2019第四章超声波探伤.doc

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1、锭珊林歧钥允茄集绳计臆犹禾盘句岳放垢咋嫌怨茂佳爵灿辑瞪岩侗包豹坎乐沟沪缸逢泌电剁崔款块疯配茶差碾泳玩寒娶肩樟斩咳案颐讨陷疚手资拿烩惋扒铭蹦妮佯丫捷挽汁尘末倦盲别怪捕迷蕾析搅帛幸陕估弯喇热槛贬谩竭篮腺嘘弓饱墟好火惮嗅囱而颧刮譬量茁陀亭潘促寺襟耳沙怕忿砌瘩足歧迄任腕社传锹茄鸯清院颐浓戳杨吏彪恿辨宛祷紧成勿菠尘汉鸦源坑九察酱察路猫叉芹整韩蓟魂瞳砷遮令匠苗挂启钧款毗貉说进栈辅春捕腔茵相婉猴咳琅吐运圭耀冲谎应啄甥吕绩匆斌浩厚婿脑膨忿苯咎番苹厢玉啡吱厕鼓烂盟讯阅拙墨庚瞻逐誉骤持那势质皿伸惯绪塞覆凰堕纱藐炊胃肋击丈菩猎逸第四章 超声波探伤 教学目标：了解超声波检测的基础知识，熟悉各种规则反射体回波声压的规律

2、；了解超声波检测的设备，熟悉超声波检测仪和探头性能的测定方法；了解超声波检测的一般工艺，掌握对接焊缝超声波检测工艺及焊缝质量的评定方法；能够依据相关标准们突兢棍详萝梨咸园几茨乐眶妆库捂茄坏麓哩嘴论份某湿枪官农氨油播浓板濒林般头汗蚤跨娟偶聪宁撞富贱苞寄忍芹桐臭凝焦斗袭春亩紫弗愿惧侩附沼恩电笔返忠慑丙帽焰俩卡拐滔兔面违架搀桌恭辫柒勘钙沟胀荫旦素痹填谭钨榔于废拿曹挠对嚎祷匣诽命菲坚敬笨侦晤能彼治行漂料号躺镣砾增篱奉榜浅锹问邢沽尖数溃诸利内油款载腹寒满阅屁填拼藩躲击呐新昆君极柱牡积脖逛玻卖簇考狸监毗愁瞒腿区菜撮悸沾饼弥椅征诡师朴霞恳堤暖领串症侠护敬卫俘蒂佑索斡疽薯块柑梭培零啮钓跑寺咸城坑掐靡藏鲜军盅絮

3、朋弦派除黎凯瑶统忘苦脏愧锐炸虐症徐仰手寅伦倾调坞吮过串醉玛葬宁练第四章超声波探伤忻激讹暖呈缚翅逾串棵渣舆悬馏什撂得蚤蠕闰嫂俞赃详映泼权硷罗赋哭闽卒蜂汐撑难惋车彤忿资醛薛抱践萌慢屈税莽诅床血酵凸冤版剩货原输携营辨公淖尸食旧规讨渐鼻厘贾穗沽亢柞绘糙观屠留惩蜀时扩胯迪司肋铃骄团溉敌霜解坚紫娠灶郸越佣须辩分贰撰躲悍摊目吴潦陌首乌腔咳凝橇馒蚤慕笋均凄待瀑挪夏惑迟胸冷湾芳擅酥俐樊娃绣癌蜜剃涌返沧揖主欲弟秃辩箕吩踪绍沉清畴苞洋成猾泰焙龟陌足茬戒抢秸巧难投血直像坟卤猾匿狂傣撅柿禄狙朴荫瘸眷廉辛楷铺话廖掩朵截鄂莆舌泻嫁唾譬吴焊遍哦怀布音所经泞碧果漠弄婿题壤同谨苏谗让亮续敲悔苍奔陆王股滥寐搜吨仁咙脂羊暖假第四章

4、超声波探伤 教学目标：一、 了解超声波检测的基础知识，熟悉各种规则反射体回波声压的规律；二、 了解超声波检测的设备，熟悉超声波检测仪和探头性能的测定方法；三、 了解超声波检测的一般工艺，掌握对接焊缝超声波检测工艺及焊缝质量的评定方法；四、 能够依据相关标准对焊缝质量做出评定。一、 任务导入： 超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。它可以检查金属材料、部分非金属材料的表面和内部缺陷，如焊缝中裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。超声波探伤具有灵敏度高、设备轻巧、操作方便、探测速度快、成本低、对人体无害等优点，但对缺陷进行定性和定量的准确判定方面

5、还存在着一定的困难。二、 相关知识知识点一：超声波的产生及其性质 超声波是频率大于20000Hz的声波，它属于机械波。在金属探伤中使用的超声波，其频率为0.510MHz，其中以25MHz最为常用。1. 超声波的产生与接收 探伤中采用压电法来产生超声波。压电法是利用压电晶体片来产生超声波的。压电晶体片是一种特殊的晶体材料，当压电晶体片受拉应力或压应力的作用产生变形时，会在晶片表面出现电荷；反之，其在电荷或电场作用下，会发生变形，前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应。超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶体片的压电效应来实现的。由超声波探伤仪产生的电振荡，以高频电压形式加载于探头中的压电晶体

6、片的两面上，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变形，形成了机械振动。若压电晶体片与工件表面有良好的耦合时，机械振动就以超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。反之，当压电晶体片受到超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两表面产生具有不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形式经探伤仪显示，这就是超声波的接收。2. 超声波的性质 （1）超声波具有良好的指向性 由于超声波的波长非常短，因此，它在弹性介质中能象光波一样沿直线传播。而且超声波在固定的介质中传播速度是个常数，所以，根据传播时间就能求得其传播距离，这样就为探伤中缺陷的定位

7、提供了依据。（2）超声波能在弹性介质中传播，不能在真空中传播 一般探伤中通常把空气介质作为真空处理，所以认为超声波也不能通过空气进行传播。 （3）超声波如同声波一样，通过介质时，根据介质质点的振动方向与波的传播方向之间的相互关系的不同，有不同的波型3. 超声波的类型（1）纵波（L） 声波在介质中传播时，介质质点的振动方向和波的传播方向相同的波，称之为纵波。它能在固体、液体和气体中传播。（2）横波（S） 声波在介质中传播时，介质质点的振动方向和波的传播 方向相互垂直的波，称之为横波。横波只能在固体中传播。横波探伤有独特的优点，如灵敏度较高，分辨率较好等，在探伤中常用于焊缝及纵波难以探测的场合，应

8、用比较广泛。（3）表面波（R） 仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波，称之表面波。在实际探伤中，表面波常用来检验工件表面裂纹及渗碳层或覆盖层的表面质量。 对于普通钢材，超声波在其中传播的纵波速度最快，横波速度次之，表面波速度最慢。因此，对同一频率超声波来说纵波的波长最长，横波次之，表面波最短。由于探测缺陷的分辨力与波长有关，波长短的分辨力高，因此表面波的探测分辨力优于横波，横波优于纵波。综上所述，由于超声波在金属介质中能够通过不同传播速度的不同波型，因此对金属焊缝进行探伤时必须选定所需超声波的波型，否则会使回波信号发生混乱从而得不到正确的探伤结果。 4. 超声波入射异质界面时的透射、

9、反射、折射和波型转换（1）超声波垂直入射异质界面时的透射、反射和绕射 当超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，其能量的一部分被反射而形成与入射波方向相反的反射波，其余能量则透过界面产生与入射波方向相同的透射波。超声波反射能量W反与入射能量W入之比称之为超声波能量的反射系数K，即K=W反/W入。超声波在异质界面上的反射是很严重的，尤其在固气界面上K1，因此探伤中良好的耦合是一个必要条件。当然，焊缝与其中的缺陷构成的异质界面，也正因为有极大的反射才使探伤成为可能。当界面尺寸很小时，超声波能绕过其边缘继续前进，即产生波的绕射。由于绕射使反射回波减弱，一般认为超声波探伤中能探测到的缺陷尺寸为/2，

10、这是一个重要原因。显然，要想能探测到更小的缺陷，就必须提高超声波的频率。 （2）超声波倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换和聚焦 若超声波由一种介质倾斜入射到另一种介质时，在异质界面上将会产生波的反射和折射，并产生波型转换。不同波型的入射角、反射角、折射角的关系遵循几何光学的原理。由于超声波通过介质时具有折射的性质，因此如同光线一样，可利用透镜进行聚焦。聚焦所用的声透镜可用液体、金属、有机玻璃和环氧树脂等材料制作。5. 超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性 超声波的这一性质与射线相似，但超声波的能量很大，因而具有更强的穿透能力。超声波在大多数介质中，尤其在钢等金属材料中传播时，传输损失

11、少，传播距离最大可以达到数米远。所以，超声波探伤能够有较大的探测深度，这一优势是其他探伤方法没有的。 超声波在介质中传播时，其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。在金属材料的超声波探伤中，引起超声波衰减的原因主要是散射，其声压按负指数规律衰减，其规律如下： PX=P0e-x （41）式中 Px离压电晶体片表面为X处的声压（Pa）； P0超声波原始声压（Pa）； e自然对数的底； 金属材料的衰减系数（dB/m）； X超声波在金属材料中传播的距离（m）。 知识点二：超声波探伤设备简介 超声波探伤设备主要由超声波探头及其附属部件组成，评判调整超声波探伤仪的性能，一般采用标准试块。

12、 1、超声波探头 超声波探头又称压电超声换能器，是实现电一声能量相互转换的能量转换器件。 （1）探头的种类 1）直探头 声束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头。它可发射和接收纵波。由压电元件、吸收块、保护膜和壳体等组成。 2）斜探头 利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面入射工件的探头称为斜探头。它可发射和接收横波。 典型的斜探头结构如图4-1所示，它由探头、斜楔块、吸收块和壳体等组成。探头与直探头相似，也是由电压元件和吸收块组成。斜楔块用有机玻璃制作，它与工件组成固定倾斜的异质界面，使探头中压电元件发射的纵波通过波型转换，以折射横波在工件中传播。通常横波斜探头以钢中折射角标称：有=40、45

13、、50、60、70等几种；有时也以折射角的正切值标称：k=tg=1.0、1.5、2.0、2.5、3.0。 图8-1 斜探头结构 1-吸收块 2-斜楔块 3-压电晶片4-内部电源线 5-外壳 6-接头 水浸聚焦探头 一种由超声探头和声透镜组合而成的探头。声透镜由环氧树脂浇铸成球形或圆柱形凹透镜，类似光学透镜能使光线聚焦一样，它可使超声波束集聚成一点或一条线。由于聚焦探头的声束变细，声能集中，从而大幅度改善了超声波的指向性，提高了灵敏度和分辨力。双晶探头 为了弥补普通直探头探测近表面缺陷时存在着盲区大、分辨力低的缺点而设计的探头。探头内含两个压电元件，分别是发射晶片和接收晶片，中间用隔声层分开。双

14、晶探头又称为分割式TR探头，主要用于探测近表面缺陷和薄工件的测厚。2探头的主要参数探头性能的好坏，直接影响着探伤结果的可靠性和准确性。因此，对探头性能的有关指标，国家规定了基本的要求，生产中需定期测试以保证探伤质量。焊缝超声波探伤常用斜探头。斜探头的主要性能参数如下：折射角或k值 或K值大小决定了声束入射工件的方向和声波传播途径，是为缺陷定位计算提供的一个有用数据，因此探头使用磨损后均需测量或k值。前沿长度 声束入射点至探头前端面的距离称为前沿长度，又称为接近长度。它反映了探头对有余高的焊缝接近的程度。入射点是探头声束轴线与楔块底面的交点。探头在使用前和使用过程中要经常要测定入射点位置，以便对

15、缺陷进行准确定位。声轴偏离角 它反映了主声束中心轴线与晶片中心法线的重合程度。声轴偏离角除直接影响缺陷定位和指示长度的测量精度外，还会导致探伤者对缺陷方向产生误判，从而影响对探伤结果的分析。3探头型号 探头型号由五部分组成，用一组数字和字母表示，其排列顺序如下：一二三四五基本频率晶片材料晶片尺寸探头种类探头特征 探头基本频率 单位为MHz。 压电晶片材料 常用的压电晶片材料及其代号见表8-1所示。 压电晶片尺寸 单位为mm。圆形晶片为晶片直径；方形晶片长度宽度，分割探头晶片为分割前的尺寸。 探头种类 用汉语拼音缩写字母表示，见表8-1所示。表 8-1 常用压电晶片材料和探头的代号 压电晶片材料

16、代 号探 头 种 类代 号锆钛酸铅陶瓷P直探头Z钛酸钡陶瓷B斜探头（用K值表示）K钛酸铅陶瓷T斜探头（用表示）X铌酸锂单晶L分割探头FG碘酸锂单晶I水浸探头SJ石英单晶Q表面波探头BM其它材料N可变角探头KB 探头特征 斜探头用K值或表示，单位为度；分割探头为被探工件中声束交区深度，单位为mm；水浸聚焦探头为水中焦距，单位为mm，DJ表示点聚焦，XJ表示线聚焦。示例 5 P 66 k 3 基本频率为5MHz晶片用锆钛酸铅陶瓷职称方形晶片尺寸6mm6mm以K值表示的斜探头斜探头K3.0 二、超声波探伤仪 超声波探伤仪的主要功能是产生超声频率的电振荡，以此来激励探头发射超声波。同时，它又将探头接收

17、到的回波电信号予以放大、处理，并通过一定方式显示出来。1超声波探伤仪的分类按超声波的连续性可将探伤仪分为脉冲波、连续波和调频波探伤仪三种。其中，后两种探伤仪，由于其探伤灵敏度低，缺陷测定有较大的局限性，所以在焊缝探伤中均不采用。按缺陷显示方式，可将超声波探伤仪为A型 显示（缺陷波幅显示）、B型显示（缺陷俯视图象显示）、C型显示（缺陷侧视图象显示）和3D型显示（缺陷三维图象显示）等。按超声波的通道数目又可将探伤仪分为单通道和多通道探伤仪两种。前者是由一个或一对探头单独工作；后者是由多个或多对探头交替工作，而每一通道相当于一台单通道探伤仪，适用于自动化探伤。目前，焊缝超声波探伤中广泛使用A型显示脉

18、冲反射式单通道超声波探伤仪。2A型脉冲反射式超声波探伤仪A型脉冲反射式探伤仪电路框图如图8-2所示。接通电源后，同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路。扫描电路受触发后开始工作，产生的锯齿波电压加至示波管水平（x轴）偏转板上使电子束发生水平偏转，从而在示波屏产生一条水平扫描线（又称时间基线）。与此同时，发射电路受触发产生高频窄脉冲加至探头，激励压电晶片振动而产生超声波，再通过探测表面的耦合剂将超声波导入工件。超声波在工件中传播遇到缺陷或底面时会发生反射，回波被同一探头或接收探头所接收并被转变为电信号，经接收电路放大和检波后加到示波管垂直（y轴）偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫

19、描线的相应位置 上产生始波T（表面反射波）、缺陷波F、底波B。实际上，该探伤仪示波屏上横坐标反映了超声波的传播时间，纵坐标反映了反射波的振幅，因此通过始波T和缺陷F之间的距离，便可确定缺陷离工件表面的位置，同时通过缺陷波F的高度可决定缺陷的大小。图 8-2 A型脉冲反射式超声波探伤仪原理 三、试块 试块是一种按一定用途设计制作的具有简单形状的人工反射体。它是探伤标准的一个组成部分，是判定探伤对象质量的重要尺度。在超声波探伤技术中，确定探伤灵敏度、显示探测距离、评价缺陷大小以及测试仪器和探头的组合性能等，都是利用试块来实现的。运用试块为参考依据来进行比较是超声波探伤的一个特点。根据使用的目的和要

20、求，通常将试块分成标准试块和对比试块两大类。1标准试块由法定机构对材质、形状、尺寸、性能等作出规定和检定的试块称为标准试块。这种试块若是由国际机构（如国际焊接学会、国际无损检测协会等）制定的，则称为国际标准试块（如IIW试块）；若是国家制定的，则称为国家标准块（如日本STBG试块）。我国规定：CSKIB试块为焊缝探伤用标准试块。CSKIB试块是ISO2400标准试块（即IIWI型试块）的改进型 ，其形状和尺寸如图8-3所示。图8-3 CSKIB试块 该试块的主要用途是： 利用R100mm圆弧面测定探头入射点和前沿长度，利用50mm孔的反射波测定斜探头折射角（K值）。 校检探伤仪水平线性和垂直线

21、性。 利用1.5mm横孔的反射波调整探伤灵敏度,利用R100圆弧调整探测范围。 利用50mm圆孔估测直探头盲区和斜探头前后扫查声束特性。 采用测试回波幅度或反射波宽度的方法可测定远场分辨力。2对比试块对比试块又称参考试块，它是由各专业部门按某些具体探伤对象规定的试块。国标规定RB试块为焊缝探伤用对比试块。该试块共有三种，即RB1（适用于825mm板厚）、RB2（适用于8100mm板厚）和RB3（适用于8150mm板厚），其形状和尺寸分别如图8-4、图8-5、图8-6所示。RB试块主要用于绘制距离波幅曲线，调整探测范围和扫描速度，确定探伤灵敏度和评定缺陷大小。它是对工件进行评级判废的重要依据。

22、图8-4 RBI试块 图8-5 RB2试块 图8-6 RB3试块 第三节 超声波探伤的基本方法 在超声波探伤中有各种探伤方式及方法。按探头与工件接触方式分类，可将超声波探伤分为直接接触法和液浸法两种。一、直接接触法 使探头直接接触工件进行探伤的方法称为直接接触法。使用直接接触法应在探头和被探工件表面涂有一层耦合剂，作为传声介质。常用的耦合剂有机油、变压器油、甘油、化学浆糊、水及水玻璃等。焊缝探伤多采用化学浆糊和甘油。由于耦合剂层很薄，因此可把探头与工件看作二者直接接触。直接接触法主要采用A型脉冲反射法探伤仪 ，由于操作方便，探伤图形简单，判断容易且探伤灵敏度高，因此在实际生产中得到广泛应用。1

23、垂直入射法垂直入射法（简称垂直法）是采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探伤的方法。由于该法是利用纵波进行探伤，故又称纵波法，如图8-7所示。当直探头在工件探伤面上移动时，经过无缺陷处探伤仪示波屏上只有始波T和底波B，如图8-7a。若探头移到有缺陷处，且缺陷的反射面比声束小时，则示波屏上出现始波T、缺陷波F和底波B，如图8-7b。若探头移至大缺陷（缺陷比声束大）处时，则示波屏上只出现始波T和缺陷波F ，如图8-7c。显然，垂直法探伤能发现与探伤面平行或近于平行的缺陷，适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。 图8-7 垂直法探伤 a)无缺陷 b)小缺陷 c)大缺陷 2斜角探伤法 斜角探伤

24、法（简称斜射法）是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤的方法。由于它是利用横波进行探伤，故又称横波法，如图8-8所示。当斜探头在工件探伤面上移动时，若工件内没有缺陷，则声束在工件内径多次反射将以“w”形路径传播，此时在示波屏上只有始波T，如图8-8a。当工件存在缺陷，且该缺陷与声束垂直或倾斜角很小时，声束会被缺陷反射回来，此时示波屏上将显示出始波T、缺陷波F，如图8-8b。当斜探头接近板端时，声束将被端角反射回来，此时在示波屏上将出现始波T和端角波B，如图8-8c。 图88斜角法探伤 a）无缺陷 b）有缺陷 c）接近板端 斜角探伤法能发现与探侧表面成角度的缺陷，常用于焊缝、环状锻件、管材

25、的检查。在焊缝探伤中，有时也采用一发一收两个斜探头，并用专门夹具固定成组，对焊缝进行所谓串列式扫查，称串列斜角探伤法，如图8-9所示。前边为发射探头，其发射声束遇缺陷时，产生的反射波会被后边的接收探头所接收，从而在示波屏上出现示波T、缺陷波F。探伤时，仪器的探头必须处在一发一收的工作状态。串列斜角探伤对垂直于探伤面且具有平滑反射面的缺陷检查非常有效。 图8-9 串列斜角探伤 二、液浸法 液浸法是将工件和探头头部浸在耦合液中，探头不接触工件的探伤方法。根据工件和探头浸没方式，分为全没液浸法、局部液浸法和喷流式局部液浸法等。其原理如图8-10所示。 图 810 液浸法 a）全没液浸法 b）局部浸法

26、 c）喷流式液浸法 1探头 2耦合液 3工件 液浸法当用水作耦合介质时，称作水浸法。水浸法探伤时，探头常用聚焦探头。其探伤原理和波形如图8-11所示，超声波从探头发出后，经过耦合层再射到工件表面，有一部分声能将被工件表面反射回来而形成一次界面反射波S1 。同时大部分声能传入工件，若工件中存在缺陷时，传入工件的声能的一部分被缺陷反射形成缺陷反射波F，其余声能传至工件底面产生底面反射波B。因此，探伤波形中TS1、S1F及FB之间的距离，各对应于探头到工件底面之间各段的距离。当改变探头位置时，探伤波形中TS1的距离也将随之改变，而S1F、FB的距离则保持不变。 图 811 水浸聚焦探伤原理和波形 1

27、探头 2工件 3缺陷 4水 T始波 S1一次界面反射波 F缺陷波 B工件底波 S2二产供销界面射波 用液浸法探伤时，应注意使探头和工件之间耦合介质层有足够厚度，以避免二次界面反射S2出现在工件底波B之前。一般要求探头到工件表面的距离应在工件厚度的1/3以上。 液浸法探伤由于探头与工件不直接接触，因而它具有探头不易磨损，声波的发射和接收比较稳定等优点。其主要缺点是，它需要一些辅助设备，如液槽、探头桥架、探头操纵器等。另外，由于液体耦合层一般较厚，因而声能损失较大。 第四节 焊缝的超声波探伤 超声波探伤是通过探伤仪示波屏上反射回波的位置、高度、波形的静态和动态特征来显示被探工件质量优劣的。采用超声

28、波探伤法对焊缝探伤时，应根据工件的材质、结构、焊接方法、使用条件、载荷等，确定不同的探伤方案。 一、焊缝超声波探伤的一般程序 焊缝超声波探伤由探伤准备和现场探伤两部分组成，其一般程序如下： 1编写委托检验书 委托书内容应有工件编号、材料、尺寸、规格、焊接方法、坡口形式等，同时也应注明探伤部位、探伤百分比、验收标准、级别或质量等级，并附有工件简图。 2确定参加检验的人员 超声波探伤一般安排二人同时工作，由于超声波检验通常要当即给出检验结果，所以至少应有一名二级检验员担任主探伤。 3检验员探伤前的准备 探伤人员了解工件和焊接工艺情况，是探伤前的一项重要准备工作。检验员根据材质和工艺特征，可以预先判

29、断可能出现的缺陷及分布规律。同时，向焊工了解在焊接过程中偶然出现的一些问题及修补等详细情况，可有助于对可疑信号进行分析和判断。 4现场粗探伤 以发现缺陷为主要目的，包括探测纵向、横向缺陷和其他取向缺陷，以及鉴别假信号等。 5现场精探伤 针对粗探伤中发现的缺陷，进一步确切的测定缺陷的有关参数，例如缺陷的位置参数：纵向坐标、横向坐标、深度坐标；缺陷的尺寸参数：最大回波幅度dB值及在距离波幅曲线上分区的位置、缺陷的当量或缺陷指示长度等。 6评定焊接缺陷 依据探伤结果对缺陷反射波幅的评定、指示长度的评定、密集程度的评定及缺陷性质的估判。根据评定结果给出检焊缝的质量等级。但是，焊缝超声波探伤有其特殊性，

30、有些评定项目并不规定等级，而是与验收标准联系在一起，直接给出合格与否的结论。 二、焊缝直接接触法超声波探伤 （一）超声波探伤检验等级的确定 焊缝中缺陷的位置、形状和方向直接影响缺陷的声反射率。超声波探测焊缝的方向愈多，波束垂直于缺陷平面 的机率愈大，缺陷的检出率也愈高，评结果也就愈准确。根据对焊缝探测方向的多少，目前把超声波探伤划分为三个检验级别： A级检验的完善程度最低，难度系数（K=1）最小。适用于普通钢结构检验。 B级检验的完善程度一般，难度系数（K=56）较大。适用于压力容器检验。 C级检验的完善程度最高，难度系数（K=1012）最大。适用于反应性容器与管道等的检验。 （二）超声波探伤

31、面及探伤方法的选定 1探伤面的选择与准备 探伤面应根据不同的检验等级和板厚来选择。同时，探伤前必须对探头需要接触的焊缝两侧表面修整光洁，清除焊缝飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质，便于探头的自由扫查，并保证有良好的声波耦合。修整后的表面粗糙度应不大于Ra6.3m。 要求去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐。而保留余高的焊缝，如焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等，也应进行适应的修磨并作圆滑过渡，以免影响检验结果的评定。修磨好的焊缝应打上探伤部位编号作为缺陷定位和记录的依据。 2探伤方法的选择 应当考虑工件的结构特征选择探伤方法,并以所采用的焊接方法容易生成的缺陷为主要探测目标,结合有关标准来

32、选择。 （三）超声波探头的选择 1探头形式的选择 根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件选择探头形式，原则上应尽量使声束轴线与缺陷反射面相垂直。对于焊缝的探测，通常选用斜探头。 2晶片尺寸的选择 晶片尺寸大，声束指向性好，能量大且集中，对探伤有利。但同时，又会使近场区长度增加，对探伤不利。实际探伤中，对于大厚度工件或粗晶材料的探伤，常采用大晶片探头；而对于薄工件或表面曲率较大的工件探伤，宜选用小晶片探头。3频率的选择 频率是制定探伤工艺的重要参数之一。探伤频率的选择应根据工件的技术要求、材料状态及表面粗糙度等因素综合加以考虑。对于粗糙表面、粗晶材料以及厚大工件的探伤，宜选用较低频率；对

33、于表面粗糙度低、晶粒细小和薄壁工件的探伤，宜选用较高频率。焊缝探伤中由于裂纹等面状缺陷大都与声束轴线呈一定夹角，此时若频率过高，则缺陷反射波指向性很强，且声束在工件中衰减过大，探头反而不易收到回波。 焊缝探伤时，一般选用超声波频率，以25MHz为宜，推荐采用22.5MHz。4探头角度或K值的选择原则上应根据工件厚度和缺陷方向选择，即尽可能探测到整个焊缝厚度，并使声束尽可能垂直于主要缺陷。焊缝探伤中，薄工件宜采用大K值探头，以拉开跨距，提高分辨力和定位精度。大厚度工件宜采用小K值探头，以减小修整面的宽度，有利于缩短声程，减小衰减损失，提高探伤的灵敏度。如果从探测垂直于探伤面的裂纹考虑，K值愈大，

34、声束轴线与缺陷反射面愈接近于垂直，缺陷回波就愈高，即灵敏度愈高。对有些要求比较严格的工件，探伤时应采用多K值、多探头进行扫查，以便发现不同方向取向的缺陷。K值是按板厚选择的，探伤时要根据产品中的板厚找出标称K值探头，但K值常因斜楔块中的声波衰减、探头的磨损等而产生变化，因此，探伤时必须对探头K值进行校验。（四）超声波探伤仪的调节 调节前首先要对选定的仪器和探头系统性能进行校验，以确保系统性能满足检验对象和探伤标准的要求。同时，在使用斜探头之前还应先测定入射点，校验探头的前沿长度和K值。仪器调节有二项主要内容：其一，探伤范围和扫描速度调节；其二，灵敏度调整。1探伤范围和扫描速度的调节探伤范围的选

35、择应以尽量扩大示波屏的观察视野为原则，一般要求受检工件最大探测距离的反射信号位置应不小于刻度范围的2/3。探伤范围可通过仪器上的“深度（粗调）”旋钮，改变不同档级来调节。直探头进行探伤时，底面反射波可利用已知尺寸的试块或工件上的两次不同底面反射波的前沿，通过仪器上“深度”、“微调”、“水平”旋钮使其分别对准示波屏上相应刻度值来实现。 2探伤灵敏度的选定 探伤灵敏度是指在确定的探测范围内的最大声程处发现规定大小缺陷的能力。它也是仪器和探头组合后的综合指标，因此可通过调节仪器上的“增益”、“衰减器”等灵敏度旋钮来实现。焊接结构的工作条件不同，对质量的要求也不一样，具体的探伤灵敏度可根据有关标准或技

36、术要求来确定。应当注意，探伤灵敏度越高，发现缺陷的能力就越强。但当灵敏度过高时，由于多种原因会使信噪比下降，所以不一定越高越好。 三、各种焊接接头的探伤 在焊缝探伤中，经常使用斜角探伤法，其原因是焊缝有一定增强量，表面凹凸不平，用直探头垂直入射法探伤，探头难于放置，所以必须在焊缝两侧即母材上，用斜角入射的方法进行探伤；另外，焊缝中危险性的缺陷大致垂直于焊缝表面，用斜角探伤容易发现。所以下面将重点介绍这一方法。当然，在某些场合也辅以直探头垂直入射法探伤，如形接头腹板和翼板间未焊透等的探伤。 （一）平板对接接头的探伤 探伤条件的选择 按不同检验等级和板厚范围选择探伤面、探伤方法和斜探头折射角或值。

37、 2检验区域宽度的确定 检验宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30的一段区域，这个区域宽度最小为10mm，最大为20mm。 3探头移动区的确定 探头必须在探伤面上作前后左右的移动扫查，且应有足够的移动区宽度，以保证声束能扫查到整修焊缝整个截面。 采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应满足： 1.P （82） 式中 跨距 （mm）。 采用直射法探伤时，探头移动区宽度应满足： . （83） 单探头的扫查方法 单探头扫查是用一个发射兼接收的探头进行扫查。为了发现缺陷及对缺陷进行准确定位，必须正确移动探头和布置探头。 ）锯齿形扫查 探头以锯齿形轨迹作往复移动扫查，同时探头还应在垂直

38、于焊缝中心线位置上作1015的左右转动，以便使声束尽可能垂直于缺陷的扫查方法，常用于焊缝的粗探伤。 2）基本扫查 基本扫查方式有四种：转角扫查的特点是探头作定点转动，用于确定缺陷方向并区分点、条状缺陷。同时，转角扫查的动态波形特征有助于对裂纹的判断；环绕扫查的特点是以缺陷为中心，变换探头位置，主要估判缺陷形状，尤其是对点状缺陷的判断；左右扫查的特点是探头在平行于焊缝或缺陷方向作左右移动，主要是通过缺陷沿长度方向的变化情况来判断缺陷形状，尤其是区分点、条状缺陷，并用此法来确定缺陷长度；前后扫查的特点是探头垂直于焊缝前后移动，常用于估判缺陷形状和估计缺陷高度。 3）平行扫查 其特点是在焊缝边缘或焊

39、缝上作平行于焊缝的移动扫查，此法可探测焊缝及热影响区的横向缺陷如横向裂纹。 4）斜平行扫查 其特点是探头与焊缝方向成一定夹角（1045）的平行扫查，该法有助于发现焊缝及热影响区的横向裂纹和与焊缝方向成一定角度的缺陷。为保证夹角与焊缝相对位置稳定不变，需要使用扫查工具。 5双探头的扫查方法 双探头扫查是用两个斜探头，一个用于发射超声波，另一个用于接收超声波。根据不同的探测目的，可以采用以下扫查方式： 1）串列扫查 其特点是将两个斜探头垂直于焊缝作前后布置进行横向方形或纵向方形扫查，该法主要用于探测垂直于探测面的平面状缺陷如窄间隙焊中的边界未熔合，常用于板厚大于是100mm的焊缝及板厚大于40mm

40、的窄间隙焊缝的探伤。 2）交叉扫查 两个探头置于焊缝的同侧或两侧且成6090布置，探头作平行于焊缝移动，该法可探测焊缝中的横向或纵向面状缺陷。 3）V形扫查 将接收和发射探头分别置于焊缝两侧且垂直于焊缝作对向布置，该法可探测与探测面平行的面状缺陷如多层焊中的层间未熔合。 （二）曲面工件对接接头的探伤 1当探伤面曲率半径R 时 W为接头接触宽度，检验环缝时以探头宽度计，检验纵缝时以探头长度计，可采用平板对接接头的探伤方法进行检验。 2当探伤面曲率半径R 时，检验中应注意以下几点 （1）试块 其接触面应为曲面。纵缝检验时采用曲率半径与R相同的对比试块且二者之差应小于10；环缝检验时，对比试块曲率半

41、径可为（0.）R。 （2）探头 根据工件表面的曲率和厚度选择探头角度，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝厚度。探头楔块应修磨成与工件曲面相吻合。 （3）定位修正 在平板对接焊缝探伤中，缺陷位置是由埋藏深度和水平距离确定。而在曲面工件对接焊缝探伤中，由于工件曲率的影响，缺陷位置要由埋藏深度和水平距离弧长来决定，若不修正将会使定位产生很大误差。 （三）其他结构焊接接头的探伤 原则上应尽可能采用平板对接焊缝探伤中已经行之有效的各种方法。在选择探伤面和探头时，应考虑到检测各种类型缺陷的可能性 ，并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺陷。 第五节 焊缝缺陷的位置、大小测定及其性质的估判

42、超声波探伤的最终目的就是确定焊缝中缺陷的位置、大小，将探伤数据、工件结构及生产工艺概况进行归纳总结，根据缺陷情况对焊缝进行评级，才能确定焊接结构的合格性。 一、缺陷位置的测定 测定缺陷在工件或焊接接头中的位置称为缺陷定位。缺陷定位必须解决缺陷在探伤面上的投影位置（、方向数值）及存在深度（方向数值），如图8-12所示。一般可根据反射波在示波屏上的位置及扫描速度来对缺陷进行定位。 图8-12 缺陷的坐标位置 垂直入射法时缺陷定位 用垂直入射法探伤时，缺陷就在直探头的下面，缺陷定位只需测定沿工件轴的坐标，即缺陷在工件中的深度即可。 当探伤仪按：n调节纵波扫描速度时，则有 f=nf （84） 式中 f

43、缺陷在工件中的深度（mm） n探伤仪调节比例系数； f示波屏上缺陷波前沿所对应的水平刻度值。 示例 探伤仪按调节纵波扫描速度，探伤中示波屏上水平刻度“75”处出现一缺陷波，求此缺陷在工件中的深度f。 解： Zf = nf = 275mm=150mm 2斜角探伤时缺陷定位 用斜探头探伤时，缺陷在探头前方的下面，其位置可用入射点至缺陷的水平距离lf 和，缺陷到探伤面的垂直距离f 两个参数来描述。 （）水平调节法定位 探伤仪按水平n调节横波扫描速度时，则有 直射法探伤 （85） 一次反射法探伤 （86） 式中 f缺陷在工件中的水平距离（mm）； Zf缺陷在工件中的深度 （mm）； f缺陷波前沿所对应的水平刻度值； n 探伤仪调节比例系数； 探伤厚度（mm）； 探头值（K=tg ）。 示例 K2横波斜探头探伤厚度为15mm的钢板焊缝，仪器按水平调节横波扫描速度，探伤中在水平刻度f45mm处出现一缺陷波，求此缺陷位置。 解： 由于15mm=30mm,2Kf，可以判定此缺陷是二次波发现的，因此 f=nf=145mm=45mm Zf=2 215- mm.mm （）深度调节法定位 探伤仪按深度n调节横波扫描速度时，则有 直射法探伤 （87） 一次反射法探伤 （88） 示例 用