7、鋼板、管材檢測(cè)

1、第七章 板材、管材超 聲 檢 測(cè),陸志春江蘇特檢院·常州分院2017.10 南京,主要內(nèi)容,7.1鋼板超聲檢測(cè)7.2復(fù)合板超聲檢測(cè)7.3管材超聲檢測(cè),鋼板的生產(chǎn),7.1鋼板的超聲檢測(cè),轉(zhuǎn)爐煉鋼,二次精煉 Secondary Refining,RH真空設(shè)備,LF爐設(shè)備,7.1鋼板的超聲檢測(cè),鋼板的生產(chǎn),7.1鋼板的超聲檢測(cè),鋼板的生產(chǎn),連鑄 Continuous casting,7.1鋼板的超聲檢測(cè),鋼板的生產(chǎn),冷連軋

2、設(shè)備,熱連軋?jiān)O(shè)備,軋機(jī) rolling,7.1鋼板的超聲檢測(cè),鋼板的生產(chǎn),軋機(jī) rolling,7.1鋼板的超聲檢測(cè),鋼板的生產(chǎn),7.1鋼板超聲檢測(cè),薄板—常用板波檢測(cè)法（5.3.4）；,中厚板—垂直入射法（垂直板面入射的縱波----直探頭檢測(cè)法）,板材分類(從超聲檢測(cè)的角度) ：薄板δ40mm,常見缺陷：分層、折疊和重皮、白點(diǎn)、裂紋,7.1.1鋼板中常見缺陷,常見缺陷：分層、折疊和重皮、白點(diǎn)、裂紋分層—是板坯中縮孔、夾渣等在軋制過

3、程中未融合而形成的分離層。存在于內(nèi)部危害：分層破壞了鋼板的整體連續(xù)性，影響鋼板承受垂直板面的拉應(yīng)力作用的強(qiáng)度。原因：這些缺陷有的是鋼水本身產(chǎn)生，如脫氧時(shí)加脫氧劑造成，或煉鋼爐混入鋼水中的耐火材料等，這些缺陷在鋼錠中位置沒有一定規(guī)律，故出現(xiàn)在鋼板中位置也無序。 方向：分層是以上缺陷軋制而成，大多與鋼平行，沿壓延方向。為平面狀缺陷，嚴(yán)重時(shí)形成完全剝離的層狀裂紋，對(duì)小的點(diǎn)狀?yuàn)A雜物則形成小的局部分層。,7.1.1鋼板中常見缺陷,折疊和重

4、皮—鋼板表面局部形成互相折合的雙層金 屬。原因：在軋制中前段凸起而后碾壓產(chǎn)生分布：存在于表面白點(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)的斷裂面呈白色分布 多出現(xiàn)在厚度大于40mm的鋼板中。存在于內(nèi)部裂紋—軋制工藝和溫度不合適時(shí)造成。分布存在于鋼板表面，偶爾在內(nèi)部。裂紋較少見，如軋制工藝穩(wěn)定，這類缺陷不常見。,7.1.1鋼板中常見缺陷,,縱向表面裂紋,板坯中心裂紋：,橫向表面裂紋,,,7.1.2 鋼板常用檢測(cè)

5、方法,鋼板中的主要缺陷平行于鋼板表面，為檢測(cè)鋼板中的主要缺陷一般使用垂直于板面入射的縱波檢測(cè)，如有特殊要求，可輔以其他波型的檢測(cè)方式，其耦合方式有直接接觸法和液浸法。,鋼板常用超聲檢測(cè)方法,中厚板一般采用脈沖反射式垂直入射法檢測(cè)，耦合方式有直接接觸法和水浸法。采用的探頭有聚焦或非聚焦的單晶直探頭、雙晶直探頭。 采用單晶直探頭檢測(cè)，在調(diào)節(jié)檢測(cè)儀掃描線時(shí)，一般采用多次底波反射法，即在示波屏上顯示多次反射底波。這樣不僅可以根據(jù)缺

6、陷波來判定缺陷情況，而且可根據(jù)底波衰減情況來判定缺陷情況。只有當(dāng)板厚很大時(shí)才采用一次底波或二次底波法。一次底波法示波屏上只出現(xiàn)鋼板界面回波與一次底波，只考慮界面回波與底波B1之間的缺陷波。,7.1.2鋼板常用檢測(cè)方法,采用底波多次反射法探傷應(yīng)滿足下面三條件：1.工件的探傷面與底面互相平行，確保產(chǎn)生多次反射。（如工件加工傾斜就不合適）；2.鋼板材質(zhì)晶粒度必須均勻，保證無缺陷處底面多次反射波次數(shù)的穩(wěn)定。（各次相同）；3.材質(zhì)對(duì)超

7、聲波的衰減要小。保證反射底波有足夠數(shù)量，以利探傷觀察。一般碳鋼、不銹鋼均能滿足這些條件。,探頭通過薄層耦合劑與工件接觸進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)探頭位于被檢對(duì)象完好區(qū)（無缺陷）時(shí)，顯示屏上顯示多次等距離的底波，無缺陷波。,7.1.2.1直接接觸法,小缺陷,當(dāng)探頭位于缺陷較小的區(qū)域（缺陷截面小于聲束截面積）時(shí)，顯示屏上缺陷回波與底波共存，底波有所下降。,7.1.2.1直接接觸法,大缺陷,當(dāng)探頭位于缺陷較大區(qū)域（缺陷截面大于等于聲束截面積）時(shí)，顯示屏上只

8、有缺陷的多次反射波，底波消失。,7.1.2.1直接接觸法,鋼板檢測(cè)波形,無缺陷,缺陷尺寸較大且接近探測(cè)面,缺陷尺寸較大且距探測(cè)面有一定深度,缺陷較小，缺陷回波和底面回波同時(shí)存在,疊加效應(yīng)在鋼板檢測(cè)中值得注意的是：當(dāng)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，然后在逐漸降低。這種現(xiàn)象是由于不同反射路徑聲波互相疊加造成的，因此稱為疊加效應(yīng)，如圖所示。,7.1.2.1直接接觸法,,圖中F1只有1條路徑，F(xiàn)2比F1多三條路

9、徑，F(xiàn)3比F1多五條路徑。路徑多，疊加能量多，缺陷回波高。但當(dāng)路徑進(jìn)一步增加時(shí)，衰減也迅速增加，這時(shí)衰減的影響比疊加效應(yīng)更大，因此缺陷回波高。但當(dāng)路徑進(jìn)一步增加時(shí)，衰減也迅速增加，這時(shí)衰減的影響比疊加效應(yīng)更大，因此缺陷波升高到一定程度后又逐漸降低。 在鋼板檢測(cè)中，若出現(xiàn)疊加效應(yīng)，一般應(yīng)根據(jù)F1來評(píng)價(jià)缺陷。只有當(dāng)板厚δ＜20mm時(shí)，才以F2來評(píng)價(jià)缺陷，這主要是為了減小近場(chǎng)區(qū)的影響。 疊加效應(yīng)條件：a 小缺陷

10、b 中心部位 c 一般25mm以下（10-25）mm。,7.1.2.1直接接觸法,7.1.2.2液浸法（充液耦合法）,為使鋼板上（耦合液體/鋼）下（鋼板底面）表面的多次反射波不互相干擾，常調(diào)整液體層厚度使耦合液體/鋼界面的反射波和鋼板底面多次反射波重合，這種方法稱為多次重合法,如圖所示。,液浸法是探頭與鋼板通過一層耦合液體（常用水）來耦合如圖所示。,,,,,,當(dāng)耦合液體/鋼界面的界面波S第2、3、4……次反射波分別與鋼板的第1、2、

11、3……次底波一一重合時(shí)，稱為一次重合法；當(dāng)耦合液體/鋼界面的第2、3、4……次反射波分別與鋼板的第2、4、6……次底波重合時(shí)，稱為二次重合法。依此類推,7.1.2.2液浸法（充液耦合法）,7.1.2.2液浸法（充液耦合法）,,7.1.2.2液浸法（充液耦合法）,1、界面波與鋼板底波的重合,,,,,,,,,,,,,,一般較為常用的是四次重合法。液浸法超聲波檢測(cè)中，耦合液體層厚度的確定可由（7.1）式通過計(jì)算求得：,,h－耦合液體層厚度

12、n－重合次數(shù)（即一次重合法n=1、二次重合法n=2） c液－耦合液體中的聲速 c鋼－鋼中的聲速 T－鋼板厚度,例1：用超聲波水浸法檢測(cè)厚度為32mm的鋼板，若采用四次重合法檢測(cè)，求水層厚度？,應(yīng)用水浸多次重合法檢測(cè)不僅可以減小近場(chǎng)區(qū)的影響，而且可以根據(jù)多次底波衰減情況來判斷缺陷嚴(yán)重程度，一般常用四次重合法。,7.1.2.2液浸法（充液耦合法）,對(duì)充水直探頭的要求： ①為滿足多次重合法要求，水層厚度要連續(xù)可調(diào)。 ② 調(diào)至不同厚度時(shí)，必

13、須保證發(fā)射的聲束與鋼板表面垂直 ③ 充水探頭內(nèi)水套管內(nèi)徑必須大于最大水層厚度時(shí)聲束直徑 ④ 進(jìn)出水口位置應(yīng)大于最大水層可調(diào)厚度，且出水口應(yīng)小于進(jìn)水口，保證水套充滿水。 ⑤ 探傷時(shí)應(yīng)及時(shí)注意排除水中氣泡?；虿捎孟輨┤コ龤馀?7.1.2.2液浸法（充液耦合法）,7.1.3板材超聲波檢測(cè)過程,7.1.3.1表面要求 鋼板檢測(cè)時(shí)表面為軋制面，當(dāng)表面比較粗糙或氧化皮較為嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)做適當(dāng)?shù)奶幚?，如用鋼絲刷及打磨等。一般選取鋼

14、板的任意一個(gè)軋制面進(jìn)行檢測(cè)，如有需要也可選上下兩個(gè)軋制面進(jìn)行檢測(cè)。,7.1.3.2探頭選用 探頭的頻率一般為2.5MHz～5MHz，這是因?yàn)殇摪宓木Я１容^細(xì)，較高的頻率可以獲得較高的分辨力。一般探頭的直徑為Φ10mm～Φ30mm，對(duì)于較大面積的鋼板為提高工作效率可采用較大直徑的探頭，對(duì)于較薄的鋼板為減小近場(chǎng)區(qū)影響應(yīng)使用雙晶直探頭或采用小直徑的探頭, 探頭選用應(yīng)符合表的要求。,探頭的結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)板厚來確定。板厚較大時(shí)，

15、常選用單晶直探頭。板厚較薄時(shí)可選用雙晶直探頭，因?yàn)殡p晶直探頭主要用于檢測(cè)厚度6~20mm的鋼板。,1、板材檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)試塊CBⅠ階梯試塊，適用于板厚小于等于20mm鋼板檢測(cè)；,7.1.3.3試塊選用原則,圖 1 階梯平底試塊,五、雙晶直探頭檢測(cè),2、板材檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)試塊CBⅡ平底孔試塊，適用于板厚大于20mm的鋼板檢測(cè)。,7.1.3.3試塊選用原則,7.1.3.3試塊選用原則,3、當(dāng)板厚不小于三倍近場(chǎng)區(qū)時(shí)，且板材上下兩個(gè)表面平

16、行也可取鋼板無缺陷完好部位的第一次底波來校準(zhǔn)靈敏度，其結(jié)果應(yīng)與平底孔試塊校準(zhǔn)靈敏度的要求相一致。,7.1.3.3試塊選用原則,7.1.3.4儀器系統(tǒng)的校準(zhǔn),1、檢測(cè)范圍的調(diào)整一般根據(jù)板厚來確定檢測(cè)范圍接觸法檢測(cè)30mm以下的鋼板時(shí)，應(yīng)能看到B10，檢測(cè)范圍調(diào)到300mm左右板厚在30~80mm時(shí)，應(yīng)能看到B5,檢測(cè)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(cè)范圍仍要保證在400mm左右,2、靈敏度的調(diào)節(jié)

17、 在鋼板檢測(cè)中一般用階梯試塊、平底孔試塊、鋼板底波法來進(jìn)行靈敏度的調(diào)節(jié)。a、 CBⅠ標(biāo)準(zhǔn)試塊法 板厚≤20mm時(shí)，利用CBⅠ階梯試塊調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度時(shí)，探頭對(duì)準(zhǔn)試塊與工件等厚（或不小于鋼板板厚的近似厚度）處將第一次底波高度調(diào)整到滿刻度的50%，再提高10dB作為基準(zhǔn)靈敏度。,7.1.3.4儀器系統(tǒng)的校準(zhǔn),靈敏度調(diào)節(jié),B1,4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,5,b、板厚大于20mm時(shí)，利用Φ5平底孔試塊繪制距離波幅曲線

18、，按此曲線作為基準(zhǔn)靈敏度。掃查時(shí)掃查靈敏度一般在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高6dB，在測(cè)定缺陷當(dāng)量時(shí)應(yīng)將靈敏度調(diào)回基準(zhǔn)靈敏度。,,7.1.3.4儀器系統(tǒng)的校準(zhǔn),,c、底波法 還可利用多次底波來調(diào)節(jié)靈敏度，例如要求示波屏上出現(xiàn)五次底波，那么B5達(dá)到50%即可。板厚不小于探頭的3倍近場(chǎng)區(qū)時(shí)，也可取鋼板無缺陷完好區(qū)域的第一次底波達(dá)基準(zhǔn)波高（一般為顯示屏滿刻度的50%），但底波法調(diào)節(jié)的靈敏度應(yīng)與表7.2要求的靈敏度相一致。,7.1.3.4儀器系

19、統(tǒng)的校準(zhǔn),掃查靈敏度—掃查時(shí)掃查靈敏度一般在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高6dB，在測(cè)定缺陷當(dāng)量時(shí)應(yīng)將靈敏度調(diào)回基準(zhǔn)靈敏度。,掃查方式：常用的掃查方式有全面掃查、列線掃查、邊緣掃查、格子掃查。,1、全面掃查探頭移動(dòng)方向沿垂直于鋼板壓延方向?qū)︿摪遄?00%的全面積掃查，相鄰兩次掃查的覆蓋面積一般不小于探頭直徑的15%，見圖a）。對(duì)于要求較高的鋼板常采用這種掃查方式。,7.1.3.5掃查,,,壓延方向,,,,,,,2、列線掃查在鋼板上劃出垂直于

20、鋼板壓延方向的等間距的平行線（如有需要也可沿平行于鋼板的壓延方向進(jìn)行），一般列線間距不大于50mm，見圖b）。探頭沿這些平行線進(jìn)行掃查，在發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)再在缺陷周圍擴(kuò)大掃查范圍。,7.1.3.5掃查,,,,3、邊緣掃查在鋼板邊緣的一定范圍內(nèi)做全面積掃查，見圖c）。這個(gè)范圍一般由相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范給出。,7.1.3.5掃查,NB/T47013.3規(guī)定,4、格子劃線掃查在鋼板周邊內(nèi)做全面積掃查，其余部分畫成方格子線，一般取100mm×

21、;100mm，探頭沿格子線掃查，在發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)再在缺陷周圍擴(kuò)大掃查范圍。見圖,7.1.3.5掃查,,,,,,,1.缺陷判別 在鋼板檢測(cè)中一般根據(jù)缺陷波和底波來判別鋼板中的缺陷情況，滿足下列條件之一的均作為缺陷予以標(biāo)識(shí)和記錄：a） 缺陷第一次反射波F1≥50%；b）第一次底波B1＜100%，第一次缺陷反射波F1與第一 次底波B1之比F1/ B1≥50%；c）第一次底波B1＜50%。,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)定,,,,,,0

22、 5 10,,,,,,0 5 10,,,,,,,0 5 10,,,,,,（1） (F1≥50%),（2） (B1＜100%時(shí) F1/B1≥50%),（3） ( B1＜50%),B 1,B 1,F 1 F2,F1,F1,,,,,B 2,B 2,F2,F2,,B 1,7.1.3.6缺陷的判別與

23、測(cè)定,,,,缺陷的判定1、缺陷的第一次反射波（F1）波幅高于距離-波幅曲線，或用雙晶探頭檢測(cè)板厚小于等于20mm板材時(shí)，缺陷第一次反射波（F1）大于或等于顯示屏滿刻度的50%2、底面第一次反射波（B1）波幅低于顯示屏滿刻度的50%,NB/T47013.3規(guī)定,2.缺陷的測(cè)定 檢測(cè)中達(dá)到要求記錄水平的缺陷應(yīng)測(cè)定其位置、大小、并估判缺陷的性質(zhì)。 1）缺陷位置測(cè)定：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(duì)

24、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,,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)定,2）缺陷的定量（ 1）、雙晶直探頭檢測(cè)a）板材厚度小于等于20時(shí)，移動(dòng)探頭使缺陷波（F1）下降到基準(zhǔn)靈敏度條件下顯不屏滿刻度的50%，探頭中心為缺陷的邊界點(diǎn)。b）板材厚度為20-60mm時(shí)，移動(dòng)探頭使缺陷波（F1）下降到距離波幅曲線，此時(shí)探頭中心為缺陷的邊界點(diǎn)。c）底面第一次反射波（B1）波幅低于

25、顯示屏滿刻度的50%時(shí)，移動(dòng)探頭使缺底波（B1）上升到基準(zhǔn)靈敏度條件下顯不屏滿刻度的50%，或上升到距離波幅曲線，探頭中心為缺陷的邊界點(diǎn)。,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)定,,,,50%,,,,50%,,2）缺陷的定量（ 1）、雙晶直探頭檢測(cè)d）缺陷邊界確定后，用一邊平行于板材壓延方向矩形框包圍缺陷，其長邊作為缺陷的長度，矩形面積為缺陷的指示面積,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)定,,,,2）缺陷的定量（2）單晶直探頭檢測(cè)a）移動(dòng)探頭

26、使缺陷波（F1）下降到距離波幅曲線，此時(shí)探頭中心為缺陷的邊界點(diǎn)。b）底面第一次反射波（B1）波幅低于距離波幅曲線時(shí)，移動(dòng)探頭使缺底波（B1）上升到到距離波幅曲線，探頭中心為缺陷的邊界點(diǎn)。在記錄邊界的同時(shí)記錄缺陷的波幅,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)定,2）缺陷的定量（3）缺陷尺寸的評(píng)定方法A）缺陷邊界確定后，用一邊平行于板材壓延方向矩形框包圍缺陷，其長邊作為缺陷的長度，矩形面積為缺陷的指示面積B）a單個(gè)缺陷 按其指示的矩形面積作

27、為該缺陷的指示面積 b多個(gè)缺陷其相鄰間距小于相鄰較小缺陷的指示長度時(shí)，按單個(gè)缺陷處理，缺陷指示面積為各缺陷指示面積之和,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)定,3.缺陷性質(zhì)的識(shí)別：根據(jù)缺陷反射波和底波特點(diǎn)來估計(jì)缺陷的性質(zhì)。分層：缺陷波形陡直，底波明顯下降或完全消失。折疊：不一定有缺陷波，但始脈沖加寬，底波明顯下降或消失白點(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(dòng)探頭，回波此起彼伏。,7.1.3.6缺陷的判別與測(cè)

28、定,,鋼板探傷中，引起底波消失的幾種可能情況:1.表面氧化皮與鋼板結(jié)合不好；2.近表面有大面積的缺陷；3.鋼板中有吸收性缺陷（如疏松或密集小夾層）；4.鋼板中有傾斜的大缺陷。,7.1.3.7缺陷的評(píng)定與質(zhì)量分級(jí),一 板材質(zhì)量分級(jí)1、根據(jù)缺陷性質(zhì)定級(jí) 檢測(cè)人員能確認(rèn)板材中有白點(diǎn)、裂紋等可定為IV級(jí)2、按單個(gè)缺陷指示面積、缺陷密集度、鋼板中部、鋼板邊緣分級(jí)鋼板中部檢測(cè)區(qū)域質(zhì)量分級(jí),,評(píng)價(jià)缺陷密集程度時(shí)，如鋼板面積不足1m&#

29、215;1m時(shí)按比例折算允許個(gè)數(shù),,7.2復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè),7.2.1復(fù)合鋼板的加工及主要缺陷,復(fù)合板是由基板和復(fù)合層板組成的。基板通常采用碳鋼、低合金鋼板或不銹鋼板，復(fù)合層板通常采用不銹鋼、鈦及鈦合金、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、銅及銅合金板。復(fù)合層板用來提高耐磨、耐腐蝕等性能，基板用來保證復(fù)合板的強(qiáng)度。,基板和復(fù)合層板的結(jié)合采用軋制法、爆炸復(fù)合法和堆焊法等。,復(fù)合板中的缺陷主要是復(fù)合層板和基板結(jié)合層界面上的未結(jié)合，未結(jié)合部分的缺陷呈完

30、全脫開或不完全脫開狀態(tài)。超聲波檢測(cè)主要是檢測(cè)基板和復(fù)合層板結(jié)合狀態(tài)的。 脫層（脫接） 復(fù)合不良,7.2.2復(fù)合鋼板的超聲波檢測(cè)過程,7.2.2.1探頭選用探頭的選用應(yīng)按表7.1的規(guī)定進(jìn)行。常用單晶直探頭或雙晶直探頭進(jìn)行縱波檢測(cè) ，檢測(cè)頻率2.5—5.0MHz，探頭直徑一般不大于Φ25mm。,7.2.2.2耦合方式,耦合方式可采用直接接觸法或液浸法。,7.2.2.3檢測(cè)面,一般從基板側(cè)表面進(jìn)行檢測(cè)，需要時(shí)也可以從復(fù)合板材側(cè)

31、進(jìn)行檢測(cè)。,7.2.2.4掃查方式,a) 掃查方式可采用100%掃查或沿鋼板寬度方向，間隔為50mm的平行線掃查；b) 根據(jù)合同、技術(shù)協(xié)議書或圖樣的要求，采用其他掃查形式；c) 在坡口預(yù)定線兩側(cè)各50mm內(nèi)應(yīng)作100%掃查。,7.2.2.5基準(zhǔn)靈敏度的確定,將探頭置于復(fù)合鋼板完全結(jié)合部位，調(diào)節(jié)第一次底波高度為顯示屏滿刻度的80%。以此作為基準(zhǔn)靈敏度。,7.2.2.6未結(jié)合區(qū)的測(cè)定,第一次底波高度低于顯示屏滿刻度的5%，且明顯有

32、未結(jié)合缺陷反射波存在時(shí)（≥5%），該部位稱為未結(jié)合區(qū)。移動(dòng)探頭，使第一次底波升高到顯示屏滿刻度的40%，以此時(shí)探頭中心作為未結(jié)合區(qū)邊界點(diǎn)。,：,7.2.2復(fù)合鋼板的超聲波檢測(cè)過程,7.2.2.7未結(jié)合缺陷的評(píng)定和質(zhì)量分級(jí)不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未結(jié)合缺陷的評(píng)定與質(zhì)量分級(jí)有不同要求，NB/T 47013.3-2015標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未結(jié)合缺陷的評(píng)定和質(zhì)量分級(jí)的規(guī)定如下1.缺陷指示長度的評(píng)定未結(jié)合指示長度的評(píng)定規(guī)則 未結(jié)合邊界范圍確定后，用一邊平行于板

33、材壓延方向矩形框包圍該未結(jié)合，長邊作為其指示長度。若單個(gè)未結(jié)合的指示長度小于25mm時(shí)，可不做記錄,7.2.2復(fù)合鋼板的超聲波檢測(cè)過程,2、單個(gè)未結(jié)合面積的評(píng)定規(guī)則：a） 一個(gè)未結(jié)合按其指示的矩形面積作為其該單個(gè)未結(jié)合面積；b） 多個(gè)未結(jié)合其相鄰間距小于 20mm 時(shí)，按單個(gè)未結(jié)合處理，其面積為各個(gè)未結(jié)合面積之和。3、未結(jié)合率的評(píng)定任一 1m×1m 檢測(cè)面積內(nèi)，按未結(jié)合區(qū)面積所占百分比來確定。,7.2.2復(fù)合鋼板的超

34、聲波檢測(cè)過程,4、質(zhì)量分級(jí)1）在復(fù)合板邊緣或剖口預(yù)定線兩側(cè)作 100%掃查的區(qū)域內(nèi)，未結(jié)合的指示長度大于或等于25mm 時(shí)，定級(jí)為 IV 級(jí)。 表 8 復(fù)合板超聲檢測(cè)質(zhì)量分級(jí),7.2.2復(fù)合鋼板的超聲波檢測(cè)過程,7.2.3復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè)的反射波分析,復(fù)合板的基板和復(fù)合層板即使完全結(jié)合，由于復(fù)合層板的聲阻抗和基板的聲阻抗一般不相同，因此對(duì)復(fù)合板作縱波垂直檢測(cè)時(shí)，在基板和復(fù)合

35、層板的結(jié)合界面上會(huì)產(chǎn)生反射波，超聲波檢測(cè)儀顯示屏上同時(shí)收到界面反射波和底面反射波。,復(fù)合板縱波垂直檢測(cè)時(shí)超聲波的傳播路徑和檢測(cè)圖形見示意圖，圖中I、I1為界面反射波， I2為界面多次反射波；B為底面反射波，B1的傳播路徑較為復(fù)雜：一條是I1經(jīng)復(fù)合板表面反射然后在界面處透射，而后經(jīng)基板底面反射，這個(gè)反射波在界面處透射最后回到復(fù)合板表面；另一條是B經(jīng)復(fù)合板表面反射后，在界面處再次反射并回到復(fù)合板表面。設(shè)界面的聲壓反射率（取決對(duì)值）為r,按第

36、二章第六節(jié)講述的理論，即：,鈦復(fù)合鋼板縱波垂直檢測(cè)時(shí)的超聲傳播路徑和反射波示意圖 7.4,7.2.3復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè)的反射波分析,,,,表7.5表示由計(jì)算得出的基板和幾種復(fù)合層材料組成的界面的聲壓反射率。這里基材（鋼）的聲阻抗取46×106kg/m2s。,表7.5 基板（鋼）和復(fù)合層板的界面聲壓反射率,在圖7.5中,如以I1/B或I/B作表示界面反射波大小的指標(biāo),則其間關(guān)系如下:,7.2.3復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè)的反射波分析

37、,用表7.4中的數(shù)值用式（5-3）計(jì)算I/B,結(jié)果見表7.5,表7.5 界面反射波的大小,由此表可知, 復(fù)合層板是18-8不銹鋼的復(fù)合板,界面反射波極小,幾乎看不到.而復(fù)合層板是鋁和鈦的 復(fù)合板,界面反射波就相當(dāng)大.圖7.4是按復(fù)合層板是鈦的情況畫出來的,7.2.3復(fù)合鋼板超聲波檢測(cè)的反射波分析,7.3 無縫鋼管超聲波檢測(cè),鋼管按其加工方法分為無縫鋼管和焊接管，無縫鋼管加工有熱軋和冷拔兩種方法，焊接管加工有螺旋焊縫和直縫電焊鋼管兩種

38、方法，本節(jié)介紹碳鋼和低合金鋼及奧氏體不銹鋼無縫鋼管的超聲波檢測(cè)。,7.3.1無縫鋼管的常見缺陷,無縫鋼管加工方法有熱軋（擠壓無縫鋼管）和冷拔，無縫鋼管中缺陷與加工方法有關(guān)。無縫鋼管中常見缺陷有裂紋、折迭、分層等；折迭屬表面缺陷；裂紋存在于無縫鋼管的內(nèi)部和表面；分層屬內(nèi)部缺陷，本節(jié)介紹的超聲波檢測(cè)方法不適用于分層缺陷的檢測(cè)。,7.3.2無縫鋼管的常用檢測(cè)方法,無縫鋼管中缺陷按其方向有縱向缺陷和橫向缺陷，鋼管的檢測(cè)主要針對(duì)縱向缺陷。檢測(cè)縱向

39、缺陷時(shí)超聲聲束應(yīng)由鋼管外圓橫截面中心線一側(cè)傾斜入射，在管壁內(nèi)沿周向呈鋸齒形傳播（如圖7.6所示）。,圖7.6 管壁內(nèi)聲束的周向傳播,7.3.2無縫鋼管的常用檢測(cè)方法,檢測(cè)橫向缺陷時(shí)超聲聲束應(yīng)沿軸向傾斜入射呈鋸齒形傳播（如圖7.7所示）。 在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，通常希望管材中存在的波形單一，形成的A型顯示波形清晰簡單，以便于缺陷信號(hào)的正確判斷和解釋。因此將管材檢測(cè)的傾斜入射聲束入射角選擇在第一臨界角和第二臨界角之間，使管材中只存在橫波

40、進(jìn)行檢測(cè)且聲束軸線能掃查到內(nèi)壁。 無縫鋼管檢測(cè)按耦合方式分為接觸法和液浸法，下面介紹兩種方法的特點(diǎn)。,圖7.7 管壁內(nèi)聲束的軸向傳播,7.3.2.1接觸法檢測(cè),接觸法檢測(cè)使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭。管材曲率半徑小時(shí)，接觸法檢測(cè)耦合不良，聲束嚴(yán)重?cái)U(kuò)散，靈敏度低，一般采用聚焦探頭、將有機(jī)玻璃斜楔塊加工成與管材表面吻合良好的曲面,也可在探頭前加裝與管材吻合良好的滑塊（見圖7.8）等方法提高檢測(cè)靈敏度。接觸法檢測(cè)效率低、探頭損

41、耗大適用于單件小批量及規(guī)格多的情況。,,圖7.8探頭前加裝滑塊,圖7.9管材接觸法檢測(cè),接觸法檢測(cè)斜探頭的折射角按下面方法確定：1.管材內(nèi)只有橫波 ：2.橫波檢測(cè)到管材內(nèi)壁： ；3. 滿足管材內(nèi)只有橫波并檢測(cè)到內(nèi)壁的條件為： （7.4）,式中：CL有—有機(jī)玻璃中的

42、縱波聲速 CS鋼—鋼中的橫波聲速 r—檢測(cè)的管內(nèi)徑 R—檢測(cè)的管外徑,例題1：用單斜探頭直接接觸法檢測(cè)Φ325×40mm無縫鋼管，求探頭的最大K值？,已知：D0=325mm T=40mm求: 解: 滿足橫波檢測(cè)到管材內(nèi)壁的最大折射角：答:探頭的最大K值為1.15。,探

43、頭入射點(diǎn)與折射角的測(cè)定 　 管材探傷為了實(shí)現(xiàn)良好的常將探頭修磨成與管材曲率相同的曲面，這時(shí)探頭的入射點(diǎn)和折射角都發(fā)生了變化，需要重新測(cè)定入射點(diǎn)。,⑶圓管試塊法測(cè)定折射角,如圖：折射角還可以用管形試塊來測(cè)定，WS=b-a由余弦定理可得探頭的折射角β=arccos[t/Ws(1-t/D)+Ws/D],如圖：移動(dòng)探頭，使孔的回波最高由b=AB*cosβ 得β=arccosb/D,如圖移動(dòng)探頭，使反射回波最高，此時(shí)棱角對(duì)應(yīng)

44、的點(diǎn)即入射點(diǎn)。,⑴棱角反射測(cè)定入射點(diǎn),⑵圓柱試塊法測(cè)定折射角,7.3.2.2液浸法,將液浸縱波探頭置于液體中，利用縱波傾斜入射到液體/鋼界面，當(dāng)入射角α在第一臨界角和第二臨界角之間時(shí)，在管材內(nèi)對(duì)縱向缺陷進(jìn)行全橫波檢測(cè)，見圖7.10（圖中所示反射波表示的是相對(duì)位置，實(shí)際檢測(cè)中它們不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在顯示屏上）。 液浸法耦合效果好、檢測(cè)速度快、靈敏度高、探頭損耗小、特別適用于對(duì)小徑管的全周長自動(dòng)化檢測(cè)。這里簡單介紹一下液浸法的幾個(gè)工

45、藝參數(shù)的選擇：,1.偏心距：探頭聲束軸線與管材中心軸線的水平距離。控制偏心距就可以控制入射角α。,偏心距的范圍由兩個(gè)條件決定，一是保證聲束軸線能夠檢測(cè)到管材內(nèi)壁，二是保證全橫波檢測(cè)。,1.偏心距,聲束軸線檢測(cè)內(nèi)壁的條件：,全橫波檢測(cè)的條件：,同時(shí)滿足上述條件時(shí)：,∵,∴,偏心距的范圍,耦合液體如果用水，將水和鋼中的聲速代入有,實(shí)際工作總常取偏心距的平均值即,式中：cL液－液體中縱波聲速,cL鋼－鋼中縱波聲速,cS鋼－鋼中橫波聲速,R－小

46、徑管外半徑,r－小徑管內(nèi)半徑,X－偏心距,1.偏心距,2.液體層厚度,3.焦距f:,4.聚焦探頭聲透鏡的曲率半徑,：,聚焦探頭聲透鏡的曲率半徑以有機(jī)玻璃探頭水耦合為例,7.3.3無縫鋼管的超聲波檢測(cè)過程,管材的超聲波檢測(cè)以縱向缺陷為主，一般當(dāng)合同雙方有約定或技術(shù)文件有規(guī)定時(shí)才進(jìn)行橫向缺陷的檢測(cè)。這里主要介紹縱向缺陷的檢測(cè)。,7.3.3.1探頭選用：液浸法檢測(cè)使用線聚焦或點(diǎn)聚焦縱波探頭。接觸法檢測(cè)使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜

47、探頭。單個(gè)探頭壓電晶片長度或直徑小于或等于25mm。探頭頻率為2.5MHz～7.0MHz。,7.3.3.2試塊選用,選用與被檢管材規(guī)格相同，材質(zhì)、熱處理及表面狀態(tài)相同或相似的管材制成，試塊上不得有影響人工反射體顯示的缺陷。對(duì)比試塊上的人工反射體為尖角槽，尖角槽的位置和尺寸如圖3.27和表7.7所示。,表7.7 鋼管超聲波檢測(cè)縱向缺陷的人工試塊上的人工反射體尺寸,7.3.3.3基準(zhǔn)靈敏度的確定 1、直接接觸法橫波基準(zhǔn)靈敏度的

48、確定，可直接在對(duì)比試樣上將內(nèi)壁人工V形槽的反射波高度調(diào)到顯示屏滿刻度的80%，再移動(dòng)探頭，找出外壁人工V形槽的最大反射波，在顯示屏上標(biāo)出，連接兩點(diǎn)即為距離-波幅曲線，作為檢測(cè)時(shí)的基準(zhǔn)靈敏度。,,,,,,t,2t,7.3.3.3基準(zhǔn)靈敏度的確定2、液浸法基準(zhǔn)靈敏度按下述方法確定：1）水層距離應(yīng)根據(jù)橫波在鋼中的聲程和聚焦探頭的焦距（ ）來確定；,2）調(diào)整時(shí)，一面用適當(dāng)?shù)乃俣绒D(zhuǎn)動(dòng)管子，一面將探頭慢慢

49、偏心，使對(duì)比試樣管內(nèi)、外表面人工反射體所產(chǎn)生的反射波幅度均達(dá)到顯示屏滿刻度的50%，以此作為基準(zhǔn)靈敏度。如不能達(dá)到此要求，也可在內(nèi)、外槽設(shè)立不同的報(bào)警電平。,2、液浸法基準(zhǔn)靈敏度按下述方法確定：,,7.3.3.4掃查方式 探頭沿徑向按螺旋線進(jìn)行掃查。一種是探頭作軸向移動(dòng)，管材作轉(zhuǎn)動(dòng)；一種是管材不動(dòng)，探頭沿螺旋線運(yùn)動(dòng)。探頭相對(duì)鋼管螺旋進(jìn)給的螺距應(yīng)保證超聲聲束對(duì)鋼管進(jìn)行100%掃查時(shí)，有不小于15%的覆蓋率,7.3

50、.3.5靈敏度設(shè)定掃查時(shí)在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高6dB作為掃查靈敏度。每根管材應(yīng)從管材兩端沿相反方向各檢查一次。7.3.3.6無縫鋼管驗(yàn)收要求管材檢測(cè)的驗(yàn)收級(jí)別由供需雙方或相關(guān)的技術(shù)文件確定。在檢測(cè)中當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，儀器應(yīng)調(diào)回到基準(zhǔn)靈敏度，對(duì)于缺陷反射波幅度≥基準(zhǔn)靈敏度，則該管材為不合格。不合格品允許在公差范圍內(nèi)進(jìn)行修磨，修磨后復(fù)檢。,,缺陷記錄1 直接接觸法檢測(cè)時(shí)，回波幅度大于或等于相應(yīng)的對(duì)比試塊人工反射體距離-波幅曲線 5