中厚板對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1課題的研究背景和意義</p><p>　　鋼鐵材料是工程上所使用的最重要的材料之一，應(yīng)用范圍極其廣泛。焊接是各種工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域不可缺少的先進(jìn)制造技術(shù)，在世界范圍內(nèi)，發(fā)達(dá)國(guó)家利用焊接方法來(lái)加工的鋼材已超過(guò)鋼材總產(chǎn)量的一半，伴隨著科學(xué)技術(shù)的的發(fā)展和進(jìn)步，焊接的發(fā)展趨勢(shì)也朝著高參數(shù)、輕量化及

2、大型化發(fā)展，由于鋼焊接其性能出眾和經(jīng)濟(jì)效果顯著等特點(diǎn)，在焊接中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為國(guó)內(nèi)外眾多研究者和工程人員重點(diǎn)研究的方向。</p><p>　　焊接是指通過(guò)加熱或加壓，或兩者兼用，而且用或不用填充材料，使工件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。鋼制對(duì)接焊縫焊接以其強(qiáng)度高、重量輕、塑性和韌性好、材質(zhì)均應(yīng)，制造方便、密封性好等優(yōu)異特點(diǎn)，已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的一些工業(yè)部門，如工業(yè)和民用建筑行業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)；交通運(yùn)

3、輸業(yè)中的車輛、飛機(jī)、船舶、橋梁；電力部門的高架塔桅；機(jī)械工業(yè)中的一般工程機(jī)械、重型機(jī)械等方面，而且在新興的宇航工業(yè)、海洋工程等諸多領(lǐng)域也不可缺少。由于焊接種類繁多、強(qiáng)度較大，因此對(duì)焊縫的可靠性提出了更高的要求[1]。</p><p>　　近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，焊接已成為應(yīng)用最廣的材料加工技術(shù)之一。從核電技術(shù)到微電子技術(shù)的發(fā)展，從探索宇宙空間到開(kāi)發(fā)海洋資源，從汽車行業(yè)到家電產(chǎn)品制造，均離不開(kāi)焊接技術(shù)。焊接工藝技術(shù)的應(yīng)用規(guī)

4、模之大、范圍之廣，是別的工藝技術(shù)不能比擬的。焊接技術(shù)現(xiàn)在以及將來(lái)仍面臨著許多重大的挑戰(zhàn)。鋼材失效比例中有55%是由疲勞引起的，16%由材料腐蝕所致，因?yàn)殇摬脑诤附舆^(guò)程中存在產(chǎn)生目視不可見(jiàn)、隱蔽性和危害性都極高的各種內(nèi)部缺陷，這將導(dǎo)致鋼材的使用性能和壽命大幅度降低。因此鋼制對(duì)接焊縫缺陷定性的研究，受到了人們高度重視[2]。</p><p>　　主要有以下幾種（見(jiàn)圖1.1）。</p><p>

5、　　圖1.1對(duì)接焊接接口的坡口形式</p><p>　　超聲檢測(cè)是五大常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一，也是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、使用頻率最高而且發(fā)展較快的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。超聲檢測(cè)是產(chǎn)品制造中實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制、節(jié)約原材料、改進(jìn)工藝、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率的重要手段，也是設(shè)備維護(hù)中不可或缺的手段之一。超聲檢測(cè)是檢測(cè)焊接接頭缺陷并為焊接接頭質(zhì)量評(píng)價(jià)提供重要數(shù)據(jù)的主要無(wú)損檢測(cè)手段之一[3]。</p><p>　　超

6、聲波形成機(jī)理的研究始于19世紀(jì)初，但它在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用大約是從20世紀(jì)20年代才開(kāi)始。在30年代，超聲波技術(shù)才廣泛應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)。在隨后的1955年，超聲波技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了超聲波設(shè)備的快速發(fā)展。從20世紀(jì)80年代直到今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使得超聲波設(shè)備體積更小、性能更穩(wěn)定、功能更強(qiáng)大。最近幾年，超聲波測(cè)繪技術(shù)得到了極大的發(fā)展。超聲波探測(cè)試驗(yàn)中需要采集精確的數(shù)據(jù)，這種需求進(jìn)一步推動(dòng)了定量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，基于超聲波能量

7、形成和非接觸檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了激光器和電磁傳感器的技術(shù)進(jìn)步。如今，便攜式設(shè)備中已經(jīng)運(yùn)用了相控陣式激光技術(shù)。采用這種技術(shù)，單一發(fā)生器定時(shí)或定相發(fā)射的超聲波元素陣列，能夠精確截取被測(cè)對(duì)象的超聲波波形。</p><p>　　超聲波探傷的原理是通過(guò)對(duì)被測(cè)物體發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖像。目前應(yīng)用最多的是反射法。 反射法是基于超聲波在通過(guò)不同聲阻抗組織界面時(shí)發(fā)生

8、較強(qiáng)反射的原理工作的，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大，所以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波， 然后對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來(lái)的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種缺陷的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息，從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常。</p><p>　　本文針對(duì)中厚板對(duì)

9、接焊縫進(jìn)行超聲A掃描檢測(cè)和動(dòng)態(tài)波形分析，廣泛適用于焊接接頭的檢測(cè)。隨著社會(huì)日新月異的發(fā)展和進(jìn)步，許多大型設(shè)備，大型儲(chǔ)油罐，大型剛結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，對(duì)接焊越來(lái)越廣泛運(yùn)用，工程上對(duì)對(duì)接接頭焊縫的要求越來(lái)越高。目前對(duì)于這種焊接形式，普遍的檢測(cè)方式是采用超聲檢測(cè)。</p><p><b>　　1.2研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　1.2.1中厚板的應(yīng)用</p>

10、<p>　　中厚板是指厚度4.5-25.0mm的鋼板，厚度25.0-100.0mm的稱為厚板，厚度超過(guò)100.0mm的為特厚板。中厚板在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用, 主要應(yīng)用于建筑工程、機(jī)械制造、容器制造、造船、橋梁建造等。還可以用來(lái)制造各種容器、爐殼、爐板、橋梁及汽車靜鋼鋼板、低合金鋼鋼板、造船鋼板、鍋爐鋼板、壓力容器鋼板、花紋鋼板、汽車大梁鋼板、拖拉機(jī)某些零件及焊接構(gòu)件等。 </p><p>　　1.2

11、.2中厚板超聲檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　超聲波探傷作為一種重要的無(wú)損檢測(cè)技術(shù), 是目前對(duì)中厚板內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)判定的主要手段。根據(jù)使用方式的不同, 超聲波探傷分為人工手動(dòng)探傷和自動(dòng)探傷, 特別是在線自動(dòng)探傷裝置具有檢測(cè)速度快、效率高以及占用生產(chǎn)場(chǎng)地少等優(yōu)點(diǎn), 已成為近年國(guó)內(nèi)外新建現(xiàn)代化中厚板廠的首選。</p><p>　　國(guó)外自20 世紀(jì)60 年代末期便開(kāi)始了自動(dòng)超聲波探傷技術(shù)的研

12、發(fā), 70 年代中后期該技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用目前, 在國(guó)內(nèi)外中厚板生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)已投人運(yùn)行的自動(dòng)超聲波探傷裝置中,應(yīng)用最廣數(shù)量最多的是以壓電效應(yīng)為原理的自動(dòng)探傷裝置(即PET自動(dòng)探傷裝置) 。 國(guó)內(nèi)自寶鋼5m 厚板廠于2002年成功引進(jìn)壓電式在線自動(dòng)超聲波探傷裝置以來(lái), 近年來(lái)新建的中厚板廠紛紛仿效。但壓電式超聲波探傷裝置在使用過(guò)程中存在可探傷鋼板溫度范圍窄，探傷過(guò)程需消耗大量耦合水，探傷過(guò)程易受干擾而出現(xiàn)誤判等問(wèn)題, 促使技術(shù)人員不斷尋求更

13、適宜于中厚板生產(chǎn)的無(wú)損檢測(cè)新方式。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和磁性材料技術(shù)的進(jìn)步, EMAT探傷技術(shù), 即利用電磁超聲波進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的技術(shù), 得到了快速發(fā)展, 現(xiàn)已走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。俄羅斯、烏克蘭、土耳其和日本等國(guó)的中厚板廠已成功投產(chǎn)多套EMAT自動(dòng)探傷裝置, 這些EMAT自動(dòng)探傷裝置的成功運(yùn)行, 顯示出EMAT探傷技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域良好的發(fā)展前景[4]。</p>&l

14、t;p>　　1.2.3超聲檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)[5-6]</p><p>　　1.超聲波檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1）適用于金屬、非金屬、復(fù)合材料等多種材料制件的無(wú)損評(píng)價(jià)。</p><p>　　2）穿透能力強(qiáng)，可對(duì)較大厚度范圍的試件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，可進(jìn)行整個(gè)試件體積的掃查。如對(duì)金屬材料，既可檢測(cè)厚度1~2mm的薄壁管材和板材，也可檢測(cè)幾米長(zhǎng)的鋼鍛件。<

15、;/p><p>　　3）靈敏度高，可檢測(cè)材料內(nèi)部尺寸很小的缺陷。</p><p>　　4）可較準(zhǔn)確地測(cè)定缺陷的深度位置，這在很多情況下是十分需要的。</p><p>　　5）對(duì)大多數(shù)超聲技術(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，僅需從一側(cè)接近試件。</p><p>　　6）設(shè)備輕便，對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害，可作現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。</p><p>　　2.超聲波檢

16、測(cè)方法的局限性</p><p>　　1）由于縱波脈沖反射法存在的盲區(qū)，以及缺陷取向?qū)z測(cè)靈敏度的影響，對(duì)位于表面和非常近表面的延伸方向平行于表面的缺陷常常難于檢測(cè)。</p><p>　　2）試件形狀的復(fù)雜性，如小尺寸、不規(guī)則形狀、粗糙表面、小曲率半徑等，對(duì)超聲檢測(cè)的可實(shí)施性有較大影響。</p><p>　　3）材料的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如晶粒度、相組成、非均勻性、非致密性

17、等，會(huì)使小缺陷的檢測(cè)靈敏度和信噪比變差。</p><p>　　4）對(duì)材料及制件中的缺陷作定性、定量表征，需要檢驗(yàn)者較豐富的經(jīng)驗(yàn)，且常常是不準(zhǔn)確的。</p><p>　　5）以常用的壓電換能器為聲源時(shí)，為使超聲波有效地進(jìn)入試件一般需要有耦合劑。</p><p>　　世界各國(guó)出版的無(wú)損檢測(cè)書籍、資料文獻(xiàn)中, 超聲探傷所占的數(shù)量都是首屈一指的。有關(guān)資料表明,國(guó)外每年大約發(fā)

18、表3000篇涉及無(wú)損檢測(cè)的文獻(xiàn)資料，全部文獻(xiàn)資料中有關(guān)超聲無(wú)損檢測(cè)的內(nèi)容約占45%，特別是2000年10月在羅馬召開(kāi)的第十五屆世界無(wú)損檢測(cè)會(huì)議(WCNDT)收錄的663篇論文中，超聲檢測(cè)就占250篇。以上這些都說(shuō)明超聲檢測(cè)在無(wú)損檢測(cè)中的突出貢獻(xiàn)與重要地位和研究勢(shì)頭, 所以超聲檢測(cè)一直以來(lái)都是研究的熱點(diǎn)。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(cè)速度快、檢測(cè)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，在壓力容器制造和在役檢測(cè)工作中得到越來(lái)越多的應(yīng)

19、用。</p><p><b>　　1.3主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文利用超聲A型脈沖回波法和射頻信號(hào)提取動(dòng)態(tài)波形的方法綜合分析了中厚板對(duì)接焊縫的典型缺陷的主要形式和特點(diǎn)，主要研究?jī)?nèi)容如下： </p><p>　　由于鋼制對(duì)接焊板的廣泛應(yīng)用，焊板的焊接質(zhì)量的評(píng)估也顯得尤為重要，所以對(duì)于鋼制對(duì)接焊板常出現(xiàn)缺陷的部位及其原因的認(rèn)識(shí)也

20、逐漸加深，缺陷的種類很多，最常見(jiàn)的缺陷有五種，分別是氣孔、裂紋、未焊透、未熔合、夾渣。</p><p>　　氣孔是焊接過(guò)程中熔池高溫時(shí)吸收了過(guò)量的氣體或冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，在冷卻凝固之前來(lái)不及逸出而殘留在焊縫金屬內(nèi)形成的孔穴。根據(jù)形狀、分布情況可分為：球形氣孔、條形氣孔、蟲形氣孔、表面氣孔、均布?xì)饪?、鏈狀氣孔和局部密集氣孔。?nèi)部氣孔一般為球形孔，常出現(xiàn)在焊縫中央。原因：焊接電流過(guò)大；電極過(guò)快；電弧過(guò)長(zhǎng)；焊接部位不

21、干凈；焊條保存不當(dāng)受潮。</p><p>　　裂紋是在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙，危害性極大。它具有尖銳的缺口和大的長(zhǎng)寬比的特征。焊接裂紋根據(jù)其部位、尺寸、形成原因和機(jī)理的不同，可以分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、結(jié)晶裂紋、液化裂紋和淬火裂紋等。</p><p>　　未焊透常見(jiàn)于單面焊的根部，接頭部分金屬未

22、完全熔透，它不僅使焊接接頭的力學(xué)性能下降，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后會(huì)引起裂紋。因焊接電流?。缓杆龠^(guò)快；坡口角度??；間隙小；坡口加工不規(guī)范；焊偏；鈍邊過(guò)大等原因所至。</p><p>　　未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷。按其所在部位，未熔合可分為坡口未熔合，層間未熔合和根部未熔合（即未焊透）三種。未熔合是一種面積缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對(duì)承載截面積的減

23、小都非常明顯，應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。產(chǎn)生原因主要是焊接熱輸入太低，電弧指向偏斜，坡口側(cè)壁有繡垢及污物，層間清渣不徹底等。</p><p>　　夾渣是指焊縫中殘留在焊縫中的熔渣，可能是線狀的、孤立的、成簇的，是典型的固體類夾雜。形成原因有：焊接過(guò)程中的層間清渣不干凈；焊接電流太??；焊接速度太快；焊接過(guò)程中操作不當(dāng)；焊接材料與與母材化學(xué)成分匹配不當(dāng)；坡口設(shè)計(jì)加工不合適等[7-9]。</p>

24、;<p><b>　　2 超聲檢測(cè)原理</b></p><p>　　超聲檢測(cè)技術(shù)中對(duì)缺陷評(píng)定的三大關(guān)鍵內(nèi)容是缺陷的定位、定量和定性。缺陷定位與定量方法已較成熟,而對(duì)缺陷定性仍存在許多實(shí)際困難。目前,在原位檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的是A型超聲脈沖反射式檢測(cè)儀,根據(jù)其示波屏顯示的缺陷回波靜態(tài)波形與動(dòng)態(tài)波形,再結(jié)合具體產(chǎn)品或材料特點(diǎn)和制造工藝等來(lái)評(píng)估缺陷的性質(zhì)。缺陷的超聲波反射特性取決于缺陷

25、的取向和幾何形狀、相對(duì)超聲波傳播方向的長(zhǎng)度和厚度、缺陷的表面粗糙度、缺陷內(nèi)含物以及缺陷性質(zhì)等,還與所用超聲檢測(cè)系統(tǒng)特性有關(guān),因此,超聲檢測(cè)中獲得缺陷的超聲響應(yīng)是一個(gè)綜合響應(yīng)。如何觀察波形并把反映缺陷性質(zhì)的有用信息從綜合響應(yīng)中分離出來(lái),這對(duì)缺陷的定性評(píng)定尤為重要。</p><p>　　超聲波探傷的原理是通過(guò)對(duì)被測(cè)物體發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖像。目前應(yīng)用最多

26、的是反射法。 反射法是基于超聲波在通過(guò)不同聲阻抗組織界面時(shí)發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大，所以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波， 然后對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來(lái)的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種缺陷的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息，從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常[

27、10-13]。</p><p>　　2.1 超聲A掃描原理</p><p>　　所謂A型超聲脈沖反射顯示方式即顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測(cè)材料中的傳播時(shí)間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。在一個(gè)對(duì)接焊縫中存在一個(gè)缺陷，由于這個(gè)缺陷的存在，造成了缺陷和鋼材料之間形成了一個(gè)不同介質(zhì)之間的交界面，交界面之間的聲阻抗不同，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到這個(gè)界面之后，就會(huì)發(fā)生反射,反射回來(lái)的能量又被探

28、頭接受到，在顯示屏幕中橫坐標(biāo)的一定的位置就會(huì)顯示出來(lái)一個(gè)反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個(gè)位置就是缺陷在被檢測(cè)材料中的深度。本實(shí)驗(yàn)使用該方式測(cè)定缺陷的位置和大小[14]。</p><p><b>　　1.選擇探頭</b></p><p><b>　　1）K值的選擇</b></p><p>　　探頭K值的選擇應(yīng)從以下三個(gè)方面考慮：&

29、lt;/p><p>　　使聲束能掃查到整個(gè)焊縫截面；</p><p>　　使聲束中心線盡量與主要危險(xiǎn)性缺陷垂直；</p><p>　　保證有足夠的探傷靈敏度</p><p>　　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：</p><p>　　K（a+b+L0）/T

30、 (2.1)</p><p>　　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15~46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。</p><p&g

31、t;　　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)。</p><p><b>　　2）頻率選擇</b></p><p>　　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)于板厚不大的焊縫，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。</p>

32、<p><b>　　2.探頭移動(dòng)區(qū)寬度</b></p><p>　　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,如圖2.1。</p><p>　　圖2.1. 探頭移動(dòng)區(qū)和檢測(cè)區(qū)</p><p>　　厚度為8 ~46mm的焊縫采用單面兩側(cè)二次波探傷，探頭移動(dòng)區(qū)寬度為：</p><p>　　P 2K

33、T+50 (mm) (2.2)</p><p>　　厚度為大于46mm的焊縫采用雙面兩側(cè)一次波探傷，探頭移動(dòng)區(qū)寬度為：

34、 </p><p>　　P KT+50 (mm) (2.3)</p><p>　　式中K----探頭的K值；T-----工件厚度。</p><p>　　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6.3m，否則應(yīng)予以修整。</p>

35、;<p><b>　　3. 耦合劑的選擇</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　4.探頭前沿的測(cè)定</b></p><p>　　a. 開(kāi)啟儀器后調(diào)節(jié)相關(guān)旋鈕，使時(shí)基線亮度清晰。</p>

36、<p>　　b. 將探頭放在CSK-IA試塊上，使聲束對(duì)準(zhǔn)R100圓弧面，盡量使聲束軸線與試塊兩側(cè)面相平行。</p><p>　　c. 調(diào)節(jié)增益和深度旋鈕，使R100圓弧面反射回波出現(xiàn)在熒光屏上易于觀察的位置。</p><p>　　d. 移動(dòng)探頭使R100圓弧面反射回波達(dá)到最高，固定探頭。</p><p>　　e. 用直尺測(cè)出探頭端面到圓弧端面的距離M

37、1。</p><p>　　f. 重復(fù)d～e 兩步驟，測(cè)出M2、M3。并計(jì)算出平均值M0則L0=100-M0 ,則距探頭端面L0處為探頭的入射點(diǎn)。</p><p><b>　　5.K值的測(cè)定</b></p><p>　　a. 開(kāi)啟儀器調(diào)節(jié)相關(guān)旋鈕，使時(shí)基線清晰明亮。</p><p>　　b. 將探頭置于CSK-IA試塊上，

38、使聲束對(duì)準(zhǔn)直徑50的有機(jī)玻璃橫孔，調(diào)節(jié)增益和深度旋鈕，使直徑50 的有機(jī)玻璃橫孔反射回波顯示在熒光屏上容易觀察的位置。</p><p>　　c. 移動(dòng)探頭找到直徑50 最高反射回波時(shí)，固定探頭。</p><p>　　d. 用直尺測(cè)量出探頭端面到試塊端面的距離L1。</p><p>　　e. 重復(fù)c～d 測(cè)出L2、L3。計(jì)算出L的平均值L4。則探頭K值為：K=(L1+

39、L0-35)/30。</p><p>　　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 16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疃鹊目诇y(cè)得數(shù)值反復(fù)計(jì)算幾次求得平均值，這樣較為精確。</p><p>　　6.按聲程1:1定標(biāo)，使用試塊CSK-IA型</p>&

40、lt;p>　　將斜探頭置于試塊上，移動(dòng)探頭，找到R50的最大回波處，出現(xiàn)最大回波后，固定探頭，調(diào)節(jié)波門框住R50的最大回波，再調(diào)“始波偏移”量，調(diào)“+”或“-”鍵，使示波屏上“PS”讀數(shù)為50.00mm。</p><p>　　移動(dòng)斜探頭，在試塊上找到R100的最大回波處，出現(xiàn)最大回波后，固定探頭，調(diào)節(jié)波門框住R100的最大回波，再調(diào)“聲速”量，調(diào)“+”或“-”鍵，使示波屏上“PS”讀數(shù)為100.00mm。&

41、lt;/p><p>　　再找R50的最大回波，調(diào)“始波偏移”量，使示波屏上“PS”讀數(shù)為50.00mm；再找到R100的最大回波，調(diào)“聲速”量，使示波屏上“PS”讀數(shù)為100.00mm。多次反復(fù)以上步驟，直至調(diào)準(zhǔn)為止，即完成聲程1:1定標(biāo)。</p><p>　　7.表面補(bǔ)償+4dB</p><p><b>　　8.制DAC曲線</b></p&

42、gt;<p>　　a． 將探頭對(duì)CSK-ⅢA試塊上深度為10mm的橫孔，移動(dòng)探頭找到該橫孔的最高回波后固定探頭，調(diào)節(jié)增益，使其最高回波的波峰達(dá)到熒光屏滿深度的80%，并標(biāo)記在熒光屏上。</p><p>　　b． 在增益不變的情況下，逐次將探頭分別對(duì)準(zhǔn)深度為20mm、30mm、40mm、50mm的各橫孔，移動(dòng)探頭分別找到各橫孔的最高回波將各個(gè)波峰標(biāo)記在熒光平面上，連接各波峰峰點(diǎn)，繪制出一條曲線。<

43、;/p><p>　　c． 按標(biāo)準(zhǔn)JB/T4730.3-2005中規(guī)定，以繪制的曲線為基準(zhǔn)，分別增益-9dB、-3dB、+5dB ，即得評(píng)定線、定量線、判廢線 。則距離波幅曲線繪制完成。</p><p><b>　　9.缺陷掃查</b></p><p>　　在中厚板焊縫檢測(cè)中常用如下幾種掃查方式：</p><p><b&

44、gt;　　a．鋸齒型掃查</b></p><p>　　如圖2.2.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)。</p><p>　　圖2.2.鋸齒型掃查</p><p>　　b．斜平行和平行掃查</p&g

45、t;<p>　　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~30º）做斜平行掃查，見(jiàn)圖2.3。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2.4。 </p><p>　　圖2.3. 斜平行掃查 圖2.4. 平行掃查</p><p>　　c．其他方式

46、掃查,如圖2.5</p><p>　　1）左右掃查與前后掃查：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。</p><p>　　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。</p><p>　　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。

47、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。</p><p>　　圖2.5.發(fā)現(xiàn)缺陷后的四種基本掃查方法</p><p>　　10.缺陷的定位與定量</p><p>　　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

48、以及指示長(zhǎng)度。</p><p>　　A.缺陷位置的測(cè)定 </p><p>　　首先在焊縫的兩側(cè)找到缺陷的最大回波處，然后調(diào)節(jié)增益，把回波高度降至80%滿刻度，固定線探頭，用鋼直尺量出探頭前沿至焊縫中心線的距離X1及探頭中心線至焊縫邊緣的距離S3。再讀出此時(shí)的埋深（PY：Y2，PX：X2）、增益：A。要判斷回波是母材上的還是焊縫上的，可根據(jù)公式</p><p>&l

49、t;b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中:M--焊縫寬度</p><p>　　來(lái)判斷，若該式成立，則在焊縫內(nèi)，反之母材上。必要時(shí)還要從焊縫的另一側(cè)進(jìn)行探測(cè)驗(yàn)證，檢測(cè)是否為焊縫缺陷。</p><p>　　缺陷實(shí)際埋深的確定：</p><p>　　a．當(dāng)缺陷埋深PY<T(板厚)時(shí)，PY等于缺陷距離探測(cè)面的實(shí)

50、際埋深Y（一次波或直射波）。</p><p>　　b.當(dāng)T<PY<2T時(shí)，Y=2T-PY(二次波或一次反射波)。</p><p>　　c.當(dāng)2T<PY<3T時(shí)，Y=PY-2T（三次波或二次反射波）。</p><p>　　缺陷最大點(diǎn)的坐標(biāo)表示為（X1，S3，Y）</p><p><b>　　B.定量</b

51、></p><p>　　在定位時(shí)已經(jīng)記下了缺陷最大回波時(shí)的增益讀數(shù)A，然后根據(jù)此缺陷的深度，在DAC曲線上找到其對(duì)應(yīng)定量線的dB值B，即。則缺陷當(dāng)量可表示為，即表示缺陷當(dāng)量比此處的定量線大（正為大，負(fù)為小）。</p><p>　　C.缺陷大小的測(cè)定 </p><p>　　1）缺陷波幅度與指示長(zhǎng)度的測(cè)定：當(dāng)缺陷最大回波高度達(dá)到DAC曲線的II區(qū)時(shí)，必須測(cè)量其指示

52、長(zhǎng)度。落在I區(qū)時(shí)一般不予考慮，但危險(xiǎn)型缺陷除外；落在III區(qū)即為判廢缺陷。當(dāng)缺陷只有一個(gè)最大回波（即單個(gè)缺陷）時(shí)，可用6dB法測(cè)長(zhǎng)；當(dāng)缺陷回波不止一個(gè)最大回波，而有多個(gè)峰值時(shí)，應(yīng)采用端部峰值6dB測(cè)長(zhǎng)法。</p><p>　　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)。</p><p>　　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)

53、，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)。</p><p>　　2.2 動(dòng)態(tài)波形分析</p><p>　　傳統(tǒng)的超聲缺陷定性方法是根據(jù)缺陷波形狀和高度的變化,結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝及探傷者的經(jīng)驗(yàn),對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行綜合判斷。</p><p>　　超聲波入射到不同性質(zhì)的缺陷上，其動(dòng)態(tài)波形是不同的。為了便于分

54、析估計(jì)缺陷的性質(zhì)，常繪制動(dòng)態(tài)波形圖。一般可使用回波包絡(luò)圖，即探頭移動(dòng)過(guò)程中最大反射波幅連線圖。回波動(dòng)態(tài)波形反映了超聲波束延平行或垂直焊縫掃查時(shí)，缺陷反射信號(hào)高度和信號(hào)形狀相對(duì)應(yīng)的變化形態(tài)。</p><p>　　2.2.1 動(dòng)態(tài)波形分析原理</p><p><b>　　1.點(diǎn)狀缺陷</b></p><p><b>　　a.概述</

55、b></p><p>　　點(diǎn)狀缺陷是指氣孔或小夾渣等小缺陷，大多呈球形，也有不規(guī)則形狀，屬小的體積性缺陷?？沙霈F(xiàn)在焊縫中不同部位。</p><p><b>　　b.特征</b></p><p>　　回波當(dāng)量較小，探頭左右、前后和轉(zhuǎn)動(dòng)掃查時(shí)均顯示動(dòng)態(tài)波形Ⅰ（見(jiàn)缺陷回波波形1.波形Ⅰ），對(duì)缺陷作環(huán)繞掃查時(shí)，從不同方向，用不同聲束角度探測(cè)時(shí)，若

56、保持聲程距離不變，則回波高基本相同。</p><p><b>　　2.線狀缺陷</b></p><p><b>　　a.概述</b></p><p>　　這種缺陷可測(cè)指示長(zhǎng)度，但不易測(cè)其斷面尺寸（高度和寬度），如線狀?yuàn)A渣、未焊透或未熔合等，在長(zhǎng)度方向也可能是間斷的，如鏈狀?yuàn)A渣或斷續(xù)未焊透或斷續(xù)未熔合等。</p>

57、<p><b>　　b.特征</b></p><p>　　探頭對(duì)準(zhǔn)這類缺陷前后掃查時(shí)，一般顯示波形Ⅰ的特征，左右掃查時(shí)，顯示波形Ⅱ的特征（見(jiàn)缺陷回波波形2.波形Ⅱ），當(dāng)缺陷斷面尺寸變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波形Ⅲa或Ⅲb的特征（見(jiàn)缺陷回波波形3.波形Ⅲ），只要信號(hào)不明顯斷開(kāi)較大距離，缺陷基本連續(xù)，如在長(zhǎng)度方向缺陷波高明顯降落，則可能是斷續(xù)的，應(yīng)在明顯斷開(kāi)的位置附近進(jìn)一步作轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞掃查，如

58、觀察到在垂直方向附近波高迅速降落，且無(wú)明顯的二次回波，則證明缺陷是斷續(xù)的。</p><p><b>　　3.平面狀缺陷</b></p><p><b>　　a.概述</b></p><p>　　這種缺陷有長(zhǎng)度和明顯的自身高度，表面既有光滑的，也有粗糙的，如裂紋、面狀未熔合或面狀未焊透等。</p><p&

59、gt;<b>　　c.特征</b></p><p>　　探頭對(duì)準(zhǔn)這類缺陷作前后、左右掃查時(shí)，顯示回波動(dòng)態(tài)形Ⅱ或Ⅲa、Ⅲb。</p><p>　　對(duì)表面光滑的缺陷作轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞掃查時(shí)，在與缺陷平面相垂直方向的兩側(cè)，回波高度迅速降落。</p><p>　　對(duì)表面粗糙的缺陷作轉(zhuǎn)動(dòng)掃查時(shí)，顯示動(dòng)態(tài)波形Ⅲb的特征，作環(huán)繞掃查時(shí)，在與缺陷平面相垂直方向兩側(cè)回

60、波高度均呈不規(guī)則變化。</p><p><b>　　4.多重缺陷</b></p><p><b>　　a.概述</b></p><p>　　這是一群缺陷的集合，每個(gè)小缺陷彼此之間相隔距離很近，用超聲波探傷無(wú)法單獨(dú)對(duì)每個(gè)小缺陷單獨(dú)定位和定量，如密集氣孔或再熱裂紋等。</p><p><b>

61、　　b.特征</b></p><p>　　探頭對(duì)準(zhǔn)這類缺陷作左右、前后掃查時(shí)，由各反射體產(chǎn)生的回波在探傷儀掃描線上出現(xiàn)在不同位置，顯示次序呈不規(guī)則，每個(gè)單獨(dú)的回波信號(hào)顯示波形Ⅰ的持征。探頭移動(dòng)時(shí)，反射信號(hào)此起彼伏，密集缺陷所產(chǎn)生的回波信號(hào)顯示動(dòng)態(tài)波形的特征（見(jiàn)缺陷回波波形4.波形Ⅳ）。從掃描線上顯不的回波位置可大致判斷缺陷的密集范圍。根據(jù)回波的不規(guī)則性，結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞掃查，可大致判斷密集缺陷是一群球狀

62、缺陷還是具有多個(gè)反射面的平面型點(diǎn)狀反射體，如從不同方向、用不同角度測(cè)出的回波高度有明顯變化，這表面是一群小的平面型點(diǎn)狀反射體，從而可將密集氣孔與具有多個(gè)反射面的裂紋區(qū)分開(kāi)來(lái)。</p><p><b>　　缺陷回波動(dòng)態(tài)波形</b></p><p><b>　　1.波形Ⅰ</b></p><p>　　熒光屏上顯示單個(gè)尖銳回波，

63、探頭前后、左右移動(dòng)時(shí)，回波幅度平穩(wěn)地由零上升到單個(gè)峰值，然后又平穩(wěn)地回到零。這是小于聲場(chǎng)直徑的點(diǎn)狀缺陷的波形特征，如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 點(diǎn)狀反射體的回波動(dòng)態(tài)波形</p><p><b>　　2.波形Ⅱ</b></p><p>　　探頭在各個(gè)不同的位置檢測(cè)時(shí)，熒光屏上顯示單個(gè)尖銳回波，探頭前后和左右掃查缺陷時(shí)，回波峰值平

64、穩(wěn)地由零升到峰值，當(dāng)探頭繼續(xù)掃查時(shí)，波峰基本不變，并保持一段平直部分，然后又平穩(wěn)地下降到零。這是有一定長(zhǎng)度和高度的光滑反射體波形。如圖2.7所示。</p><p>　　圖2.7 光滑面反射體的回波動(dòng)態(tài)波形</p><p><b>　　3.波形Ⅲ</b></p><p><b>　　a.波形Ⅲa</b></p>

65、<p>　　當(dāng)聲束接近垂直入射至缺陷并掃查檢測(cè)缺陷時(shí)，熒光屏上均顯示單個(gè)鋸齒形回波，探頭移動(dòng)時(shí)，回波幅度隨機(jī)起伏較大（波幅差＞±6dB），這是一個(gè)有一定長(zhǎng)度和高度的不規(guī)則粗糙反射體的波形，如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.8 接近垂直入射不規(guī)則反射體的回波動(dòng)態(tài)波形</p><p><b>　　b.波形 Ⅲb</b></p>

66、<p>　　當(dāng)聲束傾斜入射至缺陷并掃查檢測(cè)缺陷時(shí)，熒光屏上顯示鐘形脈沖包絡(luò)，該鐘形脈沖包絡(luò)中有一系列連續(xù)信號(hào)，并出現(xiàn)很多小波峰，探頭移動(dòng)時(shí)，每個(gè)波峰在脈沖包絡(luò)中移動(dòng)，波幅由零逐漸升到最大值，然后又下降到零，信號(hào)幅度隨機(jī)起伏（≥±6dB）這上傾斜入射不規(guī)則粗糙反射體的波形，如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.9 傾斜入射不規(guī)則反射體的回波動(dòng)態(tài)波形</p><p>

67、;<b>　　4.波形 Ⅳ</b></p><p>　　探頭在不同位置檢測(cè)缺陷時(shí)，熒光屏上顯示一群密集缺陷回波，探頭移動(dòng)時(shí)，回波信號(hào)此起彼落，忽高忽低，若可分辨，則每一個(gè)單獨(dú)回波信號(hào)均顯示波形Ⅰ的特征，這是密集形缺陷所產(chǎn)生的反射動(dòng)態(tài)波形，如圖2.10所示。</p><p>　　圖2.10 密集型反射體反射波形</p><p><b>

68、　　5.小結(jié)</b></p><p>　　利用發(fā)上所述方法可大致定出焊縫中各種缺陷的類型。在實(shí)際中對(duì)缺陷測(cè)得靜態(tài)波形、動(dòng)態(tài)波形后，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)出缺陷的位置、聲阻抗、表面情況、長(zhǎng)度信息等具體參數(shù)，然后結(jié)合接頭形式、焊接工藝、掃查方式等綜合判斷缺陷的性質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)正是為了驗(yàn)證這種方法。</p><p>　　3 中厚板對(duì)接焊縫超聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析[15-19]</p>&l

69、t;p><b>　　3.1檢測(cè)系統(tǒng)</b></p><p>　　3.1.1超聲A掃描檢測(cè)系統(tǒng)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用南通市南通友聯(lián)數(shù)碼技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司的南通友聯(lián)PXUT-27超聲檢測(cè)儀， 如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1南通友聯(lián)PXUT-27超聲檢測(cè)儀</p><p>　　(1)超聲儀器性能參數(shù)

70、 </p><p>　　PXUT-27全數(shù)字智能超聲波探傷儀目標(biāo)參數(shù),如表3.1。</p><p>　　表3.1 PXUT-27全數(shù)字智能超聲波探傷儀目標(biāo)參數(shù)</p><p><b>　?。?）探頭參數(shù)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用探頭型號(hào)為2.5P812K2

71、</p><p><b>　?。?）試塊參數(shù)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用的試塊型號(hào)為CSK-IA，CSK-IIIA</p><p><b>　　（4）實(shí)驗(yàn)環(huán)境</b></p><p>　　地點(diǎn)：南昌航空大學(xué)F棟教學(xué)樓106室</p><p><b>　　實(shí)

72、驗(yàn)耦合劑：機(jī)油</b></p><p>　　3.1.2 動(dòng)態(tài)波形繪制系統(tǒng)</p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用OLYMPUS NDT 5073PR超聲脈沖發(fā)生器接收器和Tektronix TDS 3032B數(shù)字熒光示波器，以及MATLAB應(yīng)用軟件，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2.a OLYMPUS NDT 5073PR超聲脈沖發(fā)生器接收器<

73、;/p><p>　　圖3.2.b Tektronix TDS 3032B數(shù)字熒光示波器</p><p>　　OLYMPUS NDT 5073PR超聲脈沖發(fā)生器接收器性能參數(shù),如表3.2。</p><p>　　表3.2.a OLYMPUS NDT 5073PR超聲脈沖發(fā)生器接收器性能參數(shù)</p><p>　　表3.2.b 奧林巴斯5073PR

74、脈沖接收器特性</p><p>　　(2) Tektronix TDS 3032B數(shù)字熒光示波器性能參數(shù)</p><p>　　500 MHz 、300 MHz 、100 MHz 三種帶寬,取樣速率高達(dá) 5 GS/s,2 或 4 條通道 ,全 VGA 彩色 LCD 顯示 ,25 種自動(dòng)測(cè)量功能 ,9 位垂直分辨率, 多語(yǔ)言用戶界面 ,使操作更簡(jiǎn)易"快捷菜單"圖形用戶界面

75、,內(nèi)置以太網(wǎng)端口, WaveAlert TM 自動(dòng)波形異常檢測(cè)能力和e*Scope TM 網(wǎng)上遙控功能。插入式打印機(jī)可隨機(jī)提供測(cè)量結(jié)果文件，TekProbeTM Level II 接口支持的探頭包括：可自動(dòng)提供定標(biāo)和換算單位的有源探頭、差分探頭和電源探頭便于迅速打印的標(biāo)準(zhǔn)并行端口便于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和文件編制的內(nèi)置軟驅(qū)，如表3.3。</p><p><b>　　應(yīng)用模塊:</b></p>

76、<p>　　-詳細(xì)設(shè)計(jì)分析所需的高級(jí)分析功能-電信模板測(cè)試-FFT-用于測(cè)試和排障的兩種視頻模塊-快速”是否通過(guò)”測(cè)試所需的極限測(cè)試-高級(jí)觸發(fā)功能，其中包括：毛刺、欠幅脈沖和邏輯觸發(fā)</p><p>　　表3.3 Tektronix TDS 3032B數(shù)字熒光示波器性能參數(shù)</p><p>　　(3)MATLAB應(yīng)用軟件</p><p>　　

77、MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。</p&g

78、t;<p>　　MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，其主要功能有：數(shù)值分析，數(shù)值和符號(hào)計(jì)算，工程與科學(xué)繪圖，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，數(shù)字圖像處理，數(shù)字信號(hào)處理，通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，財(cái)務(wù)與金融工程等。</p><p><b>　　(4)探頭參數(shù)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用探頭型號(hào)為2.5P1016K2</p><p><

79、b>　　(5)試塊參數(shù)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)采用的試塊型號(hào)為CSK-IA，CSK-IIIA</p><p><b>　　(6)實(shí)驗(yàn)環(huán)境</b></p><p>　　地點(diǎn)：南昌航空大學(xué)逸夫樓</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)耦合劑：機(jī)油</b></p>&l

80、t;p>　　3.2 超聲A掃描檢測(cè)結(jié)果與分析</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)第一部分為使用超聲A掃描并結(jié)合射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)中厚板對(duì)接焊縫中的缺陷進(jìn)行定位和定量。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)試塊型號(hào)、規(guī)格：a.JM-HS-11021 厚度T=24mm </p><p>　　b.JM-HS-12125 厚度T=20mm </p><p>

81、　　3.2.1檢測(cè)的結(jié)果</p><p>　　根據(jù)板材厚度選擇探頭：2.5P812K2</p><p>　　探頭實(shí)測(cè)K值2.00,前沿長(zhǎng)度為10mm</p><p>　　圖3.3 JM-HS-11021 缺陷1</p><p>　　最大回波處：S3=65 ， PX=28.0 ， PY=14.0 ， X=16 ， 當(dāng)量</p>&

82、lt;p>　　圖3.4 JM-HS-11021 缺陷2</p><p>　　最大回波處：S3=175 ，PX=28 ， PY=14 ， X=15 ， 當(dāng)量</p><p>　　圖3.5 JM-HS-12125 缺陷1</p><p>　　最大回波處：S3=92 ，PX=17.8， PY=8.9 ， X=12 ， 當(dāng)量</p><p>　

83、　圖3.6 JM-HS-12125 缺陷2</p><p>　　最大回波處：S3=202 ，PX=20.5 ， PY=10.1 ， X=12， 當(dāng)量</p><p>　　缺陷分布如圖3.7所示</p><p>　　圖3.7 JM-HS-11021、JM-HS-12125缺陷分布圖</p><p>　　3.3射頻信號(hào)的提取和動(dòng)態(tài)波形的繪制<

84、;/p><p>　　3.3.1射頻信號(hào)的提取</p><p>　　使用OLYMPUS NDT 5073PR超聲脈沖發(fā)生器接收器發(fā)出超聲波脈沖信號(hào)，使用Tektronix TDS 3032B數(shù)字熒光示波器顯示射頻信號(hào)，使用MATLAB軟件提取射頻信號(hào)。</p><p>　　使用超聲探傷儀對(duì)探頭進(jìn)行K值測(cè)定，實(shí)測(cè)K值1.93。根據(jù)公式</p><p>

85、;<b>　　(3.1)</b></p><p>　　時(shí)間t等于板材厚度T除以折射角的余弦值與橫波聲速3240m╱s的乘積。該時(shí)間t為第一次底波與始波的時(shí)間差。所以出現(xiàn)在小于t或大于t小于等于2t區(qū)間的，將有可能是缺陷。</p><p>　　JM-HS-11021(T=24mm)</p><p>　　圖3.8 使用射頻波檢測(cè)JM-HS-1102

86、1中1號(hào)缺陷最大反射回波</p><p>　　圖3.9使用射頻波檢測(cè)JM-HS-11021中2號(hào)缺陷最大反射回波</p><p>　　JM-HS-12125(T=20mm)</p><p>　　圖3.10 使用射頻波檢測(cè)JM-HS-12125中1號(hào)缺陷最大反射回波</p><p>　　圖3.11 使用射頻波檢測(cè)JM-HS-12125中2號(hào)缺陷

87、最大反射回波</p><p>　　3.3.2動(dòng)態(tài)波形的繪制結(jié)果</p><p>　　1.JM-HS-11021(T=24mm)</p><p>　　圖3.12 JM-HS-11021中1號(hào)缺陷動(dòng)態(tài)圖</p><p>　　圖3.13 JM-HS-11021中2號(hào)缺陷動(dòng)態(tài)圖</p><p>　　JM-HS-12125(T=

88、20mm)</p><p>　　圖3.14 JM-HS-12125中1號(hào)缺陷的動(dòng)態(tài)圖</p><p>　　圖3.15 JM-HS-12125中2號(hào)缺陷的動(dòng)態(tài)圖</p><p><b>　　3.4綜合判斷</b></p><p><b>　　裂紋</b></p><p>　　裂

89、紋在射線底片呈現(xiàn)的是兩頭尖細(xì)，中間稍粗，裂紋雜亂無(wú)章，有微小的鋸齒，有分叉，粗細(xì)有時(shí)有變化，具有一定的長(zhǎng)度，裂紋是結(jié)構(gòu)中發(fā)生斷裂，結(jié)構(gòu)中有間隙，所以聲阻抗比較小，反射回波比較高，又因?yàn)榱鸭y具有一定的長(zhǎng)度，所以回波中，波具有一定的寬度，因?yàn)榱鸭y表面不光滑，所以最大波峰附近會(huì)出現(xiàn)一定的雜波，多峰最為常見(jiàn)如圖3.3。</p><p>　　當(dāng)左右移動(dòng)探頭，波會(huì)此起彼落的出現(xiàn)，但是波峰會(huì)有變化，當(dāng)探頭做轉(zhuǎn)角移動(dòng)時(shí)，波上升的

90、不會(huì)很迅速，下降的也不會(huì)很迅速。探頭可轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度還是比較大的。所以動(dòng)態(tài)波形呈現(xiàn)的是上下錯(cuò)動(dòng)的。如圖3.12</p><p><b>　　簇狀氣孔</b></p><p>　　簇狀氣孔是許多氣孔集中在焊縫的某處，也可以成為密集氣孔，在射線底片上呈現(xiàn)的是一團(tuán)的氣孔，當(dāng)超聲波入射到簇狀氣孔時(shí)，出現(xiàn)的是由一系列反射波，它們的幅值比較接近，但是很不穩(wěn)定，主要?dú)w結(jié)于簇狀氣孔為多重

91、反射體，它的反射波比較高，典型圖像就是為一系列的波幅比較大的波組成，波也具有一定的寬度如圖3.4。</p><p>　　當(dāng)移動(dòng)探頭，簇狀氣孔的變化對(duì)探頭的移動(dòng)十分敏感，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的動(dòng)態(tài)圖，而且沒(méi)有任何規(guī)律性，隨機(jī)性很大。在探頭的移動(dòng)過(guò)程中，不斷伴隨多峰的出現(xiàn)。如圖3.13</p><p><b>　　未熔合</b></p><p>　　坡口

92、未熔合，成因就是因?yàn)楹缚p金屬與母材或者焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起，它出現(xiàn)的位置是在坡口，所以，缺陷的位置也是判斷缺陷性質(zhì)的一個(gè)重要依據(jù)，因?yàn)槲慈酆鲜瞧街比毕荩毕荼砻嫫交?，這兩點(diǎn)與裂紋是最大的區(qū)別，所以反應(yīng)在靜態(tài)波形是：波峰尖銳，直上直下，但是源于它表面光滑，所以波峰的根部不會(huì)出現(xiàn)很高的雜波，但是雜波可以延續(xù)很長(zhǎng)，具有一定的延伸性。因?yàn)樗霈F(xiàn)的位置獨(dú)特性，所以當(dāng)在焊縫的使用直射波可以找出缺陷時(shí)，在另一側(cè)，使用直射波可能找不到缺陷，或者

93、說(shuō)兩次探測(cè)當(dāng)量相差比較大，使用二次波才能找到最大波峰，這也是判定未熔合的依據(jù)。如圖3.5</p><p>　　當(dāng)移動(dòng)探頭時(shí)，最大波峰在一定距離內(nèi)，是不會(huì)出現(xiàn)比較大的變化，當(dāng)探頭做轉(zhuǎn)角移動(dòng)時(shí)，波峰下降的比較迅速，同時(shí)上升的也比較迅速，所以探頭轉(zhuǎn)角的幅度不大，這是源于它是平直缺陷如圖3.14。</p><p><b>　　未焊透</b></p><p&

94、gt;　　未焊透是出現(xiàn)V型焊縫底部或者X型坡口中部，這個(gè)是與未熔合最大的區(qū)別，兩者的靜態(tài)波形是相似的，但是由于出現(xiàn)的位置不相同，當(dāng)在一側(cè)找到缺陷最大回波時(shí)，在另一側(cè)對(duì)稱的位置，也得找到，而且反射波高比較接近，波形比較穩(wěn)定，特別是根部未焊透，其回波的速度比較快，反應(yīng)強(qiáng)烈，導(dǎo)致波峰尖銳，如圖3.6</p><p>　　當(dāng)探頭做轉(zhuǎn)角移動(dòng)時(shí)波形消失的很快，在動(dòng)態(tài)波形與靜態(tài)波形，未焊透與未熔合很相似，唯一能區(qū)分的是通過(guò)缺陷

95、的位置，未焊透是出現(xiàn)在焊道中心，當(dāng)探頭平行于焊縫移動(dòng)時(shí)，如反射波的位置和高度變化極小如圖3.15。</p><p><b>　　4 總結(jié)</b></p><p>　　本文使用A型超聲探傷儀和脈沖信號(hào)發(fā)生接收器對(duì)中厚板對(duì)接焊縫中的缺陷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，本實(shí)驗(yàn)采用的設(shè)備為南通市南通友聯(lián)數(shù)碼技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司的南通友聯(lián)PXUT-27超聲檢測(cè)儀，探頭型號(hào)為2.5P812K2型，對(duì)試

96、件進(jìn)行檢測(cè)，探頭與工件之間用機(jī)油進(jìn)行耦合，掃描方向與焊縫方向垂直。通過(guò)本文南通友聯(lián)PXUT-27超聲檢測(cè)儀得到缺陷回波，并對(duì)缺陷進(jìn)行定量和定位。使用OLYMPUS NDT 5073PR超聲脈沖發(fā)生器接收器和Tektronix TDS 3032B數(shù)字熒光示波器，以及MATLAB軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理，采用矩陣的方法對(duì)各個(gè)缺陷的最大回波的動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行處理。</p><p>　　結(jié)果表明：在對(duì)中厚板對(duì)接焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以通

97、過(guò)脈沖射頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)得到缺陷回波的動(dòng)態(tài)波形，利用圖像特征可以較好地識(shí)別缺陷的類型，再利用A型脈沖反射法加以輔助，可以對(duì)缺陷進(jìn)行定性。</p><p>　　對(duì)缺陷性質(zhì)的評(píng)估歸納起來(lái)有以下要點(diǎn):</p><p>　　(1)反射波的高低　夾渣反射波幅最低,氣孔反射波幅次之,未焊透、未熔合、裂紋反射波幅最高。</p><p>　　(2)探頭移動(dòng)方式和缺陷包絡(luò)線形狀　左右移

98、動(dòng)時(shí)具有一定的長(zhǎng)度為線性缺陷(如未焊透、未熔合、裂紋) ,而移動(dòng)長(zhǎng)度較短為球形缺陷(如氣孔) ;定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞運(yùn)動(dòng)時(shí)可以區(qū)分裂紋與未焊透、未熔合缺陷,定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)和環(huán)繞運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角度小,缺陷包絡(luò)線波形陡直且下降速度快的為未焊透、未熔合缺陷,而轉(zhuǎn)動(dòng)角度大,缺陷包絡(luò)線波形下降緩慢且有起伏的為裂紋缺陷。</p><p>　　(3)缺陷的形狀　氣孔大多數(shù)為球形或橢球形,形狀較規(guī)則;未焊透、未熔合、裂紋一般呈線狀,具有一定的長(zhǎng)

99、度;夾渣形狀一般較復(fù)雜,但具有一定的寬度。</p><p>　　(4)缺陷的位置　未焊透缺陷的位置一般靠近焊縫的中間,未熔合缺陷的位置一般靠近焊縫兩邊。</p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用為缺陷的模式識(shí)別與分類提供了一個(gè)有效的手段。超聲檢測(cè)中的缺陷回波也是一種振動(dòng)波形, 若要進(jìn)行缺陷的識(shí)別和分類, 必須從所接收到的彼形中提取出不同缺陷波的典型特征信息,然后根據(jù)一定的算法或規(guī)則進(jìn)行分類

100、與識(shí)別。圖為數(shù)字化超聲檢測(cè)與分析系統(tǒng)組成圖, 此系統(tǒng)由數(shù)字化超聲波探傷儀、微機(jī)、軟件、信號(hào)處理卡和打印輸出裝置等組成。利用該系統(tǒng), 可進(jìn)行超聲波形采集、頻譜分析, 并可自動(dòng)進(jìn)行時(shí)域和頻域的特征值計(jì)算等。圖是由系統(tǒng)采集到的射頻信號(hào)波形, 通過(guò)對(duì)該波形的信號(hào)處理, 可得到時(shí)、頻域的特征值。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王國(guó)凡等

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