端情況。</p><p><b>　　(3) 未熔合</b></p><p>　　所謂未熔合系指母材與焊縫金屬（焊條

50、熔化進入坡口的金屬）沒熔合及在焊接中前層焊縫金屬和后續(xù)焊縫金屬未熔合。坡口角度過小，母材或前層焊縫金屬熔合不充分時，和焊接時焊縫的表面附著的熔渣和氧化物清除不徹底時產(chǎn)生熔合不良。后者多在熔合不良缺陷中含有熔渣，多數(shù)情況下不能清楚地和夾渣區(qū)別。</p><p><b>　　(4) 夾渣</b></p><p>　　夾渣是焊接時熔池里熔渣未浮出而殘留在焊縫中的缺陷。熔渣的

51、一部分常殘存在焊接金屬內(nèi)部，另一種情況是，當(dāng)附著在下層焊接金屬表面上的熔渣清除不徹底時，在上層焊接中不熔化而殘存著。一般來說前者較小且分布均勻，反之，后者在多數(shù)情況下較大且形狀不規(guī)則。夾渣的發(fā)生位置常沿著結(jié)合部位發(fā)生。焊縫中的夾渣主要是氧化物、硫化物等夾雜物。</p><p><b>　　(5) 氣孔</b></p><p>　　氣孔是在焊接金屬中存在的球狀孔洞。這是

52、在金屬冷卻時，包含在熔化金屬中的氣體析出，沒有完全浮到表面就凝固而留在金屬中引起的。形成氣孔的氣體多數(shù)情況下是氫和二氧化碳氣體，另外，還有焊條干燥不充分和電弧保護不好等原因。細小氣孔數(shù)量多的情況稱為多孔性，長而連續(xù)的情況稱為蟲形氣孔。在使用低氫焊條時焊道的起點和二氧化碳氣體焊縫，容易產(chǎn)生密集氣孔。在初層焊接中常產(chǎn)生直線狀氣孔。</p><p>　　2.2.2 焊縫缺陷產(chǎn)生的可能因素</p><

53、p>　　綜合2.1.1所述，常見的焊接缺陷大致與下述因素有關(guān)。見表2-1。</p><p>　　表2-2 焊接缺陷產(chǎn)生的可能因素</p><p>　　注：√---關(guān)系密切；×---關(guān)系不大。</p><p><b>　　3.超聲探傷技術(shù)</b></p><p><b>　　3.1無損探傷<

54、/b></p><p>　　3.1.1無損探傷種類及特點</p><p>　　無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態(tài)前提下，對被檢驗部件的表面和內(nèi)部質(zhì)量進行檢查一種測試手段。　常用的無損探傷方法有射線探傷、超聲探傷、磁粉探傷、滲透探傷和渦流探傷。下面分別介紹。</p><p><b>　　(1) 射線探傷</b></p>&

55、lt;p>　　射線探傷（RT）是利用電磁波穿透工件，完好部位與缺陷部位透過劑量有差異，其程度與這兩部分的材質(zhì)、射線強度和透過方向與缺陷尺寸有關(guān)，從而形成缺陷影像。射線探傷的主要特點如下：</p><p>　　1）圖片上有完好部位與缺陷部位的黑度差形成的缺陷平面投影影象，一般無法測量缺陷的深度；</p><p>　　2)基本不受焊縫厚度限制；</p><p>　

56、　3)要求焊縫雙面靠近，檢驗成本高，時間長；</p><p>　　4)對操作人員有射線損傷</p><p>　　射線探傷有利于檢驗出夾渣、氣孔等體積形缺陷。對平行于射線方向的開口性缺陷有檢出能力。</p><p><b>　　(2) 超聲探傷</b></p><p>　　超聲探傷是利用彈性波在缺陷部位形成反射或衍射的方法

57、提取缺陷信號，其信號強度與波的類型、探傷頻率，缺陷的尺寸、取向及其表面狀態(tài)以及完好部位和缺陷部位的材質(zhì)有關(guān)。超聲探傷的主要特點如下：</p><p>　　1)顯示器屏幕上缺陷波的幅度與位置代表缺陷的尺寸與深度，一般較難測量缺 陷真實尺寸，只有采用衍射波法可測缺陷高度；</p><p>　　2)厚度小于8mm時，要求特殊檢驗方法；</p><p>　　3)焊縫只須單面

58、靠近，檢驗時間短，成本低；</p><p>　　4)對操作人員無損害。</p><p>　　超聲探傷有利于檢出裂紋類面積形缺陷。</p><p><b>　　（3）磁粉探傷</b></p><p>　　磁粉探傷是將焊縫磁化利用缺陷部位的漏磁通可吸附磁粉的現(xiàn)象得以形成缺陷痕跡以達到探傷效果的檢測手段。</p>

59、<p>　　磁粉探傷限于檢驗鐵磁材料，要完全接近與工件表面，缺陷性質(zhì)容易辨認，油漆與電鍍面基本不影響檢驗靈敏度，但應(yīng)做層膜厚度對靈敏度影響的試驗。磁粉檢測可以用來檢表面與近表面缺陷。</p><p><b>　　（4）滲透探傷</b></p><p>　　滲透探傷的原理是利用毛細作用將帶有顏色的滲透液噴涂在焊縫表面上，使其滲入缺陷內(nèi)，清洗后施加顯象劑顯示缺

60、陷彩色痕跡。</p><p>　　滲透檢測適用于各種金屬工件，不要電源，缺陷性質(zhì)容易辨認，滲透操作到顯示缺陷約半小時。能夠檢測出光潔與清潔表面開口缺陷。</p><p><b>　?。?）渦流探傷</b></p><p>　　渦流探傷是利用探頭線圈內(nèi)流動的高頻電流可在焊縫表面感應(yīng)出渦流的效應(yīng)，有缺陷會改變渦流磁場引起線圈輸出(如電壓或相位)變化

61、來反映缺陷。渦流探傷檢驗參數(shù)控制相對困難，檢驗結(jié)果的解釋稍微困難?？蓹z驗各種導(dǎo)電材料焊縫與堆焊層表面與近表面缺陷。</p><p>　　3.1.2焊縫探傷方法的選擇</p><p>　　焊接結(jié)構(gòu)的無損檢測是檢驗其焊縫質(zhì)量的有效方法，一般包括超射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、聲發(fā)射和渦流探傷等方法。其中超聲和射線探傷適合于焊縫內(nèi)部缺陷的檢測，磁粉、滲透和渦流探傷則適用于焊縫表面的檢

62、驗。每一種無損檢測方法都有其優(yōu)點和局限性，因此應(yīng)根據(jù)焊縫的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)形狀來選擇合適的檢測。綜合分析各種檢測方法的特點。不同材質(zhì)焊縫探傷方法的選擇如表3-1所示。</p><p>　　表3-1不同材質(zhì)焊縫探傷方法的選擇</p><p>　　注：◎：很適合 ○：適合 △：有附加條件時適合 ×：不適合</p><p><b>　　3.2 超聲探傷

63、</b></p><p>　　3.2.1超聲波探傷方法</p><p>　　超聲波探傷作為無損檢驗的一種重要手段，在工業(yè)上已獲得廣泛的應(yīng)用。目前，從儀器品種、探頭種類、探傷方法、自動化水平等各方面都在不斷的革新和發(fā)展中。在超聲波探傷中，由于使用的波型、發(fā)射和接收的方法、信號的顯示方式、探頭與工件耦合的特點、工件形狀和缺陷類型、實現(xiàn)探傷的手段等都不相同，所以從不同的方面出發(fā)，就可

64、以按不同的歸納方式分類。如按自動化程度可以分為自動化探傷、半自動化探傷、手工探傷：按缺陷在熒屏上顯示的方式可以分為：顯示缺陷深度及反射波幅度的A型顯示、顯示在橫截面上缺陷的形狀和分布情況的B形顯示、顯示水平截面上缺陷形狀和分布情況的C型顯示。所以，要想把探傷的方法按一種格式嚴格分類是不可能的，現(xiàn)僅就常用的金屬超聲波探傷方法綜合歸納于下表。</p><p>　　表3-2常用超聲波探傷方法的分類</p>

65、<p>　　脈沖反射法是目前運用最廣泛的一種超聲波探傷法。它使用的不是連續(xù)波，而是有一定持續(xù)時間按一定頻率發(fā)射超聲脈沖。探傷結(jié)果用示波器顯示。脈沖發(fā)射法包括縱波直探頭探傷法及橫波斜探頭探傷法兩種。</p><p>　　3.2.2 超聲探傷的設(shè)備與器材</p><p>　　超聲檢測設(shè)備與器材包括超聲檢測儀、探頭、試塊、耦合劑等，其中儀器和探頭對超聲檢測系統(tǒng)的能力起關(guān)鍵性作用。了解

66、其原理、構(gòu)造和作用及其主要性能，是正確選擇檢測設(shè)備與器材并進行有效檢測的保證。</p><p>　　(1) 超聲波探傷儀</p><p>　　超聲探傷儀是超聲檢測的主體設(shè)備，它的主要作用是產(chǎn)生電震蕩并施加于換能器（探頭）上，激勵探頭發(fā)射超聲波，同時接收來自探頭的電信號，將其放大后以一定方式顯示出來，從而得到被檢工件中有關(guān)缺陷的信息。超聲波檢測儀按其指示參量可以分為以下三類：

67、第一類指示聲的穿透能量，稱為穿透視檢測儀。這種儀器發(fā)射頻率不變的超聲連續(xù)波，根據(jù)透過工件的超聲波強度變化判斷工件中有無缺陷及缺陷大小。這種儀器靈敏度低，且不能確定缺陷深度位置，須從兩側(cè)接近工件，目前已很少使用。</p><p>　　第二類指示頻率可變的超聲連續(xù)波在工件中形成駐波的情況，可用于共振測厚，但由于只適宜檢查與檢測面平行的缺陷，目前已很少使用。</p><p>　　第三類指示脈沖波

68、的幅度和運行時間，稱為脈沖波檢測儀。這類儀器通過探頭向工件周期性地發(fā)射一持續(xù)時間很短的電脈沖，激勵探頭發(fā)射脈沖超聲波，并接收從工件中反射回來的脈沖波信號，通過檢測信號的返回時間和幅度判斷是否存在缺陷和缺陷大小等情況，稱為脈沖反射式超聲檢測儀。目前還出現(xiàn)了采用一發(fā)一收雙探頭方式，接收從工件中衍射回來的脈沖波信號，通過檢測信號的返回時間來判斷是否存在缺陷和缺陷大小等情況，稱為衍射時差法超聲檢測儀，目前也在迅速的發(fā)展之中。脈沖波檢測儀的信號顯

69、示方式可分為A型顯示和超聲成像顯示，其中超聲成像顯示又可分為B、C、D、S、P型顯示等類。其中A型脈沖反射式超聲檢測儀是適用范圍最廣、最基本的一種類型。</p><p>　　按缺陷顯示方式分類，超聲波探傷儀分為三種。</p><p>　　A型：A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。由反射波的位置可以確定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大

70、小。</p><p>　　B型：B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，因而可直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。</p><p>　　C型：C型顯示也是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都代表探頭在工件表面的位置，探頭接收信號幅度以光點輝度表示，因而當(dāng)探頭在工件表面移動時，屏上顯示出被探工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的

71、深度。目前，探傷中廣泛使用的超聲波探傷儀都是A型顯示脈沖反射式探傷儀。</p><p>　　除了上述按照原理的差異分類以外，根據(jù)采用的信號處理技術(shù)，超聲檢測儀還可分為模擬式和數(shù)字式。目前使用的超聲檢測儀多為數(shù)字式。</p><p><b>　　(2) 探頭</b></p><p>　　超聲波探頭是組成超聲波檢測系統(tǒng)的最重要組件之一。探頭的性能直

72、接影響超聲檢測能力和效果。下面介紹探頭的工作原理、主要性能及其及結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　壓電效應(yīng)</b></p><p>　　某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。反之當(dāng)晶體材料在交變電場作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。</p><p>　　超聲波探頭中的壓電晶片具

73、有壓電效應(yīng)，當(dāng)高頻電脈沖激勵壓電晶片時，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為聲能(機械能)，探頭發(fā)射超聲波。當(dāng)探頭接收超聲波時，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。不難看出超聲波探頭在工作時實現(xiàn)了電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換，因此常把探頭叫做換能器。</p><p>　　2）探頭的種類和結(jié)構(gòu)</p><p>　　直探頭用于發(fā)射和接收縱波，主要用于探測與探測面平行的缺陷，如板材、鍛件探傷等。</p>

74、;<p>　　斜探頭可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭，常用的是橫波斜探頭。橫波斜探頭主要用于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫、汽輪機葉輪等。當(dāng)斜探頭的入射角大于或等于第二臨界角時，在工件中產(chǎn)生表面波，表面波探頭用于探測表面或近表面缺陷。</p><p>　　雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波。根據(jù)入射角不同，分為雙晶縱波探頭和雙晶橫波探頭。</

75、p><p>　　雙晶探頭具有以下優(yōu)點：</p><p><b>　　a.靈敏度高</b></p><p><b>　　b.雜波少盲區(qū)小</b></p><p>　　c.工件中近場區(qū)長度小</p><p><b>　　d.探測范圍可調(diào)</b></p>

76、;<p>　　雙晶探頭主要用于探傷近表面缺陷。</p><p><b>　　聚焦探頭種類較多。</b></p><p><b>　　探頭型號</b></p><p>　　探頭型號的組成項目及排列順序如下：</p><p>　　基本頻率-晶片材料-晶片尺寸-探頭種類-特征</p&g

77、t;<p>　　基本頻率：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為MHz。</p><p>　　晶片材料：用化學(xué)元素縮寫符號表示。</p><p>　　晶片尺寸：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為mm。</p><p>　　探頭種類：用漢語拼音縮寫字母表示。</p><p>　　探頭特征：斜探頭鋼中折射角正切值（K值）用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。</p>

78、;<p><b>　　(3) 耦合劑</b></p><p>　　超聲耦合是指超聲波在檢測面上的聲強透射率。聲強透射率高，超聲耦合好。為了改善探頭與工件間聲能的傳遞，而加在探頭和檢測面之間的液體薄層稱為耦合劑。耦合劑可填充探頭與工件間的空氣間隙，使超聲波能夠傳入工件，這是使用耦合劑的主要目的。耦合劑還有減少磨擦的作用。</p><p>　　常用耦合劑有水

79、、甘油、機油、變壓器油、化學(xué)糨糊等。</p><p>　　水的優(yōu)點是來源方便，缺點是容易流失，容易使工件生銹，有時不易潤濕工件。液浸檢測中常使用水作耦合劑，使用時可以加入潤濕劑和防腐劑等。甘油的優(yōu)點是聲阻抗大，耦合效果好，缺點是要用水稀釋，容易使工件形成腐蝕坑，價格較昂貴。機油和變壓器油的附著力、黏度、潤濕性都較適當(dāng)，也無腐蝕性，價格又不貴，因此是最常用的耦合劑?；瘜W(xué)糨糊的耦合效果比較好，也是一種常用的耦合劑。&

80、lt;/p><p><b>　　(4) 試塊</b></p><p>　　試塊是按一定用途設(shè)計制作的具有簡單幾何形狀人工反射體的試樣。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。</p><p><b>　　1）試塊的作用</b></p><p><b>　　a.確定探傷靈敏度</b

81、></p><p>　　超聲波探傷靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會引起漏檢。因此在超聲波探傷前，常用試塊上某一特定的人工反射體來調(diào)整探傷靈敏度。</p><p><b>　　b.測試探頭的性能</b></p><p>　　超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、靈敏度余量、分辨力、盲區(qū)、探頭的入射點、K

82、值等都是利用試塊來測試的。</p><p><b>　　a.調(diào)整掃描速度</b></p><p>　　利用試塊可以調(diào)整儀器屏幕上水平刻度值與實際聲程之間的比例關(guān)系，即掃描速度，以便對缺陷進行定位。</p><p><b>　　b.評判缺陷的大小</b></p><p>　　利用某些試塊繪出的距離-波

83、幅-當(dāng)量曲線（即實用AVG）來對缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是3N以內(nèi)的缺陷，采用試塊比較法仍然是最有效的定量方法。此外還可利用試塊測量材料的聲速、衰減性能等。</p><p><b>　　2）試塊的分類</b></p><p>　　a.按試塊來歷分為：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對比試塊。</p><p>　　b.按試塊上人工反射體分：平底孔試塊、橫

84、孔試塊和槽形試塊等。</p><p>　　3）焊縫探傷常用試塊舉例</p><p>　　a.ⅡW試塊 ⅡW試塊是標(biāo)準(zhǔn)試塊其結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-1所示。ⅡW試塊材質(zhì)相當(dāng)于我國20號鋼，正火處理，晶粒度7~8級。在焊縫探傷中多用于儀器調(diào)試。</p><p>　　b.RB-2試塊 RB-2試塊是GB11345-1989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果》中規(guī)定的焊縫檢測用

85、對比試塊。結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-2所示。RB-2試塊主要用于厚度為8~100mm的對接焊縫檢測，材質(zhì)與被檢材料的聲學(xué)性能相同或相近。</p><p><b>　　圖3-1 ⅡW試塊</b></p><p>　　圖3-2 RB-2試塊</p><p>　　3.3 橫波斜探頭探傷技術(shù)</p><p>　　目前檢查焊縫內(nèi)部質(zhì)量最常用

86、的是射線和超聲波探傷法。對于焊縫中的危險缺陷——裂紋、未焊透，尤其是微裂紋和輕微未焊透，用超聲波探傷比用射線更容易發(fā)現(xiàn)，而且超聲波探傷還具備儀器簡單、檢查速度快等特點，因此被廣泛應(yīng)用。在焊縫探傷中，由于焊縫加強高的影響及焊縫中存在的缺陷往往是與探測面近于垂直或形成一定角度，所以在一定情況下采用超聲波傾斜入射到工件內(nèi)部的探傷方法，即橫波斜探頭法進行。</p><p>　　3.3.1 橫波斜探頭探傷原理</p

87、><p>　　橫波斜探頭探傷技術(shù)是利用超聲波傾斜入射到界面時，產(chǎn)生的波形轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，從而利用波形轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生的橫波穿透工件，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的。其原理圖如圖3-3所示。</p><p>　　1-工件 2-焊縫 3-缺陷 4-超聲波束 5-斜探頭</p><p>　　圖3-3橫波斜探頭探傷原理</p><p>　　3.3.2斜探頭的掃查方式</p&g

88、t;<p>　　為了發(fā)現(xiàn)缺陷和對缺陷的定性、定量，常用不同的移動方式。斜探頭的掃查方式一般分為以下幾類：單探頭的掃查、特殊掃查及雙探頭掃查。</p><p>　　(1) 單探頭的掃查</p><p>　　單探頭掃查是用一個探頭同時發(fā)射超聲波和接收回波，根據(jù)探頭不同移動方式，單探頭掃查又可分為以下幾類：</p><p><b>　　a.鋸齒形掃

89、查</b></p><p>　　這是在焊縫探傷中經(jīng)常使用的一種探頭移動方式，即以鋸齒形往復(fù)移動，每次前進的齒距寬度d不得超過晶片寬度，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4鋸齒形掃查示意圖</p><p><b>　　b.轉(zhuǎn)角掃查</b></p><p>　　探頭作原地轉(zhuǎn)動的掃查方法。該法常與鋸齒形掃

90、查并用，當(dāng)用鋸齒形掃查探出缺陷后，需確定缺陷的方向和形狀時，常使用這種掃查方法。</p><p><b>　　c.環(huán)繞掃查</b></p><p>　　探頭以缺陷為中心作環(huán)繞運動。為了估判缺陷的形狀常使用的方法。若探頭環(huán)繞缺陷時反射波高度變化不大，一般估判為曲面狀缺陷。但當(dāng)探頭靠近凸起的焊道發(fā)現(xiàn)缺陷波時，用此法估判缺陷形狀是困難的。由于焊縫中的自然缺陷在多數(shù)情況下形狀

91、是復(fù)雜的，有一定的方向性，所以難以找到上述典型波形。</p><p><b>　　d.左右和前后掃查</b></p><p>　　將探頭前后和左右移動進行掃查。當(dāng)在鋸齒形掃描中發(fā)現(xiàn)缺陷波時，可以使用左右掃查來確定缺陷的長度；使用前后掃查來估計缺陷的自身深度。使用兩種方法也可估判缺陷的形狀。</p><p><b>　　e.橫方形掃查&

92、lt;/b></p><p>　　探頭多次平行于焊縫移動，此法多用于自動化、半自動或在無法辨認真假反射波時，采用固定位置的一種掃查方式。</p><p><b>　　f.縱方形掃查</b></p><p>　　探頭多次垂直于焊縫移動。</p><p><b>　　(2) 特殊掃查</b><

93、;/p><p><b>　　a.斜平行掃查</b></p><p>　　探頭與焊縫成一定的角度斜平行移動?？梢园l(fā)現(xiàn)焊縫或熱影響區(qū)的橫向缺陷(如裂紋等)。此法多用于具有焊縫加強高的工件。</p><p><b>　　b.焊縫上的掃查</b></p><p>　　在焊縫加強高磨平的情況下，將探頭放在焊縫上移

94、動的一種掃查方法。從發(fā)現(xiàn)橫向缺陷的能力來講，它比平行掃查的效果好。</p><p><b>　　(3) 雙探頭掃查</b></p><p>　　雙探頭掃查是用兩個探頭進行探傷，其中一個用于發(fā)射超聲波，另一個用于接收回波，根據(jù)兩個探頭不同位置可分為以下幾種：</p><p><b>　　a.串列式掃查</b></p&g

95、t;<p><b>　　b.交叉式掃查</b></p><p>　　探頭分別置于焊縫的兩側(cè)或一側(cè)，以便發(fā)現(xiàn)焊縫的橫向或縱向缺陷。</p><p><b>　　c.K型掃查</b></p><p>　　兩個探頭置于焊縫的同一側(cè)，并分別置于工件的兩面，以便探測類似中部未焊透這類缺陷。</p><

96、;p><b>　　d.V型掃查</b></p><p>　　探頭分別置于焊縫兩側(cè)并與焊縫垂直，可發(fā)現(xiàn)與探測面平行的缺陷。</p><p>　　4.焊縫的超聲波探傷及缺陷評定</p><p>　　超聲波探傷作為無損檢測一種方法，因其探傷效率高、成本低、穿透能力強，而被廣泛應(yīng)用。它是利用頻率超過20KHz的高頻聲束在試件中與試件內(nèi)部缺陷（如裂

97、縫、氣孔、夾渣等）中傳播的特性，來判定是否存在缺陷及其尺度的一種無損檢測技術(shù)。</p><p>　　超聲檢測因其固有特點，它比較適合于檢測焊縫中的平面型缺陷，如裂紋、未焊透、未熔合等。焊縫厚度較大時，其優(yōu)點愈明顯。</p><p>　　4.1 焊縫超聲波探傷</p><p>　　焊縫探傷主要采用斜探頭橫波探傷，斜探頭使聲束斜向入射，斜探頭的傾斜角有多種，使用斜探頭發(fā)

98、現(xiàn)焊縫中的缺陷與用直探頭探傷一樣，都是根據(jù)在始脈沖與底脈沖之間是否存在傷脈沖來判斷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊縫中存在缺陷之后，根據(jù)探頭在試件上的位置以及缺陷回波在顯示屏上的高度，就可確定出焊縫的缺陷位置和大小。這是因為在探傷前按一定的比例在超聲儀熒光屏上作有距離—波幅曲線。下面詳細介紹。</p><p>　　(1)檢測條件的選擇</p><p>　　由于焊縫中的危險缺陷常與入射聲束軸線呈一定夾角，基于缺陷

99、反射波指向性的考慮，頻率不宜過高，一般工作頻率采用2.0-5.0MHz：板厚較大，衰減明顯的焊縫，應(yīng)選用更低一些的頻率。</p><p>　　探頭折射角的選擇應(yīng)使聲束能掃查到焊縫的整個截面，能使聲束中心線盡可能與主要危險性缺陷面垂直。常用的探頭斜率為K1.5~K2.5。</p><p>　　常用耦合劑有機油、甘油、漿糊、潤滑脂和水等，從耦合劑效果看，漿糊與機油差別不大，但漿糊粘度大，并具有

100、較好的水洗性，所以，常用于傾斜面或直立面的檢測。</p><p>　　(2) 檢測前的準(zhǔn)備</p><p><b>　　(3)探測面的修整</b></p><p>　　探測面上的焊接飛濺、氧化皮、銹蝕和油垢等應(yīng)清除掉，探頭移動區(qū)的深坑應(yīng)補焊后用砂輪打磨。探測面的修整寬度B應(yīng)根據(jù)板厚t和探頭的斜率K計算確定，一般不應(yīng)小于2.5Kt。</p&

101、gt;<p>　　(4)斜探頭入射點和斜率的測定</p><p>　　1) 斜探頭的入射點測定。斜探頭聲束軸線與探頭楔塊底面的交點稱為斜探頭的入射點，商品斜探頭都在外殼側(cè)面標(biāo)志入射點，由于制造偏差和磨損等原因，實際入射點往往與標(biāo)志位置存在偏差，因此需經(jīng)常測定。其測定方法如下：</p><p>　　用CSK-2B或IIW試塊測定，將斜探頭置于試塊R100圓心處，探測R100圓弧

102、，如圖4-1所示。前后移動探頭，使所獲得的反射回波最高。此時探頭殼側(cè)面與R100圓心的刻度線所對應(yīng)的點即為入射點。</p><p>　　圖4-1斜探頭入射點的測定</p><p>　　2)斜探頭K值的測定。斜探頭的標(biāo)稱K值為斜探頭聲束在鋼中折射角的正切值。K值與入射點等參數(shù)的準(zhǔn)確性對缺陷定位精度影響很大，其標(biāo)稱值也因制造、磨損等原因與實際值往往存在差異，因此需在使用前和使用中經(jīng)常測定。K值

103、的測定方法如下：</p><p>　　用CSK-2B或II W試塊測定，將被測探頭置于試塊上，探頭沿試塊側(cè)面前后移動，當(dāng)對應(yīng)于φ50圓弧面所獲得最高反射回波時，斜探頭的入射點所對應(yīng)的試塊上的角度刻度或K值刻度指示即為該探頭的折射角或K值(見圖4-2)。</p><p>　　圖4-2斜探頭折射角(K值)的測定</p><p>　　(5) 儀器時間基線的調(diào)整</p

104、><p>　　時間基線的調(diào)整包括零點校正和掃描速度調(diào)整。在橫波檢測時，為了定位方便，需要將聲波在斜楔塊中的傳播時間扣除，以便將探頭的入射點作為聲程計算的零點，扣除這段聲程的作業(yè)就是零點校正。掃描速度的調(diào)整則是與零點校正同時進行的，可使定位更為直接。</p><p>　　時間基線的調(diào)整方法有如下幾種：</p><p>　　1)按聲程調(diào)整。調(diào)整后熒光屏上的時間基線與聲程成正

105、比，具體做法：</p><p>　　用斜探頭在IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊(或CSK-2B試塊)上調(diào)試，使橫波斜探頭的入射點標(biāo)記同IIW標(biāo)準(zhǔn)試塊上R 100圓心(試塊上的“0”點)重合。這時，由于R100圓弧面的回波被R100圓心處的反射槽反射，在熒光屏上會出現(xiàn)R100圓弧面的多次回波。根據(jù)測量范圍的要求，使某兩個回波分別對準(zhǔn)熒光屏上各自的相應(yīng)刻度，則熒光屏上多標(biāo)尺零點即對應(yīng)于探頭入射點。滿刻度相當(dāng)于聲程250mm。</

106、p><p>　　2)按水平距離調(diào)整。調(diào)整后熒光屏上的基線刻度與反射體的水平距離成正比。由于水平距離L與聲程s的關(guān)系是：</p><p>　　, (β=arctanK)</p><p>　　故可利用CSK-ZB試塊上R50和R100兩個圓弧面的反射進行調(diào)整，此時：</p><p>　　將斜探頭對準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波B1、B2分別對

107、準(zhǔn)基線刻度、即可。</p><p>　　3)按深度調(diào)整。調(diào)整后熒光屏上的基線刻度與反射體的深度h成正比。由于深度h與聲程s的</p><p><b>　　關(guān)系是：</b></p><p>　　, (β=arctanK)</p><p>　　故可利用CSK-2B試塊上R50和R100兩個圓弧面的反射進行調(diào)整，此

108、時：</p><p>　　將斜探頭對準(zhǔn)R50、R100，調(diào)整儀器使其回波B1、B2分別對準(zhǔn)基線刻度h1、h2即可。</p><p>　　(6) 距離一波幅(DAC)曲線的繪制</p><p>　　由于相同大小的缺陷因聲程不同，回波幅度也不相同。超聲波檢測時要根據(jù)缺陷回波波幅高度判定缺陷是否有害，必須按不同聲程的回波波幅進行修正。通常是用指定的對比試塊來制作距離一波幅

109、(DAC)曲線。</p><p>　　《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》(GB 11345-89)中采用對比試塊(3×40橫通孔試塊)繪制DAC曲線，其主要步驟如下：</p><p>　　1)將測試范圍調(diào)整到探傷使用的最大探測范圍，并按深度、水平或聲程調(diào)整時的基線掃描比例。</p><p>　　2)依據(jù)工件厚度和曲率選擇合適的對比試塊，在試塊上所有

110、孔深小于等于探測深度的孔深中，選取能產(chǎn)生最大反射波幅的橫孔為第一基準(zhǔn)孔。</p><p>　　3)調(diào)節(jié)“增益”使該孔的反射波為熒光屏滿幅高度的80%，將其峰值標(biāo)記在熒光屏前的輔助面板上。依次探測其它橫孔，并找到最大反射波高，分別將峰值點標(biāo)記在輔助面板上；如果做分段繪制，可調(diào)節(jié)衰減器分段繪制曲線。</p><p>　　4)將各標(biāo)記點連成圓滑曲線，并延伸到整個探測范圍，該曲線即為φ3mm橫孔D

111、AC曲線基準(zhǔn)線(如圖4-3)。</p><p>　　圖4-3 距離一波幅(DAC)曲線的范圍</p><p>　　5)依據(jù)表4-1規(guī)定的各線靈敏度，在基準(zhǔn)線下分別繪出判廢線、定量線、評定線，并標(biāo)記波幅的分區(qū)(如圖4-4)。</p><p>　　圖4-4距離一波幅曲線(DAC)示意圖</p><p>　　表4-1 距離波幅曲線的靈敏度</

112、p><p>　　6)在作上述測試的同時，可對現(xiàn)場使用的便攜式試塊上的某一參考反射體作同樣測量，并將其反射波位置和峰值標(biāo)記在曲線板上，以便現(xiàn)場進行靈敏度驗。</p><p><b>　　(7) 探傷作業(yè)</b></p><p>　　超聲波檢驗應(yīng)在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格后進行。檢驗前，探傷人員應(yīng)了解受檢工件的材質(zhì)、曲率、厚度、焊接方法、焊縫種類、

113、坡口形式、焊縫余高及背面襯墊、溝槽等情況。探傷靈敏度不應(yīng)低于評定線靈敏度。當(dāng)受檢工件的表面耦合損失及材質(zhì)衰減與試塊不一致時，應(yīng)考慮探傷靈敏度的補償。</p><p>　　探傷掃查速度不應(yīng)大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動間隔要保證至少10%的探頭寬度重疊。</p><p>　　為探測縱向缺陷，斜探頭垂直于焊縫中心線放置在探傷面上，作鋸齒形掃查(見圖4-5)。探頭前后移動的范圍應(yīng)保證掃查到

114、全部焊縫截面及熱影響區(qū)。在保持探頭垂直焊縫作前后移動的同時，還應(yīng)作的左右轉(zhuǎn)動。為探測焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷，應(yīng)進行斜平行掃查（見圖4-6），可在焊縫兩側(cè)邊緣使探頭與焊縫中心線成作斜平行掃查。</p><p>　　圖4-5 鋸齒形掃查圖</p><p>　　圖4-6 斜平行掃查</p><p>　　為確定缺陷的位置、方向、形狀，觀察缺陷動態(tài)波形或區(qū)分缺陷訊號與偽訊號

115、，可采用前后、左右、轉(zhuǎn)角、環(huán)繞等四種探頭基本掃查方式。通過左右掃查測定缺陷指示長度；通過前后掃查并結(jié)合左右掃查找出缺陷的最高回波；通過定點轉(zhuǎn)動和環(huán)繞運動推斷缺陷的形狀和缺陷性質(zhì)。</p><p>　　對所有反射波幅超過定量線的缺陷，均應(yīng)確定其位置、最大反射波幅所在區(qū)域和缺陷指示長度。當(dāng)時間基線按水平距離調(diào)整時，缺陷的水平距離l可由缺陷最大反射波在熒光屏上的位置直接讀出；缺陷的深度h可通過計算或作圖求出。</